Причины выхода из строя подшипников

Когда подшипник находится под давлением при вращении вала, нагрузка передается с внутреннего кольца подшипника через элементы качения на внешнее кольцо.

Вращающиеся элементы, катясь по дорожкам подшипника, создают значительные напряжения на сдвиг и сжатие, что приводит к образованию неоднородных трещин в катящихся элементах. Контакты между вращающимися элементами и кольцами оказываются сразу под очень большими напряжениями сжатия и сдвига. Каждый шар несет часть нагрузки, в конечном итоге это приводит к усталости всех металлических частей.

Как обеспечить ритмичную и надежную работу подшипника в течение нескольких лет?

Например, подшипники колес автомобилей, рассчитаны так, что 90% из них обеспечат пробег свыше 500 000 км. Следовательно, можно предполагать, что 999 из 1000 достигнут пробега 100 000 км.

Причины преждевременного выхода из строя подшипника:

• В 18% случаев – загрязнение подшипника: проникновение жидких или твердых частиц, приводящее к повреждению герметизирующих уплотнений и утечке смазки из подшипника
• В 10% случаев – неправильный монтаж подшипника: грубый монтаж, перегрев, плохая регулировка и люфты, чрезмерное сжатие конусной стяжной муфты, дефекты геометрии
• В 70% случаев – плохая смазка. Недостаточность или неприемлемость смазочного материала
• В 2% случаев – прочие причины: использование подшипника с неприемлемыми нагрузками, дефекты регулировки подшипника, контактная коррозия, прохождение электрического тока через подшипник

Компания Molykote разработала огромный спектр смазочных материалов для комплексного обслуживания оборудования. Эффективное смазывание с применением рекомендуемых: компанией Molykote материалов и методов позволяет значительно сократить незапланированные простои машин и увеличить срок службы оборудования.

Срок службы подшипников зависит от:

• Условий работы
• Условий производства
• Условий хранения подшипников
• Установки подшипников
• Обслуживания
• Нагрузки

Основные виды неисправностей подшипников

Усталостные разрушения поверхности

Вызваны неподходящей смазкой, её низкой вязкостью и разрывами смазочной пленки. В начальной стадии развития дефекта поверхность выглядит как бы заиндевелой в некоторых местах. Далее поверхность дорожки начинает отслаиваться и растрескиваться. При накоплении усталости в материале дорожки ее поверхность становится шероховатой, подшипник начинает шуметь и излишне нагреваться. Постоянная перегрузка, плохо обработанные и загрязненные поверхности неизбежно ведут к усталостным явлениям.

Этого можно избежать или существенно замедлить, если подшипник будет чистым и хорошо смазанным.

Выкрашивание поверхности

От усталости поверхности отличается более сильной степенью повреждения подшипника и может указывать на то, что подшипник исчерпал ресурс усталости.

Растресквание и сколы поверхностей характеризуются глубокими трещинами и расслаиванием – это происходит, когда под поверхностные трещины, возникающие в местах дислокации неметаллических включений в стали подшипника, доходят до поверхности. Преждевременное растрескивание часто вызывается плохой посадкой вала, искривлениями корпуса и неправильной установкой.

Абразивный износ

В зависимости от типа абразивного износа, поверхность приобретает или тусклый серый металлический цвет или же зеркально полируется. Мелкая абразивная пыль является обычной причиной такого отказа – она может попасть в подшипник при установке, через плохие уплотнения или с грязной смазкой. Поэтому при монтаже подшипника рекомендуется протирать каждый элемент чистой тканью перед смазкой и содержать в чистоте рабочие поверхности.

Хорошие уплотнения, промываемые уплотнения и чистые смазочные материалы помогут предотвратить загрязнение после установки подшипника.

Атмосферная коррозия

Вызывается влагой, которая попадает в подшипник из атмосферы. Влажный воздух, попадая во внутрь подшипника, при охлаждении окружающей среды конденсируется., разрывая смазочную пленку в местах контакта тел и дорожек качения.

Атмосферную коррозию можно предотвратить, используя хороший сальник, консистентную смазку и хорошо смазывая подшипник.

В некоторых случаях могут оказаться необходимыми специальные уплотнения, чтобы исключить разбрызгивание смазки. Подшипник необходимо заполнять смазкой при каждой более менее продолжительной остановке машины.

Фреттинг-коррозия

Очень похожа на обычную коррозию, возникает на посадочных поверхностях подшипника на вал, а также и на других сопрягаемых поверхностях. Она вызывается незначительными (микроскопическими) нагрузками. Частицы, образующиеся в результате износа имеют черный цвет при отсутствии воздуха и красные – в его отсутствие.

Фреттинг-коррозия может вызвать как ослабление посадки внутреннего кольца на валу так и его заклинивание, при котором его невозможно будет снять.

