Требования к надежности подшипников в наши дни очень высоки. Это не удивительно, учитывая то, сколько проблем может принести владельцу оборудования и сервисным службам преждевременный износ детали или неисправности подшипников, связанные с ошибками при монтаже и эксплуатации изделия. В тоже время узел вращения, установленный в соответствии со всеми правилами и работающий строго в пределах заявленной производителем расчетной нагрузки, может без проблем работать 10-15 лет. Бывает и так, что машина, в которой работал подшипник, исчерпывает свой ресурс, а опора еще вполне работоспособна. Но бывает и так, что должный технический контроль при установке детали отсутствовал, и ее смонтировали небрежно. Возможно, что на части подшипника попадала вода, пыль, грязь или агрессивные химические вещества или его смазывали неподходящей смазкой. В этих случаях, как и при превышении рабочих нагрузок, деталь получает повреждения, приводящие к преждевременному выходу из строя. В таких случаях необходимо определить причины повреждения подшипников, чтобы принять меры для предотвращения подобных неприятностей в будущем. Классификация повреждений по трем уровням позволяет их точно систематизировать и описать для дальнейшего анализа и ликвидации недостатков конструкции механизмов.
Первый уровень
В наши дни принята достаточно подробная классификация повреждений, способная описать любые дефекты, возникшие в процессе производства, эксплуатации и хранения деталей. Первым этапом работы по определению изъянов, которые имеет опорный узел, является визуальный осмотр. Поверхность элемента изделия иногда максимально красноречиво говорит о тех или иных недостатках. Характерные следы контакта между деталями, участки аномального трения, следы коррозии или выбоины на металле могут рассказать специалисту о том, в чем заключается проблема.
Первый уровень существующей сегодня классификации повреждений – это вид износа, которому подверглось изделие в процессе использования. База знаний о проблемах, появляющихся в подшипниках, использующих качение или скольжение, основана на научных трудах профессора Б. И. Костецкого, который и предложил делить виды повреждения подшипников по износу на следующие категории:
• Адгезионный;
• Осповидный;
• Абразивный;
• Окислительный.
Адгезионный износ, который также принято называть схватыванием I го и II го рода, связан с тем, что поверхность деталей опоры и контактирующих с ней элементов механизма, не может являться абсолютно гладкой. Относительное движение вызывает упруго-пластические деформации, которые лежат в основе вторичных явлений, связанных с износом, в том числе химических и физических. Износ схватыванием I рода появляется там, где существует скольжение. Адгезионная связь между деталями – единственная причина этого явления. Усиливать процесс может большая нагрузка, из-за которой превышается допустимый предел текучести металла там, где происходит непосредственный контакт, температурные факторы, а также некачественная или вовсе отсутствующая смазка. При таком типе повреждений менее прочная деталь покрывается вырывами материала, а на более прочной, наоборот, видны налипания. Частицы, оставшиеся на прочных поверхностях, усиливают негативное влияние и способствуют появлению других негативных процессов, связанных с деформацией частей изделия.
Окислительный износ сопровождает как трение скольжения, так и качения в местах, где отсутствует смазочный материал, а скорость взаимного перемещения деталей, находится в пределах 1,5…7 м/с. В том случае, если имеет место граничная смазка, то скорость увеличивается до 20 м/с. Процесс связан с образованием и последующим разрушением на поверхностях соприкасающихся между собой пленок продуктов окисления, имеющих высокую твердость. Это наиболее типичный случай для материалов с высокой твердостью, например, стали из которой изготавливают рельс. Основной признак такого износа – матовая поверхность металла. Если говорит о степени опасности для детали, то окислительный износ меньше всего способствует выходу из строя опорного узла.
Износ схватыванием II го рода встречается при трении скольжения и происходит при скорости движения соприкасающихся поверхностей относительно поверхности друг друга не выше 4 м/с при значительном давлении. При таких условиях происходят максимально большие потери на трение, а кроме этого, существенный рост температуры, до 1600 °С. В этом случае более твердая поверхность начинает повреждать менее стойкую к воздействиям, как и при износе схватыванием I-го рода, образуя вырывы и налипания. Но в этом случае значительное повышение температуры может привести к быстрому и критическому повреждению детали, вплоть до ее заклинивания и разрушения. Из-за этого придется купить подшипник и установить его на место вышедшего из строя, предварительно выяснив причины износа.
