Почему подшипник качения не отрабатывает свой ресурс

Почему подшипник теряет работоспособность досрочно

Основные причины, приводящие к возникновению повреждений подшипников, можно разделить на наружные и внутренние. К первым относятся:

• Некачественная смазка;
• Плохой монтаж;
• Ненадлежащие условия работы;
• Недостатки в системах уплотнения.

Ко вторым:

• Низкое качество использованных материалов;
• Нарушения точности геометрии изделия;
• Дефектные уплотнения и сепараторы.

Первыми причинами обусловлено свыше 90% отказов.

Основные причины, приводящие к разрушениям и авариям подшипниковой продукции

1. Расслоение изделия (усталостное выкрашивание)

Этот дефект имеет естественное происхождение и является растянутым по времени. С появлением первых трещин, он ускоряется. Локализованное выкрашивание указывает на возможный дефект вала, некачественный монтаж, перегрузки либо нарушение геометрии посадочного отверстия.

1. Шелушение (альтернативное наименование, поверхностное выкрашивание)

Эта проблема проявляется в появлении на подшипнике мельчайших чешуек. Обусловлена использованием смазки низкой плотности, без учёта фактической шероховатости поверхностей. Это приводит к возникновению контакта «металл по металлу».

1. Заклинивание изделия (заедание)

Вырванные с поверхности микрочастички переносятся на другие участки, где возникает их микроприпаивание. Образуются матовые зоны, появляется коричневый след, что указывает на перегрев подшипника.

В развитие процесса, аналогичной деформации подвергаются тела качения и сепаратор, что вызывает их разрушение (сплющивание, сваривание).

1. Оттиски (отпечатки), возникшие в результате деформации

К этой группе относятся трещины и следы, оставшиеся от ударов, указывающие на несоблюдение мер предосторожности, выполнение установки изделия с приложением значительных усилий напрямую к телам качения или ударными методами, случайное падение изделия, перегрузку.

1. Инкрустация различных инородных частиц

Вызывается попаданием примесей во внутренние полости подшипника при его монтаже или хранении. На поверхностях, подвергавшихся шлифовке, просматриваются сплошные или прерывающиеся продольные борозды. Дефект провоцирует возникновение вибраций, различных перекосов, приводит к возникновению люфтов.

1. Коррозия

Визуально проявляется в виде разноцветных пятен (в диапазоне цветов «красный – чёрный», после чего возникают отслоения. Подразделяется на:

• Химическую коррозию (причина – агрессивные продукты, попавшие внутрь из-за дефектов уплотнения, использование окисленного масла);
• Электрохимическую – ржавчина образуется из-за попадания влаги либо чрезмерного выпадения конденсата;
• Фреттинг-коррозию (контактную);
• Точечную электрокоррозию.

Негативные факторы, уменьшающие срок службы

Длительность эксплуатации может быть уменьшена из-за недостаточного смазывания, некачественной смазки в узлах, после перегрева, нарушения уплотнения и попадание чужеродных веществ и частиц.

Распознать первые симптомы усталости можно при высокой частоте его вращения, высоких нагрузках и проблемах со смазкой. Естественная усталость возникает при переменных напряжениях сдвига подповерхностных слоев дорожек качения. Образующиеся трещины распространяются далее в направлении к поверхности, происходит скалывание материала детали. Подшипник скорее выйдет из строя при ухудшении условий работы – снижении качества/смене сорта смазочных материалов, изменении условий работы системы смазывания, повышению частоты вращения и нагрузки на подшипник. Он будет дольше работать, если будут соблюдены нормы нагрузки, качества и количества смазочного материала, защита от попадания абразивных веществ и агрессивной среды воздействия.

В качестве превентивной меры производят замену, не дожидаясь полного разрушения, при выявлении в работе усиливающейся вибрации и шума.

Виды повреждений подшипников

Подшипники изготавливаются в строгом соответствии с государственными стандартами и должны соответствовать довольно жестким требованиям. Они являются одними из наиболее точных деталей, которые выпускаются в современном машиностроении. В идеальных условиях подшипники могут работать в течение многих лет, но в большинстве случаев условия работы далеки от идеальных. Поэтому подшипники редко реализуют свой ресурс и часто преждевременно выходят из строя.

