Выход подшипника из строя не всегда является преждевременным. Большой процент замен подшипников связан с нормальным процессом усталости материала подшипника т.е естественный износ подшипника.

Основными причинами преждевременного выхода подшипников из строя являются загрязнение - последствия неправильного обращения и перебои в подаче смазки. Особенно опасно попадание в смазку окалины, металлической стружки или песка. В результате износа рабочих поверхностей подшипника нарушается его работоспособность, для восстановления которой необходим ремонт с заменой подшипникового узла.

Терминология дефектов неисправных подшипников.

Неисправность – состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативной, технической или конструкторской документации.

Дефект деталей подшипника – нарушение целостности деталей подшипника вследствие нарушения технологии изготовления.

Повреждение – нарушение целостности деталей подшипника вследствие воздействия циклических нагрузок в процессе его работы, монтажа, демонтажа, транспортировки и хранения.

Коррозия – естественный процесс, приводящий к окислению поверхностей деталей подшипников при их работе во влажной среде в присутствии паров кислотно-щелочных сред.

Фретинг-коррозия – естественный процесс, приводящий к окислению поверхностей деталей подшипников при их работе в условиях взаимного перемещения как во влажной среде, так и при ее отсутствии.

Контактно-усталостное повреждение – выкрашивание рабочих поверхностей колец и тел качения, вызванное процессом естественной усталости металла под действием знакопеременных нагрузок после истечения определенного срока эксплуатации подшипника.

Скол – нарушение целостности колец и роликов вызванное: перегрузками, создающими высокое напряжение в деталях, приводящее к растрескиванию и раскалыванию; дефектами металла; нарушением технологии изготовления (главным образом термообработки) и несоответствием геометрии деталей и контактируемых поверхностей.

Трещина на кольцах и роликах – нарушение целостности подшипника, вызванное: перегрузками, создающими высокое напряжение в кольцах и роликах, приводящее к растрескиванию и раскалыванию; дефектами металла; нарушением технологии изготовления (главным образом термообработки); нарушением технологии монтажа и демонтажа.

Вмятина – результат вдавливания твердых частиц отслаивающегося металла в результате образования контактно усталостных повреждений или попадания в смазку подшипника инородных твердых тел, а также длительного действия на подшипник, находящегося в состоянии покоя, нагрузок пульсирующего характера, приводящих к образованию на дорожках качения колец отпечатков от роликов, называемых "ложным бринеллированием".

Задир – естественный процесс, приводящий к изменению поверхностных слоев колец и роликов под действием высоких контактных давлений при разрыве масляной пленки и проявляющийся в виде выровов металла как хаотично расположенных, так и в виде строго геометрического рисунка ("елочка").

Электроожог – повреждение колец и роликов из-за прохождения электрического тока как в результате отдельных разрядов (кратеры) в течение короткого времени, так и при длительном времени воздействия (рифление) с определенной частотой.

Износ – естественный процесс, приводящий к изменению геометрии колец и роликов за счет абразивного действия микрочастиц отслаивающегося металла, выработкой смазкой своих свойств, попадания посторонних частиц (песок, пыль, грязь) и смешивание их со смазочным материалом.

 

Методы диагностики повреждений подшипников.

Наблюдение за состоянием подшипников во время их эксплуатации может осуществляться методом замера уровня вибрации или шума. Этот метод применяется в качестве диагностического инструмента для раннего обнаружения неисправности. Для вибромониторинга состояния подшипников существуют специальные приборы, позволяющие по уровню шума диагностировать состояние подшипников и степень их износа.

Таблица характерных повреждений подшипников.

Вид повреждения	Описание	Причина	Профилактика
Износ вследствие недостаточного смазывания	Изношенные, иногда отполированные до блеска поверхности; голубовато-коричневая окраска после некоторого времени работы	Недостаточное смазывание и, вследствие этого, быстрый разогрев	Улучшать условия смазывания, не нарушать сроки смазывания и своевременно проверять состояние уплотнений
«Задиры» на внешних поверхностях	Характерные «задиры» и изменение цвета на внешней поверхности или торце	Проворачивание кольца подшипника относительно вала или корпуса	Единственный способ предотвращения такого повреждения – увеличить натяжение до значения, обеспечивающего отсутствие перемещения в посадке. Осевого зажима подшипников для этого недостаточно
Коррозия, или глубокие коррозийные раковины	Серо-черные полосы поперек дорожек качения, в большинстве случаев, - на расстоянии шага тел качения	Попадание в подшипник воды или других веществ, порождающих коррозию. После длительного времени работы происходит образование раковин (питтинг) на поверхности подшипника	Проверить состояние уплотнений и применить смазочный материал с лучшими антикоррозийными свойствами
Контактная (фреттинг) коррозия	Фpеттинг-коррозия возникает при относительном движении между кольцом подшипника и валом либо корпусом. Проявляется в виде ржавчины на посадочной поверхности внутреннего или наружного кольца. Иногда явно выражены следы качения.	Посадка с зазором, либо погрешности формы посадочных мест	Обеспечить безупречные условия посадки
Выкрашивание вследствие овальности посадочной поверхности	Резко выраженные следы качения на двух диаметрально противоположных участках одного из колец, выкрашивание на этих участках	Возможно отклонение от круглой поверхности отверстия корпуса вследствие его установки на неплоском основании	Обычно нужно изготовить новый вал или корпус. Другой возможный путь – напыление металла на посадочную поверхность и ее перешлифовка
Трещины вследствие неправильного обращения с подшипником	Трещины и сколы, возникающие обычно на боковых поверхностях	Удары при монтаже непосредственно по кольцу	Следовать рекомендациям по монтажу. Категорически запрещается наносить удары непосредственно по подшипнику
Вмятины под воздействием инородных частиц	Небольшие царапины на дорожках и телах качения	В подшипник проникли инородные частицы при монтаже – либо со смазкой, либо из окружающей среды	Обеспечить чистоту подшипников при монтаже, заменить смазку и проверить состояние уплотнений

