Подшипниковые токи причина появления и способы устранения


СОДЕРЖАНИЕ:

Типичные отказы подшипников и их причины

18 Февраля 2009

Производство подшипников качения осуществляется в условиях жестких требований к качеству подшипников. Это одни из наиболее точных устройств, выпускаемых в машиностроении. При идеальных рабочих условиях подшипники могут непрерывно эксплуатироваться в течение многих лет. Вследствие того, что рабочие условия редко бывают идеальными, подшипники никогда не реализуют своих потенциальных возможностей с точки зрения ресурса.

Срок службы подшипников качения зависит от условий производства, хранения подшипников, обслуживания, установки подшипников, нагрузки и условий работы.

Типы неисправностей и дефектов подшипников

Усталостные разрушения поверхности связаны с проблемами смазки, такими как неподходящая смазка, низкая ее вязкость и разрывы смазочной пленки. В начальной стадии развития дефекта поверхность выглядит как бы заиндевелой в некоторых местах, как показано на рис.1. При дальнейшем развитии дефекта поверхность дорожки начинает отслаиваться и растрескиваться (следует отметить, что это отслаивание не столь серьезно как сколы на дорожке). При накоплении усталости в материале дорожки ее поверхность становится шероховатой, подшипник начинает шуметь и излишне нагреваться. Постоянная перегрузка, плохо обработанные и загрязненные поверхности неизбежно ведут к усталостным явлениям. Этого можно избежать или существенно замедлить, если подшипник будет чистым и хорошо смазанным.

Рис.1. Усталость дорожки качения. Поверхность растрескивается и отслаивается.

Выкрашивание поверхности схоже с усталостью поверхности, но отличается от него более сильной степенью повреждения подшипника и может указывать на то, что подшипник исчерпал ресурс усталости. Рисунок 2 показывает, что растресквание и сколы поверхностей характеризуются глубокими трещинами и расслаиванием. Это происходит, когда под поверхностные трещины, возникающие в местах дислокации неметаллических включений в стали подшипника, доходят до поверхности. Преждевременное растрескивание часто вызывается плохой посадкой вала, искривлениями корпуса и неправильной установкой, т.е. условиями, вызывающими слишком высокие циклические напряжения.

Рис.2. Выкрашивание поверхности. Глубокие трещины и расслаивание.

Абразивный износ: Абразивное истирание металла, показанное на рис.3, разрушает поверхности элементов подшипника. В зависимости от типа абразивного износа, поверхность приобретает или тусклый серый металлический цвет или же зеркально полируется. Иногда подшипник вследствие изменения его геометрии из-за износа резко выходит из строя.Мелкая абразивная пыль является обычной причиной такого отказа; эта пыль может попасть в подшипник при установке, через плохие уплотнения или с грязной смазкой. Поэтому при монтаже подшипника рекомендуется протирать каждый элемент чистой тканью перед смазкой и содержать в чистоте рабочие поверхности. Хорошие уплотнения, промываемые уплотнения и чистые смазочные материалы помогут предотвратить загрязнение после установки подшипника

Рис.3. Абразивный износ. Повреждение поверхности элементов качения

Атмосферная коррозия: Коррозия вызывается влагой, которая попадает в подшипник из атмосферы. Влажный воздух, попадая во внутрь подшипника, при охлаждении окружающей среды конденсируется., разрывая смазочную пленку в местах контакта тел и дорожек качения. Атмосферную коррозию, показанную на рис.4, можно предотвратить, используя хороший сальник, консистентную смазку и хорошо смазывая подшипник. В некоторых случаях могут оказаться необходимыми специальные уплотнения, чтобы исключить разбрызгивание смазки. Подшипник необходимо заполнять смазкой при каждой более менее продолжительной остановке машины.

Рис.4. Атмосферная коррозия. Внешний вид коррозии

Фреттинг-коррозия: Как показано на рис.5, фреттинг-коррозия очень похожа на обычную коррозию. Она возникает на посадочных поверхностях подшипника на вал, а также и на других сопрягаемых поверхностях. Она вызывается незначительными (микроскопическими) нагрузками. Частицы, образующиеся в результате износа имеют черный цвет при отсутствии воздуха и красные- в его отсутствие. Фреттинг-коррозия может вызвать как ослабление посадки внутреннего кольца на валу; так и его заклинивание, при котором его невозможно будет снять. Фреттинг-коррозия также привести к разламыванию кольца.Предотвратить можно следуя рекомендациям производителя относительно допусков и убедившись, что элементы подогнаны наилучшим образом.

Рис.5. Фреттинг-коррозия на наружной стороне внешнего кольца

Бриннелирование: При бриннелировании на поверхности колец появляются регулярно следующие друг за другом выемки. Это является следствием пластических деформаций металла в местах выемок, которые возникают вследствие перенапряжения металла. Результат бриннелирования дорожек качения показан на рис.6. Бриннелирование является следствием высоких статических или ударных нагрузок, неправильной технологии установки подшипника, сильных механических ударов, возникающих, при падении машины. Бриннелирование можно предотвратить, используя при установки подшипника только давление вместо ударов. Если ударных нагрузок невозможно избежать как при установки, так и в процессе эксплуатации, тогда необходимо использовать подшипники, предназначенные для более высоких нагрузок.

Рис.6. Бриннелирование дорожек качения. Регулярные выемки на дорожках качения

Псевдобриннелирование:как и просто бриннелирование характеризуется выемками на дорожках качения. Однако в отличии от простого бриннелирования выемки характеризуются не только продавливаем металла в зонах пластических деформаций, но и его сдвигом, в результате этого места повреждения не видны даже при внимательном осмотре. На рис.7 показан результат псевдобриннелирования. Псевдобриннелирование, есть результат сильных вибраций машины в нерабочем состоянии. Иногда это происходит при транспортировке. Также на это влияет вибрации других, близко расположенных машин. Подобной проблемы можно избежать, обеспечивая правильное закрепление транспортируемых валов с подшипниками и изолируя машину от соседних вибрирующих агрегатов, используя для этого раздельные фундаменты.

Рис.7. Псевдобриннелирование. Выемки на дорожках качения за счет сдвига металла.

Электроповреждения. Точечный питтинг (сваривание) в результате электрического сваривания часто имеет регулярный характер на поверхностях элементов качения и на дорожке качения. Он возникает в результате прохождения через подшипник электрического тока. На рис.8 показаны дорожки подшипника. Электрический ток может вызвать также и случайное выкрашивание.Наиболее распространенными причинами электроповреждений является статическое электричество, создаваемое ремнями транспортера и токами сварочных аппаратов. Поэтому транспортеры должны быть снабжены заземляющими лентами, а сварочное оборудование необходимо заземлять.

Рис.8. Электроповреждения. Питтинг поверхности дорожек качения из-за прохождения сильного тока. Канавки на рабочих поверхностях сферического ролика, вызванные электротоком.

Натиры: натиры возникают в результате перемещения металла с одной поверхности на другую. Натиры в том виде, как они показаны на рис.9, вызваны проскальзыванием из-за перегрузки подшипника и недостаточной смазки. Натиры на торцах цилиндрических роликов могут возникать из-за нерасчетной осевой нагрузки на подшипник. Также это может быть следствием неправильной сборки подшипника или недостаточной смазки

Рис.9. Натиры на телах и дорожках качения из-за недостаточной смазки

Задиры на поверхности: являются следствием абразивного износа и проявляются в виде глубоких царапин на дорожках и телах качения. Общий вид сильного изодранной поверхности показан на рис.10. Отдельные задиры поверхности создают точки концентрации напряжения, в которых возможно проявление усталостных явлений.Задиры поверхности вызываются относительно большими частицами материала, которые попадают в подшипник и двигаются по дорожкам при движении тел качения. Как и другие проблемы, связанные с загрязнением, задиры поверхности можно предотвратить, используя хорошие уплотнения и чистую смазку подшипника.

Рис.10. Задиры поверхности дорожек и тел качения в виде глубоких царапин

Выбоины поверхности: пример показан на рис.11. Этот вид повреждения подшипников напоминает бриннелирование, т.к. выбоины скорей являются результатом пластических деформаций, чем износа. Тем не менее, они возникают при повреждении поверхности (царапины, истирание мелкими посторонними частицами, которые являются результатом износа или попадают в подшипник при его работе. Тела качения при вращении захватывают посторонние частицы, попадающие в подшипник. Эти частицы, попав на дорожку качения оставляют случайные насечки, в районе которых возникает концентрация напряжений и разрывы масляной пленки, что приводи к усталостному выкрашиванию металла и появлению выбоин.Вероятность возникновения выбоин уменьшается при использовании хороших уплотнений и частой смазки подшипников, которая вымывает различные посторонние частицы.

Рис.11. Выбоины, глубокие царапины, вызванные попаданием посторонних частиц в подшипник.

Повреждения при сборке: На рис.12 показан один из видов подобных повреждений. В этом примере внешнее кольцо было неправильно установлено; и когда подшипник был собран, ролики оставили вмятины на дорожках качения.

Рис.12. Повреждение подшипника при сборке из-за недостаточного опыта сборки.

Перегрев: На рис.13 представлен пример повреждения подшипника (изменение его геометрии) в результате перегрева и нагрузки. Обычно такие повреждения связаны с полным отказом подшипника. Перегрев часто обусловлен недостаточной смазкой, трением наружного кольца о вращающийся вал, излишним обжимом наружного кольца при установки в корпус машины или нерасчетной (высокой) частотой вращения вала. В отдельных случаях перегрев подшипника может быть обусловлен внешним источником, таким как термическая печь.

Рис.13. Обесцвечивание и повреждение металла, вызванное плохой смазкой и перегревом.

Несоосность колец: Основной причиной повреждения подшипника, показанного на рис.14 является несоосность колец, которая привела к фреттинг-коррозии и выкрашиванию. Несоосность ведет к высоким осевым нагрузкам, вызывающим усталостное разрушение и сильные сколы поверхности.

Рис.14. Повреждения подшипника из-за несоосности колец:
a) несоосность внешнего кольца относительно вала;
б) несоосность вала относительно корпуса подшипника.

Разрушение из-за дисбаланса: Дисбаланс ротора дает основную нагрузку на подшипник. Когда дисбаланс слишком велик, повреждения подшипника имеют вид, показанный на рис.15. Иногда такое повреждение можно обнаружить только в одном месте на внутреннем кольце. Для уменьшения дисбаланса минимально необходимым является балансировка отдельных частей ротора с максимально возможной точностью, особенно при работе на высоких скоростях.

Рис.15. Разрушение от избыточного дисбаланса ротора

Раскалывание, раздробление деталей: Причиной является большая перегрузка подшипника. На рис.16 показан типичный пример такого раскалывания. Как видно из рассмотрения рисунка, область усталостного выкрашивания на внутреннем кольце охватывает всю ширину кольца, а сепаратор разбит на кусочки из-за поперечных трещин в каждом гнезде шарика

Повреждение сепаратора: Повреждения сепаратора, подобные показанному на рис.17, проявляются в образовании в нем трещин и его разрушении. Это в свою очередь ведет к быстрому выходу из строя подшипника в целом при этом затушевывается тот факт, что первопричиной этого был сепаратор. Чаще всего причиной выхода из строя сепаратора является его изгиб, возникающий при движении шариков по взаимно пересекающимся путям из-за несоосности. Также повреждение сепаратора может быть вызвано неправильной сборкой, загрязнением или редким смазыванием подшипника.

Неисправности подшипниковых узлов, способы устранения

Наиболее распространенные дефекты подшипников качения, симптомы, причины и способы устранения

Условные обозначения: 1 — интенсивный нагрев подшипника (опоры); 2 — повышенный или необычный шум подшипника; 3 — малая наработка подшипника (частый выход из строя и замена); 4 — вибрация подшипника; 5 — неудовлетворительная работа машины; 6 — затрудненное проворачивание вала в подшипнике.

О том как правильно подобрать пластичную смазку для подшипников и причинах повреждения подшипников вы можете ознакомиться в следующих статьях:

Ревизия и дефектовка подшипников и их узлов.

Содержание

При ревизии подшипников во время периодических осмотров оборудования, рабочих осмотров или замены смежных деталей, необходимо определять состояние подшипников и возможность их дальнейшего обслуживания.Необходимо вести запись осмотра и внешнего вида демонтированных подшипников. После взятия пробы пластичной смазки и оценки количества остаточной пластичной смазки подшипник должен быть очищен. Также необходимо проверить наличие повреждений и дефектов в сепараторе, посадочных поверхностях, на поверхности элементов качения и поверхности дорожки качения. Обратитесь за информацией к Разделу 6 относительно исследования следов качения на поверхности дорожки качения.При оценке возможности дальнейшей эксплуатации подшипника необходимо принять во внимание следующие факторы: степень повреждения подшипника, производительность машины, анализ режима эксплуатации, режима работы, периодичности проверок. Если ревизия выявит повреждения или нарушения в работе подшипника, необходимо выяснить причину и осуществить профилактические мероприятия.

Если ревизия выявит такие повреждения подшипника, при которых его дальнейшая эксплуатация невозможна, то подшипник необходимо заменить новым.

К таким повреждениям относятся:

  1. Трещины или скалывание на сепараторе, элементах качения или кольце с дорожкой качения;
  2. Усталостное выкрашивание в элементах качения, на дорожке качения;
  3. Заметное образование задиров на элементах качения, поверхности буртика (втулки) или поверхности следов вращения;
  4. Заметный износ сепаратора или свободных роликов;
  5. Дефекты или ржавчина на элементах качения или поверхности следов вращения;
  6. Заметные выбоины на элементах качения или поверхности следов вращения;
  7. Заметная ползучесть внешней поверхности наружного кольца или отверстия внутреннего кольца;
  8. Изменение цвета вследствие нагрева;
  9. Серьезные повреждения на защитной шайбе или уплотнении закрытого подшипника с незаменяемой пластичной смазкой.

Следы вращения и приложенные нагрузки

Когда подшипник вращается, дорожки качения внутреннего и наружного колец контактируют с элементами качения. Это приводит к появлению следов износа на элементах качения и дорожках качения. Необходимо осмотреть дорожки качения с точки зрения анализа работы подшипника, они отражают характер нагрузки и должны быть тщательно изучены после демонтажа подшипника.

Если дорожки качения явно выражены, то возможно определить, работал ли подшипник при радиальной нагрузке, осевой нагрузке или мгновенной нагрузке. Кроме того, можно определить отклонения колец подшипника от круглости. Проверьте, имеют ли место непредвиденные нагрузки подшипника или серьезные монтажные ошибки. Также определите возможную причину неисправности подшипника.

Рис. 1 Типичные дорожки качения радиальных шарикоподшипников

Рис. 2 Типичные дорожки качения на роликовых подшипниках

На рис. 1 показаны дорожки качения, образующиеся в радиальном подшипнике при различных режимах нагрузки. На рис. 1 (a) показан наиболее общий вид дорожки качения, образующейся, когда внутреннее кольцо вращается под действием только радиальной нагрузки. На рис. 1 (e) — (h) изображено несколько различных дорожек качения, которые приводят к снижению ресурса вследствие их неблагоприятного воздействие на подшипники. Аналогично, на рис. 2 показаны различные дорожки качения роликоподшипников: на рис. 2 (i) показана дорожка качения на наружном кольце, когда радиальная нагрузка приложена соответствующим образом к вращающемуся внутреннему кольцу цилиндрического роликоподшипника. На рис. 2 (j) приведена дорожка качения в случае изгиба вала или относительного наклона между внутренним и наружным кольцами. Такая несоосность приводит к образованию слегка затененных (тусклых) полос по ширине кольца. Дорожки расположены по диагонали к началу и концу зоны приложения нагрузки. Для двухрядных конических роликовых подшипников, когда сосредоточенная нагрузка приложена к вращающемуся внутреннему кольцу, на рис. 2 (k) изображена дорожка качения на наружном кольце под действием радиальной нагрузки, а на рис. 2 (I) — дорожка качения на наружном кольце при осевой нагрузке. Если имеет место несоосность между внутренним и наружным кольцами, то приложение радиальной нагрузки вызывает появление дорожек качения на наружном кольце, как показано на рис. 2 (m).

Повреждение подшипников и профилактические мероприятия

Обычно, если подшипники качения эксплуатируются правильно, они достигают своего прогнозируемого усталостного срока службы. Однако, часто подшипники выходят из строя преждевременно в результате ошибок, которых можно было избежать. В отличие от усталостного разрушения, преждевременное разрушение вызвано ошибочным монтажом, несоблюдением правил эксплуатации, недостаточной смазкой, проникновением инородного вещества или повышенным тепловыделением. Например, одной из причин преждевременного выхода из строя является скол на кромке, который может появиться вследствие недостаточной смазки, использования неподходящего смазочного материала, несовершенной системы смазки, проникновения инородного вещества, ошибки при монтаже подшипника, чрезмерных отклонений формы вала или вследствие комбинации перечисленных факторов. Если на данный момент известны все условия, путем изучения природы неполадки и возможных причин ее возникновения могут быть приняты соответствующие профилактические меры как до, так и после поломок, вне зависимости от особенностей применения, условий работы и условий окружающей среды. Удачные профилактические меры снизят или предотвратят повторное возникновение подобных неполадок.

