主軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，其性能質(zhì)量是影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命和可靠性的重要因素，若飛行過(guò)程中主軸承出現(xiàn)失效故障，后果不堪設(shè)想。軸承故障種類繁多，其中保持架開(kāi)裂、斷裂較為常見(jiàn)，且危害性巨大。軸承失效的影響因素復(fù)雜，由于工作條件和失效因素的差異，產(chǎn)生的失效形式和形貌各不相同，因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的失效分析具有非常重要的意義。
某航空發(fā)動(dòng)機(jī)工廠試車過(guò)程中振動(dòng)超上限，停車后高壓轉(zhuǎn)子抱轉(zhuǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，金屬屑末信號(hào)器濾網(wǎng)和潤(rùn)滑油濾網(wǎng)附著有少量金屬屑。進(jìn)一步分析金屬屑末成分，確認(rèn)為軸承保持架材料。發(fā)動(dòng)機(jī)分解檢查后，發(fā)現(xiàn)主軸承保持架斷裂，總工作時(shí)間不足2h。 故障軸承為外圈無(wú)擋邊的圓柱滾子軸承，套圈和輥?zhàn)硬牧蠟镃r4Mo4V，保持架材料為硅青銅，表面采用變極脈沖鍍銀，采用環(huán)下供油潤(rùn)滑方式。復(fù)查試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)和歷次裝機(jī)記錄，未出現(xiàn)保持架斷裂記錄。
故障分析：從相應(yīng)檢查可知，軸承保持架斷口和裂紋微觀可見(jiàn)疲勞條帶形貌，其斷裂性質(zhì)為疲勞斷裂；熒光檢查發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的轉(zhuǎn)角都存在大小不一的裂紋。由此可知，保持架在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中存在異常振動(dòng)的現(xiàn)象。由于保持架的異常振動(dòng)，滾子對(duì)圓周方向兩側(cè)的橫梁均存在較大的撞擊力，這點(diǎn)由橫梁表面較重的接觸痕跡可以證實(shí)。保持架發(fā)生異常振動(dòng)通常與以下幾方面因素有關(guān)：
1）軸承設(shè)計(jì)不合理，使得工作過(guò)程中振動(dòng)較大，甚至發(fā)生共振，使保持架發(fā)生疲勞失效。
2）軸承其他部件失效，如套圈滾道剝落、滾子剝落或磨損等，造成軸承運(yùn)轉(zhuǎn)失穩(wěn)，使得振動(dòng)增大，從而導(dǎo)致保持架疲勞斷裂。
3）軸承尺寸精度及游隙超差。
4）保持架受激振動(dòng)。保持架異常振動(dòng)可能與系統(tǒng)存在較大振動(dòng)有關(guān)。
綜上所述，保持架的斷裂性質(zhì)為疲勞斷裂，兜孔轉(zhuǎn)角處的裂紋性質(zhì)為疲勞裂紋；保持架發(fā)生疲勞斷裂主要與異常振動(dòng)有關(guān)，兜孔轉(zhuǎn)角R尺寸偏小也有一定影響；保持架受到異常振動(dòng)與試車時(shí)不正常操作有關(guān)。
預(yù)防措施：引起軸承零件斷裂和開(kāi)裂的原因是零件的實(shí)際載荷（或至少在局部區(qū)域）超過(guò)其強(qiáng)度極限，但也可能與其他因素（如過(guò)熱、磨損和片狀剝落）有關(guān)。因此，必須加強(qiáng)保持架外觀檢查，必要時(shí)對(duì)兜孔轉(zhuǎn)角R尺寸做進(jìn)一步檢測(cè)；對(duì)試車工人的操作進(jìn)行規(guī)范管理并制定應(yīng)急預(yù)案，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)采取措施。