Типы подшипников
Подшипники качения разделяют на радиальные и упорные, а также подшипники дтя восприятия комбинированной (радиальной и осевой) нагрузки. Шариковые подшипники обычно рекомендуются дтя работы при легких и средних нагрузках, роликовые подшипники — при тяжелых нагрузках.
Радиальные нагрузки направлены перпендикулярно валу, осевые — вдоль вала. Комбинированная нагрузка представляет собой одновременно действующие радиальную и осевую нагрузки.
Выбор правильного типа и размера подшипника для каждого конкретного случая применения имеет исключительную важность.
Применение подшипников
При определенных условиях работы подшипники достигают значительно большей долговечности, чем это следует из обычного расчета, прежде всего для малонагруженных подшипников. Благоприятные условия работы имеют место, когда сопряженные поверхности подшипника эффективно разделены слоем смазочного материала и сведены к минимуму повреждения, вызываемые частицами загрязнений. При таких идеальных условиях можно достичь "бесконечной" долговечности.
Долговечность
Под долговечностью подшипников качения понимают число оборотов (или число рабочих часов при постоянной частоте вращения), которое совершит подшипник до появления признаков усталостного разрушения на дорожках итн телах качения.
Однако, как в лабораторных, так и в производственных условиях наблюдается различие в долговечности одинаковых подшипников при полностью совпадающих условиях работы. На этом основано представление о динамической грузоподъемности подшипников и. соответственно, о "номинальной долговечности" LBw- Под этим понимают долговечность в миллионах оборотов, которую достигнут ити превысят 90% подшипников при равных условиях работы. При этом половина всех подшипников достигнет пятикратной номинальной долговечности.
Наряду с понятием "номинальная долговечность" также используют понятие "срок службы" подшипников. Под этим понимают промежуток времени, в течение которого данный подшипник в определенных производственных условиях сохраняет работоспособность. Срок службы подшипников определяется не только усталостными повреждениями, но также износом, коррозией, загрязнениями и т. п.
Хотя срок службы подшипников в значительной мере зависит от условий работы, не менее важное значение имеют также правильный монтаж и уход. Если, несмотря на соблюдение всех правит, все-таки происходит преждевременный выход подшипника из строя, следует провести исследование причин повреждений, чтобы разработать и предпринять соответствующие меры.
Причины повреждений подшипников
Только небольшая часть всех установленных подшипников выходит из строя; большинство подшипников "переживают" машину. Причины выхода подшипников из строя могут быть самыми разными, как. например, высокие нагрузки, неэффективные уплотнения или чрезмерный натяг в посадке и обусловленный этим слишком малый зазор. Так как характер повреждений специфичен дтя разных причин повреждений, во многих случаях возможно, исследуя поврежденный подшипник, установить причину дефектов и на этой основе провести предупреждающие мероприятия, которые исключают повторение явлений такого рода.
Среди вышедших из строя подшипников примерно одна треть имеет причиной повреждения нормальный процесс усталости, вторая треть — неудовлетворительное смазывание, остальные, в основном, выходят из строя вследствие загрязнений, неправитьного обращения или неправитьного монтажа.
Однако это распределение различается в разных отраслях промышленности. В целлюлозно-бумажной промышленности, например, подшипники меньше выходят из строя вследствие усталости, но в подавляющем большинстве, вследствие плохого смазывания или загрязнений.
Возникновение усталостных повреждений
Промежуток времени до появления первых признаков усталостных повреждений зависит от частоты вращения подшипников, величины нагрузки, эффективности смазывания и чистоты смазочного материала. Причиной усталостных повреждений являются переменные напряжения сдвига в подповерхностных слоях дорожек качения, порождающие трещины, которые распространяются по направлению к поверхности. Когда по трещинам перекатываются тела качения, происходит скалывание частиц материала. Первоначально этот процесс, именуемый выкрашиванием или шелушением, проявляется слабо, однако он развивается под воздействием кромочных напряжений и приносимых смазочным материалом продуктов износа.
Так как усталостное выкрашивание деталей подшипников развивается сравнительно медтенно и сопровождается увеличением шума и вибраций подшипников, имеется возможность обнаружить такие повреждения и заменить подшипник до его полного разрушения. На фотографиях внизу показаны последовательные стадии развития усталостной раковины.
