Подшипники качения и скольжения — это основа практически любого механизма. Они используются в самой разнообразной технике: от автомобилей до космических ракет. Несмотря на свою важность, подшипники часто выходят из строя, что может привести к довольно серьезным последствиям, начиная со снижения производительности и заканчивая полной поломкой оборудования. Рассмотрим наиболее частые случаи поломок роликовых элементов и причины выхода подшипников из строя. Также поговорим о том, как правильно диагностировать неисправности.
Какие бывают повреждения подшипников
В большинстве современных устройств и машин, отличающихся высокой производительностью работы, например, сервоприводов, прибегают к использованию подшипников качения или скольжения. Эти узлы необходимы для поддержания вала или оси, они способны функционировать под воздействием как радиальных, так и осевых нагрузок.
Узлы создаются в соответствии с принятыми стандартами, которые обеспечивают высокое качество и надежность продукции. Долговечность подшипников качения зависит от многих факторов: качества материалов, технологии изготовления, способа транспортировки, хранения и условий работы. В идеале они могут служить не один десяток лет. Но в реальности, когда условия хранения и эксплуатации не соответствуют установленным, детали вырабатывают ресурс раньше положенного срока.
Чаще всего наблюдаются следующие повреждения:
- износ дорожек и тел качения — недостаток смазки, длительные повышенные нагрузки в процессе работы, некачественный материал изготовления и излишняя мягкость тел и дорожек качения ведут к их преждевременному и неминуемому износу;
- механические повреждения поверхностей — по истечении ресурса усталости на поверхности подшипников качения проявляются сколы, трещины, расслоение;
- коррозия — считается главной проблемой любого подшипника, которая возникает из-за повышенной влажности и попадания внутрь конструкции соли или щелочи.
Выделяют и другие неисправности роликовых элементов. Например, на поверхности могут оставаться следы прохождения электротока или задиры.
Почему подшипники выходят из строя
Подшипники качения могут ломаться по самым разным причинам. Но обычно выделяют три основных фактора, которые способствуют развитию неисправностей:
- Излишне большие нагрузки. Каждый подшипник качения рассчитан на определенную нагрузку во время работы. Если превысить ее, то роликовый элемент обязательно выйдет из строя — кольца деформируются, тела качения расколются, сепаратор разлетится на куски.
- Недостаток и низкое качество смазочных материалов. Чтобы подшипники работали долго и исправно, им требуется качественная смазка. Ее отсутствие (смазочный голод) приводит к сухому трению, перегреву и преждевременному износу. Избыток смазки тоже вреден: она густеет, увеличивает сопротивление и может даже блокировать вращение. А грязная смазка — это как песок на зубах, когда абразивные частицы царапают поверхности, приводя к задирам.
- Воздействие влаги и высокой температуры. Подшипники — нежные создания, которые боятся влаги, пыли и экстремальных температур. Вода вызывает коррозию, пыль действует как абразив, а высокие температуры снижают вязкость смазки и могут даже привести к деформации металла.
Кроме того, снижает ресурс подшипников и их неправильная установка. Перекосы, удары при монтаже, использование неподходящих инструментов — все это ведет к повреждению основных элементов подшипников.
Определить, что подшипник вышел из строя, можно по следующим признакам: вибрации, появление посторонних шумов, повышение частоты вращения и низкая производительность механизма. Все это, как правило, свидетельствует о наличии поломки роликовых элементов.
Дисбаланс ротора
Даже незначительный износ деталей электродвигателя (например, ослабление креплений или изменение положения дисков) может привести к дисбалансу ротора. Это означает, что масса ротора распределяется неравномерно и ось вращения смещается от центра. Дисбаланс становится причиной разрушения и самих подшипников, особенно внутреннего кольца, который принимает на себя всю основную нагрузку.
Основные причины появления дисбаланса:
- заводской брак — дефекты деталей при изготовлении или нарушенная технология производства могут сделать ротор неуравновешенным;
- естественный износ — со временем детали изнашиваются, причем неравномерно, что приводит к изменению распределения массы и, как следствие, к дисбалансу;
- слабые крепления — ослабление крепежных элементов, будь то болты или гайки, является прямым путем к дисбалансу;
- посторонние предметы — металлические осколки, попавшие внутрь, могут наделать много бед.
Чтобы устранить дисбаланс и последующее разрушение подшипников, нужно применять корректирующие массы. Исходя из ситуации, их либо удаляют из тела ротора, либо, наоборот, прибавляют к нему.
Выбоины на поверхности
Выбоины и вмятины чаще всего появляются на внутреннем кольце подшипника. Являются следствием пластических деформаций. Причины их возникновения разнообразны, например, царапины, абразивное истирание, вибрации вала. В дальнейшем это может привести к тому, что произойдет раскалывание или раздробление деталей, способствуя полному выходу подшипника из строя.
Повреждения сепаратора
Сепаратор предназначен для того, чтобы удерживать рабочие тела подшипника на заданном расстоянии между собой. За счет него осуществляется равномерное распределение нагрузки между узлами. Благодаря сепаратору разборные подшипники качения не выпадают, его наличие способствует снижению показателя тепловыделения и степени трения.
Среди распространенных видов поломок сепаратора выделяют:
- образование трещин;
- деформацию;
- задиры на поверхности;
- дефрагментацию;
- полное разрушение.
Самыми опасными считаются деформация и разрушение. Именно из-за них подшипники заклинивает, что ведет к отказу оборудования и развитию довольно серьезных аварийных ситуаций.
Несоосность вала и опоры, превышение допустимой нагрузки, плохое качество смазывающего материала или его нехватка, а также неаккуратный монтаж и вибрация повреждают сепаратор подшипника качения, что вынуждает проводить ремонт или дорогостоящую замену оборудования.
Как диагностировать поломку подшипников
Заводы-изготовители гарантируют долгий срок службы подшипников качения, но только при условии соблюдения правил эксплуатации: не превышать допустимые нагрузки, следить за температурой, использовать правильную смазку.
Если же эти правила нарушать, то предугадать, когда сломается механизм, практически невозможно. Поэтому так важно регулярно проводить осмотры и диагностику — это поможет вовремя заметить неполадку, предотвратить выход подшипника из строя и избежать серьезных проблем.
Чаще всего прибегают к вибродиагностике. Данный метод позволяет выявить неравномерный износ основных деталей узла и другие дефекты. С помощью специализированного оборудования осуществляется анализ вибраций. Вибродиагностика помогает предприятиям минимизировать простои и затраты на ремонт техники.
Менее результативный метод, который, однако, используется — это определение неисправности на слух. Наличие посторонних звуков, будь то стук или скрежет, может говорить о неисправности. Хотя точность такого способа не очень высокая, но он все-таки позволяет выявлять некоторые поломки еще на начальном этапе их развития.