НЕКОТОРЫЕ ПРИЧИНЫ ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ И МЕТОДЫ ИХ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ

Основные причины преждевременного выхода из строя подшипников связаны с несовершенством конструкции подшипникового узла или самого подшипника, несоответствием выбранного подшипника действительным условиям работы, отступлениями от технических условий на изготовление деталей подшипникового узла или на его сборку, отступлениями от технических условий на эксплуатацию машины, некачественным материалом и изготовлением деталей подшипника. Часто подшипники выходят из строя из-за одновременного влияния на сокращение их работоспособности нескольких из указанных причин.

Усталостное выкрашивание поверхностей качения колец и тел качение может возникать из-за недостаточной работоспособности лодшипника для действительных условий эксплуатации, из-за действия на подшипник неучтенных нагрузок. Снижение воспринимаемых подшипником нагрузок, повышение его динамической грузоподъемности, снижение вибрационных нагрузок позволяют повысить надежность подшипника.

При образовании на поверхностях качення даже небольших коррозионных пятен (точек) или раковин существенно снижается долговечность подшипника из-за усталостного выкрашивания металла в зонах коррозии.

При нарушении режимов окончательных операций обработки поверхностей качения деталей подшипников могут создаваться местные прижоги, в результате которых на поверхности возникают трещины, значительно сокращающие долговечность подшипника из-за усталостного выкрашивания.

Преждевременное усталостное выкрашивание возникает при перекосе колец подшипника. Повышенный перекос колец (осей валов) — одна из распростраиеииых причин преждевременного разрушения подшипников.

Особенно чувствительны к перекосу роликовые подшипники с цилиндрическими и коническими роликами. Для снижения концентрации напряжений ролики выполняют с бомбиной (выпуклыми); при этом разность диаметров роликов в средней части и по их концам в зависимости от размера роликов выполняют в пределах от 0,01 до 0,05 мм.

Усталостное выкрашивание поверхностей качення может возникать из-за металлургических дефектов (повышенное содержание неметаллических включений и карбидов, наличие волосовин трещии, заковов, обезуглероженный поверхностный слой). Металлургические дефекты могут быть выявлены горячим травлением в 20%-ном водном растворе соляной кислоты при температуре 80 °С.

Усталостное выкрашивание поверхностей качения может образоваться в зонах механического их повреждения (риски, вмятины), связанного с засорением маслосистемы металлической стружкой. Для предотвращения образования механических повреждений поверхностей качения необходимо в маслоснстеме использовать фильтры с малым размером ячеек (10—15 мкм и менее).

Излом кольца может возникнуть, если оно посажено на вал или в корпус с радиальным зазором.

В подшипниках с повышенным радиальным зазором при действии легких нагрузок и вращении с повышенной частотой может происходить относительное проскальзывание поверхностей качения и, как следствие, изнашивание тел качения и дорожки качения

врашающегося кольца подшипника. Меньше изнашивается дорожка качения неподвижного кольца. Изнашивание от проскальзывания повышается с уменьшением воспринимаемой подшипником нагрузки, при увеличении частоты вращения подшипника и радиального зазора, а также при повышении сопротивления вращению комплекта тел качения с сепаратором (повышенная шахматность расположения гнезд сепаратора, трение тел качения о чеканку гнезд сепаратора, наличие в подшипнике пластичного смазочного материала, повышенный перекос колец подшипника).

Проскальзывание чаще возникает в роликоподшипниках. Большое влияние на проскальзывание роликоподшипников оказывает осевой зазор роликов относительно направляющих бортов. При малом или увеличенном осевом зазоре вращение роликов сопровождается их повышенным трением. Оптимальный осевой зазор роликов относительно направляющих бортов равен 0,02. 0,03 мм.

При использовании роликоподшипников с тремя или четырьмя направляющими бортами (типа 12000, 42000 и 920001 необходимо обеспечить в подшипниковом узле расположение буртиков одного кольца строго в одной плоскости с направляющими буртиками другого кольца.

Для уменьшения или предотвращения проскальзывания и изнашивания поверхностей качения целесообразно:

а) повысить нагрузку на подшипник,

б) уменьшить радиальный зазор в подшипнике;

в) ограничить допуск на шахматное расположение гнезд сепаратора величиной не более 0,05 мм;

г) не допускать подачу масла в подшипник через отверстия в наружном кольце;

д) не применять смазочные материалы с повышенной вязкостью

Для снижения проскальзывания роликов и их изнашивания целесообразно использовать подшипники с направляющими бортиками на внутреннем кольце и с направлением сепаратора по безбортиковому наружному кольцу. Проскальзывание, может быть устранено или существенно снижено путем уменьшения (в 2 раза) числа роликов в подшипнике. Повышенный перекос колец роликоподшипника вызывает изнашивание торцев роликов и направляющих бортиков, при этом на роликах образуется корсетность. Повышенное изнашивание торцев роликов и направляющих бортиков может привести к развороту роликов на 90°.

Изнашивание торцев роликов и направляющих бортиков может происходить из-за неравномерной температуры по ширине колец или повышенной конусности посадочных поверхностей под кольца подшипника, В этом случае также может произойти разворот роликов на 90°. При неуравновешенности роликов (биение фасок, эксцентрическое расположение наих торцах меток) и высокой частоте вращения возникает неравномерное (эксцентричное) изнашивание торцев роликов, что также может привести к развороту их на 90.

При перекосе колец шарикоподшипников шарики совершают в гнездах сепаратора автоколебания и давят на его поперечные перемычки, создавая переменные растягивающие напряжения в продольных перемычках, что часто вызывает разрыв сепаратора из-за усталости материала. Особенно чувствительны к перекосу колец радиально-упорные шарикоподшипники с четырехточечным кон I актом и с углом контакта более 26°. Поэтому для повышения работоспособности и надежности радиально-упорных шарикоподшипников целесообразно использовать подшипники с трех- или двухточечным контактом. С уменьшением угла контакта чувствительность к перекосу радиально-упорных шарикоподшипников снижается. Склонность сепаратора к разрыву увеличивается с повышением осевой нагрузки.

Для повышения надежности сепараторов радиально-упорных шарикоподшипников необходимо их изготовлять из материала с высокими пределами прочности и выносливости. Ряд иностранных фирм (SKF, FAG и др.) сепараторы ответственных шарикоподшипников изготовляют из стали, а для повышения их антифрикционных свойств такие сепараторы покрывают серебром.

Из-за колебаний и ударов, возникающих при транспортировке машин, на поверхностях качення деталей подшипников могут возникнуть намины и контактная коррозия. Последующая работа подшипника сопровождается усиленным изнашиванием поперечных перемычек сепаратора, тел качения и преждевременным выходом его из строя.

Если во вращающийся с повышенной частотой подшипник не подается масло или подается в недостаточном количестве, то наступает режим работы подшипника в условиях масляного «голодания», В этом случае в связи с недостаточным охлаждением и возрастающим трением значительно повышается температура подшипника, достигая и выше; при этом более сильно разогревается внутреннее кольцо, в результате чего в подшипнике выбирается радиальный зазор. Подшипник подклинивает, и движение качения его деталей переходит в их скольжение, сопровождаемое значительным изнашиванием поверхностей качения. Возникают пластические деформации тел качення и раскатка колец. Поверхности детален подшипника покрываются темной окисной пленкой. Процесс разрушения подшипника при масляном «голодании» проходит сравнительно быстро (за мин) в зависимости от частоты вращения и величины действующей на подшипник нагрузки. Кратковременное (до прекращение подачи масла в подшипники, вращающиеся с высокой частотой, обычно не приводит к их повреждению.