Предотвратить можно следуя рекомендациям производителя относительно допусков и убедившись, что элементы подогнаны наилучшим образом.

Бриннелирование

При бриннелировании на поверхности колец появляются регулярно следующие друг за другом выемки. Бриннелирование является следствием высоких статических или ударных нагрузок, неправильной технологии установки подшипника, сильных механических ударов, возникающих, при падении машины.

Бриннелирование можно предотвратить, используя при установки подшипника только давление вместо ударов.

Если ударных нагрузок невозможно избежать как при установки, так и в процессе эксплуатации, тогда необходимо использовать подшипники, предназначенные для более высоких нагрузок.

Псевдобриннелирование

Характеризуется выемками на дорожках качения. Однако в отличии от простого бриннелирования выемки характеризуются не только продавливаем металла в зонах пластических деформаций, но и его сдвигом, в результате этого места повреждения не видны даже при внимательном осмотре.

Псевдобриннелирование, есть результат сильных вибраций машины в нерабочем состоянии. Иногда это происходит при транспортировке. Также на это влияет вибрации других, близко расположенных машин.

Подобной проблемы можно избежать, обеспечивая правильное закрепление транспортируемых валов с подшипниками и изолируя машину от соседних вибрирующих агрегатов, используя для этого раздельные фундаменты.

Электроповреждения

Возникают в результате прохождения через подшипник электрического тока. Электрический ток может вызвать также и случайное выкрашивание.

Наиболее распространенными причинами электроповреждений является статическое электричество, создаваемое ремнями транспортера и токами сварочных аппаратов. Поэтому транспортеры должны быть снабжены заземляющими лентами, а сварочное оборудование необходимо заземлять.

Натиры

Возникают в результате перемещения металла с одной поверхности на другую. Натиры обычно вызваны проскальзыванием из-за перегрузки подшипника и недостаточной смазки. На торцах цилиндрических роликов натиры могут возникать из-за нерасчетной осевой нагрузки на подшипник. Также это может быть следствием неправильной сборки подшипника или недостаточной смазки.

Задиры

Являются следствием абразивного износа и проявляются в виде глубоких царапин на дорожках и телах качения. Отдельные задиры поверхности создают точки концентрации напряжения, в которых возможно проявление усталостных явлений. Они вызываются относительно большими частицами материала, которые попадают в подшипник и двигаются по дорожкам при движении тел качения.

Как и другие проблемы, связанные с загрязнением, задиры поверхности можно предотвратить, используя хорошие уплотнения и чистую смазку подшипника.

Выбоины поверхности

Напоминает бриннелирование, т.к. выбоины скорей являются результатом пластических деформаций, чем износа. Тем не менее, они возникают при повреждении поверхности (царапины, истирание мелкими посторонними частицами, которые являются результатом износа или попадают в подшипник при его работе).

Тела качения при вращении захватывают посторонние частицы, попадающие в подшипник. Эти частицы, попав на дорожку качения оставляют случайные насечки, в районе которых возникает концентрация напряжений и разрывы масляной пленки, что приводи к усталостному выкрашиванию металла и появлению выбоин.

Вероятность возникновения выбоин уменьшается при использовании хороших уплотнений и частой смазки подшипников, которая вымывает различные посторонние частицы.

Повреждения при сборке

Например внешнее кольцо могло быть неправильно установлено и когда подшипник был собран, ролики оставили вмятины на дорожках качения.

Перегрев

Обычно связан с полным отказом подшипника. Перегрев часто обусловлен недостаточной смазкой, трением наружного кольца о вращающийся вал, излишним обжимом наружного кольца при установки в корпус машины или нерасчетной (высокой) частотой вращения вала. В отдельных случаях перегрев подшипника может быть обусловлен внешним источником, таким как термическая печь.

Несоосность колец

Ведет к фреттинг-коррозии и выкрашиванию. Также ведет к высоким осевым нагрузкам, вызывающим усталостное разрушение и сильные сколы поверхности.

Разрушение из-за дисбаланса

Возникает когда дисбаланс слишком велик. Иногда такое повреждение можно обнаружить только в одном месте на внутреннем кольце. Для уменьшения дисбаланса минимально необходимым является балансировка отдельных частей ротора с максимально возможной точностью, особенно при работе на высоких скоростях.

Раскалывание, раздробление деталей

Может случиться или-за большой перегрузки подшипника

Повреждение сепаратора

Проявляется в образовании в нем трещин и его разрушении. Это в свою очередь ведет к быстрому выходу из строя подшипника в целом при этом затушевывается тот факт, что первопричиной этого был сепаратор.

Чаще всего причиной выхода из строя сепаратора является его изгиб, возникающий при движении шариков по взаимно пересекающимся путям из-за несоосности. Также повреждение сепаратора может быть вызвано неправильной сборкой, загрязнением или редким смазыванием подшипника.