Разделы 1–18 содержат примеры повреждений подшипников и меры по их предотвращению. Обращайтесь за справкой к этим разделам, если необходимо определить причину неполадок. Кроме того, в качестве справочного руководства для быстрого ознакомления может оказаться полезной таблица диагностики подшипников в Приложении.(i) (j) (k) (l) (m)

1. Усталостное выкрашивание

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Усталостное выкрашивание представляет собой откалывание мелких частиц материала подшипника от гладкой поверхности дорожки качения или элементов качения в результате явления усталости при качении, в связи с чем возникают участки с шероховатой и крупнозернистой структурой поверхности.
  • Чрезмерная нагрузка Некачественный монтаж (несоосность)
  • Мгновенная нагрузка
  • Проникновение инородных частиц, проникновение воды
  • Недостаточная смазка, несоответствующий
  • смазочный материал
  • Неправильный зазор в подшипнике
  • Несоответствующая точность обработки поверхности вала или корпуса, неравномерная жесткость корпуса, большой изгиб вала
  • Развитие ржавчины, следов язвенной коррозии, размазывание, выбоины (бринеллирование)
  • Пересмотреть условия эксплуатации подшипника и проверить режим нагрузки
  • Усовершенствовать технологию монтажа
  • Улучшить уплотнение, не допускать коррозии во время простоя
  • Использовать смазочный материал с подходящей вязкостью, улучшить способ смазки
  • Проверить точность обработки поверхностей вала и корпуса
  • Проверить внутренний зазор подшипника

Фото 1-1
Деталь: Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Усталостное выкрашивание на половине поверхности следа вращения
Причина: Недостаточная смазка вследствие попадания охлаждающей жидкости в подшипник

Фото 1-2
Деталь: Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Усталостное выкрашивание по диагонали вдоль следа вращения
Причина: Несоосность между валом и корпусом в результате неправильного монтажа

Фото 1-3
Деталь: Внутреннее кольцо радиального шарикового подшипника
Симптом: Усталостное выкрашивание следа вращения, соответствующее шагу шариков
Причина: Выбоины в результате ударной нагрузки при монтаже

Фото 1-4
Деталь: Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Усталостное выкрашивание следа вращения, соответствующее шагу шариков
Причина: Выбоины в результате ударной нагрузки в неподвижном состоянии

Фото 1-5
Деталь: Наружное кольцо с фото 1-4
Симптом: Усталостное выкрашивание поверхности следа вращения, соответствующее шагу шариков
Причина: Выбоины в результате ударной нагрузки в неподвижном состоянии

Фото 1-6
Деталь: Шарики с фото 1-4
Симптом: Усталостное выкрашивание поверхности шарика
Причина: Выбоины в результате ударной нагрузки в неподвижном состоянии

Фото 1-7
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Усталостное выкрашивание только одного следа вращения по всей периферии
Причина: Чрезмерная осевая нагрузка

Фото 1-8
Деталь: Наружное кольцо с фото 1-7
Симптом: Усталостное выкрашивание только одного следа вращения по всей периферии
Причина: Чрезмерная осевая нагрузка

Фото 1-9
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Усталостное выкрашивание только одного ряда следов вращения
Причина: Недостаточная смазка

Фото 1-10
Деталь: Ролики цилиндрического роликового подшипника
Симптом: Преждевременное усталостное выкрашивание в осевом направлении поверхности ролика
Причина: Царапины, вызванные неправильным монтажом

2. Выкрашивание

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Тусклые или мутные пятна на поверхности вместе с незначительным общим износом. Из таких тусклых участков развиваются микротрещины по направлению вглубь кольца, на глубину 5-10 мкм. Маленькие частицы материала, отделяясь, вызывают в различных местах вторичное усталостное выкрашивание.
  • Неподходящий смазочный материал
  • Попадание инородных частиц в смазочный материал
  • Шероховатая поверхность вследствие недостаточной смазки
  • Шероховатость поверхности сопряженных движущихся частей
  • Выбрать подходящий смазочный материал
  • Улучшить механизм уплотнения
  • Улучшить качество обработки поверхности сопряженных движущихся частей

Фото 2-1
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Характерное отслаивание круглой формы по центру поверхности дорожки качения
Причина: Недостаточная смазка

Фото 2-2
Деталь: Увеличение примера с фото 2-1

Фото 2-3
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 2-1
Симптом: Характерное отслаивание круглой формы по центру поверхности роликов
Причина: Недостаточная смазка

Фото 2-4
Деталь: Наружное кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Отслаивание вблизи буртика следов вращения по всей периферии
Причина: Недостаточная смазка

3. Образование задиров

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Одним из довольно часто встречающихся видов преждевременного отказа подшипников качения является образование на дорожках качения и поверхностях тел качения линейных ударов. Происходит это явление при легких (незначительных) заклиниваниях по каким-либо причинам тел качения в гнезде сепаратора (например, скольжения из-за избыточного или недостаточного количества смазки или неправильного выбора ее марки).
  • Чрезмерная нагрузка, чрезмерный предварительный натяг
  • Недостаточная смазка
  • Частицы, попавшие на поверхность
  • Наклон внутреннего и наружного колец
  • Изгиб вала
  • Низкая точность обработки поверхностей вала и корпуса
  • Проверить величину нагрузки
  • Отрегулировать предварительный натяг
  • Улучшить смазочный материал и способ смазки
  • Проверить точность обработки поверхностей вала и корпуса

Фото 3-1
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Задиры на поверхности буртика внутреннего кольца
Причина: Проскальзывание роликов вследствие резкого ускорения и торможения

Фото 3-2
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 3-1
Симптом: Задиры на краю ролика
Причина: Проскальзывание роликов вследствие резкого ускорения и торможения

Фото 3-3
Деталь: Внутреннее кольцо конического упорного роликоподшипника
Симптом: Задиры на поверхности буртика внутреннего кольца
Причина: Инородные частицы смешиваются со смазочным материалом и разрывают масляную пленку под воздействием чрезмерной нагрузки

Фото 3-4
Деталь: Ролики двухрядного цилиндрического роликоподшипника
Симптом: Задиры на краю ролика
Причина: Недостаточная смазка и чрезмерная осевая нагрузка

Фото 3-5
Деталь: Внутреннее кольцо сферического упорного роликоподшипника
Симптом: Задирание на поверхности внутреннего кольца
Причина: Частицы износа, попадающие на поверхность, и чрезмерная осевая нагрузка

Фото 3-6
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 3-5
Симптом: Задирание на краю ролика
Причина: Частицы износа, попадающие на поверхность, и чрезмерная осевая нагрузка

Фото 3-7
Деталь: Сепаратор радиального шарикового подшипника
Симптом: Задиры в ячейках сепаратора из прессованной стали
Причина: Попадание инородных частиц

4. Размазывание

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Размазывание является поверхностным дефектом, который возникает при наличии малых закаливаний между элементами подшипника, вызванных разрывом слоя смазки и/или скольжением. Образование шероховатости на поверхности происходит вместе с оплавлением поверхности.
  • Высокая скорость и небольшая нагрузка
  • Резкое ускорение/торможение
  • Несоответствующий смазочный материал
  • Проникновение воды
  • Улучшить предварительный натяг
  • Улучшить зазор в подшипнике
  • Использовать смазочный материал хорошей способностью образования смазочного слоя
  • Улучшить способ смазки
  • Улучшить механизм уплотнения

Фото 4-1
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения с цилиндрическими роликами
Симптом: Размазывание по периферии поверхности следов вращения
Причина: Проскальзывание роликов вследствие избыточного количества пластичной смазки

Фото 4-2
Деталь: Наружное кольцо с фото 4-1
Симптом: Размазывание по периферии поверхности следов вращения
Причина: Проскальзывание роликов вследствие избыточного количества пластичной смазки

Фото 4-3
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Размазывание по периферии поверхности следов вращения
Причина: Недостаточная смазка

Фото 4-4
Деталь: Наружное кольцо с фото 4-3
Симптом: Размазывание по периферии поверхности следов вращения
Причина: Недостаточная смазка

Фото 4-5
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Частичное размазывание по периферии поверхности следов вращения
Причина: Недостаточная смазка

Фото 4-6
Деталь: Наружное кольцо с фото 4-5
Симптом: Частичное размазывание по периферии поверхности следов вращения
Причина: Недостаточная смазка

Фото 4-7
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 4-5
Симптом: Размазывание в центре поверхности ролика
Причина: Недостаточная смазка

5. Скол

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Скол представляет собой образование мелких частей, которые отламываются в результате чрезмерной нагрузки или ударной нагрузки, действующей локально на часть угла ролика или буртика кольца с дорожкой качения.
  • Удар в процессе монтажа
  • Чрезмерная нагрузка
  • Небрежное обращение, падение подшипника
  • Усовершенствовать технологию монтажа (горячая посадка, использование соответствующих приспособлений)
  • Пересмотреть характер нагрузки
  • Обеспечить достаточный резерв и обслуживание буртиков подшипников

Фото 5-1
Деталь: Внутреннее кольцо двухрядного цилиндрического роликоподшипника
Симптом: Скалывание в центре буртика
Причина: Чрезмерная нагрузка в процессе монтажа

Фото 5-2
Деталь: Внутреннее кольцо конического роликоподшипника
Симптом: Разлом на буртике конической поверхности
Причина: Сильное ударное воздействие в процессе монтажа

Фото 5-3
Деталь: Внутреннее кольцо сферического упорного роликоподшипника
Симптом: Разлом на большом буртике
Причина: Многократно повторяющаяся нагрузка

Фото 5-4
Деталь: Наружное кольцо радиального роликоподшипника с игольчатыми роликами
Симптом: Разлом на буртике наружного кольца
Причина: Наклон роликов вследствие чрезмерной нагрузки (Игольчатые ролики имеют большую длину в сравнении с диаметром. При чрезмерной или неравномерной нагрузке ролики наклоняются и оказывают давление на буртики.)

6. Трещины

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Трещины на кольце с дорожкой качения и на элементах качения. Продолжение эксплуатации подшипника в таком состоянии приводит к еще большим трещинам и расколам.
  • Посадка с чрезмерным натягом
  • Чрезмерная нагрузка, ударная нагрузка
  • Развитие усталостного выкрашивания
  • Тепловыделение и истирание, вызванные контактом между деталями и дорожкой качения
  • Тепловыделение вследствие ползучести
  • Малый угол конусности вала
  • Нецилиндричность вала
  • Влияние фаски кольца подшипника вследствие большого радиуса закругления участка вала
  • Устранить влияние фаски
  • Проверить режим нагрузки
  • Усовершенствовать технологию монтажа
  • Использовать соответствующую форму посадочной поверхности вала

Фото 6-1
Деталь: Наружное кольцо двухрядного цилиндрического роликоподшипника
Симптом: Термические трещины на боковой поверхности наружного кольца
Причина: Повышенное тепловыделение вследствие контактного скольжения между сопряженными деталями и поверхностью наружного кольца

Фото 6-2
Деталь: Ролик конического упорного роликоподшипника
Симптом: Термические трещины на торцевой поверхности ролика
Причина: Тепловыделение вследствие скольжения по буртику внутреннего кольца в условиях плохой смазки

Фото 6-3
Деталь: Наружное кольцо двухрядного цилиндрического роликоподшипника
Симптом: Трещины, направленные наружу в осевом и периферийном направлениях от очага развития усталостного выкрашивания на поверхности дорожки качения
Причина: Усталостное выкрашивание, развившееся из трещины вследствие ударного воздействия

Фото 6-4
Деталь: Катящееся наружное кольцо двухрядного цилиндрического роликоподшипника (вращение наружного кольца)
Симптом: Трещины на наружной поверхности
Причина: Плоский износ и тепловыделение вследствие отсутствия вращения наружного кольца

Фото 6-5
Деталь: Поверхность дорожки качения наружного кольца с фото 6-4
Симптом: Трещина наружной поверхности, образовавшаяся на дорожке качения

Фото 6-6
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Трещины в осевом направлении на поверхности дорожки качения
Причина: Большие посадочные напряжения вследствие перепада температур между валом и внутренним кольцом.

Фото 6-7
Деталь: Поперечный разрез внутреннего кольца с разломом с фото 6-6
Симптом: Очаг развития разрушения находится непосредственно под поверхностью дорожки качения

Фото 6-8
Деталь: Ролик подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Трещины в осевом направлении на поверхности качения

7. Повреждение сепаратора

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Повреждения сепаратора включают в себя деформации сепаратора, разлом и износ Разлом перемычек сепаратора
  • Деформация боковой поверхности
  • Износ поверхности ячеек
  • Износ направляющей поверхности
  • Некачественный монтаж (несоосность подшипника)
  • Небрежное обращение
  • Большая мгновенная нагрузка
  • Ударная нагрузка и сильные вибрации
  • Чрезмерная скорость вращения, резкое ускорение и торможение
  • Недостаточная смазка
  • Повышение температуры
  • Проверить технологиию монтажа
  • Проверить температуру, вращение и режим нагрузки
  • Снизить вибрации
  • Подобрать тип сепаратора
  • Выбрать способ смазки и смазочный материал

Фото 7-1
Деталь: Сепаратор радиального шарикового подшипника
Симптом: Разрушение ячеек сепаратора из штампованной стали

Фото 7-2
Деталь: Сепаратор радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Разрушение перемычек ячеек чугунного сепаратора, подвергнутого механической обработке
Причина: Разрушающее воздействие нагрузки на сепаратор вследствие несоосности при сборке между внутренним и наружным кольцами

Фото 7-3
Деталь: Сепаратор радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Разрушение сепаратора из высокопрочной латуни, подвергнутого механической обработке

Фото 7-4
Деталь: Сепаратор конического роликового подшипника
Симптом: Разрушение перемычек сепаратора из штампованной стали

Фото 7-5
Деталь: Сепаратор радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Деформация сепаратора из штампованной стали
Причина: Ударная нагрузка вследствие небрежного обращения

Фото 7-6
Деталь: Сепаратор цилиндрического роликового подшипника
Симптом: Деформация боковой поверхности сепаратора из высокопрочной латуни, подвергнутой механической обработке
Причина: Сильное ударное воздействие в процессе монтажа

Фото 7-7
Деталь: Сепаратор цилиндрического роликового подшипника
Симптом: Деформация и износ сепаратора из высокопрочной латуни, подвергнутого механической обработке

Фото 7-8
Деталь: Сепаратор радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Ступенчатый износ на наружной поверхности и поверхности ячеек сепаратора из высокопрочной латуни, подвергнутого механической обработке

8. Выщербливание

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Если инородные частицы попадают в зону контакта качения, происходит выщербливание на поверхности дорожки качения или поверхности элементов качения. Выщербливание может встречаться на поверхности в соответствии с шагом элементов качения в случае ударной нагрузки в процессе монтажа (выбоины Бринелля).
  • Инородные частицы, например металлические частицы, попадают на рабочую поверхность
  • Чрезмерная нагрузка
  • Ударное воздействие в процессе транспортировки или монтажа
  • Промыть корпус
  • Улучшить механизм уплотнения
  • Профильтровать смазочное масло
  • Усовершенствовать технологию монтажа и метод обслуживания

Фото 8-1
Деталь: Внутреннее кольцо двухрядного конического роликоподшипника
Симптом: Матовая поверхность дорожки качения
Причина: Инородные частицы попадают на рабочую поверхность

Фото 8-2
Деталь: Наружное кольцо двухрядного конического роликоподшипника
Симптом: Вмятины на поверхности дорожки качения
Причина: Инородные частицы попадают на рабочую поверхность

Фото 8-3
Деталь: Внутреннее кольцо конического роликоподшипника
Симптом: Маленькие и большие вмятины по всей поверхности дорожки качения
Причина: Инородные частицы попадают на рабочую поверхность

Фото 8-4
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 8-3
Симптом: Маленькие и большие вмятины на поверхности ролика
Причина: Инородные частицы попадают на рабочую поверхность

9. Поверхностное выкрашивание

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Поверхность тел качения или поверхностей дорожек качения имеет матовый цвет и на них имеются ямки (лунки) от инородных тел.
  • Инородные частицы попадают в смазочный материал
  • Контакт с атмосферной влагой
  • Недостаточная смазка
  • Улучшить механизм уплотнения
  • Тщательно отфильтровать смазочное масло
  • Использовать подходящий смазочный материал

Фото 9-1
Деталь: Наружное кольцо поворотного подшипника
Симптом: Поверхностное выкрашивание на поверхности дорожки качения
Причина: Ржавчина в нижней части вмятин

Фото 9-2
Деталь: Шарик с фото 1-9
Симптом: Поверхностное выкрашивание на поверхности элемента качения

