Виды дефектов подшипников качения и их причины зарождения. Учебный курс ПУ-201 "Надежность подшипниковых узлов". - презентация

1 Повреждения подшипников качения и их причины г.Санкт-Петербург 2017 г

2 Время от времени случается, что фактическая долговечность подшипника оказывается ниже расчётной. Это происходит вследствие множества причин: не предполагаемо высокая нагрузка, недостаточное смазывание или неподходящий смазочный материал, неправильный монтаж подшипника, недостаточная эффективность уплотнений, посадка подшипника с чрезмерным натягом и, соответственно, недостаточный внутренний зазор или чрезмерный внутренний натяг подшипника. Каждая такая ситуация порождает специфическое повреждение подшипника, которое находит отражение в характерной картине повреждения. Следовательно, в большинстве случаев становится возможным при исследовании повреждённого подшипника установить причину повреждения и принять соответствующие меры, для того чтобы избежать повторного повреждения подшипника после возобновления работы машины. Введение

3 Ресурс подшипника это число оборотов, которое сделает одно из колец относительно другого до появления признаков усталости материала колец или тел качения. С - базовая динамическая грузоподъемность, Н Р - эквивалентная динамическая нагрузка, Н р – показатель степени; для шариковых р=3; для роликовых р=10/3. промежуток времени, в течении которого подшипник в определенных производственных условиях сохраняет работоспособность. Ресурс подшипника качения - Срок службы подшипника -

4 Упрощенно суть выражается следующим образом: в реальных условиях подшипник качения не может работать произвольно долго. Раньше или позже возникает усталостное разрушение материала, и работа подшипника становится невозможной. Усталостное разрушение является следствием переменных напряжений сдвига непосредственно под поверхностью качения в зоне действия нагрузки. Эти напряжения обуславливают образование трещин, которые постепенно распространяются к поверхности. Когда по таким трещинам перекатываются тела качения, происходит отделение частиц материала. Такой процесс, который называют образованием усталостных раковин, со временем прогрессирует до тех пор, пока подшипник становится непригодным для работы. Стадии усталостного разрушения подшипника (развитие усталостной раковины) Долговечность подшипника

5 Следы качения и их значение Исследование следов качения на разобранном подшипнике даёт возможность делать выводы о том, при каких условиях он был установлен и работал. Зная различия между нормальными и фактическими следами качения, можно определить, работал ли подшипник в нормальных или в необычных условиях. В большинстве случаев дефекты подшипников могут быть выявлены по следам качения. Вид и расположение следов качения могут быть полезными вспомогательными средствами при диагностике повреждений подшипников.

6 Следы качения при различных условиях вращения и нагружения, свидетельствующие о нормальной работе Радиальная нагрузка. Направление нагрузки постоянное. Вращается внутреннее кольцо, наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. Радиальная нагрузка. Направление нагрузки постоянное. Вращается наружное кольцо, внутреннее кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. Наружное кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности.

7 Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и наружное кольцо. Внутреннее кольцо не вращается. Наружное кольцо вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и внутреннее кольцо. Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. Наружное кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности. Следы качения при различных условиях вращения и нагружения, свидетельствующие о нормальной работе

8 Осевая нагрузка постоянного направления. Вращается внутреннее или наружное кольцо. Внутреннее и наружное кольца: след качения равномерно распространён по всей окружности дорожек качения обоих колец, однако смещён в сторону. Комбинированная нагрузка постоянного направления. Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, равномерно распространённый по всей окружности дорожки качения, смещён в одну сторону. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении радиальной нагрузки, распространяется по всей окружности дорожки качения, однако смещён в сторону.

9 Следы качения при различных условиях вращения и нагружения, свидетельствующие о нормальной работе Осевая нагрузка постоянного направления. Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое и свободное кольца: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности обоих колец.

10 Следы качения, возникающие при неблагоприятных условиях работы Радиальная нагрузка постоянного направления, дополнительно – дисбаланс. Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее и наружное кольца: след качения равномерно распространён по всей окружности дорожек качения обоих колец. Подшипник установлен с предварительным натягом посредством посадки с натягом на вал. Радиальная нагрузка постоянного направления. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении радиальной нагрузки, распространяется по всей окружности посередине дорожки качения.

11 Следы качения, возникающие при неблагоприятных условиях работы Перекос внутреннего кольца. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. Зазор в подшипнике, вследствие перекоса внутреннего кольца, уменьшается; длина следа качения по окружности дорожки качения зависит от того, насколько уменьшается зазор в подшипнике Перекос наружного кольца. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: следы качения на двух диаметрально противоположных участках дорожки качения, смещённые друг относительно друга по диагонали.

