Статистика по отказам и поломкам подшипников значительно разнится, в зависимости от источника: справочники и учебники оперируют различными данными, а централизованную статистику собрать затруднительно, так как зачастую деталь просто меняют, не вникая в причины и не фиксируя обстоятельства. Да и в целом картина будет отличаться, в зависимости от специфики предприятия.
Содержание
Статистика отказов подшипников
Если же обобщить данные, тренд такой: две основные причины, почему подшипник не дорабатывает до конца проектного срока службы — это проблемы со смазкой (по разным источникам от 30% до 70% отказов) и неправильный монтаж (15-30% случаев).
Износ в исправном подшипнике, который работает без перегрузок и нештатных ситуаций и должным образом смазывается, обычно пренебрежимо мал. Разумеется, на практике обеспечить «стерильные» условия просто невозможно: не может, к примеру, карьерный самосвал трудиться на свежем воздухе альпийских лугов без пыли и грязи.
На дефекты изготовления подшипников приходится относительно немного случаев поломок (5-20%), да и связаны отказы преимущественно с низкопробным контрафактом, а не с официальной продукцией заводов, обеспечивающих полноценный контроль качества.
Анализ повреждений всегда позволяет составить «картину преступления»: причины выхода подшипника из строя видны как
на ладони, стоит только внимательно изучить характер износа и «травм».
Основные повреждения подшипников
Разберем самые многочисленные и часто встречающиеся повреждения шариков, роликов, сепаратора и колец подшипников.
1. Усталостное выкрашивание.
Также известно как питтинг. На бытовом уровне это можно сравнить с образованием ям на асфальте: резина машин сначала незаметно сдвигает и «рвет» дорожное покрытие, сначала понемногу, а потом, когда образуются выбоины, они начинают интенсивно крошиться по краям.
На дорожке качения подшипника возникает сначала небольшая, до 50 микрон, ямка. Постепенно катящиеся шарики или ролики создают всё большие повреждения, вырывая целые участки поверхности: раковины увеличиваются до 250-300 мкм, а в глубину поверхность повреждается на 100 микрон и более. Шум и вибрация подшипника становятся критическими, то же касается и перегрева. В конце концов питтинг приводит к образованию крупных сколов и полному разрушению поверхности.
Причины: к сожалению, усталость металла — это неизбежное явление, однако как скоро она наступит, зависит и от качества подшипника, и от режима его работы. Ускорение развития питтинга — это и повышенная влажность окружающей среды, и плохое качество смазки вкупе с несвоевременной ее заменой. Превышение расчетных нагрузок, установка подшипника с перекосом, сильные вибрации, овальность вала — всё это также значительно ускоряет выкрашивание.
2. Вмятины
Вмятины на поверхностях качения нового подшипника, прошедшего входной контроль качества, встретить практически невозможно. Качеству обработки поверхностей каждый производитель уделяет самое пристальное внимание. А вот при монтаже, особенно низкоквалифицированном, подшипник запросто может наловить вмятин, — например, при установке на вал с избыточным натягом. Кроме того, микровмятины на поверхностях качения образуются при постоянном воздействии вибрации при малой нагрузке, в том числе и при хранении подшипников (это явление называется бринеллирование). Ну а основные причины появления вмятин — удары при работе подшипника и значительное превышение статической грузоподъемности. Также вмятину может оставить попавшая в подшипник особо твердая металлическая стружка, по которой «проедет» шарик или ролик. Вмятина — место концентрации напряжений, которое может развиться и в разрушающую трещину.
Причины: удары при монтаже, инородные тела на поверхностях качения, вибрации при хранении и транспортировке.
3. Задиры
Дефицит смазки или большое количество твёрдых включений в смазочном материале запускают механизм самоуничтожения подшипника. Самый типичный случай — задиры в местах контакта торцов роликов с внутренними поверхностями бортов колец. Также причиной возникновения задиров может стать недостаточная твердость тел и поверхностей качения. В конечном счете это может привести к полному заклиниванию подшипника.
Причины: некачественная смазка; некачественная закалка поверхности металла; избыточные нагрузки, нарушающие режим смазывания.
4. Поверхностные трещины
Эти повреждения возникают от действия ударных нагрузок, как периодических, так и однократных (например, от удара молотком по кольцам при установке подшипника). Трещина сепаратора может привести к мгновенному разрушению оборудования.
Причины: чаще всего такие поломки — результат неправильного монтажа или конструктивных просчетов при проектировании оборудования.
5. Коррозия
Это очень частая причина выхода подшипника из строя. Тем более подшипник, обладающий особо чистыми поверхностями, к коррозии весьма уязвим. Поверхностная коррозия проявляется в виде обширной ржавчины или темных пятен на рабочих поверхностях. Особенно сильно подшипники ржавеют при долгом неправильном хранении, и отправляются они в брак.
Питтинговая коррозия отличается формированием локализованных глубоких язв и раковин. Эту картину мы наблюдаем, когда влага попадает внутрь подшипника и «локализуется» в присутствии твердых частиц, продуктов износа.
А при постоянном «натирании» поверхностей друг об друга, то есть при сверхмалом перемещении контактирующих поверхностей относительно друг друга, развивается фреттинг-коррозия. Продукты изнашивания не покидают зону контакта, и на кольцах подшипника образуются темные пятна, причем с тем же шагом, как у тел качения.
Причины: нарушение условий хранения и консервации подшипников; наличие воды в смазке или неподходящие защитные присадки; некачественное уплотнение подшипника.
6. Электроэрозия
Это довольно специфическое повреждение подшипников, через которые проходит электрический ток. Подвержены электроэрозии детали электромоторов, генераторов, насосов, причем как переменного, так и постоянного тока. Микроскопические электрические дуги пробивают масляную пленку на поверхностях качения и выплавляют кратеры в металле. Типичная картина — многочисленные микрократеры до 50 мкм, появляющиеся при постоянном прохождении через подшипник относительно слабых токов. Металл локально расплавляется и испаряется (похоже на точечную сварку). Естественно, в дальнейшем эти кратеры могут стать эпицентрами выкрашивания и других повреждений.
Причины: низкочастотные токи в асинхронных двигателях; отсутствие надежного заземления; удары молний и возникновение статического электричества.
Заключение
Даже незначительные повреждения поверхностей качения неминуемо приводят к повышенному шуму, вибрации, ускоренному износу подшипника. Страдает качество работы оборудования, да и вероятность внезапной поломки со временем растет кратно. Однако инженер с начальным уровнем подготовки или просто интересующийся техникой любитель может по характеру нарушений работы и внешнему виду повреждений определить «шорт-лист» возможных причин поломки.
Практика показывает: в подавляющем большинстве случаев причина поломки подшипника кроется в том, как он установлен и обслужен. Об этом говорит и опыт наших сервисных инженеров, которые непрерывно расследуют и изучают нештатные и аварийные ситуации.