10. Износ

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Износ представляет собой повреждение поверхности вследствие трения скольжения на поверхности дорожки качения, элементов качения, края ролика, поверхности буртика, ячеек сепаратора и т.д.
  • Проникновение инородных частиц
  • Развитие ржавчины и электрохимической коррозии
  • Недостаточная смазка
  • Скольжение в результате неравномерного движения элементов качения
  • Улучшить механизм уплотнения
  • Очистить корпус
  • Тщательно отфильтровать смазочное масло
  • Проверить смазочный материал и способ смазки
  • Не допускать несоосность

Фото 10-1
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения с цилиндрическими роликами
Симптом: Множественные следы язвенной коррозии в результате электрохимической коррозии и волнообразный износ на поверхности дорожки качения
Причина: Электрохимическая коррозия

Фото 10-2
Деталь: Наружное кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Износ имеет волнообразную или вогнуто-выпуклую структуру на нагруженной стороне поверхности дорожки качения
Причина: Попадание инородных частиц при циклических вибрациях в неподвижном состоянии

Фото 10-3
Деталь: Внутреннее кольцо двухрядного конического роликоподшипника
Симптом: Фреттинг-износ дорожки качения и ступенчатый износ на поверхности буртика
Причина: Развитие истирания в результате чрезмерной нагрузки в неподвижном состоянии

Фото 10-4
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 10-3
Симптом: Ступенчатый износ на торцевой поверхности головки ролика
Причина: Развитие истирания в результате чрезмерной нагрузки в неподвижном состоянии

11. Истирание

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Износ происходит вследствие периодического скольжения между двумя поверхностями. Истирание возникает на поверхности посадки, а также на поверхности контакта между дорожкой качения и элементами качения. Фреттинг-коррозия (истирание) является альтернативным термином для описания красновато-коричневых или черных частиц износа.
  • Недостаточная смазка
  • Вибрации малой амплитуды
  • Недостаточный натяг посадки
  • Использовать подходящий смазочный материал
  • Применить предварительный натяг
  • Проверить посадку с натягом
  • Нанести слой смазочного материала на поверхность посадки

Фото 11-1
Деталь: Внутреннее кольцо радиального шарикового подшипника
Симптом: Истирание на поверхности отверстия
Причина: Вибрации

Фото 11-2
Деталь: Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Значительное истирание по всей периферии поверхности отверстия
Причина: Посадка с недостаточным натягом

Фото 11-3
Деталь: Наружное кольцо двухрядного цилиндрического роликоподшипника
Симптом: Истирание на поверхности дорожки качения с интервалом, соответствующим шагу роликов

12. Ложное бринеллирование

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Подобно различным типам истирания, ложное бринеллирование представляет собой образование выбоин, имеющих сходство с вмятинами Бринелля, и происходит вследствие износа, вызванного вибрациями и колебаниями в точках контакта между элементами качения и дорожкой качения.
  • Колебания и вибрации неподвижного подшипника, например, в период транспортировки
  • Колебательное движение с малой амплитудой
  • Недостаточная смазка
  • Оберегать вал и корпус во время транспортировки
  • Транспортировать подшипники с отдельно упакованными внутренним и наружным кольцами
  • Уменьшить вибрации с помощью предварительного натяга
  • Использовать подходящий смазочный материал

Фото 12-1
Деталь: Внутреннее кольцо радиального шарикового подшипника
Симптом: Ложное бринеллирование на дорожке качения
Причина: Вибрации от внешнего источника в неподвижном состоянии

Фото 12-2
Деталь: Наружное кольцо с Фото 12-1
Симптом: Ложное бринеллирование на дорожке качения
Причина: Вибрации от внешнего источника в неподвижном состоянии

Фото 12-3
Деталь: Наружное кольцо упорного подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Ложное бринеллирование поверхности дорожки качения, соответствующее шагу шариков
Причина: Циклическая вибрация с малым углом осцилляции

Фото 12-4
Деталь: Ролики цилиндрического роликового подшипника
Симптом: Ложное бринеллирование на поверхности ролика
Причина: Вибрации от внешнего источника в неподвижном состоянии

13. Ползучесть

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Ползучесть представляет собой явление, при котором имеет место относительное скольжение на поверхностях посадки и, в связи с этим, возникает зазор на посадочных поверхностях. Ползучесть приводит к глянцеватому внешнему виду поверхности, иногда с образованием задиров или износом.
  • Недостаточный натяг или посадка с зазором
  • Недостаточное уплотнение сальника
  • Проверить натяг посадки,не допускать вращения
  • Исправить уплотнение сальника
  • Исследовать точность обработки вала и корпуса
  • Создать натяг в осевом направлении
  • Уплотнить боковую поверхность дорожки качения
  • Применить клей для поверхности посадки
  • Нанести слой смазочного материала на поверхность посадки

Фото 13-1
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Ползучесть, сопровождаемая образованием задиров на поверхности отверстия
Причина: Посадка с недостаточным натягом

Фото 13-2
Деталь: Наружное кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Ползучесть по всей периферии наружной поверхности
Причина: Посадка с зазором между наружным кольцом и корпусом

14. Схватывание

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Если происходит резкий перегрев в процессе вращения, подшипник изменяет цвет. Далее, дорожки качения, элементы качения и сепаратор размягчаются, оплавляются и деформируются.
  • Недостаточная смазка
  • Чрезмерная нагрузка (чрезмерный предварительный натяг)
  • Чрезмерная частота вращения
  • Чрезмерно малый внутренний зазор
  • Попадание воды и инородных частиц
  • Низкая точность изготовления вала и корпуса, чрезмерный изгиб вала
  • Исследовать смазочный материал и способ смазки
  • Еще раз проверить пригодность выбранного типа подшипника
  • Исследовать предварительный натяг, зазор в подшипнике и посадку
  • Улучшить механизм уплотнения
  • Проверить точность обработки вала и корпуса
  • Усовершенствовать технологию монтажа

Фото 14-1
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Дорожка качения изменила цвет и оплавилась. Частицы изнашивания сепаратора прилипли к дорожке качения
Причина: Недостаточная смазка

Фото 14-2
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 14-1
Симптом: Изменение цвета и оплавление поверхности качения ролика, адгезия частиц изнашивания сепаратора
Причина: Недостаточная смазка

Фото 14-3
Деталь: Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Изменение цвета дорожки качения, оплавление на интервале, соответствующем шагу шариков
Причина: Чрезмерный предварительный натяг

Фото 14-4
Деталь: Наружное кольцо с фото 14-3
Симптом: Изменение цвета дорожки качения, оплавление на интервале, соответствующем шагу шариков
Причина: Чрезмерный предварительный натяг

Фото 14-5
Деталь: Шарики и сепаратор с фото 14-3
Симптом: Сепаратор оплавился, шарики изменили цвет и оплавились
Причина: Чрезмерный предварительный натяг

15. Коррозия от воздействия электрического тока

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Когда через подшипник проходит электрический ток, происходят дуговой пробой и горение тонкого слоя смазки в точках контакта между дорожкой и элементами качения. Точки контакта локально оплавляются, в результате чего появляются дугообразные канавки, которые заметны невооруженным глазом. При увеличении этих канавок обнаруживаются кратероподобные углубления, которые указывают на плавление от искрения.
  • Электрическая разность потенциалов между внутренним и наружным кольцами
  • Разность электрических потенциалов высокой частоты, сгенерированные инструментом или подложкой, расположенной рядом с подшипником
  • Проектировать электрические цепи таким образом, чтобы не допустить протекания тока через подшипник
  • Изолировать подшипник

Фото 15-1
Деталь: Внутреннее кольцо конического роликоподшипника
Симптом: Полосовой характер коррозии на поверхности дорожки качения

Фото 15-2
Деталь: Бочкообразные ролики с фото 15-1
Симптом: Полосовой характер коррозии на поверхности ролика

Фото 15-3
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения с цилиндрическими роликами
Симптом: Характерный полосовой след электрохимической коррозии, сопровождаемый следами язвенной коррозии на поверхности дорожки качения

Фото 15-4
Деталь: Шарики радиального шарикового подшипника
Симптом: Электрохимическая коррозия придает темный цвет всей поверхности шариков

16. Ржавчина и коррозия

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Ржавчина и коррозия подшипников представляют собой пятна на поверхностях колец и элементов качения и могут встречаться с интервалом, соответствующим шагу элементов качения на кольцах или по всей поверхности подшипника.
  • Контакт с агрессивным газом или водой
  • Несоответствующий смазочный материал
  • Образование капель воды в результате конденсации влаги
  • Высокая температура и высокая влажность в неподвижном состоянии
  • Плохая профилактическая антикоррозионная обработка в период транспортировки
  • Неправильные условия хранения
  • Неправильное обслуживание
  • Улучшить механизм уплотнения
  • Исследовать способ смазки
  • Выполнять антикоррозионную обработку в период простоя
  • Улучшить условия хранения
  • Повысить уровень обслуживания подшипников

Фото 16-1
Деталь: Наружное кольцо подшипника качения с цилиндрическими роликами
Симптом: Ржавчина на поверхности буртика и поверхности дорожки качения
Причина: Недостаточная смазка в результате проникновения воды

Фото 16-2
Деталь: Наружное кольцо поворотного подшипника
Симптом: Ржавчина на поверхности дорожки качения, соответствующая шагу шариков
Причина: Конденсация влаги в неподвижном состоянии подшипника

Фото 16-3
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения со сферическими роликами
Симптом: Ржавчина на поверхности дорожки качения, соответствующая шагу роликов
Причина: Попадание воды в смазочный материал

Фото 16-4
Деталь: Ролики сферического роликоподшипника
Симптом: Кратерообразная ржавчина на поверхности контакта качения. Разрушенный коррозией участок.
Причина: Конденсация влаги в период хранения

17. Дефекты, вызванные монтажом

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Царапины в виде прямых линий на поверхности дорожек качения или элементов качения, образовавшиеся в период монтажа или демонтажа подшипника.
  • Наклон внутреннего и наружного колец во время монтажа или демонтажа
  • Ударная нагрузка во время монтажа или демонтажа.
  • Использовать соответствующую оправку и специальные приспособления
  • Избегать ударной нагрузки, использовать опрессовочную машину
  • Выравнивать смежные детали во время монтажа

Фото 17-1
Деталь: Внутреннее кольцо подшипника качения с цилиндрическими роликами
Симптом: Царапины в осевом направлении на поверхности дорожки качения
Причина: Наклон внутреннего и наружного колец во время монтажа

Фото 17-2
Деталь: Наружное кольцо двухрядного цилиндрического роликоподшипника
Симптом: Царапины в осевом направлении на поверхности дорожки качения с интервалом, соответствующим шагу роликов
Причина: Наклон внутреннего и наружного колец во время монтажа

Фото 17-3
Деталь: Ролики цилиндрического роликового подшипника
Симптом: Царапины в осевом направлении на поверхности ролика
Причина: Наклон внутреннего и наружного колец во время монтажа

18. Изменение цвета

Характер повреждения Вероятные причины Профилактические меры
Изменение цвета сепаратора, элементов качения и дорожки качения происходит в результате реакции смазочного материала и материала элементов подшипника при высокой температуре. Недостаточная смазка
  • Масляная протрава вследствие реакции смазочного материала
  • Высокая температура
  • Улучшить способ смазки

Фото 18-1
Деталь: Внутреннее кольцо радиально-упорного шарикового подшипника
Симптом: Синеватое или фиолетовое изменение цвета поверхности дорожки качения
Причина: Тепловыделение вследствие недостаточной смазки

Фото 18-2
Деталь: Внутреннее кольцо 4-х точечного упорного шарикового подшипника
Симптом: Синеватое или фиолетовое изменение цвета поверхности дорожки качения
Причина: Тепловыделение вследствие недостаточной смазки

Приложение: Таблица диагностики подшипников

Замечание: Эта таблица не является исчерпывающим руководством. В ней содержатся только основные встречающиеся повреждения, причины и локализации повреждений

Мы находимся

420140, Республика Татарстан, г.Казань,
ул. проспект Победы, д. 78

Рабочие дни 09:00–18:00. Cуббота, воскресенье — выходной,
без перерывов на обед.

kazan@2415707.ruОфис в Уфе Политика конфиденциальности Пользовательское соглашение

Характерные неисправности электродвигателей и способы их устранения.

Наиболее распространенные неисправности электрической части — короткие замыкания внутри обмоток электродвигателя и между ними, замыкания обмоток на корпус, а также обрывы в обмотках или во внешней цепи (питающие провода и пусковая аппаратура).

В результате указанных неисправностей электродвгателей могут иметь место: отсутствие возможности пуска электродвигателя; опасный нагрев его обмоток; ненормальная частота вращения электродвигателя; ненормальный шум (гудение и стук); неравенство токов в отдельных фазах.
Причины механического характера, вызывающие нарушение нормальной работы электродвигателей, чаще всего наблюдаются в неправильной работе подшипников: перегрев подшипников, вытекание из них масла, появление ненормального шума.

Основные виды неисправностей в электродвигателях и причины их возникновения.

Асинхронный электродвигатель не включается (перегорают предохранители или срабатывает защита). Причиной этого в электродвигателях с контактными кольцами могут быть закороченные положения пускового реостата или контактных колец. В первом случае необходимо пусковой реостат привести в нормальное (пусковое) положение, во втором — поднять приспособление, закорачивающее контактные кольца.

Включить электродвигатель не удается также из-за короткого замыкания в цепи статора. Обнаружить короткозамкнутую фазу можно на ощупь по повышенному нагреву обмотки (ощупывание следует производить, отключив предварительно электродвигатель от сети); по внешнему виду обуглившейся изоляции, а также измерением. Если фазы статора соединены в звезду, то измеряют величины токов, потребляемых из сети отдельными фазами. Фаза, имеющая короткозамкнутые витки, будет потреблять ток больший, чем неповрежденные фазы. При соединении отдельных фаз в треугольник токи в двух проводах, подключенных к дефектной фазе, будут иметь большие значения, чем в третьем, который соединяется только с неповрежденными фазами. При измерениях пользуются пониженным напряжением.

При включении асинхронный электродвигатель не трогается с места. Причиной этого может быть обрыв одной или двух фаз цепи питания. Для определения места обрыва сначала осматривают iiсе элементы цепи, питающей электродвигатель (проверяют целость предохранителей). Если при внешнем осмотре обнаружить обрыв фазы не удается, то мегомметром выполняют необходимые измерения. Для чего статор предварительно отключают от питающей сети. Если обмотки статора соединены в звезду, то один конец мегомметра соединяют с нулевой точкой звезды, после чего вторым концом мегомметра касаются поочередно других концов обмотки. Присоединение мегомметра к концу исправной фазы даст нулевое показание, присоединение к фазе, имеющей обрыв, покажет большое сопротивление цепи, т. е. наличие в ней обрыва. Если нулевая точка звезды недоступна, то двумя концами мегомметра касаются попарно всех выводов статора. Прикосновение мегомметра к концам исправных фаз покажет нулевое значение, прикосновение к концам двух фаз, одна из которых — дефектная, покажет большое сопротивление, т. е. обрыв в одной из этих фаз.

В случае соединения обмоток статора в треугольник необходимо обмотку разъединить в одной точке, после чего проверить целость каждой фазы в отдельности.
Фазу, имеющую обрыв, иногда обнаруживают на ощупь (остается холодной). Если обрыв произойдет в одной из фаз статора по время работы электродвигателя, он будет продолжать работать, но начнет гудеть сильнее, чем в обычных условиях. Отыскивать поврежденную фазу так, как это указано выше.

При работе асинхронного двигателя происходит сильный нагрев обмоток статора. Такое явление, сопровождаемое сильным гудением электродвигателя, наблюдается при коротком замыкании в какой-либо обмотке статора, а также при двойном замыкании обмотки статора на корпус.

Работающий асинхронный электродвигатель начал гудеть. При этом его скорость и мощность снижаются. Причиной нарушения режима работы электродвигателя является обрыв одной фазы.
При включении двигателя постоянного тока он не трогается с места. Причиной этого могут служить перегорание предохранителей, обрыв в цепях питания, обрыв сопротивлений в пусковом реостате. Сначала внимательно осматривают, затем проверяют с помощью мегомметра или контрольной лампы напряжением не выше 36 В целость указанных элементов. Если указанным путем не удается определить место обрыва, переходят к проверке целости обмотки якоря. Обрыв в обмотке якоря чаще всего наблюдается в местах соединений коллектора с секциями обмотки. Измеряя падения напряжения между коллекторными пластинами, находят место повреждения.

Другой причиной указанного явления может быть перегрузка электродвигателя. Проверить это можно с помощью пуска электродвигателя вхолостую, предварительно разобщив его с приводным механизмом.

При включении электродвигателя постоянного тока перегорают предохранители или срабатывает максимальная защита. Закороченное положение пускового реостата может быть одной из причин указанного явления. В этом случае реостат переводят в нормальное пусковое положение. Это явление может наблюдаться также при слишком быстром выводе рукоятки реостата, поэтому при повторном включении электродвигателя реостат выводят более медленно.