12 Следы качения, возникающие при неблагоприятных условиях работы Овально деформированное наружное кольцо. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: следы качения, самые широкие в направлении деформации кольца, на двух диаметрально противоположных участках дорожки качения.

13 Следы качения, возникающие при неблагоприятных условиях работы Свободное кольцо смещено эксцентрично тугому кольцу. Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения. Свободное кольцо: след качения распространяется по всей окружности, однако смещён относительно центра кольца. Перекос свободного кольца. Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается. Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения. Свободное кольцо: неравномерно широкий след качения, наиболее широкий в зоне наибольшей нагрузки, расположен в середине дорожки качения

14 Каждая причина повреждения подшипника находит отражение в характерной картине повреждения. Такие повреждения, их именуют первичными, порождают вторичные повреждения – усталостные раковины (питтинг), и трещины, - которые служат непосредственной причиной выхода подшипника из строя. Уже первичные повреждения в некоторых случаях могут оказаться причиной утраты подшипником работоспособности. Например, износ и, соответственно, чрезмерно большой зазор в подшипнике, могут вызвать недопустимо большие вибрации и шум. На вышедшем из строя подшипнике часто обнаруживают комбинацию первичных и вторичных повреждений. Виды повреждений можно классифицировать следующим образом: Первичные повреждения: Износ Вмятины Задиры Поверхностные разрушения Коррозия Последствия прохождения электрического тока Вторичные повреждения: Усталостные раковины Трещины Виды повреждений подшипников

15 Причины неисправностей и профилактические мероприятия

16

17 При нормальных условиях эксплуатации сколько-нибудь заметного износа подшипников качения не наблюдается. Износ возникает тогда, когда в подшипник проникают инородные частицы или имеет место недостаточное смазывание. Он может быть также следствием вибраций не вращающегося подшипника. Износ Износ под действием абразивных частиц Картина явления Малые вмятины на дорожках качения колец подшипников и тел качения. Матовая, изношенная поверхность дорожек качения. Потемнение пластичной смазки. Причины Недостаточная чистота до и во время монтажа. Неэффективные уплотнения. Пластичная смазка загрязнена продуктами износа латунного сепаратора. Мероприятия Распаковывать подшипники непосредственно перед монтажом. Рабочее место и инструмент содержать в чистоте. Применять свежие и чистые смазывающие материалы. Фильтровать масло. Проверить и при необходимости заменить уплотнения. Наружное кольцо двухрядного сферического роликоподшипника, дорожки которого изношены под действием абразивных частиц. Изношенные и неизношенные участки явно различимы.

18 Износ вследствие недостаточного смазывания Устойчивый несущий смазочный слой не может возникнуть, если количество смазки недостаточно, а сама смазка утратила свои свойства. В таких условиях могут возникать металлические контакты между телами качения и дорожками качения. Когда смазка полностью израсходована, происходит значительный рост температуры. Закалённая подшипниковая сталь теряет свою твёрдость, и на поверхности возникают «цвета побежалости»: голубой и коричневый. При этом температура может стать настолько высокой, что подшипник заклинивает. Зеркальная поверхность цилиндрического ролика как следствие недостаточного смазывания Наружное кольцо двухрядного сферического роликоподшипника смазывалось недостаточно. Дорожки качения выглядят как отполированные до зеркального блеска. Картина явления Поверхность изношенная, иногда с зеркальным блеском (как бы полированная). По мере развития процесса могут возникнуть «цвета побежалости»: голубой и коричневый. Причины Смазочный материал постепенно исчерпывается или утрачивает свои свойства. Мероприятия Проверять, поступает ли смазка в подшипник.

19 Износ вследствие вибраций. При остановке подшипника между телами качения и дорожками качения исчезает несущий смазочный слой и возникает металлический контакт. Вибрации не вращающегося подшипника порождают малые относительные перемещения между телами качения и кольцами подшипника. Под влиянием такого процесса со временем на дорожках качения возникают углубления. Данное повреждение известно под наименованием «ложного бринеллирования». Чем выше энергия колебаний, тем больше повреждения. На размер повреждений также влияют продолжительность действия вибраций и величина зазора в подшипнике. Частота колебаний существенного значения не имеет. Роликоподшипники более чувствительны к вибрациям, чем шарикоподшипники, причем среди роликоподшипников самыми предрасположенными к повреждениям такого рода являются цилиндрические роликоподшипники. Это связано с тем, что шарики могут катиться в любом направлении, а ролики только в одном, в а остальных могут только скользить. Шарикоподшипники не только менее чувствительны к вибрациям, но у них с помощью пружин можно создавать предварительный натяг препятствующий развитию повреждений от вибраций. Радиальный шарикоподшипник с пружинным предварительным натягом, предотвращающим от повреждения вибраций