При возникновении трещин на поверхности качения, они расширяются вглубь, и происходит поверхностное разрушение материала. Возникают микроскопические выступы и впадины. При взаимодействии микровыступов тел и дорожек качения имеют место значительные локальные напряжения. Это приводит к пластическим деформациям и возникновению новых трещин.
Если стой масла довольно толстый по отношению к величине шероховатости поверхности, то опасность таких повреждений очень мала. Тем не менее, при нагрузке на подшипник, превышающей Ри (граничную нагрузку по усталости), рано или поздно может возникнуть нормальное усталостное разрушение.
Изменяйте условия осмотрительно
Подшипники предназначены для определенных условий работы. Однако, зачастую производят изменения этих условий, например замену сорта смазочного материала, увеличение частоты вращения или нагрузки, изменяют систему смазывания н т. п.. не задумываясь о возможных негативных последствиях.
Если производится замена подшипника, то при этом не должны производиться какие- либо иные изменения, неблагоприятно влияющие на его функционирование.
Диагностика состояния подшипников качения
Диагностика состояния подшипников качения во время работы и планирование технического обслуживания приобретает все большее значение. Для машин, в которых имеет место вращательное движение, подшипники качения — жизненно важные детали. Диагностика подшипников все шире и шире внедряется в систему предупредительного ремонта. Если обнаруживать повреждения подшипников на самой ранней стадии, то при проведении планового ремонта машины их можно своевременно заменить и таким образом предотвратить внеплановую остановку машины. В машинах, где выход из строя приводит к тяжелым последствиям, или где подшипники работают в особо тяжелых условиях, следует, как можно чаще контролировать состояние подшипников. В настоящее время для этих целей на рынке имеются различные системы и приборы: большинство из них основано на измерении и анализе вибрации.
На практике, однако, не все машины или узлы машин контролируются с помощью современных приборов. Оператор машины или техник по обслуживанию и ремонту должны обращать внимание на «признаки тревоги», например, на повышенный шум, температуру или вибрации подшипниковых узлов. Важно «слышать», «чувствовать» и «видеть» подшипники соответствующим образом.
Контроль шума
Стучащий, свистящий или другой необычный шум указывает на неудовлетворительное состояние подшипников. Свистящий
шум может быть обусловлен недостаточным смазыванием. Слишком малый зазор в подшипнике порождает звенящий металлический звук. Инородные частицы, внедренные в дорожку качения наружного кольца подшипника, могут вызывать равномерный вибрирующий звук. Повреждения колец от ударов во время монтажа, а так же усталостные раковины порождают шум, изменяющийся при различной частоте вращения. Шум. возникающий время от времени, может указывать на повреждения тел качения. Он возникает при качении поврежденных участков поверхности. Загрязнения подшипников порождают стучащие звуки. Сильно поврежденные подшипники обнаруживают себя неравномерно громким шумом.
Обнаруженные по шуму дефекты подшипников часто являются необратимыми, и приходится немедленно заменять такие подшипники. Поэтому более предпочтительным является использование электронных диагностических приборов. Современные приборы фирмы ДИАМЕХ обеспечивают наиболее раннюю и точную диагностику подшипников, являясь самой совершенной альтернативной простейшим устройствам типа деревянной палочки, прикладываемой к корпусу подшипника одной стороной, а другой — к уху.
Контроль температуры
Повышенная температура подшипникового узла указывает на ненормальную работу подшипника. Кроме того, нагрев может отрицательно влиять на смазочный материал. С другой стороны, повышение температуры может способствовать подаче смазки в подшипник. Длительная работа при температуре свыше 125 °С может привести к снижению долговечности подшипника. Причиной повышения температуры подшипника может служить как недостаточное, так н избыточное смазывание, повышение нагрузки, загрязнение смазочного материала, слишком малый зазор в подшипнике, чрезмерный натяг, а также высокое трение в уплотнениях.
Поэтому необходимо регулярно контролировать температуру, как подшипников, так и других ответственных деталей. Изменение температуры при постоянных условиях работы может указывать на возникновение повреждений.
