Виробництво підшипників кочення здійснюється в умовах жорстких вимог до якості підшипників. Це одні з найбільш високоточних виробів, що випускаються в машинобудуванні. При оптимальних робочих умовах підшипники можуть безперервно експлуатуватися протягом багатьох років. Внаслідок того, що робочі умови рідко бувають ідеальними, підшипники рідко реалізують свої потенційні можливості з точки зору ресурсу.
Термін служби підшипників кочення залежить від рівня технології виробництва, умов зберігання, правильного вибору і застосування. Велике значення мають також якісний монтаж, ефективне змазування і ущільнення.
Види пошкоджень підшипників
Втомні руйнування поверхні пов'язані з проблемами мастила, такими як невідповідна мастило, низька її в'язкість і розриви мастильної плівки. У початковій стадії розвитку виникають підповерхневі мікротріщини, потім поверхня стає як би заіндевшей в деяких місцях, як показано на рис.1. При подальшому розвитку пошкодження даного виду поверхню доріжки починає відшаровуватися і розтріскуватися (слід зазначити, що це відшаровування не настільки серйозно як відколи на доріжці). При накопиченні втоми в матеріалі доріжки її поверхня стає шорсткою, підшипник починає шуміти і надмірно нагріватися. Постійна перевантаження, погано оброблені і забруднені поверхні неминуче ведуть до втомним явищам. Цього можна уникнути або істотно сповільнити, якщо підшипник буде чистим і добре змазаним.
Втома доріжки кочення. Поверхня розтріскується і відшаровується.
Викришування поверхні схоже з втомою поверхні, але відрізняється від нього більш сильним ступенем пошкодження підшипника і може вказувати на те, що підшипник вичерпав ресурс втоми. Малюнок 2 показує, що розтріскування і відколи поверхонь характеризуються глибокими тріщинами і розшарування. Це відбувається, коли під поверхневі тріщини, що виникають в місцях дислокації неметалевих включень в сталі підшипника, доходять до поверхні. Передчасне розтріскування часто викликається поганий посадкою валу, викривленнями корпусу і неправильною установкою, тобто умовами, що викликають занадто високі кромочні напруги.
Викришування поверхні. Глибокі тріщини і розшарування.
Абразивний знос: Абразивне стирання металу, показане на рис.3, руйнує поверхні елементів підшипника. Залежно від типу абразивного зносу, поверхня набуває або тьмяний сірий металевий колір або ж дзеркально полірується. Іноді підшипник внаслідок зміни його геометрії через зношування раптово виходить з строя.Мелкая абразивний пил є звичайною причиною такої відмови; цей пил може потрапити в підшипник при установці, через погані ущільнення або з брудної мастилом. Тому при монтажі підшипника рекомендується протирати кожен елемент чистою тканиною перед мастилом і містити в чистоті робочі поверхні. Хороші ущільнення, що промиваються ущільнення і чисті мастильні матеріали допоможуть запобігти забрудненню після установки підшипника
Абразивний знос. Пошкодження поверхні кочення
Атмосферна корозія: Корозія викликається вологою, яка потрапляє в підшипник з атмосфери. Вологе повітря, потрапляючи всередину підшипника, при охолодженні навколишнього середовища конденсується, розриваючи мастильну плівку в місцях контакту тіл і доріжок кочення. Атмосферну корозію, показану на рис.4, можна запобігти, використовуючи якісне ущільнення, ефективну пластичне мастило. У деяких випадках можуть виявитися необхідними спеціальні ущільнення, щоб виключити витікання мастила. Підшипник необхідно заповнювати мастилом при кожній більш-менш тривалої зупинки машини.
Атмосферна корозія. Зовнішній вигляд корозії
Фреттинг-корозія: Як показано на рис.5, фреттинг-корозія дуже схожа на звичайну корозію. Вона виникає на посадочних поверхнях підшипника на вал, а також і на інших сполучених поверхнях. Вона викликається незначними (мікроскопічними) навантаженнями. Частинки, які утворюються в результаті зносу мають чорний колір в присутності повітря і червоні - в його відсутність. Фреттинг-корозія може викликати як ослаблення посадки внутрішнього кільця на валу; так і його заклинювання, при якому його неможливо буде зняти. Фреттинг-корозія також привести до розламування кольца.Предотвратіть можна дотримуючись рекомендацій виробника щодо допусків і переконавшись, що елементи підігнані найкращим чином.
Фреттинг-корозія на отворі (посадкової поверхні) внутрішнього кільця
Брінеллірованіе: При брінеллірованіі на поверхні кілець з'являються регулярно наступні один за одним поперечні ризики, що розвиваються в помітні відбитки. Це є наслідком пластичних деформацій металу в місцях контакту, які виникають внаслідок перенапруги металу. Результат брінеллірованія доріжок кочення показаний на рис.6. Брінеллірованіе є наслідком високих статичних і ударних навантажень, неправильної технології установки підшипника, сильних механічних ударів, що виникають, при падінні машини. Брінеллірованіе можна запобігти, виключивши при монтажі підшипника передачу монтажного зусилля через тіла кочення. Якщо ударних навантажень неможливо уникнути як при установки, так і в процесі експлуатації, тоді необхідно використовувати підшипники, призначені для більш високих навантажень.
