石墨軸承出現(xiàn)斷裂的原因分析

石墨軸承是隨著機(jī)械設(shè)備的性能要求，在金屬軸承的基礎(chǔ)上開發(fā)并發(fā)展起來的炭質(zhì)軸承。炭質(zhì)軸承有不同于金屬軸承的特性，如自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)輕等。在飛機(jī)電氣系統(tǒng)電動機(jī)中，常使用石墨軸承作為機(jī)械滑動基件。已有文獻(xiàn)對石墨制零件的故障進(jìn)行了分析，但對于電動機(jī)用石墨軸承未見相關(guān)文獻(xiàn)研究。

電動機(jī)經(jīng)修理后進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其信號指示燈不亮。測量發(fā)現(xiàn)黃線和紅線斷路，通電后電機(jī)不工作。進(jìn)行分解檢查發(fā)現(xiàn)，C相電路中溫度保險絲熔斷，石墨軸承斷裂損壞。為查明石墨軸承斷裂原因，對電動機(jī)內(nèi)與石墨軸承接觸的相關(guān)零件進(jìn)行外觀觀察、體視檢查、組織檢查、硬度測試，對石墨軸承的斷口進(jìn)行微觀分析，找出斷裂原因并提出改進(jìn)建議，為后續(xù)該類型產(chǎn)品的故障判斷與預(yù)防提供依據(jù)。

結(jié)合微觀觀察到石墨軸承碎塊斷口內(nèi)部樹脂炭化形成的孔洞，以及相接觸的鋼制與鋁環(huán)的端面燒傷特征，可以判斷該石墨軸承是由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中，其上端面與石墨軸承端面接觸磨損，產(chǎn)生熱損傷并造成過載斷裂。

石墨軸承旁的鋁環(huán)端面的燒蝕特征以及石墨碎塊徑向斷口觀察到的樹脂炭化形成的孔洞，均說明該石墨軸承在服役過程中產(chǎn)生了大量的熱，高熱量的石墨碎塊斷裂甩出后燒傷了定子的銅絲。該熱量的來源最大可能性就是該石墨軸承的端面與轉(zhuǎn)子上端鋼制端面工作中發(fā)生摩擦，這與體視圖片、金相組織以及截面硬度檢查的結(jié)果相符。轉(zhuǎn)子鋼制端面的周向熔融磨損特征，端面到心部的組織變化，以及硬度上與心部的巨大差別，均說明轉(zhuǎn)子鋼制端面也受到非常大的摩擦熱作用。結(jié)合以上可以判斷，該石墨軸承在電動機(jī)服役過程中，由于石墨軸承端面與轉(zhuǎn)子鋼制端面相互摩擦產(chǎn)生大量熱，繼而導(dǎo)致石墨軸承部分區(qū)域發(fā)生樹脂炭化形成徑向裂紋。后續(xù)使用過程中，由于徑向裂紋存在使得石墨軸承在端面間摩擦力的作用發(fā)生沿周向的過載開裂。

由于電動機(jī)安裝后，石墨軸承端面與轉(zhuǎn)子上端面有一定間隙，正常使用過程中不發(fā)生磨損。建議對電動機(jī)的安裝過程進(jìn)行控制，避免石墨軸承與轉(zhuǎn)子端面接觸，確保安裝間隙符合要求。

所以石墨軸承出現(xiàn)斷裂的三點(diǎn)原因：

（1） 電動機(jī)石墨軸承受熱損傷后產(chǎn)生過載斷裂；

（2） 石墨軸承端面與轉(zhuǎn)子鋼制端面工作中相互摩擦導(dǎo)致熱損傷產(chǎn)生；

（3） 建議控制電動機(jī)石墨軸承與轉(zhuǎn)子端面的安裝間隙，以減小相對摩擦導(dǎo)致的熱損傷。