Осповидный износ возникает при трении качения, преимущественно при нагрузках с переменным значением и знаком, а также очень высоком давлении. Из-за многократного нагружения возникает усталость материала в местах контакта поверхностей. В местах, где напряжения имеют максимальные значения, появляются первичные трещины, которые позднее привод к тому, что контактная поверхность разрушается, образуя осповидные углубления с неровными краями. Эта неисправность типичная для подшипников, эксплуатирующихся на протяжении 5-7 лет.
Абразивный износ типичен для скольжения, в том случае, если между поверхностями оказывается абразивный материал, повреждающий поверхности. Для этого типа износа характерно наличие рисок, направленных вдоль линии вращения поверхности. В таком случае износ может происходить как очень быстро, так и замедленными темпами. Различный тип и размер абразива по-разному воздействуют на сопряженные между собой детали. Контроль качества смазки и уплотнений подшипника в таких случаях лучший метод предотвращения неожиданной поломки детали.
Дополнительно к этим видам износа существуют и другие, в меньшей степени связанные с механической нагрузкой, но также определяемые визуально. Из них стоит особо отметить повреждения, нанесенные электрическим током. Их можно узнать по следам в виде цепочек отдельных небольших точек на поверхностях изделия. Нередко встречается и коррозионный износ, возникающий из-за конденсации влаги внутри подшипника. Коррозия может быть двух типов: местная и сплошная. При местной она проявляется в виде отдельных очагов, а при сплошной – равномерно покрывает поверхность, при этом изменяя ее шероховатость.
Второй уровень
Вопрос, как определить выработку, имеет относительно простой ответ, если специалист знаком с видами износа детали. А вот определение сил, которые привели к проблемам с изделием, требует гораздо более углубленного подхода. Существует множество параметров, определяющих направление силы, воздействующей на подшипник.
При классификации повреждений принято учитывать такие факторы:
• Радиальная сила, которая прикладывается в одной точке, например весом оборудования;
• Радиальная сила, действующая в двух точках из-за деформаций формы посадочного места, на котором расположен проблемный подшипник;
• Радиальная сила, приложенная в одной точке, но при этом колеблющаяся в определенном, строго ограниченном секторе;
• Радиальная сила, совершающая вращательные движения вместе с валом, в случае, если ротор неуравновешен или сам вал имеет деформации относительно оси;
• Осевая сила, влияющая на тела качения из-за прогиба оси или вала, отсутствия соосности двух валов или из-за действия технологических нагрузок.
Все эти силы приводят к появлению на дорожках колец определенных следов. Форма, фактура и размеры следа могут рассказать о присутствии тех или иных проблем, влияющих на техническое состояние опоры вращения.
Третий уровень
Этот уровень определяет то, каким образом взаимодействуют поверхности детали, соприкасающиеся в процессе работы подшипника. Специалисты различают подвижные и неподвижные поверхности, осмотр которых нужно проводить регулярно. Начинают визуальный технический контроль с осмотра посадочного места подшипника в корпусе механизма, затем переходят к проверке самого изделия и его посадочного места на валу машины. О том, как определить степень износа подшипника на третьем уровне классификации, отлично знают работники ремонтных бригад, которые сталкиваются с этими критериями оценки ежедневно. Например, при ошибке, допущенной в процессе монтажа, может возникнуть проворачивание опорной детали в корпусе или на валу. При этом во время работы механизма увеличивается температура и появляется характерный, знакомый каждому специалисту со стажем шум, сопровождающийся вибрацией. Осмотр тел качения и беговых дорожек дает возможность определить то, насколько характер их контакта соответствует безопасной для изделия норме.
Классификация повреждений – это важная задача, без которой в современной механике не обойтись. Но не менее серьезной работой является выбор подшипников и их приобретение. Если вы подходите к этому вопросу ответственно, то мы готовы предложить свою профессиональную помощь. У нас вы можете купить подшипники в Москве и быть абсолютно уверенными в том, что получили оригинальную брендовую продукцию с официальной гарантией. Мы работаем с производителями напрямую, поэтому отвечаем за происхождение каждой единицы товара и ее безупречное качество.
