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轴承作为机械设备中的关键部件，其运行状态直接影响到整个系统的性能和寿命。然而，在实际应用中，轴承常因各种原因发生磨损，最终导致失效。本文将深入探讨轴承的磨损机理及其失效模式，以期为轴承的合理使用和维护提供理论依据。
一、轴承磨损机理
轴承磨损是指在使用过程中，两个滑动或滚动/滑动接触表面相互作用造成材料的不断移失。磨损是轴承失效的最常见形式之一，其机理复杂，涉及多种因素。
1. 磨粒磨损
磨粒磨损是存在硬颗粒时由于滑动产生的材料移失。当硬的表面或颗粒滑过另一表面时，通过切削或犁沟作用而从该表面移除材料。这种磨损形式常见于轴承滚道、滚动体表面，特别是在工作环境恶劣、润滑不良的情况下。磨粒磨损后，表面会发生一定程度的变暗，磨粒的粗细和特性不同，变暗程度也不同。随着磨损的进行，磨粒数量逐渐增多，磨损进入一个加速过程，最终导致轴承失效。
2. 黏着磨损
黏着磨损是材料从一表面转移到另一表面，并伴随有摩擦发热，有时还伴有表面回火或重新淬火。在润滑不充分的情况下，当发生滑动且摩擦带来的局部温升引起接触面黏着时，会发生涂抹（滑伤、黏结、划伤、粗化），导致材料转移。这种磨损形式在滚动体和滚道之间尤为常见，特别是在滚动体受载过小并在其再次进入承载区时受到强烈的加速作用时。黏着磨损往往会导致轴承表面出现严重的损伤，如剥落、开裂等。
3. 疲劳磨损
疲劳磨损是指轴承工作表面在交变应力的作用下产生的材料疲劳失效。这种磨损形式通常伴随着疲劳裂纹的产生和扩展，最终导致轴承表面出现点蚀、麻点剥落或小片状浅层剥落等形状。随着剥落面的逐渐扩大，会慢慢向深层扩展，形成深层剥落，这是接触疲劳失效的疲劳源。疲劳磨损是轴承失效的重要原因之一，特别是在高转速、高负荷的工况下更为显著。
二、轴承失效模式
轴承失效模式是指轴承在使用过程中因各种原因而失去正常工作能力的现象。根据失效原因和特征，轴承失效模式可以分为多种类型。
1. 磨损失效
磨损失效是轴承最常见的失效模式之一。如前所述，磨损失效包括磨粒磨损、黏着磨损和疲劳磨损等多种形式。这些磨损形式都会导致轴承表面材料的不断移失和损伤，最终导致轴承尺寸精度丧失、旋转精度下降、振动和噪声增大等问题。磨损失效的轴承通常需要更换或修复才能继续使用。
2. 断裂失效
断裂失效是轴承另一种常见的失效模式。断裂失效通常是由于轴承在过载或冲击载荷作用下，材料强度极限被超过而导致的。此外，轴承在制造过程中存在的微裂纹、缩孔、气泡等缺陷也可能在冲击过载或剧烈振动时引起断裂。断裂失效的轴承通常无法修复，需要更换新的轴承。
3. 游隙变化失效
游隙变化失效是指轴承原有配合间隙发生改变，导致工作精度降低的现象。游隙变化失效的原因包括外部因素（如过盈过大、安装错误、温升膨胀量等）和内部因素（如残余奥氏体和不稳定状态残余应力等）。游隙变化失效会导致轴承在运转过程中产生异常振动和噪声，甚至引起轴承损坏。因此，在轴承安装和使用过程中，应严格控制游隙的变化。
4. 卡伤失效
卡伤失效是指轴承在滑动面损伤产生的部分的微小烧伤汇总而产生的表面损伤。卡伤失效的原因主要包括过大载荷、过大预压、润滑不良、异物咬入等。卡伤失效会导致轴承表面出现线状伤痕、剥落等现象，严重影响轴承的旋转精度和寿命。因此，在轴承使用过程中，应严格控制载荷、预压和润滑条件，避免异物进入轴承内部。
5. 烧伤失效
烧伤失效是指轴承在运转过程中因润滑不良、过大载荷、转速过大等原因导致滚道、滚动体以及保持架急剧发热直至变色、软化、熔敷和破损的现象。烧伤失效的轴承通常无法修复，需要更换新的轴承。因此，在轴承使用过程中，应确保良好的润滑条件、合理的载荷和转速范围，以避免烧伤失效的发生。
三、结论
轴承磨损机理及失效模式的研究对于提高轴承的可靠性和延长使用寿命具有重要意义。通过对轴承磨损机理的深入探讨和失效模式的分类分析，我们可以更好地理解轴承失效的原因和特征，从而采取有针对性的措施来预防和控制轴承失效的发生。在实际应用中，应严格控制轴承的安装质量、润滑条件、载荷和转速等关键因素，确保轴承在良好的工作状态下运行。同时，定期对轴承进行检查和维护也是提高轴承可靠性和延长使用寿命的有效手段。
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