Деталь подшипник качения определить вид износа деталей. Типовые повреждения подшипников и причины их возникновения. Повреждение подшипников и профилактические мероприятия

Ступичный подшипник - один из важных элементов в автомобиле. При его отсутствии колеса попросту не будут вращаться. Данный элемент постоянно испытывает высокие нагрузки, поэтому его изготавливают только из качественных материалов. Но из-за больших пробегов автомобиля, а также по причине неправильной эксплуатации данная деталь может выйти из строя раньше. Специалисты рекомендуют ступичные подшипники менять сразу же, а иначе можно попасть в большие неприятности. Итак, давайте рассмотрим, что делать, если загудел ступичный подшипник, какое у него устройство и чем с таким неисправным элементом.

На самом деле, гудение - это только первый сигнал. Дальше ситуация может развиваться быстро и стремительно. На фоне гудения детали водители начинают слышать треск, который исходит из района передних колес автомобиля. И вот в какой-то момент, когда подшипник не сможет выдержать оборотов, он разлетается вдребезги. О том, что случится дальше, легко догадаться. Вначале колесо заклинит, и в самый неподходящий момент автомобиль станет неуправляемым, и его понесет. Далее, сломается опора рычага подвески, а полуось деформируется. Ремонт подвески обойдется автовладельцу значительно дороже, нежели обычная замена ступичных подшипников.

Для самостоятельной диагностики нужно уметь «слышать» автомобиль. Чтобы знать, как определить, какой подшипник ступицы гудит, для начала следует познакомиться с устройством данного элемента, узнать причины неисправностей, а также научиться выполнять самостоятельно диагностику и замену этих деталей.

Конструкция ступичных подшипников

Итак, подшипником принято называть механизм, который выполняет функции поддержки опоры. Он может поддерживать любые оси, валы или другие детали, однако в каждом случае подшипник предназначен для фиксирования валов в пространстве, обеспечивая возможность свободного качения или вращения. Вторая функция, которую выполняет подшипник, - получение механических нагрузок и передача их на другие компоненты.

Ступичный подшипник представляет собой подшипник качения. Главная его задача - обеспечение равного вращения колеса вокруг его оси. Эти механизмы делятся на однорядные и двухрядные. Они могут быть как открытого, так и закрытого типа. Их применяют в конструкции грузовых и легковых автомобилей. подшипник и задний различаются по устройству.

Причины выхода из строя

Откровенно говоря, эта деталь является наиболее прочным узлом ступицы. Для того чтобы данный подшипник полностью вышел из строя, нужно приложить большое количество усилий. Быстрее сломаются стойки, выйдут из строя сайлентблоки и другие навесные элементы подвески. Однако при выборе бракованной детали можно сломать и ступичный подшипник. Важно знать подшипник ступицы.

Большие пробеги - большой износ

Первая и самая популярная причина - большие пробеги автомобиля. При долгой эксплуатации без замены деталей это приводит к сильному износу любого узла, и ступичный подшипник не является исключением из этого правила.

И нужно сказать, что именно большой пробег является первопричиной неисправности. Все остальное - вторично. Эти механизмы в зависимости от того, где и какой компанией они изготовлены, могут эффективно работать в течение 70-120 тысяч километров. Когда наступит время заменить деталь, водитель услышит характерный гул или хруст.

Без смазки

Другая причина - это потеря подшипником герметичности. Внутри детали имеется небольшое количество смазочного материала. Смазка скрыта под специальными резиновыми или пластиковыми кожухами. В случае их разрушения смазка просто выходит, а без нее, как известно, скорость износа значительно увеличивается. Примерно через одну-две тысячи километров деталь начнет издавать громкий гул. Это говорит о том, что необходима замена.

Агрессивная и неаккуратная манера вождения

Если водитель ездит неаккуратно, а именно, проходит дорожные ямы и ухабы на высоких скоростях, это также влияет на скорость износа данного узла, хотя в таком случае быстрее сломается что-нибудь другое (например, амортизаторы).

Нарушение правил монтажа

Еще можно выделить такую причину, как неправильная запрессовка. Эта причина является вторичной. К примеру, в процессе ремонта можно неверно запрессовать новый подшипник, допустим, наискось. По этой причине уже через несколько тысяч километров гудит новый подшипник ступицы, а владелец автомобиля опять должен его заменить.

Еще одна причина, которую можно отнести к неправильному монтажу, - это чрезмерная затяжка. В большинстве случаев это происходит на отечественных автомобилях. Узел в процессе замены перетягивали, в результате чего он перегревался, что не лучшим образом сказывается на ресурсе, а затем ломался. При установке необходимо не забывать об усилии закручивания.

