INA轴承作为全球知名的精密滚动轴承品牌,凭借高刚性、低摩擦、长寿命等优势,广泛应用于机床设备、自动化生产线、汽车工业等核心传动领域。然而在实际工况中,受安装精度、润滑条件、负载匹配等因素影响,轴承易出现噪音异常、运行过热等故障,若未及时排查解决,可能导致轴承卡死、轴系损坏等严重停机事故。本文结合某汽车零部件加工厂的实际案例,详细拆解INA轴承噪音与过热问题的排查过程,为工业场景下的轴承故障诊断提供实操参考。
一、故障排查流程与核心步骤
针对轴承噪音与过热并存的故障特征,排查团队遵循“先外观后拆解、先静态后动态、先简单后复杂”的原则,逐步缩小故障范围,具体步骤如下:
1. 初步外观与运行状态检查
首先对设备主轴系统进行静态外观检查:拆除轴承端盖防护罩,观察端盖密封是否完好,未发现明显漏油、渗油痕迹;用手转动主轴,感觉转动阻力不均,且伴随轻微卡顿感,手动触摸轴承端盖,虽未运行但仍有残留余温(排除环境温度影响)。随后进行空载动态测试:启动设备主轴空转,转速从500r/min逐步提升至额定转速2000r/min,发现噪音随转速升高逐渐增大,且温度上升速率加快,空转15分钟后温度达78℃,初步判断故障源于轴承本身或安装配合部位。
2. 润滑系统专项排查
润滑不良是轴承过热、噪音的常见诱因。排查团队先检查主轴润滑系统:查看润滑油箱油位,处于正常刻度范围;取样检测润滑油品质,发现油液颜色变深,存在少量金属碎屑,且粘度较新油明显下降(原使用ISO VG32主轴油,经检测粘度降至22mm²/s)。进一步拆解润滑管路,发现管路过滤器存在堵塞,滤芯表面附着大量金属杂质,导致润滑油供给压力不足,轴承润滑脂膜无法有效形成。此外,检查轴承内部润滑状态,发现滚道与滚子接触面上润滑脂残留量少,且存在局部干磨痕迹。
3. 安装精度与配合间隙检测
拆除主轴组件,对轴承安装部位进行精度检测:使用千分表测量主轴轴肩跳动,数值为0.015mm(标准值≤0.005mm),超出允许范围;测量轴承座孔圆度误差,为0.012mm(标准值≤0.008mm),存在轻微椭圆变形;检查轴承与主轴、轴承座的配合公差,发现轴承内圈与主轴为过盈配合,过盈量达0.02mm(标准过盈量0.003-0.008mm),过盈量过大导致轴承安装后内部间隙被压缩,滚道与滚子运行阻力增大。同时,观察轴承安装面,发现存在少量划痕与杂质残留,影响安装平面度。
4. 轴承本身状态检测
对拆卸后的INA轴承进行专业检测:通过金相显微镜观察滚道表面,发现存在均匀的磨损痕迹,局部区域有微小剥落点;测量滚子圆度与圆柱度,误差均在允许范围;检查保持架,未发现变形、断裂现象,但保持架与滚子的接触面上存在磨损痕迹。使用振动检测仪对轴承进行振动值测试,有效值为6.8mm/s(标准值≤4.5mm/s),超出正常范围,进一步验证轴承存在损伤。
二、故障原因汇总
综合以上排查结果,本次INA轴承噪音与过热故障的核心原因可归纳为以下4点:
1. 润滑系统失效:润滑油老化变质,过滤器堵塞导致供油不足,轴承滚道与滚子无法形成有效润滑脂膜,引发干磨与局部过热;
2. 安装精度超标:主轴轴肩跳动、轴承座孔圆度误差超出标准,安装面存在杂质与划痕,导致轴承受力不均,运行阻力增大;
3. 配合间隙不当:轴承内圈与主轴过盈量过大,压缩内部间隙,滚道与滚子接触压力异常,加剧磨损与发热;
4. 轴承长期过载运行:设备加工过程中频繁承受冲击载荷,且润滑不良进一步加剧轴承磨损,导致滚道出现剥落,引发噪音与振动异常。
三、解决方案与实施效果
针对故障原因,排查团队制定并实施以下解决措施:
1. 更换受损部件与优化润滑系统
更换受损的INA NN3024 K/P5 C3轴承,选用同型号原厂正品轴承;更换主轴润滑油箱内的老化油液,加注符合标准的ISO VG32主轴油;更换堵塞的润滑管路过滤器滤芯,清洗润滑管路,确保油路畅通;在轴承安装前,涂抹专用高温润滑脂,保证初始润滑效果。
2. 修正安装精度与配合间隙
对主轴轴肩进行研磨加工,确保跳动量≤0.005mm;对轴承座孔进行镗孔修复,保证圆度误差≤0.008mm;清理安装面杂质与划痕,使用平面磨床修正安装平面度;重新调整轴承与主轴的配合公差,将过盈量控制在0.005mm,确保轴承内部间隙符合设计要求。
3. 优化设备运行参数
根据加工工件特性,调整主轴运行转速与负载,避免频繁过载运行;设定润滑系统定期维护周期,每3个月更换一次润滑油,每月清理一次过滤器,确保润滑系统稳定运行。
4. 实施效果验证
解决方案实施后,重启设备进行测试:主轴空转30分钟后,轴承端盖温度稳定在52℃,符合正常工作温度要求;噪音明显降低,空载运行时噪音值≤75dB(原噪音值≥90dB);振动检测仪测试轴承振动有效值为3.2mm/s,恢复至正常范围。设备恢复加工后,工件表面振纹消失,尺寸精度偏差控制在公差范围内,故障彻底解决。
四、预防措施与经验总结
为避免类似故障再次发生,结合本次排查经验,提出以下预防措施:
1. 加强润滑系统管理:建立润滑油定期检测机制,监测油液粘度、杂质含量等指标,及时更换老化油液;定期清理润滑管路与过滤器,确保供油通畅;根据轴承型号与工况,选用适配的润滑脂/油,避免润滑不当引发故障。
2. 严格控制安装精度:安装前彻底清理安装面,去除杂质与划痕;使用专业工具测量轴肩跳动、轴承座孔精度等关键参数,确保符合标准;严格按照INA轴承安装手册要求控制配合公差,避免过盈量或间隙过大。
3. 建立设备定期巡检机制:采用振动检测、温度监测等手段,对轴承运行状态进行实时监控,提前发现异常;定期拆解检查轴承磨损情况,对接近使用寿命的轴承及时更换,避免带病运行。
4. 优化工况运行条件:避免设备长期过载、高速运行,根据实际加工需求调整运行参数;在恶劣工况下(如粉尘、冲击载荷环境),加强轴承密封防护,避免杂质侵入与冲击损伤。
本次案例表明,INA轴承噪音与过热故障多由润滑、安装、工况等多因素共同作用引发。在故障诊断过程中,需结合设备运行状态,通过分步排查锁定核心原因,针对性制定解决方案。同时,建立完善的设备维护体系,可有效降低轴承故障发生率,延长设备使用寿命,保障生产稳定运行。