 

Наиболее частые причины выхода подшипника из строя:

Можно рассматривать следующие причины переждевременного выхода подшипников из строя:

• высокие нагрузки;
• неэффективные уплотнения;
• чрезмерный натяг в посадке т.е слишком малый рабочий зазор – последствия неправильного монтажа;
• перегрев подшипника;
• чрезмерный износ;
• растрескивание и расплавление деталей подшипника;
• наволакивание материала подшипника на вал;
• неправильный подвод смазки к подшипнику;
• недостаточная подача масла при запуске подшипникового узла;
• заторможенное истечение масла из подшипника;
• неправильная конструкция подшипникового узла;
• неблагоприятное распределение сил на подшипники;
• повышенные кромочные нагрузки;
• недостаточная жесткость вала и подшипника;
• неправильный выбор материала вала и подшипника;
• неправильная макро- и микрогеометрия несущих поверхностей;
• низкое качество масла; окисление масла в эксплуатации;
• неудовлетворительная фильтрация масла от механических примесей и твердых продуктов окисления.

У многоопорных валов наиболее частой причиной отказов подшипников являются отклонения от соосности опор или шеек вала и недостаточная жесткость корпуса, несущего опоры.

Устранение этих причин обычно обеспечивает нормальную работу подшипников.

 

Причины уменьшающие продолжительность работы подшипников:

• Недостаточное смазывание. Ухудшение свойств смазки может произойти вследствие перегревания подшипника, повреждения уплотнения подшипников, использование неподходящей или низкокачественной смазки в подшипниковых узлах.
• Недостаточное уплотнение подшипникового узла – приводит к попаданию в подшипник грязи или воды.
• Естественная усталость. Появление первых признаков усталостных повреждений зависит от частоты вращения подшипника, величины нагрузки, эффективности смазывания и чистоты смазочного материала. Причиной усталостных повреждений являются переменные напряжения сдвига в под поверхностных слоях дорожек качения, порождающие трещины, которые распространяются по направлению к поверхности. Перекатывание тел качения по трещинам приводит к скалыванию частиц материала, из которого изготовлен подшипник. Первоначально этот процесс, именуемый «выкрашиванием» или «шелушением», проявляется слабо. Однако он постоянно усиливается под воздействием кромочных напряжений и приносимых смазочным материалом продуктов износа.
• Ухудшение условий работы подшипника. Работа подшипника происходит в определенных, заранее рассчитанных условиях, изменение может привести к преждевременному выходу подшипника из строя. Во избежание неблагоприятных воздействий на подшипник при его замене не рекомендуется производить каких-либо изменений условий его работы. В первую очередь это относится к изменению типа и сорта смазочного материала, а также системы смазывания, увеличению частоты вращения подшипника или нагрузки на него.

Так как процесс усталостного выкрашивания деталей подшипника развивается сравнительно медленно и сопровождается усилением шума и вибрации при его работе, можно достаточно быстро обнаружить такие повреждения и успеть заменить подшипник еще до его полного разрушения.

Необходимо иметь в виду, что если слой смазочного материала достаточно большой по отношению к величине шероховатости поверхности, то опасность повреждений очень мала. Тем не менее, при нагрузке на подшипник, превышающей граничную нагрузку по усталости, со временем может возникнуть нормальное усталостное разрушение.

 

Правила работы с подшипниками.

Максимальная долговечность подшипников достигается, прежде всего, благодаря точному соблюдению правил их установки и технического обслуживания. Срок службы подшипников также зависит от правильного выбора самого подшипника и применения надлежащего инструмента для его установки. Подшипник должен быть защищен от попадания в него грязи и влаги, правильно установлен и смазан. При монтаже подшипников необходимо соблюдать следующие правила:

• Извлекать подшипник из упаковки непосредственно перед монтажом.
• Соблюдать чистоту: закрывать детали машин, куда будет устанавливаться подшипник, и еще не установленный подшипник пластиковой пленкой, парафинированной бумагой или чистой сухой безворсовой тканью.
• Не производить монтаж подшипников вблизи металлорежущих станков или других производящих загрязнение машин.
• Не делать прямых ударов по подшипнику.
• Запрессовывать подшипник с помощью специальной втулки.
• Правильно выбирать смазочные материалы для подшипника, использовать смазку в необходимом количестве. Своевременно смазывать подшипник.
• Использовать специальные нагревательные устройства или гидравлические инструменты.