20 Внутреннее и наружное кольца цилиндрического роликоподшипника, подвергшегося вибрациям. Наружное кольцо конического роликоподшипника, которое получило повреждения от вибрации во время работы. Наружное кольцо самоустанавливающегося шарикоподшипника, поврежденное в результате вибраций в неподвижном стоянии Картина явления Углубления на дорожках качения роликоподшипников имеют вид продольных бороздок, а на дорожках качения шарикоподшипников – круглых вмятин (лунок). Их дно выглядит либо блестящим, либо матовым и покрытым ржавчиной. Причины Не вращающийся подшипник подвергается вибрационному нагружению. Мероприятия При транспортировке подшипник фиксировать радиальным предварительным натягом. Применять виброизолирующие башмаки. Если возможно, в качестве опор валов применять шариковые подшипники, а не роликовые. По возможности, применять смазывание масляной ванной.

21 Вмятины Вмятины на дорожках качения и телах качения могут возникать в тех случаях, когда силы монтажа передаются на кольца через тела качения. Равным образом вмятины возникают при чрезмерно больших нагрузках на подшипниковые узлы в то время, когда подшипники не вращаются. Причиной вмятин может быть проникновение в подшипник инородных частиц. Вмятины, возникающие из-за неправильного монтажа или чрезмерной нагрузки Расстояние между двумя вмятинами соответствует расстоянию между соседними телами качения. Вмятины на дорожках качения шарикоподшипников возникают очень легко, если усилия монтажа или демонтажа передаются через тела качения. Вмятины возникают также при посадке подшипников на валы и в корпуса с чрезмерным натягом, а также при чрезмерном натягивании внутренних колец на конические шейки валов. Вмятины на дорожках качения Картина явления Вмятины на дорожках качения обоих колец; расстояние между двумя углублениями соответствует расстоянию между соседними телами качения. Причины В процессе монтажа усилие прикладывается не к тому кольцу (передается через тела качения). Внутреннее кольцо лишком сильно напрессовано на коническую шейку. Чрезмерная нагрузка на не вращающийся подшипник. Мероприятия Усилие монтажа следует прикладывать к тому кольцу подшипника, которое устанавливается с натягом. Избегать перегрузок или применять подшипники с более высокой статической грузоподъемностью.

22 Вмятины под действием инородных частиц Инородные частицы, например, металлические стружки, проникающие в подшипник, порождают вмятины, когда тело качения закатывает стружку в дорожку качения. Не только твёрдые частицы порождают вмятины, но и, например, частицы бумаги или текстильные волокна. Вмятины в большинстве случаев маленькие и распределены по всей дорожке качения. Вмятины, возникшие в результате воздействия инородных частиц на дорожку качения; увеличение в 50 раз Картина явления Маленькие вмятины распределены на дорожках качения обоих колец. Причины Проникновение в подшипник инородных частиц. Мероприятия Соблюдать чистоту в процессе сборки. Использовать чистые смазочные материалы. Улучшать уплотнения. 50X

23 Задиры Если две недостаточно смазываемые поверхности скользят одна относительно другой под нагрузкой, то происходит перенос частиц металла с одной поверхности на другую. Это явление называют задиром. Поверхности при этом явлении выглядят шероховатыми. При возникновении задиров материал подшипника нагревается до температуры, при которой происходит отпуск. Возникает местная концентрация напряжений, следствием которой является образование трещин и раковин. У роликоподшипников трение скольжения происходит преимущественно между торцами роликов и направляющими бортами колец. Также задиры могут возникать тогда, когда тела качения входят в нагруженную зону с большим ускорением.

24 Задиры на торцах роликов и направляющих бортах У цилиндрических и конических подшипников, а также у сферических подшипников с направляющими бортами, задиры могут возникать на поверхностях бортов и на торцах роликов. Причиной этого является недостаточное смазывание сопряжений торцов роликов с бортами. Задиры возникают и тогда, когда на роликоподшипник длительное время действует большая осевая нагрузка, например, когда конические роликоподшипники установлены в паре со слишком большим предварительным натягом. Картина явления Шероховатые и окрашенные торцы роликов и направляющих бортов Причины Скольжение в условиях большой осевой нагрузки при недостаточном смазывании Мероприятия Выбрать подходящие смазочные материалы. Задиры на торцевой поверхности ролика сферического роликоподшипника Задиры направляющего бурта, обусловленные большой осевой нагрузкой и недостаточным смазыванием 100X