При работе электродвигателя наблюдается повышенный нагрев подшипника. Причиной повышенного нагрева подшипника может быть недостаточная величина зазора между шейкой вала и вкладышем подшипника, недостаточное или лишнее количество масла в подшипнике (проверяют уровень масла), загрязнение масла или применение масла несоответствующих марок. В последних случаях масло заменяют, промыв предварительно подшипник бензином.
При пуске или во время работы электродвигателя из зазора между ротором и статором появляются искры и дым. Возможной причиной этого явления может быть задевание ротора за статор. Это происходит при значительном срабатывании подшипников.

При работе электродвигателя постоянного тока наблюдается искрение под щетками. Причинами такого явления могут служить неправильный подбор щеток, слабое нажатие их на коллектор, недостаточно гладкая поверхность коллектора и неправильное расположение щеток. В последнем случае необходимо передвинуть щетки, расположив их на нейтральной линии.
При работе электродвигателя наблюдается усиленная вибрация, которая может появляться, например, из-за недостаточной прочности закрепления электродвигателя на фундаментной плите. Если вибрация сопровождается перегревом подшипника, это указывает на наличие осевого давления на подшипник.

Таблица 1 . Неисправности асинхронных электродвигателей и способы их устранения

Щетки искрят, некоторые щетки и их арматура сильно нагреваются и обгорают

Повреждения, вызванные прохождением электрического тока и их последствия. Токоизолирующие подшипники в качестве превентивной меры

Повреждения, вызванные прохождением электрического тока через подшипник, и их последствия

Через подшипники, установленные:

  • • в буксовых узлах и тяговых электродвигателях (железнодорожный транспорт)
  • в двигателях переменного и постоянного тока (приводная техника)
  • генераторах (ветроэнергетические установки)

возможно прохождение электрического тока через подшипник. При неблагоприятных условиях это может привести к повреждению дорожки качения и тел качения, что, в свою очередь, ведет к выходу мотора или генератора из строя. Кроме ремонтных расходов возникают дополнительные затраты, вызванные простоем оборудования. Более экономично было бы еще на этапе проектирования предусмотреть использование токоизолирующих подшипников. Низкие затраты на обслуживание и бесперебойность работы позволяют добиться положительного экономического эффекта. Зачастую достаточно прервать электрическую цепь между корпусом и валом, то есть установить токоизолирующие подшипники в одной или в обеих опорах вала, в зависимости от конкретного случая применения. Токоизолирующие подшипники (с керамическим покрытием или в гибридном исполнении) в общем случае обладают существенно большим сопротивлением прохождению электрического тока, чем обычные подшипники.

Токоизолирующие подшипники как превентивная мера

Как правило, устранение причин, вызывающих электрическое напряжение в подшипнике, представляет собой трудную задачу. И все же можно избежать повреждения подшипника, если воспрепятствовать прохождению тока или существенно снизить его силу. Фирма FAG имеет для этого широкий ассортимент токоизолирующих подшипников в различных исполнениях. Какие именно детали подшипника необходимо изолировать, зависит от вида напряжения.

Индуцированное напряжение вдоль вала

Такой характер напряжения приводит к возникновению электрической цепи, проходящей через подшипник 1, корпус и подшипник 2. Причиной такого напряжения на валу часто является несимметричное распределение магнитного потока в двигателе, что особенно часто встречается в двигателях с малым количеством пар полюсов. В этом случае для разрыва электрической цепи достаточно изолировать только один подшипник из двух.

Напряжение между валом и корпусом

Токи через оба подшипника текут в одном направлении. Причиной этому прежде всего является синфазное напряжение преобразователя частоты. В таких случаях зачастую необходимо изолировать оба подшипника. Критерием выбора токоизоляции является временная характеристика приложенного напряжения. При постоянном и медленно изменяющемся переменном напряжении наблюдается омическое сопротивление, при высокочастотном переменном напряжении (которое присутствует при работе преобразователей частоты) – емкостное сопротивление подшипника. Токоизолирующий подшипник может быть представлен как звено электрической цепи из параллельно соединенного сопротивления и емкости. Для лучшей изоляции омическое сопротивление должно быть максимальным, а электрическая емкость – минимальной.

Типовые повреждения вследствие прохождения электрического тока через подшипник

Независимо от того, переменный (до частот в МГц-области) или постоянный ток проходил через подшипник, на поверхностях наблюдаются типовые повреждения: матовые и серые следы фиксированной ширины по всей дорожке качения и по поверхности тел качения. Этот признак не является специфическим и может быть вызван также и другими причинами (например, наличием абразивных частиц в масле). Так называемые рифления представляют собой периодические участки с канавками разной глубины, расположенные на дорожке качения. Как правило, их появление бывает вызвано исключительно электрическим током. Видно, что повреждения характеризуются микроплавлениями и гратами величиной в несколько микрометров, плотно покрывающими поверхности качения. Такая картина подтверждает тот факт, что причиной повреждений стал электрический ток. Впадины от микроплавлений и граты возникают при прохождении электрического разряда между пиками микронеровностей поверхностей дорожек качения и поверхностей тел качения. При достаточной толщине масляной пленки в узких местах проходит искра, при этом основания гратов кратковременно расплавляются. В области смешанного трения (металлический контакт) происходит микросваривание контактирующих поверхностей. Места микросварки сразу разрываются вследствие вращения подшипника. Кроме того, в обоих случаях материал вырывается из поверхности и затвердевает в виде капелек. Частично граты попадают в смазочный материал, частично собираются на поверхности металла. После продолжительной обкатки кратеры и наплавления выравниваются и сглаживаются. При продолжительном воздействии электрического тока контактирующие тонкие поверхностные слои с течением времени испытывают многократное переплавление. Причиной большинства случаев выхода подшипников из строя являются образованием рифлений на дорожках качения. Эти периодические поврежденные участки на дорожках качения и на роликах возникают из-за продолжительного прохождения электрического тока и колебательных свойств деталей подшипника.

Каждый микрократер достаточного размера при перекатывании через него вызывает радиальные перемещения тел качения. Параметры этих перемещений зависят от внутренней геометрии подшипника, частоты вращения и нагрузки. При возврате тела качения в исходное положение уменьшается толщина масляной пленки, так что в этой области увеличивается количество новых прохождений тока – начинается саморазвивающийся процесс. Спустя некоторое время вся поверхность дорожки качения кольца может покрыться рифлениями, которые приводят к увеличению уровня вибраций и в дальнейшем являются причиной выхода подшипника из строя. Оценочным критерием опасности, создаваемой прохождением электрического тока через подшипник, на практике служит расчетная плотность тока, то есть эффективная сила тока, распределенная по всей контактной поверхности тел качения с внутренним или наружным кольцом. Она зависит от типа подшипника и от рабочих условий. При плотности тока ниже приблизительно 0,1 Aeff /мм2, нет опасности образования рифлений. Если значение плотности тока равно или превышает 1 Aeff /мм2, вероятность появления характерных повреждений подшипника весьма высока.

Влияние на смазочный материал

Электрический ток оказывает негативное влияние также и на смазочный материал. Под действием тока основное масло и присадки окисляются и расщепляются, что хорошо прослеживается в инфракрасном спектре. Вследствие преждевременного старения и обогащения металлическими частицами смазывающие свойства ухудшаются, что может привести к выходу подшипника из строя вследствие перегрева. Перегрев подшипников, в частности в мототехнике, зачастую связан именно со смазкой, запчасти мототехники на pitmoto.ru/accessories. Преимущества подшипников FAG с токоизолирующим покрытием

  • Внешние изолирующие свойства обеспечивают покрытия из оксида кремния (J20..). Такие покрытия наносятся на поверхности подшипника методом плазменного напыления
  • За счет специальной герметизации покрытие J20AA сохраняет изолирующие свойства во влажной атмосфере. Керамический слой обладает очень высокой твердостью, износостойкостью и теплопроводностью.
  • Габаритные размеры токоизолированных подшипников соответствуют DIN 616 (ISO 15). Таким образом токоизолированные подшипники взаимозаменяемы со стандартными подшипниками
  • Для особых случаев применения, например при вращающемся наружном кольце, рекомендуется нанесение покрытия J20C на внутреннее кольцо
  • Выпускаются радиальные шарикоподшипники начиная с размерной серии 62 в открытом исполнении, а также с одно- или двухсторонними встроенными уплотнениями. Эти подшипники позволяют использовать преимущество смазки на весь срок службы подшипника.

Похожие статьи

Техническое обслуживание подшипников качения электрических машин

При техническом обслуживании электрических машин кон­тролируют работу подшипникового узла путем внешнего осмотра, измерения температуры нагрева, прослушивания шума и опреде­ления вибрации. Температуру нагрева измеряют термометрами или термопарами в месте, близком к подшипнику. Нагрев под­шипников не должен превышать 100 °С. Шум прослушивают сте­тоскопом или на слух без приборов. Вибрацию измеряют вибро­метром или определяют на ощупь рукой.

Подшипники качения могут нагреваться выше допустимой температуры вследствие загрязнения и обилия смазки, большого трения между уплотняющей набивкой и валом, разрушения или изношенности деталей, слишком большой нагрузки из-за туго на­тянутого передаточного ремня. Шум подшипников вызывается их загрязнением, износом дорожек и тел качения, ослаблением по­садки внутреннего кольца на валу, плохой центровкой машины. Если шум подшипника или его нагрев вызван внешней причиной, то ее необходимо устранить и убедиться, что подшипник перестал перегреваться. Появление неисправности подшипника требует проведения текущего ремонта, при котором возможны замена подшипника и смазки в нем или устранение других неисправно­стей.

Для замены смазки или подшипников необходимо разобрать двигатель и извлечь ротор из статора. В этом случае, если снять только щиты и не извлечь ротор, при проведении работ могут быть повреждены обмотка или сердечник двигателя. Роторы не­большой массы можно извлечь руками. При большой массе рото­ра используют различные приспособления.

Для замены смазки подшипников четыре подшипниковые крышки и вал в месте посадки подшипников очищают от старой смазки и промывают бензином. Свежую смазку закладывают в подшипниковые крышки. Затем производят сборку двигателя.

Для снятия шарикового подшипника с вала пользуются винтовым съемником. Подшипники стягивают за внутреннее кольцо таким образом, чтобы усилие стягивания не передавалось на шарики. При стягивании подшипника за наружное кольцо по­следнее может лопнуть вследствие расклинивания его шариками. Изношенный подшипник заменяют подшипником того же номера (номер нанесен на торце подшипника). Как правило, подшипники не ремонтируют, так как отсутствует способ определения оста­точного ресурса подшипника, а неплановый останов двигателя почти всегда обходится намного дороже, чем новый подшипник. Подшипники надевают на вал нагретыми до температуры 90— 100 °С. Нагрев производят в ваннах с минеральным маслом. Если подшипник не устанавливается на вал свободно, его насаживают ударами молотка через монтажную трубу.

При разборке подшипникового узла с роликовым подшип­ником подшипниковый щит снимают вместе с наружной обоймой подшипника. Внутренняя обойма и ролики остаются на валу. При разборке следует маркировать кольца подшипников для то­го, чтобы их не перепутать, так как замена колец недопустима. Смену подшипников в машинах постоянного тока проводят ана­логично.

В асинхронных электродвигателях серии 4А с высотой оси вращения 50—132 мм применяют герметизированные подшипни­ки сер. 180 000 с двусторонним резиновым уплотнением и зало­женной на срок службы не менее 12 тыс. ч смазкой. Конструкция подшипника не предусматривает добавление или замену смазки, поэтому такие подшипники заменяют при выработке срока служ­бы, капитальном ремонте или при появлении неисправности в нем.

В асинхронных электродвигателях серии 4А с высотой оси вращения 160—355 мм предусмотрены два вида подшипниковых узлов: с пополнением смазки только при разборке двигателя и с устройством для пополнения смазки без разборки двигателя. По­следний применяют также во взрывозащищенных асинхронных электродвигателях мощностью от 10 до 2000 кВт и некоторых других машинах.

Наиболее часто встречающиеся неисправности и ремонт синхронных машин

Повышенный нагрев активной стали статора. Нагрев активной стали статора может возникнуть из-за перегрузки синхронной машины, а также от замыкания в листах шихтовки сердечника при слабой прессовке на заводе-изготовителе. При слабой прессовке сердечника происходят микроподвижка листов шихтовки с частотой перемагничивания 100 Гц/с, а также повышенная вибрация активной стали.


В процессе вибрации активной стали происходит истирание изоляции листов. Листы с поврежденной изоляцией контактируют между собой и в образовавшемся стальном неизолированном пакете вихревые токи нагревают сердечник. При этом может произойти расширенное замыкание по всей расточке статора или местное.

В зависимости от площади замыкания в листах может возникнуть так называемый «пожар в железе», сильно перегревающий изоляцию и приводящий к ее повреждению. Это явление опасно в крупных синхронных машинах, особенно в турбогенераторах.

Избавляются от такого опасного явления в активной стали следующим образом:

• крупные синхронные машины имеют измерительные средства по току и мощности (амперметры и ваттметры), поэтому уровень нагрузки легко контролируется, и меры по снижению нагрузки можно принять быстро. Нагрев обмотки и активной стали контролируется с помощью термопар, заложенных в статор для замера температуры обмотки и сердечника;

• в случае замыкания активной стали, особенно местного характера, это явление обнаруживается в работающей машине только на слух. Возникает зудящая вибрация, и ее слышно приблизительно в том месте статора, где замкнута активная сталь. Для устранения этого явления машину следует разобрать. Обычно крупные синхронные двигатели изготовляют с удлиненными валами, что дает возможность снять щиты и сдвинуть статор, в котором можно работать.

Затем для уплотнения стали в зубцы забивают клинья из текстолита, промазанные одним из клеящих лаков (№ 88, МЛ-92 и др.). Перед расклиновкой зубцов активную сталь тщательно продувают сухим компрессорным воздухом.

Если по какой-либо причине возникло замыкание и оплавление железа в зубцах, поврежденные участки тщательно вырубают, зачищают, между листами заливают лак воздушной сушки и листы расклинивают. Если после этого зудящая вибрация не исчезает, следует повторить расклиновку до полного исчезновения вибрации активной стали.

В высоковольтных крупных машинах проверку качества ремонта и шихтовки листов проводят индукционным способом.

Перегрев обмотки статора. Наиболее частой причиной местных перегревов обмоток статоров синхронных машин являются витковые замыкания. При возникновении виткового замыкания в обмотке статора, компаундированной битумом, машина отключится максимальной защитой в связи с повышением тока в поврежденной фазе. В месте виткового замыкания битум расплавится, затечет между витки и изолирует их. Примерно через 30— 40 мин после того, как застынет битум, следует запустить синхронную машину. Многолетний опыт подтверждает благоприятный исход изложенного порядка ликвидации повреждения обмотки.

Однако такое восстановление изоляции статора нельзя считать надежным, хотя и восстановленная изоляция может длительное время надежно работать до остановки двигателя на плановый ремонт.

В статорных обмотках синхронных машин возможны неисправности, аналогичные неисправностям в обмотках асинхронных двигателей, как например, перегрузка по току при снижении напряжения в сети. В этом случае требуется повысить напряжение сети до номинального.

Перегрев обмотки возбуждения. В отличие от статорной обмотки синхронных машин обмотки возбуждения питаются постоянным током. Изменяя ток возбуждения в синхронной машине, можно регулировать коэффициент мощности. Ток возбуждения регулируют в пределах номинальных значений для каждого типа синхронных машин.

С увеличением тока возбуждения повышается перегрузочная способность синхронных двигателей, улучшается коэффициент мощности благодаря высоким компенсирующим способностям таких машин, повышается уровень напряжения в зоне их действия. Однако с увеличением тока в обмотке возбуждения повышается нагрев этой обмотки, а также увеличивается ток в статорной обмотке. Поэтому ток в обмотке возбуждения регулируют до такого уровня, при котором ток в обмотке статора становится минимальным, коэффициент мощности равным единице, а ток возбуждения находится в пределах номинального значения.

При замыкании в цепи обмотки возбуждения повышается температура обмотки, перегрев может оказаться недопустимым; возникает вибрация ротора, которая может оказаться тем сильнее, чем большая часть витков обмотки окажется замкнутой.

Возможность возникновения замыкания в обмотке возбуждения объясняется следующим. В результате усыхания и усадки изоляции катушек полюсов появляется подвижка катушек, в связи с этим корпусная и витковая изоляция истирается, что в свою очередь создает условия для возникновения замыкания между витками и на корпус полюса.

Повреждения обмотки возбуждения во время запуска синхронных двигателей. Иногда возникают повреждения изоляции обмотки возбуждения синхронных двигателей в начальный момент пуска. При замыкании обмотки возбуждения на корпус работа синхронного двигателя недопустима.

Для того чтобы понять причины появления неисправностей в процессе пуска синхронных двигателей, необходимо знать их устройство.

Статор и обмотки синхронного двигателя по конструкции аналогичны статору асинхронного двигателя. Синхронный двигатель отличается от асинхронного конструкцией ротора.

Ротор синхронного двигателя с частотой вращения до 1500 об/мин имеет явнополюсное исполнение, т. е. полюсы укрепляют на роторной звезде (ободе). Роторы быстроходных машин изготовляют неявнополюсными. В полюсных наконечниках в выштампованные отверстия вставлены медные или латунные стержни пусковой обмотки. На полюса (на корпусную изоляцию) насажены катушки обмотки возбуждения, соединенные последовательно между собой.