Срок службы зависит от качества материалов, технологии изготовления, условий транспортировки, хранения и эксплуатации. Чаще всего, о повреждении свидетельствуют следующие характерные внешние признаки:

• увеличенная вибрация;
• шумы;
• повышение температуры корпуса.

Повреждения подшипников качения обычно возникают в результате износа тел и дорожек качения, образования на них питтинга (выкрашивания и усталостного разрушения), царапин и трещин.

Причиной поломок могут стать чрезмерные нагрузки, резкие торможения и старты, длительная работа оборудования в условиях, не соответствующих расчетным. Выход из строя часто связан с воздействием следующих факторов:

• Чрезмерные нагрузки. При таких условиях эксплуатации в зоне контакта присутствует недостаточное количество смазки, так как она выдавливается из зоны контакта. В результате возникающего трения металла о металл повышается температура поверхностей соприкосновения, что в большинстве случаев в скором времени приводит к повреждению
• Недостаточное количество смазки и её старение. Недостаток смазки в зоне качения приводит к повышенному износу и поломке узла. Из-за неблагоприятных условий хранения и эксплуатации смазка может высохнуть или расслоиться. Необходимо следить за своевременным пополнением смазочного материала и выбирать составы, рекомендуемые производителями оборудования.
• Загрязнение смазочного материала. Часто происходит из-за попадания в смазку твердых включений: металлической стружки, абразивных частиц, пыли и т. д., а при смазывании в масляной ванне – при недостаточном фильтровании оборотного масла. В таких случаях необходимо проведение специальных мероприятий — использование подшипников, закрытых защитными шайбами и уплотнениями, обеспечение чистоты рабочего места при монтаже, хорошее уплотнение подшипниковых корпусов, фильтрование масла при оборотной системе смазывания.

Если говорить о распространенных дефектах подшипниковых узлов, то стоит отметить следующее:

• Износ дорожек и тел качения. Причины – недостаточное количество смазочных материалов, длительная эксплуатация оборудования в неподходящих условиях, недостаточная твердость тел и дорожек качения подшипника.
• Неравномерный износ элементов. Возникает как результат превышения динамической грузоподъемности.
• Вмятины, задиры или трещины. Такие повреждения подшипников могут возникнуть в результате высокой статической нагрузки (например, из-за вибрации и ударных нагрузок при транспортировке или простое оборудования) или при малых нагрузках и скоростях вращения и при излишне большом запасе грузоподъёмности подшипника в результате проскальзывания тел качения.
• Усталостное разрушение. Является естественным, так как появляется даже при правильной эксплуатации узла.
• Увеличение вибрации при вращении. Вибрация может возникнуть в результате ошибок при монтаже подшипника (например, перекос, несоосность), при увеличенном начальном радиальном и осевом зазоре внутри устройства.
• Следы прохождения электрического тока. Дефект часто встречается в асинхронных двигателях при использовании подшипников без токоизолирующего покрытия.
• Коррозия (следы или глубокие повреждения поверхности). Является одним основных дефектов подшипников качения. Появляется в результате попадания внутрь подшипника воды, солевых растворов или при эксплуатации в щелочной среде.

Методы выявления неисправности

Замер уровня вибрации и наблюдение за уровнем шума позволяет обнаружить износ на ранних стадиях. Вибромониторинг специальными приборами учета определяет степень износа и диагностирует необходимость замены.

Сигналом к предстоящему выходу из строя ступичных подшипников служит появление низкочастотного шума в области колес. Со временем шум становится сильнее и спустя некоторое время превращается в гул. Можно самостоятельно диагностировать поломку ступичных подшипников, достаточно понаблюдать за шумом, появляющимся на скорости около 40 км/ч. При повороте в противоположную от неисправности сторону, нагрузка становится больше, и шум возрастает. Поворот в сторону негодного подшипника уменьшит нагрузку, гул станет тише. Подшипник ступицы переднего колеса повреждается чаще. Причина в том, что сильные удары колеса о дорожные препятствия вызывают разрушение сепаратора.

Еще один вариант диагностики — прокрутка поднятого колеса и проверка люфта. Вращение колеса с неисправной деталью приведет к появлению шума и люфта колеса.