Для точного определения температуры наиболее пригодны контактные термометры. Корпуса подшипников наиболее ответственных узлов машин рекомендуется оснащать встроенными датчиками температуры для ее непрерывного контроля. Необходимо также иметь в виду, что в течение 1-2 дней после смазывания (в т. ч. повторного) имеет место некоторое повышение температуры подшипников.
Визуальное наблюдение.
В правильно смазываемых подшипниках при достаточной защите от попадания загрязнения и влаги износ не наблюдается. Однако рекомендуется осматривать подшипник, когда производится разборка узла, а также периодически проверять состояние уплотнений. Особенно важно иметь надежные уплотнения, когда в подшипниковую опору могут проникнуть горячие или корознонно-актнвные жидкости и газы. Для адекватной защиты от попадания жидкости следует предусматривать лабиринтные уплотнения, постоянно наполненные пластичной смазкой. Войлочные и другие контактные уплотнения должны своевременно заменяться. Уплотнения не только защищают подшипниковый узел от загрязнений, но также удерживают смазку в корпусе подшипникового узла. Если смазочный материал вытекает из подшипникового узла, следует проверить состояние уплотнений и пробок сливных отверстий. Утечка смазки может также быть следствием плохого уплотнения стыков деталей разъемного корпуса подшипникового узла или деструкции избытка пластичной смазки при перемешивании (избыточное маслоотделенне). Устройства автоматического смазывания также должны проверяться: достаточно ли количество масла или пластической смазки в системе, правильно ли дозируется подаваемый смазочный материал. Также следует следить за состоянием смазки — изменение цвета или потемнение может быть симптомом ее загрязнения.
Мониторинг состояния подшипников
Существуют различные способы, позволяющие во время работы прогнозировать предстоящий выход подшипников из строя, которые способствуют сокращению затрат, обусловленных внеплановыми перерывами в работе машин. ДИАМЕХ предлагает всеобъемлющий набор надежных диагностических приборов, а также программное обеспечение дтя быстрой н точной обработки и оценки результатов измерений.
Экономия затрат
Данные, полученные с помощью диагностических приборов, позволяют пользователям избегать внеплановых перерывов в работе. Приборы ДИАМЕХа обеспечивают быстрое получение точных данных о состоянии подшипниковых узлов. Оценка наблюдаемых изменений делает возможным планирование замены подшипников. Это означает экономию времени н денег, а также возможность своевременного определения потребности в подшипниках дтя замены.
Технология мониторинга
Термин «мониторинг состояния» означает диагностику машин с помощью соответствующих приборов. Мониторинг состояния может осуществляться непрерывно нти периодически. Наиболее широко для мониторинга используются измерения вибрации, пик- фактора. спектров огибающих, температуры, эксцесса и т. п. Целесообразность применения того или иного способа зависит от конкретных условий. По запросам ДИАМЕХ может представить соответствующие рекомендации.
Анализ вибраций
Датчики вибрации преобразуют механические величины в электрические сигналы. Прижатый или закрепленный на машине вибродатчик формирует сигнал, охватывающий широкую полосу частот.
Можно разделить все такие сигналы на три категории:
- Низкочастотные (0-2 кГц).
- Высокочастотные (2-50 кГц),
- Очень высокие частоты (свыше 50 кГц).
Человеческое ухо позволяет воспринимать в среднем звуки с частотой от 20Гц до 18кГц. С возрастом верхняя граница понижается. Низкочастотные вибрации генерируются в основном собственными колебаниями деталей, а также вследствие перекосов, дисбаланса, зазоров и процесса качения, имеющих дефекты поверхностей. Высокочастотные вибрации возникают, в том числе, при вращении подшипника, в деталях которого имеются повреждения. Такие повреждения при качении порождают импульсы, энергия которых поступает в сопряженные детали и стимулирует в них собственные колебания. Вибрации очень высокой частоты находятся в области ультразвуковой акустической эмиссии и возбуждаются в результате контакта металл-металл при качении.
Обнаружение дефектов подшипников посредством частотного
анализа
Повреждения подшипников могут быть распознаны в процессе измерения вибрации по характерным частотам повреждений. При каждом перекатывании отдельное повреждение генерирует импульсы, совокупность которых образует сигнал колебаний. Повторяемость таких импульсов зависит от расположения повреждении (внутреннее, наружное кольца, тела качения н т. д.)? а также от геометрических соотношений размеров подшипника и его частоты вращения.