25 Задиры на дорожках качения на расстоянии тел качения Одна из самых распространённых причин повреждений при монтаже цилиндрических роликоподшипников заключается в том, что в процессе монтажа подшипника кольцо с сепаратором и телами качения перекашивают относительно другого кольца и, кроме того, не вращают одно кольцо относительно другого. При этом ролики скользят по сопряжённой дорожке качения второго кольца, вследствие чего возникают задиры в виде полосок, направленных перпендикулярно плоскости вращения. Одновременно также могут быть повреждены и ролики. Описанный вид повреждений можно предотвратить, если в процессе сборки хорошо смазывать дорожки качения и поворачивать кольца друг относительно друга. Картина явления Задиры на расстоянии роликов на дорожке качения цилиндрического роликоподшипника в виде полосок, направленных перпендикулярно к направлению вращения. Причины В процессе сборки кольцо с сепаратором и комплектом тел качения перекошено относительно второго кольца. Удары или чрезмерный натяг при не вращающихся в процессе сборки кольцах. Мероприятия При монтаже поворачивать внутреннее или наружное кольцо. Поверхности хорошо смазать. Использовать монтажные направляющие втулки. При монтаже вращать кольца подшипника. Ни в коем случае не передавать усилие монтажа через тела качения. Наружная дорожка качения сферического роликоподшипника с задирами в виде полосок, образовавшихся вследствие нанесённых в процессе монтажа ударов по внутреннему кольцу подшипника Цилиндрический роликоподшипник с задирами в виде полосок на дорожке качения внутреннего кольца на расстоянии роликов. Кольца в процессе монтажа были перекошены и не поворачивались друг относительно друга 50X

26 Задиры на роликах и дорожках качения При определённых условиях возникают задиры на роликах и дорожках качения сферических и цилиндрических роликоподшипников. Это имеет место тогда, когда ролики тормозятся в ненагруженной зоне, поскольку кольца более не ведут их (нет достаточной силы трения). Поэтому при входе в нагруженную зону они сразу получают настолько значительное ускорение, что проскальзывают относительно дорожки качения, порождая задиры. Задиры на обеих дорожках качения наружного кольца сферического роликоподшипника, обусловленные проскальзыванием роликов Картина явления Шероховатые и окрашенные участки поверхности на входе в зону нагружения и на поверхности роликов Причины Ускорение роликов при входе в зону нагружения Мероприятия Выбрать подходящие смазочные материалы. Применить подшипник с меньшим внутренним зазором

27 Задиры на посадочных поверхностях Задиры могут возникать и на посадочных поверхностях тяжело нагруженных подшипников. Они являются следствием перемещения колец подшипников относительно вала или корпуса. Задиры в отверстиях внутренних колец, на посадочных поверхностях наружных колец или на торцах колец можно предотвратить, правильно выбирая посадку колец подшипников. Посадки должны быть достаточно плотными, чтобы не допускать относительного смещения колец подшипников и сопряженных деталей. Задиры на посадочной поверхности наружного кольца сферического роликоподшипника. Материал переносится от отверстия корпуса на кольцо подшипника. Задиры на поверхности торца внутреннего кольца цилиндрического роликоподшипника Картина явления Шероховатые и окрашенные отверстия внутреннего кольца, наружной посадочной поверхности и торцев. Причины Перемещения колец подшипника относительно вала или корпуса Мероприятия Выбирать посадки с большим натягом

28 Задиры в упорных шарикоподшипниках Задиры на дорожках качения упорных шарикоподшипников могут возникать в тех случаях, когда частота вращения относительно нагрузки слишком высокая. При этом центробежные силы выталкивают шарики на края дорожек качения. Это означает возникновение большой составляющей скольжения на поверхности контакта шарика с дорожкой качения, что, в свою очередь, приводит к образованию диагонально направленных синусоидальных задиров на внешних участках дорожки качения. Дорожка качения упорного шарикоподшипника с задирами в виде диагональных полосок. Относительная частота вращения слишком высока. Картина явления Диагонально направленные синусоидальные задиры Причины Слишком низкая по отношению к частоте вращения нагрузка Мероприятия Увеличить нагрузку, например, применяя пружины для создания предварительного нагружения.

29 Коррозия Если в подшипник проникает вода или агрессивные среды в таком объеме, что смазочные материалы не могут защищать стальные поверхности, то возникает коррозия. Процесс глубокой («щелевой») коррозии быстро приводит к образованию явных следов коррозии – коррозионных язвин. Иным видом коррозии является контактная коррозия, иначе называемая фреттинг-коррозией.