Типовые симптомы

Это самое интересное. Для того чтобы определить поломку узла, существует несколько способов. На самой начальной стадии поведение подшипника можно проигнорировать, на этом этапе слышится легкий гул, гудение, небольшие постукивания. Также один из первых симптомов - это гул при повороте (на самых начальных этапах поломки). Часто этот звук путают с шумом покрышек. Однако, со временем звук можно сравнить с реактивным самолетом. Косвенным признаком можно считать полное исчезновение любых шумов в момент поворота, но когда автомобиль движется по прямой, все возвращается.

Когда подшипник начинает выходить из строя, то водитель может услышать некий хруст в процессе движения. В механизме подшипника используются сферические элементы - эти звуки издают именно они. По указанным выше причинам эти детали разбили свою обойму и располагаются теперь неравномерно. Перепутать этот звук с чем-то другим невозможно, в салоне автомобиля он отлично слышится. Это самый первый сигнал о необходимости замены, с которой не стоит затягивать. Второй симптом - это вибрация. Если узел уже сильно изношен, при движении будут ощущаться вибрации на кузове и рулевом колесе. Вибрация сообщает владельцу автомобиля о том, что обойма уже практически разрушена, в любой момент колесо может заклинить. Здесь необходима срочная замена. Если автомобиль уходит в сторону, это говорит о том, что механизм не может работать нормально. При работе подшипник немного подклинивает.

Гудит подшипник ступицы: можно ли ездить?

Некоторые автовладельцы с неисправными подшипниками не просто ездят, но и разгоняют автомобили до 100 и выше км/ч - это очень опасно. Не стоит забывать, что ступичный подшипник - это элемент, который отвечает за возможность вращения колеса.

Если данный узел разбит, его в любой момент может заклинить, а это очень серьезно. Часто из-за этого случаются аварийные ситуации со смертельными исходами. Клин - это резкая остановка одного из передних колес, если разрушен передний ступичный подшипник.

На скорости в 100 км/ч автомобиль в самом лучшем случае улетит на обочину дороги, а может выбросить его и на встречную полосу. Также часто автомобили переворачиваются. Стоит помнить, что ступичный подшипник - это ключевой узел. Если гудит подшипник ступицы, можно ли ездить? Можно, однако не быстро, до 40 км/ч.

Способы диагностики

Чтобы не случилось серьезных проблем, поломку следует найти и устранить уже на самых ранних стадиях.

Наиболее простой способ диагностики - это слух. Если механизм находится в изношенном состоянии, то в процессе работы он издает звук, похожий на звук летящего самолета или же запуск снаряда, однако конкретный вариант будет зависеть от вида подшипника, размеров и от того, где он установлен.

Диагностируем на практике

Процесс должен происходить следующим образом: на небольшой скорости, примерно 50 км/ч, подшипник будет издавать сильный гул, интенсивность которого достигнет максимума на скоростях от 60 до 65 км/ч. Затем при выполнении поворота налево гул исчезнет, а если повернуть направо, то сохранится. В этом случае, скорее всего, неисправен левый узел. Вот как понять, какой подшипник ступицы гудит. Нужно просто слушать.

Неисправности в ступичных подшипниках, как уже было замечено, сопровождаются шумом со стороны колес, вибрациями на педали тормоза, различными посторонними звуками в механизмах подвески. Передние ступичные подшипники могут издавать стуки от сильных люфтов в подшипниках, а гул - из-за изношенной беговой дорожки, роликов и сепараторов.

Диагностика на подъемнике или при помощи домкрата

Есть и другой способ, как определить, какой подшипник ступицы гудит. В этом случае необходимо выполнить осмотр машины на подъемнике. Выявляют поломку по тому, как плавно и равномерно вращается колесо. Также смотрят на люфт в вертикальной плоскости. Для того чтобы определить неисправность, руками берутся за нижнюю и верхнюю точку колеса и качают его. Допускается лишь небольшой люфт на передних колесах с типом подвески "МакФерсон". На заднем колесе, а также на переднем, где люфтов быть не должно.

Как проверить, какой подшипник ступицы гудит? Вот что советуют опытные автомеханики. Если есть характерный шум, но точно выявить происхождение не получается, необходимо домкратом поднять колеса, которые расположены на одной оси, и вращать каждое из них. Если одно из колес при вращении шумит больше другого, то в самом скором времени установленные на нем подшипники выйдут из строя.

Движение «змейкой»

Как определить, какой подшипник ступицы гудит? Этот способ подразумевает небольшой разгон до 40-60 км/ч. Далее нужно покачать рулем в левую сторону - проехать небольшую змейку. При этом внимательно слушать звуки. Если шум усиливается при левом повороте, значит, сломан правый подшипник спереди, соответственно, если звук усиливается при повороте вправо, тогда стоит менять левый.