Обычно запуск синхронного двигателя с пусковой обмоткой производят в асинхронном режиме. Если обмотка возбуждения синхронного двигателя глухо соединена с возбудителем, то промежуточный аппарат для подачи возбуждения не требуется; машина входит в синхронизм, будучи возбужденной от постоянно подключенного возбудителя к обмотке возбуждения.

Однако есть схемы, особенно крупных машин, когда возбуждение подается от отдельно установленного возбудителя через коммутирующий аппарат-контактор, обычно трехполюсный. Такой контактор имеет следующую кинематику: два полюса с нормально открытыми контактами, а третий — с нормально закрытым контактом. Нормально закрытый контакт при включении контактора размыкается лишь тогда, когда замыкаются контакты нормально открытые, и наоборот, разомкнутся они тогда, когда замкнется нормально закрытый контакт. Во время регулировки контактов следует строго соблюдать порядок их замыкания и размыкания.

Такие требования к контактору подачи возбуждения вызваны тем, что если при пуске двигателя нормально открытый контакт контактора, через который обмотка возбуждения замкнута на сопротивление, окажется разомкнутым, изоляция катушек будет повреждена на корпус. Объясняется это следующим образом.

В момент включения ротор неподвижен и машина представляет собой трансформатор, вторичной обмоткой которого является обмотка возбуждения, на концах которой напряжение, пропорциональное числу витков, может достигнуть нескольких тысяч вольт и пробить изоляцию на корпус. В этом случае машину разбирают.

Если синхронный двигатель выполнен с удлиненным валом, статор сдвигают, поврежденный полюс снимают и ремонтируют поврежденную корпусную изоляцию. Затем полюс устанавливают на место, после чего проверяют мегомметром сопротивление изоляции относительно корпуса; отсутствие виткового замыкания остальной части обмотки возбуждения подачей переменного напряжения на контактные кольца. В случае возникновения виткового замыкания эта часть обмотки будет греться. Место замыкания можно легко обнаружить.

Неисправности в щеточном аппарате и контактных кольцах. В процессе эксплуатации синхронных двигателей в щеточном аппарате и контактных кольцах по различным причинам возникают неисправности. Основные из них следующие.

Интенсивный износ кольца на отрицательном полюсе объясняется переносом частиц металла на щетку. При износе контактного кольца на его поверхности появляются глубокие борозды щетки быстро изнашиваются; при замене новую щетку правильно по кольцу подогнать невозможно. Для ограничения износа кольца следует изменять полярность (т. е. менять местами подключение кабеля к траверсе щеткодержателя) с периодичностью один раз в 3 мес.

В результате электрохимических явлений под действием тока от гальванической пары при контакте щетки с неподвижным кольцом во влажной атмосфере на поверхности колец появляются шероховатые пятна, вследствие чего во время работы машины щетки интенсивно срабатываются и искрят. Способ устранения: кольца прошлифовать и отполировать.

Во избежание в дальнейшем появления пятен на поверхности колец, под щетки заводят (при длительной стоянке машины) прокладку из прессшпана.

При проверке щеточного аппарата выясняется, что часть щеток в обоймах щеткодержателей туго ходит, не касаясь контактных колец, и в работе не участвует. Оставшиеся в работе щетки, будучи перегружены, искрят и греются, т. е. интенсивно изнашиваются. Возможной причиной может быть следующее: щетки установлены в обоймы щеткодержателей плотно, без допусков; грязь, расклинивающая щетки, из-за чего они зависают в обоймах; слабое нажатие на щетки; плохая вентиляция щеточного аппарата; установлены щетки с высокой твердостью и большим коэффициентом трения.

Способы устранения: щетки должны соответствовать рекомендациям завода — изготовителя машины; новые щетки должны входить в обойму щеткодержателей с зазором 0,15—0,3 мм; давление на щетку регулируют в пределах 0,0175—0,02МПа/см2 (175—200 г/см2) с допустимой разницей давлений в пределах 10%; щеточный аппарат, изоляцию колец следует содержать в чистоте, периодически продувая сухим компрессорным воздухом; допустимое биение поверхности контактных колец должно быть в пределах 0,03—0,05 мм.

Неисправности в пусковой клетке ротора.

Пусковая клетка (обмотка) ротора (аналогичная беличьей клетке асинхронных двигателей) является неотъемлемой частью синхронных двигателей и предназначена для пуска их в асинхронном режиме.

Пусковая клетка находится в тяжелом пусковом режиме, нагреваясь до температуры 250 °С. При достижении частоты вращения 95 % пн в обмотку возбуждения подается постоянный ток, ротор полностью входит в синхронизм с вращающимся полом статора и частотой сети. В этом случае в пусковой клетке ток снижается до 0. Таким образом, за время разгона ротора синхронного двигателя в пусковой клетке, кроме указанной выше температуры, возникают электродинамические, а также центробежные силы, деформирующие стержни клетки и их соединения с короткозамкнутыми кольцами.

В ряде случаев при внимательном осмотре пусковых клеток обнаруживаются обрывы стержней, полные или начинающиеся, разрушение короткозамыкающих колец. Такие повреждения пусковой клетки отрицательно сказываются на пуске двигателя, который либо совсем невозможно пустить, либо он не разворачивается до номинальных оборотов. При этом сила тока во всех трех фазах одинакова.

Возникшие в пусковой клетке неисправности устраняют запайкой твердым припоем. Все места, подлежащие запайке, следует тщательно осмотреть, с противоположной стороны соединительной шины, проверить качество пайки стержней с помощью зеркала. Затем все повреждения тщательно расчистить и запаять.

Подшипниковые токи: причина появления и способы устранения

Если электрический ток проходит через подшипник от одного кольца через тела качения к другому кольцу, то возникают повреждения подшипника. В местах перехода процесс подобен электродуговой сварке. Материал подшипника при этом нагревается до температуры отпуска и даже плавления. При этом образуются окрашенные области различной величины, в которых материал отожжен и снова закален, а иногда даже оплавлен. В местах, на которых металл был оплавлен, могут также возникать маленькие лунки.

Прохождение электрического тока часто приводит к рифлению дорожек качения, т.е. образованию бороздок на дорожках качения. То же происходит с роликами, в то время как шарики только изменяют свой цвет (темнеют).

Повреждения от прохождения электрического тока и повреждения от вибрации иногда трудно различимы. Признаком, указывающим на прохождение тока как причину повреждения, является потемнение бороздок, в отличие от блестящих или ржавых бороздок, возникающих при вибрациях. Другим отличительным признаком является то, что при «ложном бринеллировании» повреждения на телах качения отсутствуют. Как переменный, так и постоянный ток обуславливают повреждения подшипников даже при слабой величине тока. При этом не вращающиеся подшипники повреждаются меньше, чем вращающиеся. Размеры повреждений зависят от следующих факторов: сила тока, продолжительность воздействия, нагрузка на подшипник, частота вращения, смазывающий материал.

Единственная возможность избежать повреждений описанного вида — предотвратить прохождение электрического тока через подшипник.

Картина явления:

  • темно-коричневые или серо-черные бороздки или лунки на дорожках качения и роликах
  • шарики темнеют
  • иногда наблюдаются зигзагообразные прижоги на дорожках качения шарикоподшипников
  • местные прижоги на дорожках и телах качения

Причины:

  • прохождение электрического тока через подшипник.

Решение:

  • не допускать прохождения электрического тока через подшипник
  • применять подшипники с электрической изоляцией
  • при производстве операций электросварки подшипники заземлять, чтобы предотвратить прохождение электрического тока
  • посетить семинар в Учебном центре «Подшипник-Контракт-Сыктывкар» — «ПКС — 01. Подшипниковые узлы, подшипники качения, их эксплуатация и надежность. Инновационные решения».

Подшипниковые токи: причина появления и способы устранения

Причины повреждения подшипников

Подшипники качения являются важнейшими деталями большинства машин. К их несущей способности и надёжности предъявляются высокие требования. По этой причине уже много лет подшипники качения являются предметом интенсивных исследований. Со временем теория и технология подшипников качения развилась в особую область научно-исследовательской работы. Ведущие позиции в таких исследованиях в настоящее время занимают крупные фирмы, прежде всего SKF. Благодаря проведённым исследованиям стал возможен расчёт долговечности подшипников с высокой точностью. Это сделало возможным согласование между собой долговечности подшипников и машины. Однако время от времени случается, что фактическая долговечность подшипника оказывается ниже расчётной. Это происходит вследствие множества причин. Например, не предполагаемо высокая нагрузка, недостаточное смазывание или неподходящий смазочный материал, неправильный монтаж подшипника, недостаточная эффективность уплотнений, посадка подшипника с чрезмерным натягом и, соответственно, недостаточный внутренний зазор или чрезмерный внутренний натяг подшипника. Каждая такая ситуация порождает специфическое повреждение подшипника, которое находит отражение в характерной картине повреждения. Следовательно, в большинстве случаев становится возможным при исследовании повреждённого подшипника установить причину повреждения и принять соответствующие меры, для того чтобы избежать повторного повреждения подшипника после возобновления работы машины. Как определяют понятие «долговечность подшипников качения»? Упрощенно суть выражается следующим образом: в реальных условиях подшипник качения не может работать произвольно долго. Раньше или позже возникает усталостное разрушение материала, и работа подшипника становится невозможной. Промежуток времени до появления первых признаков усталости материала зависит от частоты вращения подшипника и величины нагрузки. Усталостное разрушение является следствием переменных напряжений сдвига непосредственно под поверхностью качения в зоне действия нагрузки. Эти напряжения обуславливают образование трещин, которые постепенно распространяются к поверхности. Когда по таким трещинам перекатываются тела качения, происходит отделение частиц материала. Такой процесс, который называют образованием усталостных раковин, со временем прогрессирует до тех пор, пока подшипник становится непригодным для работы. Долговечностью подшипника качения называют число оборотов, которое он совершит прежде, чем станут заметными первые признаки усталостного разрушения на дорожках и телах качения. Это не означает, что после этого подшипник не может продолжать работу. Усталостное выкрашивание распространяется медленно и обнаруживает себя возрастанием шума и вибраций. Поэтому, как правило, остаётся достаточно времени для подготовки замены подшипника.

Рис. 1-4 — Стадии усталостного разрушения подшипника (развитие усталостной раковины).

Следы качения и их значение

Внешний вид поработавшего некоторое время подшипника может многое сказать о том, насколько точно изготовлены детали устройства и какой ресурс ждет изделие в будущем. У вращающегося под нагрузкой подшипника поверхности соприкосновения дорожек и тел качения, как правило, выглядят немного матовыми. Это не признак износа в обычном смысле, такое явление не оказывает влияния на долговечность подшипника. Матовые участки поверхности дорожек качения внутренних и наружных колец являются следами качения, которые выглядят по-разному в зависимости от условий вращения и нагружения. Исследование следов качения на разобранном подшипнике даёт возможность делать выводы о том, при каких условиях он был установлен и работал. Зная различия между нормальными и фактическими следами качения, можно определить, работал ли подшипник в нормальных или в необычных условиях.
Следующие эскизы показывают нормальные следы качения при различных условиях вращения и нагружения. (рис. 5 – 11) и типичные следы качения, возникающие при неблагоприятных условиях работы (рис. 12 – 18).
В большинстве случаев дефекты подшипников могут быть выявлены по следам качения. Вид и расположение следов качения могут быть полезными вспомогательными средствами при диагностике повреждений подшипников.
На примере радиальных и упорных шарикоподшипников показаны типичные виды следов качения. Однако эти данные могут быть распространены и на подшипники качения других видов.

Рис. 5. Радиальная нагрузка. Направление нагрузки постоянное. Вращается внутреннее кольцо, наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения расположен посередине дорожки качения и распространяется по всей окружности.
Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу
зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения.

Рис. 6. Радиальная нагрузка. Направление нагрузки постоянное. Вращается наружное кольцо, внутреннее кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения.
Наружное кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности.

Рис. 7. Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и внутреннее кольцо. Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается. Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения. Наружное кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности.

Рис. 8. Радиальная нагрузка, вращающаяся с той же частотой, что и наружное кольцо. Внутреннее кольцо не вращается. Наружное кольцо вращается. Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения расположен по середине дорожки качения и распространяется по всей окружности.
Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. При нормальной посадке и нормальном зазоре в подшипнике след качения распространяется примерно на половину окружности дорожки качения.

Рис. 9. Осевая нагрузка постоянного направления. Вращается внутреннее или наружное кольцо.
Внутреннее и наружное кольца: след качения равномерно распространён по всей окружности дорожек качения обоих колец, однако смещён в сторону.

Рис. 10. Комбинированная нагрузка постоянного направления. Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается.
Внутреннее кольцо: след качения, равномерно распространённый по всей окружности дорожки качения, смещён в одну сторону.
Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении радиальной нагрузки, распространяется по всей окружности дорожки качения, однако смещён в сторону.

Рис. 11. Осевая нагрузка постоянного направления. Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается.
Тугое и свободное кольца: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности обоих колец.

Рис. 12. Радиальная нагрузка постоянного направления, дополнительно – дисбаланс. Вращается внутреннее кольцо. Наружное кольцо не вращается.
Внутреннее и наружное кольца: след качения равномерно распространён по всей окружности дорожек качения обоих колец.

Рис. 13. Подшипник установлен с предварительным натягом посредством посадки с натягом на вал. Радиальная нагрузка постоянного направления. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается.
Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: след качения, самый широкий в направлении радиальной нагрузки, распространяется по всей окружности посередине дорожки качения.

Рис. 14. Овально деформированное наружное кольцо. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается.
Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: следы качения, самые широкие в направлении деформации кольца, на двух диаметрально противоположных участках дорожки качения.

Рис. 15. Перекос наружного кольца. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается.
Внутреннее кольцо: равномерно широкий след качения распространяется посередине дорожки качения по всей окружности. Наружное кольцо: следы качения на двух диаметрально противоположных участках дорожки качения, смещённые друг относительно друга по диагонали.

Рис. 16. Перекос внутреннего кольца. Внутреннее кольцо вращается. Наружное кольцо не вращается.
Внутреннее кольцо: след качения, самый широкий в направлении нагрузки, к концу зоны нагружения вырождается в острие. Зазор в подшипнике, вследствие перекоса внутреннего кольца, уменьшается; длина следа качения по окружности дорожки качения зависит от того, насколько уменьшается зазор в подшипнике.

Рис. 17 Свободное кольцо смещено эксцентрично тугому кольцу. Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается.
Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения.
Свободное кольцо: след качения распространяется по всей окружности, однако смещён относительно центра кольца.

Рис. 18 Перекос свободного кольца. Вращается тугое кольцо. Свободное кольцо не вращается.
Тугое кольцо: равномерно широкий след качения распространяется по всей окружности дорожки качения.
Свободное кольцо: неравномерно широкий след качения, наиболее широкий в зоне наибольшей нагрузки, расположен в середине дорожки качения.

Различные виды повреждений подшипников

Каждая причина повреждения подшипника находит отражение в характерной картине повреждения. Такие повреждения, их именуют первичными, порождают вторичные повреждения – усталостные раковины (питтинг), и трещины, — которые служат непосредственной причиной выхода подшипника из строя. Уже первичные повреждения в некоторых случаях могут оказаться причиной утраты подшипником работоспособности.
Например, износ и, соответственно, чрезмерно большой зазор в подшипнике, могут вызвать недопустимо большие вибрации и шум. На вышедшем из строя подшипнике часто обнаруживают комбинацию первичных и вторичных повреждений.
Виды повреждений можно классифицировать следующим образом:

Первичные повреждения:

Износ
Вмятины
Задиры
Поверхностные разрушения
Коррозия
Последствия прохождения электрического тока

Вторичные повреждения:
Усталостные раковины
Трещины

При нормальных условиях эксплуатации сколько-нибудь заметного износа подшипников качения не наблюдается. Износ возникает тогда, когда в подшипник проникают инородные частицы или имеет место недостаточное смазывание. Он может быть также следствием вибраций не вращающегося подшипника.

Износ под действием абразивных частиц

Малые абразивные частицы, например продукты изнашивания металлов, проникающие в подшипник, приводят к повреждению дорожек качения, тел качения и сепаратора. Поверхность качения становится в большей или меньшей степени матовой, в зависимости от размера (зернистости) и типа абразивных частиц. Продукты износа латунных сепараторов могут окрасить светлую смазку в зелёный цвет. По мере изнашивания дорожек качения и сепаратора количество абразивных частиц возрастает. Этот процесс распространяется всё шире, до тех пор, пока детали подшипника ни изнашиваются настолько, что он становится непригодным к работе.
Однако подшипники с небольшим износом после их промывки можно продолжать использовать далее.
Абразивные частицы проникают в подшипник извне, если уплотнения не соответствуют условиям работы. Частицы могут попадать в подшипники вместе с загрязнённой пластичной смазкой или во время сборки подшипникового узла.

