快速摆动装置承载滚轮失效分析.pdf

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1、快速摆动装置承载滚轮失效分析122卜锋斌，曹赞新，张路ò（1．海军驻704所军事代表室，上海200031；2．中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031）摘要：通过渗透着色探伤、断面电镜扫描、相关区域截面金相检测、截面硬度测定和化学元素测量对快速摆动装置的承载滚轮在试验中出现的异常磨损和裂纹进行了分析，指出了轴承内圈破断原因并提出改进建议。关键词：滚轮；摆动机构；失效分析中图分类号：U664.6文献标志码：AFailureAnalysisonBearingRollerofQuickSw

2、ingDevice122BUFeng-bin,CAOZan-xin,ZHANGLu(1.NavalRepresentativeOfficeStationedatCSICNo.704ResearchInstitute,Shanghai200031,China;2.CSICNo.704ResearchInstitute,Shanghai200031,China)Abstract:Throughthepenetrationcolordetection,theelectronmicroscopescan

3、ninginfracturesurface,themetallographydetectioninrelevantregionalcrosssection,thehardnesstestingandchemicalelementmeasurementonsection,abnormalwearandcracksinthetestforbearingrolleroffastswingdeviceareanalyzed.Bearinginnerringbreakingreasonsarepointe

4、doutandsomesuggestionsforimprovementareputforward.Keywords:roller;swingmechanism;failureanalysis0引言随着船舶功能的不断扩展，针对船用特种装置的研究[1]也迅猛发展。本文介绍的船用特种装置用于实现瞬间快速摆动功能。该装置的核心为快速摆动机构（图1），主要由油缸、滚轮、摆动曲柄、驱动曲柄和机架组成。滚轮、摆动曲柄、驱动曲柄各有两件，位于油缸的左右两侧。快速摆动机构的工作原理为：油缸在液压控制系统的驱动下

5、，通过活塞杆快速缩回带动驱动曲柄旋转，使摆动曲柄快速转动。在正常使用过程中，整个机构动作灵活，无异1-油缸；2-滚轮；3-摆动曲柄；4-驱动曲柄；5-机架常杂音和阻滞现象。该机构在油缸伸出即驱动曲柄竖直状图1快速摆动机构作者简介：卜锋斌（1978-），男，工程师。专业：机电方向。2013/04机电设备37AcademicResearch技术交流态时外力F通过摆动曲柄作用于滚轮，进而作用于驱动曲1.2滚轮失效分析柄。研究滚轮在承载状态下出现的异常磨损和裂纹等现象1.2.1轴承内圈破断机理分析[2-

6、3]有助于延长滚轮的使用寿命。1）渗透着色分析。在两轴承内圈大端面上进行渗透着色探伤，结果见图5，两轴承内圈大端面的磨损区域内1失效分析与处理均有多条长短不一的径向裂纹。1.1滚轮失效概述在综合试验场进行例行拆检调整时，需拆下快速摆动机构中摆动曲柄与驱动曲柄之间的连接部件——滚轮，拆卸过程以铁榔头敲击滚轮轴使其与滚轮分离。滚轮轴拆下后检查发现，两轴均有横向与周向拉伤痕迹，以右侧滚轮轴为甚。滚轮轴承内圈局部有金属粘结，并且右侧滚轮的双列圆锥滚子轴承靠外侧的内圈有一道轴向Y形裂纹，(a)破断内圈(b

7、)未破断内圈如图2所示。图5内圈大端面着色探伤形貌2）扫描电镜分析。破断内圈的断面宏观形貌如图6所示。内圆图2失效的右侧滚轮进一步拆检失效的右侧滚轮，可见外侧破断轴承内圈的大端面近外圆处周向磨损，内侧未破断轴承内圈的大端外圆面近外圆处也周向磨损（见图3）。为了比较，给出了正常的、未破断轴承内圈大、小端面形貌（见图4）。图6破断内圈的断面宏观形貌对破断内圈断面近大端面的起始区、断面中部台阶区域、断面近小端面区域和近断面的大端面进行扫描电镜分析，如图7所示（图中断面是与图6断面相对应的另一断内圆面）

8、。图7(a)右上方为大端面（顶面）近外圆处，断面基本(a)大端面(b)小端面平整，隐约可见由近端转角起始的扩展条纹，在近端平面图3破断轴承内圈大、小端面形貌边缘处有几处突起，拟与表面先期龟裂有关。图7(b)左、右侧为内、外圆表面，上接大端，下接小端，中间为断面转折台阶处，可见该处断面起伏。图7(c)左上侧为小端内圆表面，断面平整，可见由上向下推进的条纹。图7(d)左侧为断面，大端面磨损区域平面上可见平行的周向分布的[4]摩擦条痕，局部拉伤状。3）金相分析。截取破断轴承内圈大端近外圆切线方(a)大