30 Поверхностные разрушения Если смазывающий слой между дорожками и телами качения слишком тонкий, то вершины шероховатостей кратковременно соприкасаются друг с другом. При этом на поверхностях возникают мельчайшие трещины. Такой процесс именуют поверхностным разрушением. При достаточном смазывании нет опасности возникновения разрушений описанного вида до тех пор, пока смазывающий слой не становится слишком тонким, либо вследствие изменения вязкости масла из-за повышения температуры, либо при чрезмерном возрастании нагрузки. Разрушение поверхности, распространившееся как полоса по всей окружности ролика сферического роликоподшипника Приведенное разрушение поверхности ролика, при 100-кратном увеличении 100X Картина явления Первоначально невооруженным глазом обнаружить повреждения невозможно. На последующих стадиях разрушения поверхности становятся заметными маленькие, плоские лунки с кристаллическим изломом. Причины Недостаточное смазывание или неблагоприятные условия смазывания (возрастание температуры, чрезмерная нагрузка). Мероприятия Улучшить смазывание.

31 Контактная (фреттинг) коррозия Когда тонкий слой окислов на поверхности детали подшипника повреждён, процесс окисления распространяется вглубь материала. Такой процесс, например, происходит при относительном движении в местах сопряжения (посадках) колец подшипников с валами и корпусами и обусловлен посадками с зазором. Описанное явление именуют контактной коррозией. В развитой стадии разрушения могут местами проникнуть глубоко в материал подшипника. Благодаря относительному движению, маленькие частицы материала отделяются от поверхности. На воздухе эти частицы быстро окисляются, образуя слой контактной ржавчины. Контактная коррозия приводит к тому, что кольца подшипников неравномерно прилегают к посадочным поверхностям. Это неблагоприятно воздействует на распределение нагрузки в подшипнике. Кроме того, окисленные частицы действуют как абразив. Контактная коррозия на наружном кольце сферического роликоподшипника Сильная контактная коррозия в отверстии сферического роликоподшипника Картина явления Посадочная поверхность наружного кольца или поверхность отверстия внутреннего кольца покрыты ржавчиной. Следы качения позволяют обнаружить значительный износ на соответствующих местах дорожек качения. Причины Слишком свободная посадка. Погрешность формы посадочных поверхностей вала или отверстия в корпусе. Мероприятия Выбирать правильную посадку. Устранить погрешности формы деталей, сопряженных с подшипником. Использовать специальные смазочные материалы («антифреттинговые пасты»).

32 Глубокая коррозия На светлой стальной поверхности, доступной воздуху, образуется тонкий защитный слой окислов. Однако этот слой не является непроницаемым; как только вода или агрессивные среды контактируют со стальной поверхностью, возникают химические реакции и образуются коррозионные язвины (ржавчина). Глубокая или «щелевая» коррозия представляет большую опасность для подшипников, т.к. при этом развиваются раковины и трещины. Кислоты воздействуют на сталь более интенсивно, чем растворы едкой щелочи. Соли образуют в соединении с водой электролиты, обуславливающие гальваническую коррозию, называемую также водяным травлением. Соляные растворы и морская вода поэтому особенно опасны. Следы коррозии на наружном кольце цилиндрического роликоподшипника Сильная коррозия вследствие воздействия воды на внутреннее кольцо сферического роликоподшипника Картина явления Серо-черные полосы, направленные поперёк дорожек качения и расположенные в большинстве случаев на расстоянии тел качения. В более поздней стадии сквозная коррозия на дорожках качения и прочих поверхностях подшипника. Причины Воздействие воды, влаги, агрессивных сред на подшипник в течение длительного времени. Мероприятия Улучшить уплотнение. Применять коррозионно-стойкие смазочные материалы.

33 Усталостные раковины Усталостные раковины являются следствием нормального усталостного повреждения, которое возникает в конце обычной долговечности подшипника. Возникновение раковин в подшипниках в большинстве случаев может иметь причины, отличные от процесса усталостного разрушения материала. Если раковины достигли определенной стадии развития, то наличие повреждения обнаруживают по шуму и вибрациям. Причинами преждевременного возникновения раковин могут быть превышение допустимой нагрузки, чрезмерный внутренний предварительный натяг вследствие слишком тугой посадки кольца подшипника на вал или в отверстие корпуса; чрезмерный натяг внутреннего кольца подшипника на коническую шейку вала, деформации, обусловленные некруглостью посадочных мест под подшипник, дополнительные осевые нагрузки (например, возникающие в результате температурных деформаций). Раковины, кроме того, могут возникать вследствие иных повреждений, таких как вмятины, коррозия, следы прохождения тока или задиры. Раковины на внутреннем кольце и роликах конического роликоподшипника. Причинами повреждения были слишком большая нагрузка и недостаточное смазывание