Картина явления
Малые вмятины на дорожках качения колец подшипников и тел качения.
Матовая, изношенная поверхность дорожек качения. Потемнение пластичной смазки.

Причины
Недостаточная чистота до и во время монтажа.
Неэффективные уплотнения. Пластичная смазка загрязнена продуктами износа латунного сепаратора.
Мероприятия
Распаковывать подшипники непосредственно перед монтажом. Рабочее место и инструмент содержать в чистоте. Применять свежие и чистые смазывающие материалы. Фильтровать масло. Проверить и при необходимости заменить уплотнения.

Рис. 19 Наружное кольцо двухрядного сферического роликоподшипника, дорожки которого изношены под действием абразивных частиц. Изношенные и неизношенные участки явно различимы.

Износ вследствие недостаточного смазывания

Устойчивый несущий смазочный слой не может возникнуть, если количество смазки недостаточно, а сама смазка утратила свои свойства. В таких условиях могут возникать металлические контакты между телами качения и дорожками качения. В начальной стадии износ как бы реализует процесс притирания. Микроскопически малые вершины шероховатости, образующиеся в процессе механической обработки, срезаются. Одновременно достигается известный эффект прикатывания, благодаря чему поверхность качения выглядит зеркально гладкой. Но уже на этой стадии могут начинаться поверхностные разрушения.
Когда смазка полностью израсходована, происходит значительный рост температуры. Закалённая подшипниковая сталь теряет свою твёрдость, и на поверхности возникают «цвета побежалости»: голубой и коричневый. При этом температура может стать настолько высокой, что подшипник заклинивает.

Картина явления
Поверхность изношенная, иногда с зеркальным блеском (как бы полированная). По мере развития процесса могут возникнуть «цвета побежалости»: голубой и коричневый.

Причины
Смазочный материал постепенно исчерпывается или утрачивает свои свойства.

Мероприятия
Проверять, поступает ли смазка в подшипник. Уменьшить интервал повторного смазывания.

Рис. 20. Зеркальная поверхность цилиндрического ролика как следствие недостаточного смазывания
Рис. 21. Наружное кольцо двухрядного сферического роликоподшипника смазывалось недостаточно. Дорожки качения выглядят как отполированные до зеркального блеска.

Износ вследствие вибраций

При остановке подшипника между телами качения и дорожками качения исчезает несущий смазочный слой и возникает металлический контакт. Вибрации не вращающегося подшипника порождают малые относительные перемещения между телами качения и кольцами подшипника. Под влиянием такого процесса со временем на дорожках качения возникают углубления. Данное повреждение известно под наименованием «ложного бринеллирования» (или «стиральная доска»). Шарики образуют лунки, ролики – бороздки.
Во многих случаях в углублениях возникает коррозия вследствие окисления отделяемых частиц металла, у которых очень велико отношение величины поверхности к объему. Тела качения видимых повреждений не имеют.
Чем выше энергия колебаний, тем больше повреждения. На размер повреждений также влияют продолжительность действия вибраций и величина зазора в подшипнике. Частота колебаний существенного значения не имеет.
Роликоподшипники более чувствительны к вибрациям, чем шарикоподшипники, причем среди роликоподшипников самыми предрасположенными к повреждениям такого рода являются цилиндрические роликоподшипники. По-видимому, это связано с тем, что шарики могут катиться в любом направлении, а ролики только в одном, в а остальных могут только скользить.
Картина «ложного бринеллирования» в некоторой степени подобна повреждениям, возникающим при прохождении через подшипники электрического тока. Однако при прохождении электрического тока дно углубления (бороздки или лунки) окрашено в тёмные тона, а не блестящие или ржавые, как при рассматриваемом процессе.
Другим отличительным признаком является то, что при прохождении электрического тока повреждаются и дорожки, и тела качения, а при «ложном бринеллировании», возникающем под действием вибраций, только дорожки качения подшипников. Подшипники с повреждениями вследствие вибраций чаще всего обнаруживаются в машинах, работающих с перерывами, рядом с которыми расположены непрерывно работающие машины, генерирующие вибрации, такие, например, как вентиляторы, воздуходувки, генераторы электрического тока и вспомогательные машины на судах.
«Ложное бринеллирование» обнаруживают также у подшипников машин, транспортируемых по железным дорогам, автодорогам и водным путям.
Если исходить из того, что машина подвергается вибрациям или сотрясениям, то при разработке ее конструкции следует считаться с возможностью возникновения повреждений описанного вида. В таком случае вместо роликоподшипников целесообразно применять шарикоподшипники.

Рис. 22 Наружное кольцо конического роликоподшипника,которое получило повреждения от вибрации во время работы.

Рис. 23 Износ под действием вибраций внутреннего кольца цилиндрического роликоподшипника. Повреждения возникают при остановке вращения подшипника. На фоне слабовыраженных кольцевых канавок явно видны поперечные бороздки, дно которых покрыто ржавчиной. Кольцевые канавки образуются в короткие промежутки времени, когда подшипник вращается.

Шарикоподшипники не только менее чувствительны к вибрациям, но у них с помощью пружин можно создавать предварительный натяг (рис. 25), препятствующий развитию повреждений от вибраций.
Хорошую защиту от повреждений описанного типа создаёт также масляная ванна, в которую погружены все тела качения нагруженной зоны подшипника. Равным образомповреждению подшипников от вибраций препятствуют демпфирующие опоры (виброизолирующие башмаки).
Подшипники транспортируемых машин могут быть защищены от вибрационных повреждений, если валы на время перевозки машины закреплены так, что их относительное смещение в подшипниковых узлах становится невозможным.

Рис. 24 Внутреннее и наружное кольца цилиндрического роликоподшипника, подвергшегося вибрациям.
Рис. 25 Радиальный шарикоподшипник с пружинным предварительным натягом, предотвращающим повреждения от вибраций.
Рис. 26 Наружное кольцо самоустанавливающегося шарикоподшипника, поврежденное в результате вибраций в неподвижном состоянии

Картина явления
Углубления на дорожках качения роликоподшипников имеют вид продольных бороздок, а на дорожках качения шарикоподшипников – круглых вмятин (лунок). Их дно выглядит либо блестящим, либо матовым и покрытым ржавчиной.

Причины
Не вращающийся подшипник подвергается вибрационному нагружению.

Мероприятия
При транспортировке подшипник фиксировать радиальным предварительным натягом. Применять виброизолирующие башмаки. Если возможно, в качестве опор валов применять шариковые подшипники, а не роликовые. По возможности, применять смазывание масляной ванной.

Вмятины на дорожках качения и телах качения могут возникать в тех случаях, когда силы монтажа передаются на кольца через тела качения. Равным образом вмятины возникают при чрезмерно больших нагрузках на подшипниковые узлы в то время, когда подшипники не вращаются. Причиной вмятин может быть проникновение в подшипник инородных частиц. Вмятины, возникающие из-за неправильного монтажа или чрезмерной нагрузки.Расстояние между двумя вмятинами соответствует расстоянию между соседними телами качения. Вмятины на дорожках качения шарикоподшипников возникают очень легко, если усилия монтажа или демонтажа передаются через тела качения. Особенно повреждаемы сферические шарикоподшипники. У сферических роликоподшипников первоначально возникают задиры и только лишь при более высокой нагрузке – вмятины. То же происходит с коническими роликоподшипниками, если их при установке не проворачивать. Вмятины возникают также при посадке подшипников на валы и в корпуса с чрезмерным натягом, а также при чрезмерном натягивании внутренних колец на конические шейки валов.

Рис.27 Кольцо упорного шарикоподшипника после того, как на не вращающийся подшипник воздействовала чрезмерная нагрузка. Вмятины узкие и направлены в радиальном направлении.
Рис.28-30 Последствия неправильной сборки подшипникового узла. По одному из роликов двухрядного роликоподшипника был нанесён удар (рис. 28), Фоторазвёртка окружности ролика показывает диаметрально противоположные вмятины (рис.29). Ролик произвёл вмятину на дорожке качения внутреннего кольца (рис.30).

Вмятины на дорожках качения обоих колец; расстояние между двумя углублениями соответствует расстоянию между соседними телами качения.
Причины
В процессе монтажа усилие прикладывается не к тому кольцу (передается через тела качения). Внутреннее кольцо слишком сильно напрессовано на коническую шейку. Чрезмерная нагрузка на невращающийся подшипник.
Мероприятия
Усилие монтажа следует прикладывать к тому кольцу подшипника, которое устанавливается с натягом. При установке подшипников на конические шейки руководствоваться рекомендациями SKF. Избегать перегрузок, либо применять подшипники с более высокой статической грузоподъемностью.

Вмятины под действием инородных частиц

Инородные частицы, например, металлические стружки, проникающие в подшипник, порождают вмятины, когда тело качения закатывает стружку в дорожку

качения. Не только твёрдые частицы порождают вмятины, но и, например, частицы бумаги или текстильные волокна. Вмятины в большинстве случаев маленькие и распределены по всей дорожке качения.
Картина явления
Маленькие вмятины распределены на дорожках качения обоих колец.
Причины
Проникновение в подшипник инородных частиц.
Мероприятия
Соблюдать чистоту в процессе сборки. Использовать чистые смазочные материалы. Улучшать уплотнения.

Рис. 31. Вмятины, возникшие в результате воздействия инородных частиц на дорожку качения; увеличение в 50 раз

Если две недостаточно смазываемые поверхности скользят одна относительно другой под нагрузкой, то происходит перенос частиц металла с одной поверхности на другую. Это явление называют задиром. Поверхности при этом явлении выглядят шероховатыми. При возникновении задиров материал подшипника нагревается до температуры, при которой происходит отпуск. Возникает местная концентрация напряжений, следствием которой является образование трещин и раковин. У роликоподшипников трение скольжения происходит преимущественно между торцами роликов и направляющими бортами колец. Также задиры могут возникать тогда, когда тела качения входят в нагруженную зону с большим ускорением. Следствием перемещения колец подшипников относительно шеек валов, посадочных отверстий корпусов и их торцов также может быть возникновение задиров в отверстиях внутренних колец, на наружных поверхностях наружных колец и их торцах.
В упорных шарикоподшипниках задиры могут возникать в тех случаях, когда нагрузка слишком мала относительно частоты вращения. Задиры на торцах роликов и направляющих бортах. У цилиндрических и конических подшипников, а также у сферических подшипников с направляющими бортами, задиры могут возникать на поверхностях бортов и на торцах роликов. Причиной этого является недостаточное смазывание сопряжений торцов роликов с бортами. Задиры возникают и тогда, когда на роликоподшипник длительное время действует большая осевая нагрузка, например, когда конические роликоподшипники установлены в паре со слишком большим предварительным натягом.
При переменной по направлению осевой нагрузке задиры возникают реже, поскольку при изменении направления осевой силы на разгруженную поверхность поступает смазывающий материал.

Рис. 32 Задиры на торцевой поверхности ролика сферического роликоподшипника; 100-кратное увеличение
Рис. 33 Задиры на торцах цилиндрического ролика, обусловленные большой осевой нагрузкой и недостаточным смазыванием
Рис. 34 Задиры направляющего бурта, обусловленные большой осевой нагрузкой и недостаточным смазыванием

Шероховатые и окрашенные торцы роликов и направляющих бортов
Причины
Скольжение в условиях большой осевой нагрузки при недостаточном смазывании
обусловленные большой осевой нагрузкой и недостаточным смазыванием
Мероприятия
Выбрать подходящие смазочные материалы.

Задиры на роликах и дорожках качения

При определённых условиях возникают задиры на роликах и дорожках качения сферических и цилиндрических роликоподшипников. Это имеет место тогда, когда ролики тормозятся в ненагруженной зоне, поскольку кольца более не ведут их (нет достаточной силы трения). Поэтому при входе в нагруженную зону они сразу получают настолько значительное ускорение, что проскальзывают относительно дорожки качения, порождая задиры.
Картина явления
Шероховатые и окрашенные участки поверхности на входе в зону нагружения и на поверхности роликов
Причины
Ускорение роликов при входе в зону нагружения
Мероприятия
Выбрать подходящие смазочные материалы. Применить подшипник с меньшим внутренним зазором

Рис. 35 Задиры на обеих дорожках качения наружного кольца сферического роликоподшипника, обусловленные проскальзыванием роликов

Задиры на дорожках качения на расстоянии тел качения

Одна из самых распространённых причин повреждений при монтаже цилиндрических роликоподшипников заключается в том, что в процессе монтажа подшипника кольцо с сепаратором и телами качения перекашивают относительно другого кольца и, кроме того, не вращают одно кольцо относительно другого. При этом ролики скользят по сопряжённой дорожке качения второго кольца, вследствие чего возникают задиры в виде полосок, направленных перпендикулярно плоскости вращения. Одновременно также могут быть повреждены и ролики. Описанный вид повреждений можно предотвратить, если в процессе сборки хорошо смазывать дорожки качения и поворачивать кольца друг относительно друга. При серийном производстве целесообразно применение монтажных направляющих втулок, как показано на рис.36.
Подобного же рода повреждения цилиндрических роликоподшипников могут иметь место в условиях, когда кольца посажены с большим натягом, и , соответственно, радиальный зазор в подшипнике слишком мал.
На дорожках качения сферических и конических роликоподшипников задиры в виде полосок образуются вследствие неправильного обращения с подшипниками или ошибок в процессе монтажа. Ударные или чрезмерные нагрузки, приложенные «не к тому» кольцу могут породить узкие поперечные (к дорожке качения) задиры, если кольца подшипника в процессе сборки не поворачиваются (см.рис.38).
Картина явления
Задиры на расстоянии роликов на дорожке качения цилиндрического роликоподшипника в виде полосок, направленных перпендикулярно к направлению вращения.

Рис. 36 Направляющая втулка

В процессе сборки кольцо с сепаратором и комплектом тел качения перекошено относительно второго кольца.
Удары или чрезмерный натяг при не вращающихся в процессе сборки кольцах.
Мероприятия
При монтаже поворачивать внутреннее или наружное кольцо. Поверхности хорошо смазать. При серийном производстве использовать монтажные направляющие втулки. При монтаже вращать кольца подшипника. Усилие монтажа прикладывать ккольцу, устанавливаемому с натягом. Ни в коем случае не передавать усилие монтажа через тела качения.

Рис. 37. Цилиндрический роликоподшипник с задирами в виде полосок на дорожке качения внутреннего кольца на расстоянии роликов. Кольца в процессе монтажа были перекошены и не поворачивались друг относительно друга.
Рис.38 Наружная дорожка качения сферического роликоподшипника с задирами в виде полосок, образовавшихся вследствие нанесённых в процессе монтажа ударов по внутреннему кольцу подшипника
Рис.39 Задир в виде полоски; 50-кратное увеличение изображения, показанного на рис.38.

Задиры на посадочных поверхностях

Задиры могут возникать и на посадочных поверхностях тяжело нагруженных подшипников. Они являются следствием перемещения колец подшипников относительно вала или корпуса. Задиры в отверстиях внутренних колец, на посадочных поверхностях наружных колец или на торцах колец можно предотвратить, правильно выбирая посадку колец подшипников. Посадки должны быть достаточно плотными, чтобы не допускать относительного смещения колец подшипников и сопряженных деталей.
Картина явления
Шероховатые и окрашенные отверстия внутреннего кольца, наружной посадочной поверхности и торцев.
Причины
Перемещения колец подшипника относительно вала или корпуса
Мероприятия
Выбирать посадки с большим натягом

Рис.40 Задиры на поверхности торца внутреннего кольца цилиндрического роликоподшипника
Рис.41 Задиры на посадочной поверхности наружного кольца сферического роликоподшипника. Материал переносится от отверстия корпуса на кольцо подшипника.

Задиры в упорных шарикоподшипниках

Задиры на дорожках качения упорных шарикоподшипников могут возникать в тех случаях, когда частота вращения относительно нагрузки слишком высокая. При этом центробежные силы выталкивают шарики на края дорожек качения. Дальнейшее качение происходит не безупречно. Это означает возникновение большой составляющей скольжения на поверхности контакта шарика с дорожкой качения, что, в свою очередь, приводит к образованию диагонально направленных синусоидальных задиров на внешних участках дорожки качения. Если упорные шарикоподшипники работают при малой нагрузке и высоких частотах вращения, то подобных повреждений можно избежать, дополнительно нагрузив подшипник, например, пружиной, создающей предварительный натяг (рис. 43).
Картина явления
Диагонально направленные синусоидальные задиры
Причины
Слишком низкая по отношению к частоте вращения нагрузка
Мероприятия
Увеличить нагрузку, например, применяя пружины для создания предварительного нагружения.

Рис. 42 Дорожка качения упорного шарикоподшипника с задирами в виде диагональных полосок. Относительная частота вращения слишком высока.
Рис. 43 Подшипниковый узел с пружинным предварительным натягом упорных шарикоподшипников

Поверхностные разрушения.

