Головна Статті Ушкодження підшипників кочення і їх причини
Підшипники кочення є найважливішими деталями більшості машин. До їх несучої здатності і надійності пред'являються високі вимоги. З цієї причини вже багато років підшипники кочення є предметом інтенсивних досліджень. Згодом теорія і технологія підшипників кочення розвинулася в особливу область науково-дослідницької роботи. Фірма SKF є піонером і займає провідні позиції в таких дослідженнях.
Завдяки проведеним дослідженням стало можливим розрахунок довговічності підшипників з високою точністю. Це уможливило узгодження між собою довговічності підшипників і машини. Однак час від часу трапляється, що фактична довговічність підшипника виявляється нижче розрахункової. Це відбувається внаслідок безлічі причин. Наприклад, не передбачувано високе навантаження, недостатнє змазування або невідповідний мастильний матеріал, неправильний монтаж підшипника, недостатня ефективність ущільнень, посадка підшипника з надмірним натягом і, відповідно, недостатній внутрішній зазор або надмірний внутрішній натяг підшипника. Кожна така ситуація породжує специфічне пошкодження підшипника, яке знаходить відображення в характерної картини ушкодження. Отже, в більшості випадків стає можливим при дослідженні пошкодженого підшипника встановити причину пошкодження та вжити відповідних заходів, для того щоб уникнути повторного ушкодження підшипника після відновлення роботи машини.
Як визначають поняття «довговічність підшипників кочення»?
Спрощено суть виражається в такий спосіб: в реальних умовах підшипник кочення не може працювати довільно довго. Рано чи пізно виникає утомлююча руйнування матеріалу, і робота підшипника стає неможливою. Проміжок часу до появи перших ознак втоми матеріалу залежить від частоти обертання підшипника і величини навантаження. Втомне руйнування є наслідком змінних напруг зсуву безпосередньо під поверхнею кочення в зоні дії навантаження. Ці напруги обумовлюють утворення тріщин, які поступово поширюються до поверхні. Коли за такими тріщинах перекочуються тіла кочення, відбувається відділення частинок матеріалу. Такий процес, який називають освітою втомних раковин, з часом прогресує до тих пір, поки підшипник стає непридатним для роботи.
Довговічністю підшипника кочення називають число оборотів, яке він зробить перш, ніж стануть помітними перші ознаки втомного руйнування на доріжках і тілах кочення. Це не означає, що після цього підшипник не може продовжувати роботу. Втомне вищерблення поширюється повільно і виявляє себе зростанням шуму і вібрацій. Тому, як правило, залишається достатньо часу для підготовки заміни підшипника.
Сліди кочення і їх значення
У обертового під навантаженням підшипника поверхні зіткнення доріжок і тіл кочення, як правило, виглядають трохи матовими. Це не ознака зносу в звичайному сенсі, таке явище не впливає на довговічність підшипника. Матові ділянки поверхні доріжок кочення внутрішніх і зовнішніх кілець є слідами кочення, які виглядають по-різному в залежності від умов обертання і навантаження. Дослідження слідів кочення на розібраному підшипнику дає можливість робити висновки про те, за яких умов він був встановлений і працював. Знаючи відмінності між нормальними і фактичними слідами кочення, можна визначити, чи працював підшипник в нормальних або в незвичайних умовах.
У більшості випадків дефекти підшипників можуть бути виявлені по слідах кочення. Вид і розташування слідів кочення можуть бути корисними допоміжними засобами при діагностиці ушкоджень підшипників.
На прикладі радіальних і наполегливих шарикопідшипників показані типові види слідів кочення. Однак ці дані можуть бути поширені і на підшипники кочення інших видів.
Різні види пошкоджень підшипників
Кожна причина пошкодження підшипника знаходить відображення в характерної картини ушкодження. Такі пошкодження, їх називають первинними, породжують вторинні ушкодження - втомні раковини (піттінг), і тріщини, - які служать безпосередньою причиною виходу підшипника з ладу. Уже первинні пошкодження в деяких випадках можуть виявитися причиною втрати підшипником працездатності. Наприклад, знос і, відповідно, надмірно великий зазор в підшипнику, можуть викликати неприпустимо великі вібрації і шум. На що вийшов з ладу підшипнику часто виявляють комбінацію первинних і вторинних ушкоджень. Види пошкоджень можна класифікувати наступним чином:
Первинні ушкодження:
- знос
- вм'ятини
- задираки
- поверхневі руйнування
- корозія
- Наслідки проходження електричного струму
Вторинні ушкодження:
При нормальних умовах експлуатації скільки-небудь помітного зносу підшипників кочення не спостерігається. Знос виникає тоді, коли в підшипник проникають чужорідні частинки або має місце недостатнє змазування. Він може бути також наслідком вібрацій не обертається підшипника.
Знос під дією абразивних частинок
Малі абразивні частинки, наприклад продукти зношування металів, проникаючі в підшипник, призводять до пошкодження доріжок кочення, тел кочення і сепаратора. Поверхня кочення стає в більшій чи меншій мірі матовою, в залежності від розміру (зернистості) і типу абразивних частинок. Продукти зносу латунних сепараторів можуть пофарбувати світлу мастило в зелений колір.
У міру зношування доріжок кочення і сепаратора кількість абразивних частинок зростає. Цей процес поширюється все ширше, до тих пір, поки деталі підшипника ні зношуються настільки, що він стає непридатним до роботи. Однак підшипники з невеликим зносом після їх промивання можна продовжувати використовувати далі.
Абразивні частинки проникають в підшипник ззовні, якщо ущільнення не відповідають умовам роботи. Частинки можуть потрапляти в підшипники разом із забрудненою пластичним мастилом або під час збирання підшипникового вузла.
