疲勞有許多類型,對于動(dòng)軸承來說主要是指接觸疲勞。滾動(dòng)軸承套圈各滾動(dòng)體表面在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下,其滾動(dòng)表面金屬從金屬基體呈點(diǎn)狀或片狀剝落下來的現(xiàn)象稱為疲勞剝落。點(diǎn)蝕也是由于材料疲勞引起一種疲勞現(xiàn)象,但形狀尺寸很小,點(diǎn)蝕擴(kuò)展后將形成疲勞剝落。

疲勞剝落的形態(tài)特征一般具有一定的深度和面積,使?jié)L動(dòng)表面呈凸凹不平的鱗狀,有尖銳的溝角,通常呈顯疲勞擴(kuò)展特征的海灘狀紋路,產(chǎn)生部位主要出現(xiàn)在套圈和滾動(dòng)體的滾動(dòng)表面。

軸承疲勞失效的機(jī)理很復(fù)雜。也出現(xiàn)了多種分析理論,如最大靜態(tài)剪應(yīng)力理論、最大動(dòng)態(tài)剪應(yīng)力理論、切向力理論、表面微小裂紋理論、油膜剝落理論、溝道表面彎曲理論、熱應(yīng)力理論等。這些理論中沒有一個(gè)理論能夠全面解釋疲勞的各種現(xiàn)象,只能對其中的部分現(xiàn)象作出解釋。目前對疲勞失效機(jī)理比較統(tǒng)一的觀點(diǎn)有:

1、次表面起源型

次表面起源型認(rèn)為軸承在滾動(dòng)接觸部位形成油膜的雜件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),動(dòng)表面是以內(nèi)部（次表面)為起源產(chǎn)生的疲勞剝落。

2、表面起源型

表面起源型認(rèn)為軸承在滾動(dòng)接觸部位未形成油膜或在邊界潤滑狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),滾動(dòng)表面是以表面為起源產(chǎn)生的疲勞剝落。

3、工程模型

工程模型認(rèn)為在一般工作條件下,軸承的疲勞是次表面起源型和表面起源型共同作用的結(jié)果。

疲勞產(chǎn)生的原因錯(cuò)綜復(fù)雜,影響因素也很多,有與軸承制造有關(guān)的因素,如產(chǎn)品設(shè)計(jì)、村料選用、制造工藝和制造質(zhì)量等;也有與軸承使用有關(guān)的因素,如軸承選型、安裝、配合、潤滑、密封、維護(hù)等。具體因素如下：

A、制造因素

1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)使用性能目標(biāo)值來定的,這些目標(biāo)值如載荷容量、壽命、精度、可靠性、振動(dòng)、磨損、摩擦力矩等。在設(shè)計(jì)時(shí),由于各種原因,會造成產(chǎn)品設(shè)計(jì)與使用脫節(jié),甚至偏離了目標(biāo)值,這種情況很容易造成產(chǎn)品的早期失效。

2、村料品質(zhì)的影響

軸承工作時(shí),零件滾動(dòng)表面承受周期性交變載荷或沖擊載荷。由于零件之間的接觸面積很小。因此,會產(chǎn)生極高的接觸應(yīng)力。在接觸應(yīng)力反復(fù)作用下零件工作表面將產(chǎn)生接觸疲勞而導(dǎo)致金屬剝落。就材料本身的品質(zhì)講,其表面缺陷有裂紋、表面夾渣、折疊、結(jié)疤、氧化皮和毛刺等，內(nèi)部缺陷有嚴(yán)重偏析和疏松、顯微孔隙、縮孔、氣泡、白點(diǎn)、過燒等,這些缺陷都是造成軸承早期疲勞剝落的主要原因。

在村料品質(zhì)中,另一個(gè)主要影響軸承疲勞性能的因素是村料的純潔度,其具體表現(xiàn)為鋼中含氧量的多少及夾雜物的數(shù)量多少、大小和分布上。

3、熱處理質(zhì)量的影響

軸承熱處理包括正火、退火、滲碳、淬火、回火、附加回火等。其質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)的加工質(zhì)量及產(chǎn)品的使用性能。

4、加工質(zhì)量的影響

首先是鋼材全屬流線的影響。鋼材在軋制或鍛造過程中,其晶粒沿主變形方向被拉長,形成了所謂的鋼材流線(纖維)組織。試驗(yàn)表明,該流線方向平行于套圈工作表面的與垂直的相比,其疲勞壽命可相差2.5倍。

其次是磨削變質(zhì)層。磨削變質(zhì)層對軸承的疲勞壽命與磨損壽命有很大的感響。變質(zhì)層的產(chǎn)生使材料表面層的組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布發(fā)生變化,導(dǎo)致表面層的硬度下降、燒傷,甚至微裂紋,從而對軸承疲芳壽命產(chǎn)生影響。

受冷熱加工條件及質(zhì)量控制的影響,產(chǎn)品在加工過程中會出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定或加工誤差，如熱加工的村料淬、回火組織達(dá)不到工藝要求、硬度不均勻和降低,冷加工的幾何精度超差、工作表面的燒傷、機(jī)械傷、銹蝕、清潔度低等,會造成軸承件接觸不良、應(yīng)力集中或承載能力下降,從而對承疲勞壽命產(chǎn)生不程度的影響。

B、使用因素

使用因素主要包括軸承選型、安裝、配合、潤滑、密封、維護(hù)等。

不正的安裝方法很容易造成軸承損壞或零件局部受力產(chǎn)生應(yīng)力集中,引起疲勞。過大的配合過盈量容易造成內(nèi)圈滾道面張力増加及零件抗疲勞能力下降,甚至出現(xiàn)斷裂。潤滑不良會引起不正常的摩擦磨損,并產(chǎn)生大量的熱量,影響村料組織和潤滑劑性能。如果潤滑不當(dāng),即便選用再好的材料制造,加工精度再高,也起不到提高軸承壽命的效果。密封不良容易使雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)部,既影響零件之間的正常接觸形成疲勞源,又影響潤滑或污染潤滑劑。

根據(jù)疲勞產(chǎn)生的機(jī)理和主要影響因素,可以有針對性地提出預(yù)防措施。如對表面起源損

傷引起的疲勞,可以通過對零件表面進(jìn)行表面強(qiáng)化處理,對次表面起源型疲勞可以通過改善材料品質(zhì)等措施。而提高件加工質(zhì)量尤其是件表面質(zhì)量、提高使用質(zhì)量、控割雜質(zhì)流入軸承內(nèi)部、保證潤滑質(zhì)量等措對預(yù)防和延緩疲勞都有十分重的意義。