34 Повреждения, обусловленные прохождением электрического тока Если электрический ток проходит через подшипник от одного кольца через тела качения к другому кольцу, то возникают повреждения подшипника. В местах перехода процесс подобен электродуговой сварке. Материал подшипника при этом нагревается до температуры отпуска и даже плавления. При этом образуются окрашенные области различной величины, в которых материал отожжен и снова закален, а иногда даже оплавлен. В местах, на которых металл был оплавлен, могут также возникать маленькие лунки. Размеры повреждений зависят от следующих факторов: сила тока, продолжительность воздействия, нагрузка на подшипник, частота вращения, смазывающий материал. Образование бороздок на наружном кольце сферического роликоподшипника, обусловленное прохождением электрического тока. Повреждения на наружном кольце сферического шарикоподшипника вследствие прохождения электрического тока. Картина явления Темно-коричневые или серо-черные бороздки или лунки на дорожках качения и роликах. Шарики только темнеют. Иногда наблюдаются зигзагообразные прижоги на дорожках качения шарикоподшипников. Местные прижоги на дорожках и телах качения Причины Прохождение электрического тока через подшипник Мероприятия Не допускать прохождения электрического тока через подшипник. Применять подшипники с электрической изоляцией. При производстве операций электросварки подшипники заземлять, чтобы предотвратить прохождение электрического тока. Цилиндрический ролик роликоподшипника, поврежденный прохождением электрического тока. Повреждения на внутреннем кольце подшипника, обусловленные прохождением электрического тока через не вращающийся подшипник

35 Раковины вследствие чрезмерного предварительного натяга Картина явления Явно выраженные следы качения на дорожках качения обоих колец. Раковины в наиболее нагруженной зоне Причины Избыточный предварительный натяг из-за чрезмерно тугой посадки колец. Слишком тугая посадка внутреннего кольца на коническую шейку вала. Чрезмерный взаимный осевой натяг при спаренной установке радиально-упорных или конических роликоподшипников. Слишком большой перепад температуры между внутренним и наружным кольцами подшипника. Мероприятия Изменить посадку или выбрать подшипник с большим радиальным внутренним зазором. Ослабить посадку на коническую шейку вала. Установить комплект подшипников с меньшим предварительным натягом. Улучшить термоизоляцию шейки вала. Наружное кольцо сферического шарикоподшипника, который был напрессован на коническую шейку вала с чрезмерным натягом. Усталостные раковины возникли бы вскоре после пуска в работу.

36 Раковины вследствие некруглости посадочной поверхности Усталостные раковины на наружном кольце сферического роликоподшипника, установленного в овальное отверстие корпуса Картина явления Явно выраженные следы качения на двух противоположных участках дорожек качения обоих колец. Усталостные раковины на этих участках. Причины Некруглость посадочных поверхностей вала или корпуса. Некруглость отверстий часто наблюдается у составных корпусов. Отверстия стандартных корпусов деформируются при затяжке болтов, фиксирующих корпуса на неплоском основании. Мероприятия Как правило, следует применять новые валы или корпуса. Если имеет место некруглость посадочной поверхности, то способом устранения является нанесение металлического покрытия и последующего его шлифования. В том случае, если подшипник установлен на некруглую шейку вала с помощью закрепительной или стяжной втулки, посадочную поверхность следует равномерно перешлифовать.

37 Раковины вследствие чрезмерного осевого натяга Наружное кольцо сферического шарикоподшипника, который был чрезмерно нагружен в осевом направлении; усталостные раковины в нагруженной зоне Усталостные раковины на внутреннем кольце сферического роликоподшипника. Распространение раковин по всей окружности одной из дорожек качения указывает на то, что отношение осевой нагрузки к радиальной было слишком большим Картина явления Радиальные шарикоподшипники: явно выраженные следы качения на обоих кольцах, смещённые в осевом направлении в одну сторону. Сферические шарикоподшипники и роликоподшипники: явно выраженные следы качения одного из рядов роликов, усталостные раковины в этой области. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники: такая же картина явления, как при повреждениях вследствие чрезмерного предварительного натяга. Причины Неправильная сборка, вследствие которой возникают дополнительные осевые силы, например, установка с большим предварительным натягом пары однорядных радиально-упорных шарикоподшипников и конических роликоподшипников. Препятствие осевому перемещению «плавающего» подшипника. Диапазон осевого перемещения не обеспечивает компенсацию температурной деформации. Мероприятия Контролировать взаимное расположение подшипников при установке их парами. Проверить величину натяга посадки и нанести тонкий слой масла на посадочную поверхность. Обеспечить больший диапазон осевого перемещения подшипника в случае, если невозможно уменьшить градиент температуры вала и корпуса.