Брінеллірованіе доріжок кочення. Регулярні виїмки на доріжках кочення
Хибне брінеллірованіе: як і просто брінеллірованіе характеризується відбитками на доріжках кочення. Однак на відміну від «істинного» брінеллірованія відбитки характеризуються не тільки продавлюємо металу в зонах пластичних деформацій, а й його зрушенням, в результаті цього місця пошкодження не видно навіть при уважному огляді. На рис.7 показаний помилкового брінеллірованія. Хибне брінеллірованіе, є результат сильних вібрацій машини в неробочому стані. Іноді це відбувається при транспортуванні. Також на це впливає вібрації інших, близько розташованих машин. Подібної проблеми можна уникнути, забезпечуючи правильне закріплення транспортуються валів з підшипниками і ізолюючи машину від сусідніх вібруючих агрегатів, використовуючи для цього роздільні фундаменти або віброопори.
Хибне брінеллірованіе. Відбитки на доріжці кочення за рахунок передачі монтажного зусилля через тіла кочення.
Пошкодження електрострумом. Точковий піттінг (зварювання) в результаті електричного зварювання часто має регулярний характер на поверхнях елементів кочення і на доріжці кочення. Він виникає в результаті проходження через підшипник електричного струму. На рис.8 показані доріжки підшипника. Електричний струм може викликати також і випадкове викрашіваніе.Наіболее поширеними причинами електроповрежденій є статичну електрику, що створюється ременями транспортера і струмами зварювальних апаратів. Тому транспортери повинні бути забезпечені заземлювальними стрічками, а зварювальне обладнання необхідно заземлювати.
Піттінг поверхні доріжок кочення через проходження сильного струму. Кратери на кульках викликані електрострумом.
Адгезивний знос: виникає в результаті переміщення металу з однієї поверхні на іншу. Адгезія в тому вигляді, як вони показані на рис.9, викликана проскальзиваніем через перевантаження підшипника і недостатньою мастила. Адгезія на торцях циліндричних роликів може виникати через збільшену осьового навантаження на підшипник. Також це може бути наслідком неправильної збірки підшипника або недостатньої змащення
Адгезія на тілах і доріжках кочення через недостатню мастила.
Вибоїни поверхні: приклад показаний на рис.10. Цей вид пошкодження підшипників нагадує брінеллірованіе, тому що вибоїни скоріше є результатом пластичних деформацій, ніж зносу. Проте, вони виникають при пошкодженні поверхні (подряпини, стирання дрібними сторонніми частинками, які є результатом зносу або потрапляють в підшипник при його роботі). Тіла кочення при обертанні захоплюють сторонні частинки, які потрапляють в підшипник. Ці частинки, потрапивши на доріжку кочення залишають випадкові насічки, в районі яких виникає концентрація напружень і розриви масляної плівки, що приводь до усталостному викришування металу і появи вибоін.Вероятность виникнення вибоїн зменшується при використанні хороших ущільнень і частої мастила підшипників, яка вимиває різні сторонні частинки .
Вибоїни, глибокі подряпини, викликані потраплянням сторонніх часток в підшипник.
Пошкодження при складанні: На рис.11 показаний один з видів подібних ушкоджень. У цьому прикладі зовнішнє кільце було неправильно встановлено; і коли підшипник був зібраний, ролики залишили вм'ятини на доріжках кочення.
Пошкодження підшипника при складанні через недостатній досвід збірки.
Перегрів: На рис.12 представлений приклад пошкодження підшипника (зміна його геометрії) в результаті перегріву і навантаження. Зазвичай такі пошкодження пов'язані з повною відмовою підшипника. Перегрів часто обумовлений недостатньою мастилом, тертям зовнішнього кільця про обертовий вал, зайвим обтиском зовнішнього кільця при установки в корпус машини або занадто (високої) частотою обертання валу. В окремих випадках перегрів підшипника може бути обумовлений зовнішнім джерелом, таким як термічна піч.
Знебарвлення та пошкодження металу, викликане поганий мастилом і перегрівом.
Неспіввісність кілець: Основною причиною пошкодження підшипника, показаного на рис.13 є несоосность кілець, яка привела до фреттинг-корозії і викришування. Неспіввісність веде до високих осьовим навантаженням, що викликає утомлююча руйнування і сильні відколи поверхні.
Пошкодження підшипника через несоосности кілець:
a) несоосность зовнішнього кільця щодо вала;
б) несоосность валу щодо корпуса підшипника.
Руйнування через дисбаланс: Дисбаланс ротора дає значну вібраційне навантаження на підшипник. Коли дисбаланс занадто великий, пошкодження підшипника мають вигляд, показаний на рис.14. Іноді таке пошкодження можна виявити тільки в одному місці на внутрішньому кільці. Для зменшення дисбалансу мінімально необхідним є балансування окремих частин ротора якомога точніше, особливо при роботі на високих швидкостях.
Пошкодження доріжки кочення від надлишкового дисбалансу ротора
Розколювання, роздроблення деталей: Причиною є велика перевантаження підшипника. На рис.15 показаний типовий приклад такого розколювання. Як видно з розгляду малюнка, область усталостного викришування на внутрішньому кільці охоплює всю ширину кільця, а сепаратор розбитий на шматочки через поперечних тріщин в кожному гнізді кульки.
Пошкодження сепаратора: Пошкодження сепаратора, подібні показаному на рис.16, проявляються в освіті в ньому тріщин і його руйнуванні. Це в свою чергу веде до швидкого виходу з ладу підшипника в цілому при цьому затушовується той факт, що першопричиною цього був сепаратор. Найчастіше причиною виходу з ладу сепаратора є його вигин, що виникає при русі кульок по взаємно перетинаються шляхах через несоосности. Також пошкодження сепаратора може бути викликано неправильної складанням, забрудненням або рідкісним змазуванням підшипника.
