疲劳剥落是轴承的主要失效形式之一,而轴承中滚动体与滚道间接触应力的变化是造成轴承疲劳剥落的重要因素。以角接触球轴承为研究对象,在经典拟静力学模型的基础上,考虑高转速工况下滚动体受惯性力的影响,构建轴承内部几何关系和受力平衡关系式,通过数值方法求解该模型,得到轴承在高转速工况下的特征参数,并将其与相关文献对比,验证了模型的准确性。在此基础上,分别控制轴向力、径向力以及转速,研究轴承在特定工况下接触应力的分布特征及变化情况,得到外载荷和转速的变化与轴承疲劳剥落之间的关系,为减轻轴承的疲劳剥落提供了一定的技术指导。

某汽轮机给水泵机组的油泵在运行约5000 h后,发现轴承箱处振动值超过了规定值,初步判断为轴承失效。采用宏观痕迹分析、SEM形貌分析、金相分析、硬度检测、轴承寿命估算等方法分析了轴承的失效状况和原因,为该汽轮机给水泵机组的安全运行提供参考。结果表明轴承滚道产生了不同程度的剥落现象;轴承滚道从近表面的非金属夹杂物处萌生次表面型疲劳裂纹,并向表面扩展,导致其产生接触疲劳,造成轴承滚道金属剥落,即失效形式为接触疲劳引起的疲劳剥落。相关研究成果能够为类似轴承失效原因分析提供参考。