38 Раковины вследствие перекоса Наружное кольцо радиального шарикоподшипника, установленного с перекосом относительно вала. При этом шарики катились по овальной дорожке качения. Последствия такие же как при овальности дорожки качения, обусловленной деформацией кольца. Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с раковинами на одной стороне дорожки качения, являющимися следствием перегрузки из-за перекоса Картина явления Радиальные шарикоподшипники: диагонально направленный след качения с усталостными раковинами на противолежащих участках дорожки качения. Цилиндрические роликоподшипники: усталостные раковины на краях дорожек качения Причины Несоосность посадочных мест. Перекос подшипников при сборке. Мероприятия Выверить и обеспечить соосность посадочных мест при сборке. Использовать монтажные втулки с параллельными торцовыми поверхностями.

39 Раковины вследствие вмятин Различные стадии усталостного выкрашивания на внутреннем кольце радиального шарикоподшипника, который был установлен на вал с натягом посредством ударов по наружному кольцу подшипника. При этом усилие монтажа передавалось через тела качения, от чего образовались вмятины, развившиеся в усталостные раковины. Усталостная раковина, развившаяся от вмятины, расположенной непосредственно рядом, 100-кратное увеличение 100X Картина явления Усталостные раковины, развившиеся от вмятин, расположенных на расстоянии тел качения. Усталостные раковины, развившиеся от малых вмятин. Причины Вмятины, возникшие от неправильного монтажа или перегрузки не вращающегося подшипника. Вмятины, возникшие при перекатывании инородных частиц. Мероприятия Усилие монтажа следует прикладывать к тому кольцу подшипника, которое устанавливается с натягом. Избегать перегрузок или применять подшипники с более высокой статической грузоподъемностью.

40 Раковины, возникающие вследствие коррозионных язвин Усталостная раковина на ролике сферического роликоподшипника, развившаяся от коррозионной язвины Данное повреждение ролика в увеличенном виде Картина явления Усталостные раковины, развившиеся в местах коррозии Причины Глубокая коррозия Мероприятия Улучшить уплотнение. Применять коррозионно-стойкие смазочные материалы.

41 Раковины, образовавшиеся вследствие задиров Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с усталостными раковинами, распространившимися на больших участках поверхности. Возникновение раковин обусловлено задирами Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с задирами, расположенными на расстоянии роликов. Появление задиров обусловлено неправильной сборкой Картина явления Усталостные раковины на дорожках качения роликоподшипников в местах входа роликов в нагруженную зону. Усталостные раковины на дорожках качения роликоподшипников на расстоянии тел качения. Причины Задиры из-за процесса скольжения. Задиры на расстоянии тел качения, направленные перпендикулярно дорожке качения, обусловленные неправильной сборкой. Мероприятия Выбрать подходящие смазочные материалы.

42 Раковины вследствие контактной (фреттинг) коррозии Усталостная раковина на дорожке качения наружного кольца сферического роликоподшипника и соответствующая обширная область контактной коррозии на посадочной поверхности (для фотографирования кольцо положили напротив зеркала). Контактная коррозия посадочной поверхности кольца приводит к увеличению его объема, местным деформациям и перегрузкам. Результатом является усталостное выкрашивание и образование раковин. Картина явления Раковины на дорожках качения внутренних и наружных колец. Положение раковин соответствует корродированным областям в отверстии внутреннего кольца и на посадочной поверхности наружного кольца. Причины Контактная коррозия Мероприятия Выбирать правильную посадку. Устранить погрешности формы деталей, сопряженных с подшипником. Использовать специальные смазочные материалы («антифреттинговые пасты»).

43 Трещины Трещины в кольцах подшипников возникают по ряду причин. Одной из самых распространённых является неправильное обращение с подшипником во время монтажа или демонтажа. Удары молотком, наносимые непосредственно или через закалённую оправку по кольцу подшипника, могут стать причиной мельчайших трещин. В результате этого в процессе работы подшипника от него отламываются частицы металла. Другой причиной трещин в кольцах может стать слишком тугая посадка кольца на коническую шейку вала. Большие растягивающие напряжения, возникающие при описанной деформации кольца, во время работы подшипника приводят к возникновению трещин. Такой же процесс наблюдается при горячей посадке кольца подшипника на вал, если превышена максимально допустимая величина натяга в посадке. Трещины могут возникать при задирах. При этом они направлены перпендикулярно направлению скольжения. Такие трещины приводят к разрушению колец. Усталостные раковины также рано или поздно приводят к поломке колец подшипников. Это относится и к случаю контактной коррозии. Треснутое наружное кольцо сферического шарикоподшипника. Вмятины на нижней кромке дорожки качения обусловлены неправильной сборкой. Трещина отходит от этой вмятины