Если смазывающий слой между дорожками и телами качения слишком тонкий, то вершины шероховатостей кратковременно соприкасаются друг с другом. При этом на поверхностях возникают мельчайшие трещины. Такой процесс именуют поверхностным разрушением. Трещины подобного рода не следует смешивать с усталостными трещинами, которые образуются в подповерхностном слое и приводят к образованию усталостных раковин (шелушение, питтинг). В рассматриваемом процессе поверхностные разрушения первоначально микроскопически малые, затем быстро увеличиваются и, в
конце концов, препятствуют плавному вращению подшипника. Трещины описанного вида могут ускорить процесс образования усталостных трещин под поверхностью дорожек качения и этим снизить долговечность подшипника.
При достаточном смазывании нет опасности возникновения разрушений описанного вида до тех пор, пока смазывающий слой не становится слишком тонким, либо вследствие изменения вязкости масла из-за повышения температуры, либо при чрезмерном возрастании нагрузки.
Картина явления
Первоначально невооруженным глазом обнаружить повреждения невозможно. На последующих стадиях разрушения поверхности становятся заметными маленькие, плоские лунки с кристаллическим изломом.

Рис. 44 Разрушение поверхности, распространившееся как полоса по всей окружности ролика сферического роликоподшипника
Рис.45 Разрушение поверхности ролика, показанного на рис.44 при 100-кратном увеличении

Причины
Недостаточное смазывание или неблагоприятные условия смазывания (возрастание температуры, чрезмерная нагрузка).
Мероприятия
Улучшить смазывание.

Если в подшипник проникает вода или агрессивные среды в таком объеме, что смазочные материалы не могут защищать стальные поверхности, то возникает коррозия. Процесс глубокой («щелевой») коррозии быстро приводит к образованию явных следов коррозии – коррозионных язвин.
Иным видом коррозии является контактная коррозия, иначе называемая фреттинг-коррозией.

Глубокая коррозия

На светлой стальной поверхности, доступной воздуху, образуется тонкий защитный слой окислов. Однако этот слой не является непроницаемым; как только вода или агрессивные среды контактируют со стальной поверхностью, возникают химические реакции и образуются коррозионные язвины (ржавчина).
Глубокая или «щелевая» коррозия представляет большую опасность для подшипников, т.к. при этом развиваются раковины и трещины. Кислоты воздействуют на сталь более интенсивно, чем растворы едкой щелочи. Соли образуют в соединении с водой электролиты, обуславливающие гальваническую коррозию, называемую также водяным травлением. Соляные растворы и морская вода поэтому особенно опасны.
Картина явления
Серо-черные полосы, направленные поперёк дорожек качения и расположенные в большинстве случаев на расстоянии тел качения. В более поздней стадии сквозная коррозия на дорожках качения и прочих поверхностях подшипника.
Причины
Воздействие воды, влаги, агрессивных сред на подшипник в течение длительного времени.
Мероприятия
Улучшить уплотнение. Применять коррозионно-стойкие смазочные материалы.

Рис.46 Следы коррозии на наружном кольце цилиндрического роликоподшипника
Рис.47 Сильная коррозия вследствие воздействия воды на внутреннее кольцо сферического роликоподшипника

Контактная (фреттинг) коррозия

Когда тонкий слой окислов на поверхности детали подшипника повреждён, процесс окисления распространяется вглубь материала. Такой процесс, например, происходит при относительном движении в местах сопряжения (посадках) колец подшипников с валами и корпусами и обусловлен посадками с зазором. Описанное явление именуют контактной коррозией. В развитой стадии разрушения могут местами проникнуть глубоко в материал подшипника. Благодаря относительному движению, маленькие частицы материала отделяются от поверхности. На воздухе эти частицы быстро окисляются, образуя слой контактной ржавчины. Контактная коррозия приводит к тому, что кольца подшипников неравномерно прилегают к посадочным поверхностям. Это неблагоприятно воздействует на распределение нагрузки в подшипнике. Кроме того, окисленные частицы действуют как абразив.
Картина явления
Посадочная поверхность наружного кольца или поверхность отверстия внутреннего кольца покрыты ржавчиной. Следы качения позволяют обнаружить значительный износ на соответствующих местах дорожек качения.
Причины
Слишком свободная посадка. Погрешность формы посадочных поверхностей вала или отверстия в корпусе.
Мероприятия
Выбирать правильную посадку. Устранить погрешности формы деталей, сопряженных с подшипником.
Использовать специальные смазочные материалы («антифреттинговые пасты»).

Рис.48 Контактная коррозия на наружном кольце сферического роликоподшипника

Рис.49 Сильная контактная коррозия в отверстии сферического роликоподшипника

Повреждения, обусловленные прохождением электрического тока

Если электрический ток проходит через подшипник от одного кольца через тела качения к другому кольцу, то возникают повреждения подшипника. В местах перехода процесс подобен электродуговой сварке. Материал подшипника при этом нагревается до температуры отпуска и даже плавления. При этом образуются окрашенные области различной величины, в которых материал отожжен и снова закален, а иногда даже оплавлен. В местах, на которых металл был оплавлен, могут также возникать маленькие лунки.
Прохождение электрического тока часто приводит к рифлению дорожек качения, т.е. образованию бороздок на дорожках качения. То же происходит с роликами, в то время как шарики только изменяют свой цвет (темнеют).
Повреждения от прохождения электрического тока и повреждения от вибрации иногда трудно различимы. Признаком, указывающим на прохождение тока как причину повреждения, является потемнение бороздок, в отличие от блестящих или ржавых бороздок, возникающих при вибрациях. Другим отличительным признаком является то, что при «ложном бринеллировании» повреждения на телах качения отсутствуют.
Как переменный, так и постоянный ток обуславливают повреждения подшипников даже при слабой величине тока. При этом не вращающиеся подшипники повреждаются меньше, чем вращающиеся. Размеры повреждений зависят от следующих факторов: сила тока, продолжительность воздействия, нагрузка на подшипник, частота вращения, смазывающий материал.
Единственная возможность избежать повреждений описанного вида – предотвратить прохождение электрического тока через подшипник.
Картина явления
Темно-коричневые или серо-черные бороздки или лунки на дорожках качения и роликах. Шарики только темнеют. Иногда наблюдаются зигзагообразные прижоги на дорожках качения шарикоподшипников. Местные прижоги на дорожках и телах качения
Причины
Прохождение электрического тока через подшипник
Мероприятия
Не допускать прохождения электрического тока через подшипник. Применять подшипники с электрической изоляцией.
При производстве операций электросварки подшипники заземлять, чтобы предотвратить прохождение электрического тока.

Рис. 50. Образование бороздок на наружном кольце сферического роликоподшипника, обусловленное прохождением электрического тока.

Рис. 51. Повреждения на наружном кольце сферического шарикоподшипника вследствие прохождения электрического тока.

Рис. 52. Зигзагообразные повреждения радиального шарикоподшипника вследствие прохождения электрического тока. Предположительно такая картина повреждения возникла потому, что через подшипник проходил большой электрический ток, и одновременно подшипник подвергался осевым колебаниям.

Рис. 53 Повреждения на внутреннем кольце подшипника железнодорожной колёсной пары, обусловленные прохождением электрического тока через невращающийся подшипник

Рис. 54 Цилиндрический ролик роликоподшипника железнодорожной буксы (рис.53), поврежденный прохождением электрического тока.

Усталостные раковины являются следствием нормального усталостного повреждения, которое возникает в конце обычной долговечности подшипника. Это, однако, не является наиболее частой причиной выхода подшипника из строя.
Возникновение раковин в подшипниках в большинстве случаев может иметь причины, отличные от процесса усталостного разрушения материала. Если раковины обнаружены на ранней стадии, когда их размеры не слишком большие, то часто становится возможным определение причины повреждения, что позволяет разработать соответствующие предупреждающие мероприятия и тем самым предотвратить повторные повреждения. Полезным исходным пунктом является анализ следов качения. Если раковины достигли определенной стадии развития, то наличие повреждения обнаруживают по шуму и вибрациям. Это сигнал к замене подшипника. Причинами преждевременного возникновения раковин могут быть превышение допустимой нагрузки, чрезмерный внутренний предварительный натяг вследствие слишком тугой посадки кольца подшипника на вал или в отверстие корпуса; чрезмерный натяг внутреннего кольца подшипника на коническую шейку вала, деформации, обусловленные некруглостью посадочных мест под подшипник, дополнительные осевые нагрузки (например, возникающие в результате температурных деформаций). Раковины, кроме того, могут возникать вследствие иных повреждений, таких как вмятины, коррозия, следы прохождения тока или задиры.

Рис.55 Раковины на внутреннем кольце и роликах конического роликоподшипника. Причинами повреждения были слишком большая нагрузка и недостаточное смазывание

Раковины вследствие чрезмерного предварительного натяга

Картина явления
Явно выраженные следы качения на дорожках качения обоих колец. Раковины в наиболее нагруженной зоне
Причины
Избыточный предварительный натяг из-за чрезмерно тугой посадки колец. Слишком тугая посадка внутреннего кольца на коническую шейку вала. Чрезмерный взаимный осевой натяг при спаренной установке радиально-упорных или конических роликоподшипников.
Слишком большой перепад температуры между внутренним и наружным кольцами подшипника.
Мероприятия
Изменить посадку или выбрать подшипник с большим радиальным внутренним зазором. Ослабить посадку на коническую шейку вала. Установить комплект подшипников с меньшим предварительным
натягом. Улучшить термоизоляцию шейки вала.

Рис. 56 Наружное кольцо сферического шарикоподшипника, который был напрессован на коническую шейку вала с чрезмерным натягом. Повреждения были обнаружены уже через небольшое число оборотов. Усталостные раковины возникли бы вскоре после пуска в работу.

Раковины вследствие некруглости посадочной поверхности

Картина явления
Явно выраженные следы качения на двух противоположных участках дорожек качения обоих колец. Усталостные раковины на этих участках.
Причины
Некруглость посадочных поверхностей вала или корпуса. Некруглость отверстий часто наблюдается у составных корпусов. Отверстия стандартных корпусов деформируются при затяжке болтов, фиксирующих корпуса на неплоском основании.
Мероприятия
Как правило, следует применять новые валы или корпуса. Если имеет место некруглость посадочной
поверхности, то способом устранения является нанесение металлического покрытия и последующего
его шлифования. В том случае, если подшипник установлен на некруглую шейку вала с помощью закрепительной или стяжной втулки, посадочную поверхность следует равномерно перешлифовать.

Рис.57 Усталостные раковины на наружном кольце сферического роликоподшипника, установленного в овальное отверстие корпуса

Раковины вследствие чрезмерного осевого натяга

Картина явления
Радиальные шарикоподшипники: явно выраженные следы качения на обоих кольцах, смещённые в осевом направлении в одну сторону. Сферические шарикоподшипники и роликоподшипники: явно выраженные следы качения одного из рядов роликов, усталостные раковины в этой области. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники: такая же картина явления, как при повреждениях вследствие чрезмерного предварительного натяга.
Причины
Неправильная сборка, вследствие которой возникают дополнительные осевые силы, например,
установка с большим предварительным натягом пары однорядных радиально-упорных шарикоподшипников и конических роликоподшипников.
Препятствие осевому перемещению «плавающего» подшипника.
Диапазон осевого перемещения не обеспечивает компенсацию температурной деформации.
Мероприятия
Контролировать взаимное расположение подшипников при установке их парами. Проверить величину натяга посадки и нанести тонкий слой масла на посадочную поверхность. Обеспечить больший диапазон осевого перемещения подшипника в случае, если невозможно уменьшить градиент температуры вала и корпуса.

Рис.58 Наружное кольцо сферического шарикоподшипника, который был чрезмерно нагружен в осевом направлении; усталостные раковины в нагруженной зоне

Рис.59 Усталостные раковины на внутреннем кольце сферического роликоподшипника. Распространение раковин по всей окружности одной из дорожек качения указывает на то, что отношение осевой нагрузки к радиальной было слишком большим.

Раковины вследствие перекоса

Картина явления
Радиальные шарикоподшипники: диагонально направленный след качения с усталостными раковинами на противолежащих участках дорожки качения. Цилиндрические роликоподшипники: усталостные раковины на краях дорожек качения
Причины
Несоосность посадочных мест. Перекос подшипников при сборке.
Выверить и обеспечить соосность посадочных мест при сборке.
Мероприятия
Использовать монтажные втулки с параллельными торцовыми поверхностями.

Рис. 60 Наружное кольцо радиального шарикоподшипника, установленного с перекосом относительно вала. При этом шарики катились по овальной дорожке качения. Последствия такие же как при овальности дорожки качения, обусловленной деформацией кольца.
Рис. 61 Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с раковинами на одной стороне дорожки качения, являющимися следствием перегрузки из-за перекоса.

Раковины вследствие вмятин

Картина явления
Усталостные раковины, развившиеся от вмятин, расположенных на расстоянии тел качения.
Причины
Усталостные раковины, развившиеся от малых вмятин. Вмятины, возникшие от неправильного монтажа или перегрузки не вращающегося подшипника. Вмятины, возникшие при перекатывании инородных частиц.
Мероприятия
См. рекомендации в разделе «Вмятины».

Рис. 62. Различные стадии усталостного выкрашивания на внутреннем кольце радиального шарикоподшипника, который был установлен на вал с натягом посредством ударов по наружному кольцу подшипника. При этом усилие монтажа передавалось через тела качения, от чего образовались вмятины, развившиеся в усталостные раковины.
Рис.63 Усталостная раковина, развившаяся от вмятины, расположенной непосредственно рядом, 100-кратное увеличение

Раковины, образовавшиеся вследствие задиров

Усталостные раковины на дорожках качения роликоподшипников в местах входа роликов в нагруженную зону.
Усталостные раковины на дорожках качения роликоподшипников на расстоянии тел качения.
Причины
Задиры из-за процесса скольжения. Задиры на расстоянии тел качения, направленные перпендикулярно дорожке качения, обусловленные неправильной сборкой.
Мероприятия
См. раздел «Задиры»

Рис.64 Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с усталостными раковинами, распространившимися на больших участках поверхности. Возникновение раковин обусловлено задирами, показанными на рис. 65.

Рис. 65 Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с задирами, расположенными на расстоянии роликов. Появление задиров обусловлено неправильной сборкой.

Раковины, возникающие вследствие коррозионных язвин

Картина явления
Усталостные раковины, развившиеся в местах коррозии
Причины
Глубокая коррозия
Мероприятия
См. раздел «Глубокая коррозия»

Рис. 66 Усталостная раковина на ролике сферического роликоподшипника, развившаяся от коррозионной язвины
Рис. 67. Сечение ролика, показанного на рис. 66. Хорошо видно расположение подповерхностной усталостной трещины.
Рис. 68 Повреждение ролика, показанного на рис.66, в увеличенном виде.

Раковины вследствие контактной (фреттинг) коррозии

Картина явления
Раковины на дорожках качения внутренних и наружных колец.
Положение раковин соответствует корродированным областям в отверстии внутреннего кольца и на посадочной поверхности наружного кольца.
Причины
Контактная коррозия
Мероприятия
См. раздел «Контактная (фреттинг) коррозия»

Рис.69 Усталостная раковина на дорожке качения наружного кольца сферического роликоподшипника и соответствующая обширная область контактной коррозии на
посадочной поверхности (для фотографирования кольцо положили напротив зеркала). Контактная коррозия посадочной поверхности кольца приводит к увеличению его объема, местным деформациям и перегрузкам. Результатом является усталостное выкрашивание и образование раковин.

Раковины вследствие образования бороздок и лунок

Картина явления
Раковины, исходящие от блестящих или ржавых бороздок или лунок.
Раковины, исходящие от окрашенных в тёмный цвет полосок или лунок с прижогами.
Причины
Раковины, исходящие от блестящих или ржавых бороздок или лунок.
Раковины, исходящие от окрашенных в тёмный цвет полосок или лунок с прижогами. Износ вследствие вибраций не вращающихся подшипников. Прохождение электрического тока.
Мероприятия
См. раздел «Износ вследствие вибраций».
См. раздел «Повреждения вследствие прохождения электрического тока»

Рис. 70 Наружное кольцо сферического шарикоподшипника с усталостными раковинами, первопричиной появления которых было прохождение электрического тока и обусловленное этим появление лунок. От лунок в обоих направлениях распространились усталостные раковины.
Рис. 71 Усталостные раковины на обеих дорожках качения внутреннего кольца сферического роликоподшипника, развившиеся от повреждений вследствие вибраций

Трещины в кольцах подшипников возникают по ряду причин. Одной из самых распространённых является неправильное обращение с подшипником во время монтажа или демонтажа. Удары молотком, наносимые непосредственно или через закалённую оправку по кольцу подшипника, могут стать причиной мельчайших трещин. В результате этого в процессе работы подшипника от него отламываются частицы металла. Другой причиной трещин в кольцах может стать слишком тугая посадка кольца на коническую шейку вала. Большие растягивающие напряжения, возникающие при описанной деформации кольца, во время работы подшипника приводят к возникновению трещин.
Такой же процесс наблюдается при горячей посадке кольца подшипника на вал, если превышена максимально допустимая величина натяга в посадке. Трещины могут возникать при задирах. При этом они направлены перпендикулярно направлению скольжения. Такие трещины приводят к разрушению
колец. Усталостные раковины также рано или поздно приводят к поломке колец подшипников. Это относится и к случаю контактной коррозии.

Рис.72 Треснутое наружное кольцо сферического шарикоподшипника. Вмятины на нижней кромке дорожки качения обусловлены неправильной сборкой. Трещина отходит от этой вмятины

Трещины вследствие неправильного монтажа

Картина явления
Трещины или сколы, как правило, на одной стороне кольца подшипника.
Причины
Удары молотком илизакаленной оправкой по кольцам подшипника в процессе монтажа.
Мероприятия

Всегда применять мягкие оправки или использовать специальные монтажные втулки. Никогда не наносить удары непосредственно по кольцам подшипника.

Рис. 73 Треснувшее внутреннее кольцо сферического роликоподшипника. Для инспекции дорожек качения ролики были удалены. Вследствие ударов молотком при сборке часть среднего борта внутреннего кольца подшипника откололась. Удары передавались через ролики правого ряда, что также привело к скалыванию части кольца. Одновременно кольцо треснуло по всей ширине.
Рис. 74 Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника с отколовшимся, вследствие ударов, буртом кольца.

Трещины вследствие слишком сильной напрессовки

Картина явления
Кольцо подшипника разломано в поперечном направлении и свободно сидит на валу
Причины
Кольцо подшипника разломано в поперечном направлении и свободно сидит на валу
Слишком сильное напрессовывание (осевое смещение при монтаже) кольца на коническую шейку вала.
Слишком большой натяг (слишком тугая посадка) на цилиндрическую шейку вала.
Мероприятия
Использовать современные методы монтажа
Изменить посадку.

Рис.75 Разрез по внутреннему кольцу сферического роликоподшипника, увеличено в 3 – 5 раз. Кольцо треснуло из-за монтажа на коническую шейку со слишком большим натягом. Трещина развивалась из области рядом с закруглением (тёмное пятно).
Рис.76 Плоскость излома внутреннего кольца, показанного на рис. 75

Трещины вследствие задиров

Картина явления
Трещина или трещины в сочетании с задирами на кольцах подшипников. Кольцо может расколоться.
Трещины, обусловленные задирами, как правило направлены поперёк задиров.
Причины
См. раздел «Задиры»
Мероприятия
См. раздел «Задиры»

Рис.77 Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника треснуло в результате развития задиров на торцовой поверхности. Кольцо подшипника было установлено в контакте с проставочным дистанционным кольцом, не имевшим достаточно плотной посадки на вал, так, что происходило движение дистанционного кольца относительно вала и скольжение по кольцу подшипника.
Рис.78 Задиры на торцовой поверхности кольца подшипника. Перпендикулярно задирам развиваются так называемые поперечные трещины.

Трещины вследствие контактной (фреттинг) коррозии

Картина явления
Трещины в сочетании с контактной коррозией, направленные у внутреннего кольца перпендикулярно, а у наружного – вдоль дорожки качения.
Причины
См. раздел «Контактная коррозия»
Мероприятия
См. раздел «Контактная коррозия»

Рис.79 Поперечная трещина на внутреннем кольце сферического роликоподшипника, обусловленная контактной коррозией. Увеличение объема кольца в месте его посадки приводит к его растягиванию и образованию трещины, когда растягивающие напряжения становятся слишком большими.

Рис.80 Продольная трещина в наружном кольце радиального шарикоподшипника, обусловленная контактной коррозией. Вследствие увеличения объема в кольце возникают напряжения сжатия.

Если при проверке вышедшего из строя подшипника сепаратор оказался поврежденным, то во многих случаях бывает трудно однозначно установить причину повреждения. При этом в большинстве случаев повреждаются и другие детали, что затрудняет определение действительной причины повреждений. Однако имеются основные причины повреждения сепараторов, а именно: вибрации, чрезмерно высокие частоты вращения, износ и заклинивание.

Повреждение сепаратора вследствие вибраций.

Если подшипник работает в условиях вибраций, то силы инерции могут оказаться настолько большими, что через некоторое время в материале сепаратора возникают усталостные трещины. Раньше или позже эти трещины приводят к разрушению сепаратора.

Повреждения сепаратора вследствие чрезмерно высокой частоты вращения.

Если подшипник работает с более высокой частотой вращения, чем это допускает конструкция сепаратора, возникают силы инерции, действие которых приводит к поломке сепаратора.

Повреждение сепаратора вследствие износа.

Причинами износа сепаратора могут быть недостаточное смазывание и абразивные частицы. Поскольку трение скольжения между сепаратором и другими компонентами подшипника устранить невозможно, сепаратор является той деталью подшипника, которая при недостаточном смазывании выходит из строя в первую очередь. Сепараторы всегда изготавливаются из материалов более мягких, чем прочие детали подшипника, поэтому они изнашиваются более интенсивно. У подшипников с центрированием сепаратора по телам качения размер карманов сепаратора из-за износа увеличивается. Это приводит к отклонениям от нормальной кинематики подшипника. Силы, возникающие при таком явлении, могут в короткое время разрушить сепаратор.

Повреждение сепаратора вследствие заклинивания

Выкрошенные частицы материала подшипника и внешние загрязнения, попадая между сепаратором и телами качения, препятствуют вращению последних. Заклинивание сепаратора приводит к выходу его из строя.

Прочие причины повреждений сепаратора

При перекосе колец подшипника друг относительно друга след качения имеет форму овала. Если сепаратор ведет тела качения, то в таких условиях он деформируется при каждом обороте. При этом в материале сепаратора возникают усталостные трещины, постепенно приводящие к его разрушению. Подобные явления могут происходить, когда в паре работают упорный шарикоподшипник и радиальный подшипник скольжения. Если зазор в подшипнике скольжения слишком велик, то кольца подшипника качения смещаются друг относительно друга, шарики не двигаются «след в след», и в сепараторе возникают большие напряжения, приводящие к его разрушению. В подшипниках, работающих с переменной частотой вращения, т.е. в условиях знакопеременного ускорения, на сепаратор действуют силы инерции, порождающие значительные напряжения сжатия в местах контакта и обусловленный этим сильный износ.

Рис. 81 Треснувшая поверхность сепаратора, показанного на рис.82. Хорошо видны усталостные трещины
Рис. 82 Сепаратор сферического роликоподшипника. В углублениях образовались усталостные трещины.

При подготовке статьи использованы материалы брошюры «Повреждения подшипников и их причины», авторские права на которую принадлежат фирме SKF

Что такое блуждающие токи и как от них избавиться?

Последние 10-20 лет во многих мегаполисах наблюдается резкое снижение срока службы подземных металлических сооружений (трубопроводов горячего и холодного водоснабжения, системы отопления и т.д.). После проведения ряда экспертиз было установлено, что основная причина разрушения металла — электрохимическая коррозия, которую вызывают блуждающие токи. Из данной статьи Вы узнаете о природе этого явления, а также получите представление о способах защиты подземных сооружений и инженерных коммуникаций от гальванической коррозии.

Что такое блуждающий ток?

Как известно, земля является проводником электрического тока, что позволяет применять это свойство для создания заземляющих устройств. Но в тоже время, когда почва выступает в качестве токопроводящей среды, в ней образуются утечки. Поскольку нельзя спрогнозировать в какое время начнется процесс, и где он будет протекать, то такие проявления получили термин «блуждающие».

Причины и источники возникновения

Как мы помним из школьного курса физики, для образования электрического тока необходимо, чтобы возникла разность потенциалов между двумя участками цепи. Принцип возникновения блуждающих токов – аналогичный. Только роль проводника в данном случае исполняет земля.

На территории современных городов и населенных пунктов находится множество электрифицированных объектов, начиная от ЛЭП и заканчивая рельсовым транспортом, включая оборудование тяговых подстанций. Их объединяет один фактор – расположение на земле. Это приводит к довольно специфичному взаимодействию с последней, проявляющемуся в виде появления блуждающих токов. Ниже представлена таблица, которой приводятся их потенциальные источники и условия образования электросвязи связи с почвой.

Таблица 1. Потенциальные источники.

Название объекта Взаимосвязь с землей
Различные виды распределительных устройств, оборудование подстанций, ВЛ с нулевым проводником (глухозаземленная нейтраль), подключенным к повторным заземлителям. При наличии на объекте ЗУ.
ВЛ сетей с изолированной нейтралью, кабельные магистрали. Возникает при повреждении изоляционного покрытия токонесущих элементов кабелей.
Рельсовый электротранспорт, системы с заземленной нейтралью. Наличие технологической связи между одним из проводников и землей.

Механизм образования блуждающих токов

В таблице мы привели в качестве примера несколько источников, теперь рассмотрим подробно, как в них образуется интересующий нас процесс. Как уже упоминалось выше, чтобы он появился, между двумя точками на земле должно произойти возникновение разности потенциалов. Такие условия создаются контурами ЗУ систем с глухоизолированной нейтралью.

Нулевой провод (PEN) одним концом соединен с ЗУ электроподстанции, а вторым подключен к шине PEN потребителя, которая соединена с заземляющим устройством объекта. Соответственно, разница электрических потенциалов между выводами нулевого проводника будет передаваться ЗУ, что создаст условия для образования цепи. Величина утечки будет незначительной, поскольку основная нагрузка пойдет по пути наименьшего сопротивления (нулевому проводнику), но, тем не менее, часть ее пойдет по земле.

Образование блуждающих токов между ЗУ нулевого провода

Практически аналогичные условия образуются, когда возникают проблемы с изоляцией проводов (разрушение оболочек) кабельных магистралей или ВЛ. При возникновении КЗ на землю, в этой точке потенциал равный или близкий к фазе. Это вызывает образование тока утечки к ближайшему ЗУ с потенциалом PEN-провода.

В приведенном примере о постоянной утечке переменных токов речь не идет, поскольку согласно действующим нормам на поиск и устранение повреждения отводится два часа. При этом, в большинстве случаев, отключение поврежденной линии или локализация участка с КЗ производится автоматически. Процесс может существенно затянуться, если сила тока КЗ ниже аварийного порога.

Как показывает практика, наибольшая доля источников токов постоянной утечки приходится на городской и пригородный рельсовый электротранспорт. Механизм их образования продемонстрирован ниже.

Рельсовый электротранспорт в качестве источника блуждающих токов

Обозначения:

  1. Контактный провод, от которого получает питание силовая установка электротранспорта.
  2. Питающий фидер (подключен к контактному проводу).
  3. Одна из тяговых подстанций, питающая сети трамваев.
  4. Дренажный фидер (подключен к рельсам).
  5. Рельсы.
  6. Трубопровод на пути прохождения блуждающих токов.
  7. Анодная зона (положительные потенциалы).
  8. Катодная зона (отрицательные потенциалы).

Как видно из рисунка, постоянное напряжение в тяговую сеть поступает с подстанции и по рельсам возвращается обратно. При недостаточном сопротивлении рельсовых путей относительно земли, в грунте возникают электрические блуждающие токи. Если на пути распространения утечки блуждающих токов находится трубопровод или другая металлическая конструкция, то она становится проводником электричества.

Это связано с тем, что ток распространяется по пути наименьшего сопротивления. Соответственно, как только появляется проводник, ток будет распространяться по металлу, поскольку его электрическое сопротивление меньше, чем у земли. В результате участок трубопровода, через который проходит электроток, будет в большей степени подвержен коррозии металла. О причинах этого рассказано ниже.

Связь блуждающего тока и коррозии на металле

Ввиду наличия в земле воды и растворенных в ней солей любая металлическая конструкция в почве подвержена коррозии. Но если металл помимо этого подвергается воздействию блуждающих токов, то процесс приобретает электролитическую природу. Согласно закону Фарадея скорость электрохимической реакции напрямую зависит от тока, протекающего между анодом и катодом. Следовательно, на скорость коррозии металлической трубы (уложенной в грунте) будет влиять электрическое сопротивление почвы, а также сложная природа процессов, протекающих в катодной и анодной зоне.

В результате металлическая конструкция помимо обычной коррозии подвергается воздействию токов утечки. Это может стать причиной образования гальванической пары, что существенно ускорит процесс коррозии. На практике отмечались случаи, когда участок трубопровода системы водоснабжения, подвергавшийся гальванической коррозии выходил из строя через два года, при расчетном сроке эксплуатации 20 лет. Пример такого воздействия представлен ниже.

Труба после воздействия блуждающих токов

Способы защиты от блуждающих токов

Для предотвращения пагубного воздействия электрохимического потенциала применяются методы защиты, которые могут отличаться в зависимости от особенностей металлических конструкций. Рассмотрим в качестве примера способы защиты водопроводных труб, полотенцесушителей и газопроводов, начнем в порядке данной очередности.

Видео про различные защиты от блуждающих токов

Защита водопроводных труб

Для проложенных в земле металлоконструкций, в частности водопроводных труб, применяются две методики защиты: пассивная и активная. Подробно опишем каждую из них.

Пассивная защита

Данная методика предусматривает нанесение на поверхность металлоконструкций специального изолирующего слоя, образующего защитный барьер между землей и металлической оболочкой. В качестве изоляционного материала используются полимеры, различные виды эпоксидных смол, битумное покрытие и т.д.

Пример защитного покрытия трубы для подземной укладки

К сожалению, современная технология не позволяет создать защитный барьер, обеспечивающий полную изоляцию. Любое покрытие обладает определенной диффузионной проницаемостью, поэтому при данном способе возможна только частичная изоляция от грунта. Помимо этого следует учитывать, что в процессе транспортировки и монтажа может быть нанесено повреждение защитному слою. В результате на нем образуются различные дефекты изоляции в виде микротрещин, царапин, вмятин и сквозных повреждений.

Поскольку рассмотренный метод не обладает достаточной эффективностью, он применяется в качестве дополнения активной защиты, о которой пойдет речь далее.

Активная защита

Под данным термином подразумевается управление механизмами электрохимических процессов, которые протекают в местах контакта металлических конструкций с образующимся в грунте электролитом. Для этой цели применяется катодная поляризация, при которой отрицательный потенциал смещает естественный.

Реализовать такую защиту можно гальваническим методом или используя источник постоянного тока. В первом случае применяется эффект гальванической пары, в которой анод, подвергается разрушению (жертвенный анод), защищая при этом металлоконструкцию, у которой потенциал несколько ниже (см. 1 на рис.5). Описанный способ эффективен для грунтов с низким сопротивлением (не более 50,0 Ом*м), при более низком уровне проводимости данный метод не применяется.

Применение источника постоянного тока в катодной защите позволяет не зависеть от сопротивления грунта. Как правило, источник изготовлен на базе преобразователя, запитанного от электрической цепи переменного тока. Конструктивное исполнение источника позволяет задать уровень защитных токов в соответствии со сложившимися условиями.

Рисунок 5. Варианты реализации катодной защиты

Обозначения:

  1. Применение жертвенного анода.
  2. Метод поляризации.
  3. Проложенная в земле металлоконструкция.
  4. Закладка в грунте жертвенного анода.
  5. Источник постоянного тока.
  6. Подключение к источнику малорастворимого анода.

Защита полотенцесушителей

Полотенцесушителям и другим оконечным металлическим устройствам на водопроводных трубах (смесителям) коррозия, вызванная блуждающими токами, не угрожала до тех пор, пока в быту не стали широко применяться пластиковые трубы. Даже, если в Вашем стояке установлены металлические трубы, не факт, что у соседа снизу они не пластиковые, да и для отводов в ванную и кухню наверняка используется пластик.

Чтобы обеспечить защиту от аварийных утечек тока и не допустить электрокоррозии, необходимо выровнять потенциалы, заземлив полотенцесушитель, водопроводные трубы в стояке, а также батарею отопления.

Защита газопроводов

Защита подземных газопроводов от блуждающих токов, которые вызывают коррозию, осуществляется точно так же, как и для водопроводных труб. То есть применяется один из двух вариантов активной катодной защиты, принцип работы которой рассматривался выше.

Как измерить блуждающие токи?

Для оценки опасности от токов утечки производится комплекс измерительных работ, куда входит:

  • Измерение уровня тока и направление его движения по оболочкам кабелей магистральной линии.
  • Измерение разности потенциалов между контактных рельсов (рельсовой сетью) и проложенными в земле металлическими конструкциями.
  • Измерение изоляции рельсов от грунта на контрольных участках рельсового полотна.
  • Оценка плотности тока утечки с оболочки кабельных линий в грунт.

Измерения величины блуждающих токов производятся специальными приборами. При этом выбирается время, на которое приходится максимальный трафик рельсового электротранспорта.

Набор инструментов для измерения блуждающих токов

Процесс измерения блуждающих токов выполняется в трансформаторных и тяговых подстанциях расположенных рядом с рельсовыми путями. При этом один из электродов, подключенных к измерительному прибору, соединяют с ЗУ, а второй, втыкается в землю в 10-и метрах от тяговой подстанции. Если между потенциалами на электродах появляется разность, она фиксируется прибором.

Рекомендуем также почитать:

Каждый электрик должен знать:  Трехфазный управляемый выпрямитель со средней точкой трансформатора
Добавить комментарий