石墨轴承出现断裂的原因分析

石墨轴承是随着机械设备的性能要求，在金属轴承的基础上开发并发展起来的炭质轴承。炭质轴承有不同于金属轴承的特性，如自润滑、耐高温、耐腐蚀、质轻等。在飞机电气系统电动机中，常使用石墨轴承作为机械滑动基件。已有文献对石墨制零件的故障进行了分析，但对于电动机用石墨轴承未见相关文献研究。

电动机经修理后进行试验，发现其信号指示灯不亮。测量发现黄线和红线断路，通电后电机不工作。进行分解检查发现，C相电路中温度保险丝熔断，石墨轴承断裂损坏。为查明石墨轴承断裂原因，对电动机内与石墨轴承接触的相关零件进行外观观察、体视检查、组织检查、硬度测试，对石墨轴承的断口进行微观分析，找出断裂原因并提出改进建议，为后续该类型产品的故障判断与预防提供依据。

结合微观观察到石墨轴承碎块断口内部树脂炭化形成的孔洞，以及相接触的钢制与铝环的端面烧伤特征，可以判断该石墨轴承是由于转子转动过程中，其上端面与石墨轴承端面接触磨损，产生热损伤并造成过载断裂。

石墨轴承旁的铝环端面的烧蚀特征以及石墨碎块径向断口观察到的树脂炭化形成的孔洞，均说明该石墨轴承在服役过程中产生了大量的热，高热量的石墨碎块断裂甩出后烧伤了定子的铜丝。该热量的来源最大可能性就是该石墨轴承的端面与转子上端钢制端面工作中发生摩擦，这与体视图片、金相组织以及截面硬度检查的结果相符。转子钢制端面的周向熔融磨损特征，端面到心部的组织变化，以及硬度上与心部的巨大差别，均说明转子钢制端面也受到非常大的摩擦热作用。结合以上可以判断，该石墨轴承在电动机服役过程中，由于石墨轴承端面与转子钢制端面相互摩擦产生大量热，继而导致石墨轴承部分区域发生树脂炭化形成径向裂纹。后续使用过程中，由于径向裂纹存在使得石墨轴承在端面间摩擦力的作用发生沿周向的过载开裂。

由于电动机安装后，石墨轴承端面与转子上端面有一定间隙，正常使用过程中不发生磨损。建议对电动机的安装过程进行控制，避免石墨轴承与转子端面接触，确保安装间隙符合要求。

所以石墨轴承出现断裂的三点原因：

（1） 电动机石墨轴承受热损伤后产生过载断裂；

（2） 石墨轴承端面与转子钢制端面工作中相互摩擦导致热损伤产生；

（3） 建议控制电动机石墨轴承与转子端面的安装间隙，以减小相对摩擦导致的热损伤。