Частоты гармоник, характерных для дефектов подшипников, обычно находятся в низкочастотном диапазоне частот (0-2 кГц). Так как частота вибрации зависит от частоты вращения, такие измерения годятся для частот вращения не более 6000 об/мин. Таким образом, так как частоты гармоник, связанные с дефектами подшипников, перекрываются обычными низкочастотными вибрациями машин, необходим специатьный частотный анализ для их выявления.
«Подшипниковые вибрации»
Наличие в подшипниках нескольких элементов, совершающих сложное движение с различными угловыми скоростями. Так. если внутреннее кольцо вращается с угловой скоростью ωе а наружное — с ωн. то скорость вращения сепаратора
где
(dш— диаметр тел качения; Do — средний диаметр подшипника: γ -угол контакта. Угловая скорость вращения тел качения относительно собственной оси равна
Групповое движение шаров со скоростью ωс при числе шаров z приводит к приближенной зависимости дтя жесткости подшипника в направлении действия статической нагрузки:
где Сm — некоторая средняя жесткость: μ— коэффициент, величина которого зависит от числа шаров.
Периодическое изменение жесткости приводит к вынужденным колебаниям с частотой zωс с резонансом при zωс = Ω и к параметрическим колебаниям с главной областью при l/2 zωс = Ω. где Ω— низшая собственная частота поперечных колебаний системы. Малый коэффициент μ для обычных подшипников (z>6) и в целом немалое демпфирование в подшипниках качения заставляют предполагать, что параметрические колебания в подшипниках качения не могут иметь существенного значения:
Несовершенства подшипников качения, возникшего в процессе изготовления. К числу этих несовершенств относится разностенность внутреннего и наружного колец и разноразмерность тел качения, некруглость тел и дорожек качения (волнистость, шероховатость, огранка и т. п.), неуравновешенность колец и сепаратора. Некруглость характеризуется числом волн п = 1, 2, 3, укладывающихся на длине окружности дорожки качения.
Несовершенства, возникающие при сборке роторной машины (например, перекосы колец), а так же дефекты, проявляющиеся в процессе эксплуатации (износ, загрязнение смазки. разрушение сепаратора и тел качения, посторонние включения и др.).
Указанные причины, каждая из них в отдельности и в сочетании, приводят к сложным спектрам вибрации. В таблице 1 для частотного случая, когда наружное кольцо неподвижно, указанны ожидаемые дискретные частоты подшипниковых вибраций.
Таблица 1 |
||
Частота |
Причина |
Примечание |
ω |
Неуравновешенность, разностенность и перекос внутреннего кольца |
Присутствует всегда. Диагностика затруднена из за неизбежной неуравновешенности всего ротора |
2ω |
Овальность внутреннего кольца |
Присутствует всегда. |
nω; |
Некруг л ость дорожек качения внутреннего кольца |
Присутствует практически всегда. Следует отличать от улырогармонических колебаний высших порядков |
ωс |
Неуравновешенность сепаратора, разноразмерность тел качения. |
Обнаружить относительно трудно из- за малой массы кольца и шаров. |
Zωc |
Периодическое изменение жесткости при групповом вращении тел качения. |
Диагностика затруднена, следует отличать от колебаний п.З. |
zK2ω |
Единичный дефект на внутреннем кольце. |
|
zK1w |
Единичный дефект на наружном кольце. |
|
ZK2wn |
Волнистость 11-го порядка на внутреннем кольце |
|
zK1 wn |
Волнистость 11-го порядка на наружном кольце |
|
Zωшn |
Гранность 11-го порядка тел качения |
|
Могутли подшипники использоваться снова
Всегда следует проверять состояние демонтированного подшипника, однако перед этим необходимо промыть его. С подшипником нужно обращаться как с новым!
Ни в коем случае нельзя вращать загрязненный подшипник: в то же время, во время промывки рекомендуется его медленно поворачивать. Промывать подшипники следует в уайт-спирите нти другом растворителе на основе бензина. Затем насухо протрите подшипник чистой безворсовой тряпкой, или просушите струёй чистого сухого сжатого воздуха. Не допускайте вращения подшипника в процессе сушки.
Для очистки больших подшипников, с сильно окисленным (осмоленным) смазочным материалом, подходят более сильные щелочные растворители, содержащие до 10% едкого натра, в которые также добавляют 1% подходящего смачивателя.
ГТрн использовании указанного растворителя следует избегать его попадания на кожу, одежду и алюминий. Необходимо пользоваться защитными перчатками, очками и фартуком.
Промытые подшипники следует исследовать на предмет возможности дальнейшего использования.
Для инспекции дорожек, тел качения и сепараторов можно пользоваться маленьким зеркалом и зондом с закругленным концом (подобному зубоврачебным).
При этом нужно обнаруживать задиры, вмятины, царапины, раковины, трещины, цвета побежалости, зеркально заполированные места. Прослушайте вращение подшипника. Подшипники без каких-либо повреждений, равномерно вращающиеся, без увеличенного радиального внутреннего зазора, могут снова быть установлены в машину. Перед повторной установкой больших подшипников, состояние которых является критическим для машины, целесообразно пригласить специалиста. Несмотря на то. что это стоит денег, такая инспекция позволяет сэкономить много более значительные суммы. Подшипники с односторонними защитными шайбами или контактными уплотнениями можно промывать и сушить аналогично подшипникам без встроенных уплотнений. Однако ни в коем случае нельзя промывать подшипники с двухсторонними контактными или бесконтактными уплотнениями, поскольку это подшипники заполнены пластичной смазкой на весь срок службы и в случае подозрения на повреждение их просто заменяют.
Для предотвращения коррозии необходимо смазать подшипник сразу посте его очистки.
Нормальный след качения и отклонения от него
В общем случае, появление следов качения на дорожках качения — нормальное явление, не указывающее на наличие каких-либо повреждений.
У подшипников, работающих под нагрузкой, дорожки качения, как правило, частично становятся матовыми (прикатываются). Это явление — не износ в обычном смысле этого слова, и оно не влияет на долговечность подшипника. Матовые поверхности образуют т. и. «следы качения», по расположению которых можно различать условия вращения и нагружения подшипников. Тщательное исследование следов качения позволяет определить, работал ли подшипник при нормальных или необычных условиях.
Научившись определять условия работы подшипников по следам качения и некоторым другим признакам, можно диагностировать причину повреждения подшипника и предотвращать его повторный выход из строя.
Далее, описании характерные повреждения деталей подшипников, вызванных различными причинами. Сравнивая их с поврежденными деталями подшипников, можно определить причину их выхода из строя.
Небольшие вмятины на дорожках и телах- качения, изношенные поверхности и изменение цвета пластичной смазки под воздействием частил материала сепаратора. Обычно является следствием недостаточной чистоты при монтаже. Необходимо обеспечить чистоту подшипников при монтаже заменить смазку и проверить состояние уплотнений.
Износ вследствие недостаточного смазывания
Изношенные, иногда отполированные до блеска поверхности и голубовато коричневая окраска после некоторого времени работы. Причина — недостаточное
смазывание и вследствие этого быстрый разогрев. Нужно улучшить условия смазывания проверить сроки смазывания и состояние уплотнений.
Продолговатые вмятины у роликоподпшиников. круглые у шарикоподпшпников. дно вмятин блестящее итн ржавое. Причина — воздействие вибрации на невращающиися подшипник. Обеспечить демпфирование вибрации. По возможности применять шариковые подшипники вместо роликовых. При транспортировке машин обеспечить предварительный натяг полтинников
Вмятины вследствие плохого монтажа или перегрузки
Вмятины на обоих кольцах, интервалы между ними соответствуют расстоянию между телами качения. Причина — монтажное усилие прикладывалось не к тому кольцу или подшипник слишком далеко надвинут на коническую шейку, либо перегружен при отсутствии вращения. Точно следовать инструкциям изготовителя по монтажу подшипников. Установить подшипник с большим значением статической грузоподъемности.
Вмятины под воздействием инородных частиц
Небольшие царапины на дорожках и телах качения. Причина: 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.
Задиры на торцах роликов и бортах колец
Задиры и изменение цвета на торцах роликов и бортах колец вследствие большой осевой нагрузки и недостаточного смазывания. 'Это повреждение можно предотвратить правильным выбором смазочного материала, т. е. применением масла большей вязкости.
Задиры вследствие проскальзывания роликов относительно дорожек качения
Задиры и изменение цвета на начальном участке нагруженной зоны, дорожки качения на поверхности роликов подшипника. Причина — большое ускорение роликов при входе в нагруженную зону. Существуют два способа устранения данного явления: применением более подходящего смазочного материала, например масла большей вязкости, или уменьшением внутреннего зазора в подшипнике.
Поперечные задиры на дорожках качения с интервалами, равными шагу роликов
Поперечные полосообразные задиры с интервалами равными шаг- роликов. Возможные причины: для цилиндрических роликоподшипников — относительный перекос наружного и внутреннего колец, для сферических и конических роликоподшипников — удары при монтаже «не по тому кольцу» или перегрузка. Смазывать дорожки качения и медтенно вращать подшипник во время монтажа. Цилиндрические роликоподшипники собирать при помощи направляющих втулок.
Задиры на дорожках качения упорных шарикоподшипников
Диагонально направленные задиры на дорожках качения. Причина — чрезмерно высокая (относительно нагрузки) частота вращения. Для предотвращения таких повреждений применяют дополнительное нагружение подшипника, например, с помощью пружин. Проверить обеспечена ли минимальная осевая нагрузка.
Задиры на внешних поверхностях
Задир и изменение цвета на внешней поверхности или торце. Причина — проворот кольца подшипника относительно вала или корпуса. Единственный способ предотвращения такого повреждения — увеличение натяга до значения, обеспечивающего отсутствие перемещения в посадке. Осевого зажима подшипников для этого недостаточно.
Мелкие раковины с кристаллической структурой на поверхности дорожек и тел качения. Причина — недостаточное смазывание. Если дорожки и тела качения не разделены масляной пленкой, например, вследствие недостаточного смазывания или уменьшения вязкости масла, при нагреве опоры возникают кратковременные контакты сопряженных металлических поверхностей. Улучшить смазывание.
Коррозия или глубокие коррозионные раковины
Серо-черные полосы поперек дорожек качения в большинстве случаев на расстоянии шага тел качения. Причиной является проникновение в подшипник воды или других материалов порождающих коррозию. После длительного времени работы происходит образование раковин (пигтинг) на поверхности подшипника. Проверить состояние уплотнений и применить смазочный материал с лучшими антикоррозионными свойствами.
Фретгинг-коррозия возникает при относительном движении между кольцом подшипника и валом либо корпусом. Проявляется в виде ржавчины на посадочной поверхности внутреннего или наружного кольца подшипника, иногда явно выражены следы качения. Причиной является посадка с зазором, либо погрешности формы посадочных мест. Обеспечить безупречные условия посадки.
Повреждения при прохождении электрического тока
Темно-коричневые или серо-черные канавки или раковины на дорожках и телах качения. При прохождении электрического тока через подшипник поверхности его деталей могут свариваться. Следует пропускать ток в обход подшипника или предотвращать прохождение тока соответствующей изоляцией, у изолированных подшипников таких повреждений не возникает.
Выкрашивание вследствие большого предварительного натяга
Резко выраженные следы качения на дорожках качения. Причина — избыточный предварительный натяг вследствие слишком тугой посадки или чрезмерного осевого смещения при посадке на коническую шейку. У радиально-упорных однорядных шарикоподпшппиков и конических роликоподшипников возможная причина — чрезмерный предварительный натяг при сборке узла. Обычно выкрашивание возникает в наиболее нагруженной зоне дорожки качения. Изменить посадки или использовать подшипник с большим внутренним зазором.
Выкрашивание вследствие овальности посадочной поверхности
Резко выраженные следы качения на двух диаметрально-противополоожных участках одного из колец, выкрашивание на этих участках. Обычно нужно изготовить новый вал или корпус. Другой возможный путь — напыление металла на посадочную поверхность и ее перешлифовка. Возможна некруглость отверстия корпуса вследствие его установки на неплоском основании.
Выкрашивание вследствие осевой нагрузки
Резко выраженные следы качения и выкрашивание на одной стороне кольца или на одной из дорожек качения в двухрядных полтинниках. Возможные причины — монтаж с чрезмерным осевым зажимом, чрезмерный осевой преднатяг: осевая фиксация плавающего подшипника или недостаточно места дтя его осевого смещения. Проверьте посадки, регулировку и возможность осевого смещения.
Выкрашивание вследствие перекосов
Радиальные шарикоподшипники с диатонально-смещенными следами качения на противоположных сторонах дорожки качения. Причина — перекос посадочных мест. У цилиндрических роликоподшипников. установленных с перекосом, по краям дорожек качения происходит выкрашивание. Проверить посадочные места на предмет перекосов и следовать инструкциям по монтажу.
При повреждении сепаратора не всегда легко определить причины этого повреждения. Обычно при этом также имеются повреждения других деталей подшипника. и истинную причину диагностировать очень сложно. Основными причинами повреждения сепаратора являются вибрации, слишком высокая частота вращения, износ, заклинивание и перекосы.
В находящихся под воздействием вибраций в подшипниках могут возникнуть столь большие силы инерции, так что появляются усталостные трещины материала сепаратора. Рано или поздно эти трещины приводят к разрушению сепаратора. Для предотвращения данного явления применяйте подшипники с сепаратором специальной конструкции. Обеспечьте демпфирование вибраций.
Слишком высокая частота вращения
Если подшипник вращается с большей частотой, чем это допускает сепаратор, могут возникнуть повреждения, обусловленные большими силами инерции.
Износ сепаратора может быть следствием недостаточного смазывания. Трение скольжения между телами качения и сепаратором избежать невозможно. Поэтому недостаток смазки в первую очередь отрицательно действует на сепаратор.
А так как сепаратор изготавливают из более мягкого материала, он изнашивается быстрее. В результате износа, карманы сепаратора увеличиваются, и под действием возникающих при вращении нагрузок, сепаратор может разрушиться.
К тому же результату может привести попадание в подшипник абразивных частиц.
Выкрашенные частицы материала или частицы загрязнений могут защемляться между сепаратором и телами качения и препятствовать вращению последних. Следствие этого явления — разрушение сепаратора. Однако до тех пор. пока подшипник хорошо защищен от попадания частиц извне, сепаратор может надежно работать даже в тяжелых условиях.
Почему подшипники качения необходимо смазывать
Назначением смазочного материала является уменьшение трения, предотвращение износа и коррозии, защита от проникновения твердых и жидких загрязнений.
Теоретически, при идеальных условиях, безупречно смазанный подшипник качения может оставаться работоспособным бесконечно долго. На практике, конечно, это не так. но, тем не менее, для правильно смазанного подшипника вероятность достижения максимально возможной долговечности более высокая.
Смазочный материал образует слой, который разделяет дорожки и тела качения в подшипнике и. таким образом, препятствует непосредственному металлическому контакту даже при высокой нагрузке. Подшипники качения, как правило, смазывают маслом или пластичной смазкой, в особых случаях — твердыми смазками.
Пластичную смазку применяют в случаях, когда подшипники работают при нормальной частоте вращения и температуре. По сравнению с маслами, пластичные смазки обладают следующие преимуществами: возможна более простая н дешевая конструкция подшипникового узла, лучшее уплотнение против проникновения влаги и загрязнений из внешней среды.
Смазывание подшипников качения маслом осуществляют при особо высоких частотах вращения, превышающих допустимые для смазывания пластичной смазкой, а также тогда, когда от подшипниковых узлов необходимо отводить тепло или когда "соседние" с
подшипник качения детали (уплотнения, шестерни, подшипники скольжения н т. д.) должны обязательно смазываться маслом.
Выбор смазочного материала зависши от условий работы подшипника, в первую очередь, от диапазона рабочих температур, частоты вращения и характера окружающей среды.
Краткое введение в теорию смазывания
Основное назначение смазки в подшипниках качения состоит в образовании смазочного слоя, разделяющего дорожки и тела качения, н. благодаря этому, уменьшению трения и износа. Основополагающим свойством смазочных материалов является вязкость, характеризующая способность образовывать смазочный стой и. применительно к пластичным смазкам — консистенция.
Вязкость — это способность жидкости к течению или. в техническом приложении — мера внутреннего трения, противодействующего порождаемому внешними силами сдвигу соседних слоев жидкости. Вязкость — основной параметр, определяющий выбор смазочного материала для подшипников.