44 Раковины вследствие образования бороздок и лунок Наружное кольцо сферического шарикоподшипника с усталостными раковинами, первопричиной появления которых было прохождение электрического тока и обусловленное этим появление лунок. От лунок в обоих направлениях распространились усталостные раковины. Усталостные раковины на обеих дорожках качения внутреннего кольца сферического роликоподшипника, развившиеся от повреждений вследствие вибраций Картина явления Раковины, исходящие от блестящих или ржавых бороздок или лунок. Раковины, исходящие от окрашенных в тёмный цвет полосок или лунок с прижогами. Причины Износ вследствие вибраций не вращающихся подшипников. Прохождение электрического тока. Мероприятия Защита от «Износа вследствие вибраций». Защита от «Повреждении вследствие прохождения электрического тока»

45 Трещины вследствие неправильного монтажа Треснувшее внутреннее кольцо сферического роликоподшипника. Для инспекции дорожек качения ролики были удалены. Вследствие ударов молотком при сборке часть среднего борта внутреннего кольца подшипника откололась. Удары передавались через ролики правого ряда, что также привело к скалыванию части кольца. Одновременно кольцо треснуло по всей ширине. Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника с отколовшимся, вследствие ударов, буртом кольца Картина явления Трещины или сколы, как правило, на одной стороне кольца подшипника. Причины Удары молотком или закаленной оправкой по кольцам подшипника в процессе монтажа. Мероприятия Всегда применять мягкие оправки или использовать специальные монтажные втулки. Никогда не наносить удары непосредственно по кольцам подшипника.

46 Трещины вследствие задиров Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника треснуло в результате развития задиров на торцовой поверхности. Кольцо подшипника было установлено в контакте с проставочным дистанционным кольцом, не имевшим достаточно плотной посадки на вал, так, что происходило движение дистанционного кольца относительно вала и скольжение по кольцу подшипника. Задиры на торцовой поверхности кольца подшипника. Перпендикулярно задирам развиваются так называемые поперечные трещины. Картина явления Трещина или трещины в сочетании с задирами на кольцах подшипников. Кольцо может расколоться. Трещины, обусловленные задирами, как правило направлены поперёк задиров. Причины «Задиры» Мероприятия Борьба с «Задирами»

47 Трещины вследствие контактной (фреттинг) коррозии Поперечная трещина на внутреннем кольце сферического роликоподшипника, обусловленная контактной коррозией. Увеличение объема кольца в месте его посадки приводит к его растягиванию и образованию трещины, когда растягивающие напряжения становятся слишком большими. Продольная трещина в наружном кольце радиального шарикоподшипника, обусловленная контактной коррозией. Вследствие увеличения объема в кольце возникают напряжения сжатия. Картина явления Трещины в сочетании с контактной коррозией, направленные у внутреннего кольца перпендикулярно, а у наружного – вдоль дорожки качения. Причины «Контактная коррозия» Мероприятия Борьба с «Контактной коррозией»

48 Повреждения сепаратора Повреждение сепаратора вследствие вибраций. Если подшипник работает в условиях вибраций, то силы инерции могут оказаться настолько большими, что через некоторое время в материале сепаратора возникают усталостные трещины. Раньше или позже эти трещины приводят к разрушению сепаратора. Повреждения сепаратора вследствие чрезмерно высокой частоты вращения. Если подшипник работает с более высокой частотой вращения, чем это допускает конструкция сепаратора, возникают силы инерции, действие которых приводит к поломке сепаратора Повреждение сепаратора вследствие износа. Причинами износа сепаратора могут быть недостаточное смазывание и абразивные частицы. Поскольку трение скольжения между сепаратором и другими компонентами подшипника устранить невозможно, при недостаточном смазывании, он выходит из строя в первую очередь. Повреждение сепаратора вследствие заклинивания Выкрошенные частицы материала подшипника и внешние загрязнения, попадая между сепаратором и телами качения, препятствуют вращению последних, происходит заклинивание. Сепаратор сферического роликоподшипника. В углублениях образовались усталостные трещины Треснувшая поверхность этого же сепаратора. Хорошо видны усталостные трещины

49 ООО «Балтех» Россия, Санкт-Петербург, , ул. Чугунная, 40 Тел/Факс:(812) Internet: