Большинство высокопроизводительных механизмов и машин не обходятся без подшипников качения. Подшипниковые узлы служат для обеспечения опоры вала или оси, могут работать при наличии радиальных и осевых нагрузок. Однако, время от времени, подшипники выходят из строя, что связано с продолжительной эксплуатацией оборудования (и чаще всего – в неблагоприятных условиях). Простой машин может обойтись предприятию очень дорого, поэтому важно вовремя выявить повреждение и предупредить выход из строя подшипников.
Для исключения преждевременного выхода из строя в современной промышленности огромное внимание уделяется диагностике, анализу результатов мониторинга и ремонту механизмов. Система технического обслуживания постоянно модернизируется, что позволяет вовремя остановить разрушение узлов и избежать неблагоприятного воздействия вибрации.
Рассмотрим, какие повреждения узлов встречаются, и как можно их быстро выявить, чтобы избежать длительного простоя оборудования.
Причины выхода подшипников из строя
Виды повреждений подшипников
Подшипники изготавливаются в строгом соответствии с государственными стандартами и должны соответствовать довольно жестким требованиям. Они являются одними из наиболее точных деталей, которые выпускаются в современном машиностроении. В идеальных условиях подшипники могут работать в течение многих лет, но в большинстве случаев условия работы далеки от идеальных. Поэтому подшипники редко реализуют свой ресурс и часто преждевременно выходят из строя.
Срок службы зависит от качества материалов, технологии изготовления, условий транспортировки, хранения и эксплуатации. Чаще всего, о повреждении свидетельствуют следующие характерные внешние признаки:
- увеличенная вибрация;
- шумы;
- повышение температуры корпуса.
Повреждения подшипников качения обычно возникают в результате износа тел и дорожек качения, образования на них питтинга (выкрашивания и усталостного разрушения), царапин и трещин.
Причиной поломок могут стать чрезмерные нагрузки, резкие торможения и старты, длительная работа оборудования в условиях, не соответствующих расчетным. Выход из строя часто связан с воздействием следующих факторов:
- Чрезмерные нагрузки. При таких условиях эксплуатации в зоне контакта присутствует недостаточное количество смазки, так как она выдавливается из зоны контакта. В результате возникающего трения металла о металл повышается температура поверхностей соприкосновения, что в большинстве случаев в скором времени приводит к повреждению
- Недостаточное количество смазки и её старение. Недостаток смазки в зоне качения приводит к повышенному износу и поломке узла. Из-за неблагоприятных условий хранения и эксплуатации смазка может высохнуть или расслоиться. Необходимо следить за своевременным пополнением смазочного материала и выбирать составы, рекомендуемые производителями оборудования.
- Загрязнение смазочного материала. Часто происходит из-за попадания в смазку твердых включений: металлической стружки, абразивных частиц, пыли и т. д., а при смазывании в масляной ванне – при недостаточном фильтровании оборотного масла. В таких случаях необходимо проведение специальных мероприятий - использование подшипников, закрытых защитными шайбами и уплотнениями, обеспечение чистоты рабочего места при монтаже, хорошее уплотнение подшипниковых корпусов, фильтрование масла при оборотной системе смазывания.
Если говорить о распространенных дефектах подшипниковых узлов, то стоит отметить следующее:
- Износ дорожек и тел качения. Причины – недостаточное количество смазочных материалов, длительная эксплуатация оборудования в неподходящих условиях, недостаточная твердость тел и дорожек качения подшипника.
- Неравномерный износ элементов. Возникает как результат превышения динамической грузоподъемности.
- Вмятины, задиры или трещины. Такие повреждения подшипников могут возникнуть в результате высокой статической нагрузки (например, из-за вибрации и ударных нагрузок при транспортировке или простое оборудования) или при малых нагрузках и скоростях вращения и при излишне большом запасе грузоподъёмности подшипника в результате проскальзывания тел качения.
- Усталостное разрушение. Является естественным, так как появляется даже при правильной эксплуатации узла.
- Увеличение вибрации при вращении. Вибрация может возникнуть в результате ошибок при монтаже подшипника (например, перекос, несоосность), при увеличенном начальном радиальном и осевом зазоре внутри устройства.
- Следы прохождения электрического тока. Дефект часто встречается в асинхронных двигателях при использовании подшипников без токоизолирующего покрытия.
- Коррозия (следы или глубокие повреждения поверхности). Является одним основных дефектов подшипников качения. Появляется в результате попадания внутрь подшипника воды, солевых растворов или при эксплуатации в щелочной среде.
Диагностирование неисправностей подшипников
Каждый производитель оборудования производит расчет узла при условии действия номинальных рабочих нагрузок и условий эксплуатации, не превышающих максимальных значений. Производитель обязательно указывает максимальные рабочие нагрузки, скорости, температуру, тип и характеристики смазки. При эксплуатации узла в нормальных условиях, он прослужит долго, в соответствии с расчетным значением ресурса. А вот при влиянии неблагоприятных факторов просчитать срок службы изделия практически невозможно, поэтому рекомендуется периодически выполнять осмотр и диагностику оборудования.
Определить возникновение и наличие дефектов возможно различными способами:
- «На слух». В этом случае нужно отследить наличие посторонних шумов и стуков. Метод не является точным, но часто позволяет предотвратить возможную поломку детали.
- Вибродиагностика по соотношениям пика и фона. Вибродиагностика применяется при подозрении на неравномерный износ, дефекты частей подшипника (поверхностей качения, тел качения, сепаратора) и другие повреждения. В зависимости от частоты, величины и длительности вибрации удается определить, какой вид поломки имеется и как его быстро устранить.
- СКЗ (среднее квадратичное значение) виброскорости и спектральный метод. Для определения и анализа признаков дефекта или повреждения используется специальные приборы – виброметр и виброанализатор, которые позволяют обнаружить и спрогнозировать повреждения, определить тип поломки с помощью измерения и анализа спектра и роста общего уровня вибрации.
Не стоит забывать, что диагностика состояния подшипников является лишь частью общего осмотра оборудования. Зачастую поломка незначительных узлов является «симптомом» более серьезных повреждений, которые нужно своевременно выявить и устранить.
Выполнять диагностику стоит регулярно, с периодичностью 1-2 раза в месяц. Такой подход позволит исключить длительный простой оборудования и заметить любые дефекты на ранних стадиях. Оптимальным является спектральный анализ узлов, так как он позволяет добиться высокой точности результатов. Для ранней диагностики применимо тестирование, основанное на сравнении пика и фона вибраций.
ООО «ПК «Ф и Ф» предлагает датчики вибрации FAG SmartCheck (одноточечная система мониторинга вибрации), прибор FAG SmartQB, который позволяет объединить в систему несколько датчиков SmartCheck и модульную мультиканальную систему мониторинга состояния FAG ProLink CMS. С помощью этих приборов можно оперативно выявить неисправность подшипника, дисбаланс, несоосность валов.
Скачать публикацию TPI 214 «FAG SmartCheck. Мониторинг технического состояния для каждого агрегата» можно по ссылке.
Для того, чтобы минимизировать вибрации уже на этапе установки оборудования или самостоятельно устранять проблемы, связанные с выходом из строя вращающихся механизмов, существуют приборы для выверки соосности валов и шкивов. Такие приборы повышают срок службы подшипниковых узлов, уменьшают износ уплотнений, снижают нагрузки на муфты и другие соединяющие элементы и значительно уменьшают шумы и вибрации.
Для решения этих задач ООО «ПК «Ф и Ф» предлагает прибор для выверки валов FAG LASER-EQUILIGN
Скачать публикацию «Лазерный центровщик FAG Top-Laser EQUILIGN Руководство по эксплуатации» можно по ссылке.