картина явища
- Малі вм'ятини на доріжках кочення кілець підшипників і тіл кочення.
- Матова, зношена поверхня доріжок кочення.
- Потемніння пластичного мастила.
- Недостатня чистота до і під час монтажу.
- Неефективні ущільнення.
- Пластичне мастило забруднена продуктами зносу латунного сепаратора.
заходи
- Розпаковувати підшипники безпосередньо перед монтажем.
- Робоче місце і інструмент містити в чистоті.
- Застосовувати свіжі і чисті змащувальні матеріали.
- Фільтрувати масло.
- Перевірити і при необхідності замінити ущільнення.
Знос внаслідок недостатнього змащування
Стійкий несе мастильний шар не може виникнути, якщо кількість мастила недостатньо, а сама мастило втратила свої властивості. В таких умовах можуть виникати металеві контакти між тілами кочення і доріжками кочення. У початковій стадії знос як би реалізує процес притирання. Мікроскопічно малі вершини шорсткості, які утворюються в процесі механічної обробки, зрізаються. Одночасно досягається відомий ефект прикочування, завдяки чому поверхня кочення виглядає дзеркально гладкою. Але вже на цій стадії можуть починатися поверхневі руйнування.
Коли мастило повністю витрачена, відбувається значне зростання температури. Загартована підшипникова сталь втрачає свою твердість, і на поверхні виникають «кольори мінливості»: блакитний і коричневий. При цьому температура може стати настільки високою, що підшипник заклинює.
картина явища
- Поверхня зношена, іноді з дзеркальним блиском (як би полірована).
- У міру розвитку процесу можуть виникнути «кольори мінливості»: блакитний і коричневий.
- Мастильний матеріал поступово вичерпується або втрачає свої властивості.
заходи
- Перевіряти, чи надходить мастило в підшипник.
- Зменшити інтервал повторного змащування.
Знос внаслідок вібрацій
При зупинці підшипника між тілами кочення і доріжками кочення зникає несе мастильний шар і виникає металевий контакт. Вібрації не обертається підшипника породжують малі відносні переміщення між тілами кочення і кільцями підшипника. Під впливом такого процесу з часом на доріжках кочення виникають поглиблення. Дане пошкодження відомо під найменуванням «помилкового брінеллірованія» (або «пральна дошка»). Кульки утворюють лунки, ролики - борозенки.
У багатьох випадках в поглибленнях виникає корозія внаслідок окислення відокремлюваних часток металу, у яких дуже велике відношення величини поверхні до об'єму. Тіла кочення видимих пошкоджень не мають.
Чим вище енергія коливань, тим більше ушкодження. На розмір пошкоджень також впливають тривалість дії вібрацій і величина зазору в підшипнику. Частота коливань істотного значення не має.
Роликопідшипники більш чутливі до вібрацій, ніж шарикопідшипники, причому серед роликопідшипників самими схильними до пошкоджень такого роду є циліндрові роликопідшипники. Мабуть, це пов'язано з тим, що кульки можуть котитися в будь-якому напрямку, а ролики тільки в одному, в а інших можуть тільки ковзати.
Картина «помилкового брінеллірованія» в деякій мірі подібна пошкоджень, що виникають при проходженні через підшипники електричного струму. Однак при проходженні електричного струму дно поглиблення (борозенки або лунки) забарвлене в темні тони, а не блискучі або іржаві, як при даному процесі. Іншою відмітною ознакою є те, що при проходженні електричного струму пошкоджуються і доріжки, і тіла кочення, а при «помилковому брінеллірованіі», що виникає під дією вібрацій, тільки доріжки кочення підшипників. Підшипники з ушкодженнями внаслідок вібрацій найчастіше виявляються в машинах, що працюють з перервами, поруч з якими розташовані безперервно працюють машини, що генерують вібрації, такі, наприклад, як вентилятори, повітродувки, генератори електричного струму і допоміжні машини на судах. «Хибна брінеллірованіе» виявляють також у підшипників машин, що транспортуються по залізницях, автодорогах і водними шляхами. Якщо виходити з того, що машина піддається вібраціям або струсів, то при розробці її конструкції слід зважати на можливість виникнення пошкоджень описаного виду. У такому випадку замість роликопідшипників доцільно застосовувати шарикопідшипники.
Шарикопідшипники не тільки менш чутливі до вібрацій, але у них за допомогою пружин можна створювати попередній натяг, що перешкоджає розвитку пошкоджень від вібрацій.
Хороший захист від пошкоджень описаного типу створює також масляна ванна, в яку занурені всі тіла кочення навантаженої зони підшипника. Так само пошкодження підшипників від вібрацій перешкоджають демпфирующие опори (виброизолирующие черевики).
Підшипники транспортуються машин можуть бути захищені від вібраційних ушкоджень, якщо вали на час перевезення машини закріплені так, що їх відносне зміщення в підшипникових вузлах стає неможливим.
картина явища
- Поглиблення на доріжках кочення роликопідшипників мають вигляд поздовжніх борозенок, а на доріжках кочення шарикопідшипників - круглих вм'ятин (лунок).
- Їх дно виглядає або блискучим, або матовим і покритим іржею.
- Чи не обертається підшипник піддається вібраційному нагружению.
заходи
- При транспортуванні підшипник фіксувати радіальним попереднім натягом.
- Застосовувати виброизолирующие черевики.
- Якщо можливо, в якості опор валів застосовувати кулькові підшипники, а не роликові.
- По можливості, застосовувати змазування масляною ванною.