Консистенция характеризует степень твердости пластичной смазки. Классификацию пластичных смазок по консистенции осуществляют по нормам НИПС США (Национальный институт тастичных смазок США).
Трение между отдельными слоями смазочного материала
Между деталей подшипника возникает смазочный стой (пленка), который прочно прилипает к сопряженным поверхностям. Вследствие относительного движения деталей
подшипника, в смазочном слое возникают напряжения сдвига. Упрощенно можно сказать, что отдельные слои общего смазочного слоя скользят один относительно другого, и при этом возникает трение. Вязкость — мера трения между слоями жидкости.
Способность к образованию смазочного слоя
Толщина возникающего смазочного стоя зависит, главным образом, от частоты вращения, температуры и вязкости. Толщина смазочного стоя оказывает сильное влияние на срок службы подшипника.
Различают три различных режима смазывания: граничный. гидродинамический и упруго-гидродинамический (контактно-гидродинамический).
Граничное смазывание имеет место в том случае, когда толщина смазочного слоя недостаточна для полного разделения поверхностей контакта. Данный режим возникает при недостатке смазочного материала или недостаточной скорости перемещения сопряженных поверхностей. Кроме того, граничное смазывание может иметь место при чрезмерно низкой вязкости маета как такового, или вследствие повышения температуры.
Следствием данного режима смазывания является металлический контакт между сопряженными поверхностями и местное схватывание пиков шероховатости, в результате чего имеет место значительное трение, большой износ и разрушение сопряженных поверхностей. При граничном режиме смазывания рекомендуется применять антизадирные присадки, повышающие прочность смазочного стоя.
Гидродинамическое смазывание имеет место в том случае, когда сопряженные поверхности трения полностью разделены смазочным слоем. При этом трение значительно ниже, чем при граничном смазывании и металлический контакт сопряженных поверхностей отсутствует.
Частичное гидродинамическое смазывание
В переходной области между граничным смазыванием и гидродинамическим смазыванием имеет место частичное гидродинамическое смазывание.
Упруго-гидродинамическое смазывание
Упруго-гидродинамическое смазывание присутствует как при частичном гидродинамическом смазывании, так и при гидродинамическом смазывании, когда тяжелонагруженные тела качения перекатываются по дорожке качения и в местах контакта возникает очень высокое давление. При этом поверхности контакта на короткое время сплющиваются (упругая деформация); при дальнейшем движении поверхности восстанавливают первоначальную форму. Можно было бы предположить, что смазка из зоны контакта выдавливается, и поверхности непосредственно соприкасаются. Однако в действительности это не так. В зоне контакта вязкость масла резко возрастает, а после перекатывания тела качения, снова снижается до исходного значения.
Примеры различных режимов смазывания
Граничное смазывание возникает, например, при медленном относительном движении тел и малой вязкости масла. Подшипники сушильных цилиндров бумагоделательных машин работают обычно при граничном смазывании, так как вследствие высокой рабочей температуры вязкость масла резко уменьшается.
Частичное упруго-гидродинамическое смазывание обычно имеет место в подшипниках редукторов, насосов, вентиляторов, и т.п.
Чисто контактно-гидродинамический режим имеет место при весьма благоприятных условиях смазывания, например, в высокоскоростных подшипниковых опорах шпиндельных узлов металлорежущих станков.
Шарик в шарикоподшипнике отделен от дорожки качения смазочным слоем, как шина колеса автомобиля, «плавающая» на мокрой дороге.
При очень низких скоростях — преобладает граничное смазывание. Нагрузка на контакт воспринимается в основном пиками шероховатости сопряженных поверхностей.
При более высоких скоростях — возникает эффект гидродинамического клина. Гидродинамическое давление полностью приподнимает тело над основанием. Данный
режим называется гидродинамическим смазыванием. Для достижения данного режима, наряду со скоростью, важное значение имеет геометрическая форма тела.
Если скорость лежит между этими скоростями, эффект возникновения подъемной силы в смазочном слое недостаточен для полного всплывания тела над основанием, т.е. часть нагрузки воспринимается в зонах непосредственного контакта тела и основания. Данный режим называется частичным гидродинамическим смазыванием.
По данным "Диамех"
Приобететение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.