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(kāi)發(fā)并發(fā)展起來(lái)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(rùn)滑、耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)輕等。在飛機(jī)電氣系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)中，常使用石墨軸承作為機(jī)械滑動(dòng)基件。已有文獻(xiàn)對(duì)石墨制零件的故障進(jìn)行了分析，但對(duì)于電動(dòng)機(jī)用石墨軸承未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)研究。

電動(dòng)機(jī)經(jīng)修理后進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其信號(hào)指示燈不亮。測(cè)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(xiǎn)絲熔斷，石墨軸承斷裂損壞。為查明石墨軸承斷裂原因，對(duì)電動(dòng)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(cè)試，對(duì)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(shù)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(dòng)過(guò)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(guò)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(shù)脂炭化形成的孔洞，均說(shuō)明該石墨軸承在服役過(guò)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(lái)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(shuō)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(dòng)機(jī)服役過(guò)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(shù)脂炭化形成徑向裂紋。后續(xù)使用過(guò)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(guò)載開(kāi)裂。

由于電動(dòng)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(guò)程中不發(fā)生磨損。建議對(duì)電動(dòng)機(jī)的安裝過(guò)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(dòng)機(jī)石墨軸承受熱損傷后產(chǎn)生過(guò)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(dòng)機(jī)石墨軸承與轉(zhuǎn)子端面的安裝間隙，以減小相對(duì)摩擦導(dǎo)致的熱損傷。