Об эксплуатации ступичных подшипников

Срок службы этого элемента уменьшится, если неверно подобран вылет колесных дисков.

Здесь увеличивается нагрузка на излом от воздействия массы машины. Кроме того, к преждевременному износу приводят шины с неверным радиусом: в этом случае растет сила, которая действует на механизм при боковом ускорении. Этот фактор можно часто наблюдать на больших внедорожниках, где колеса достаточно крупные.

Также у подшипника сокращается срок эксплуатации, если он установлен в автомобиле с неисправностями амортизаторов: здесь наблюдаются более высокие ударные нагрузки. Тормозная система, которая повреждена, отдает избыток тепла в подшипник. Неверные могут привести к перераспределению нагрузки.

Гудит подшипник ступицы: сколько можно проехать?

Новички среди автомобилистов часто задают этот вопрос. Нужно сказать, что расстояние это зависит от качества дорог. В некоторых местах дорожное покрытие запросто угробит даже внедорожника. Поэтому лишний раз не стоит рисковать, человеческая жизнь одна.

Профессиональные автомеханики утверждают, что ездить все-таки можно, однако допускается это до тех пор, пока гул еще еле-еле слышен. Разрешается движение только на небольших скоростях. При этом нужно объезжать и небольшие ямы и выбоины. Даже водители, которые любят рисковать, уверены, что с такими симптомами более 200 км проезжать опасно.

Теперь вы знаете, как определить, какой подшипник ступицы гудит. Эти советы должны помочь начинающим автомобилистам, которые только-только сели за руль транспорта.

Существует достаточно большое количество различных факторов, которые влияют на длительность эксплуатационного срока службы подшипников. Ускорить износ подшипника может неправильная сборка и регулировка изделия на заводе, некачественная смазка, а также плохое дорожное покрытие или же, например, работа на предельных температурах. Выход из строя подшипника может повлечь за собой, как минимум, возникновение неприятных шумов и гула. Более серьезная проблема, вытекающая из его износа, это поломка других деталей в соответствующем узле механизма. Так, например, неисправный подшипник ступицы колеса может повлечь за собой его заклинивание в дороге прямо во время движения. Разумеется, что это может привести к самым печальным последствиям. Чтобы избежать этого, стоит обратить пристальное внимание на следующие :

Характеристика симптома	Причина возникновения
Машина издает сухой хруст при движении	Как правило, данный звук обозначает первый признак поломки ступичного подшипника. За счет разбитой обоймы сферические элементы рассредоточены в детали неравномерно, что позволяет им свободно перекатываться.
Руль и кузов автомобиля вибрируют	Вибрация возникает из-за высокой степени износа подшипника ступицы, так как обойма уже приведена сферическими элементами в негодность. Данный дефект может повлечь за собой заклинивание узла.
Тяга автомобиля в определенную сторону	Этот эффект похож с тем, что появляется при неправильно настроенном развале-схождении машины. Собственно, за счет стопора в узлах автомобиль может утягивать в определенную сторону.

Само собой, при возникновении подобных симптомов следует проверить исправность данного узла самостоятельно или пригнать транспортное средство на станцию технического обслуживания. Конечно, можно воспользоваться услугами «гаражного сервиса», но зачастую именно такие мастера выполняют некачественную замену подшипников. Не стоит обращать внимание на то, что указанный ресурсный срок ступичных подшипников заявлен до 1000000 километров. Это лишь максимально допустимый предел эксплуатации, который возможен в том случае, если соблюдалось своевременное обслуживание, ездить только по качественному дорожному полотну и не эксплуатировать машину в суровых климатических условиях. Само собой, последнее условие для необъятной России практически невыполнимо, ведь машины у нас активно используются и в зимнюю стужу, и в летний зной, и в осеннюю сырость.

Износ подшипника

Многие автолюбители говорят о том, что машину с неисправным подшипником можно аккуратно использовать еще не один год. Автомастера же, свою очередь, наоборот заявляют о критичной важности замены ступичного подшипника сразу же при обнаружении признаков в нем наличия одного из перечисленных выше дефектов. С точки зрения безопасности жизни, мнение мастеров, безусловно, является приоритетным и к нему стоит прислушаться. Однако, в то же время не стоит забывать, что главной целью многих недобросовестных сотрудников автоцентров является выуживание из нерасторопных и неопытных автовладельцев как можно большего количества денег. Собственно, по этой причине мы и приводим перечень факторов, благодаря которым автовладельцы смогут самостоятельно определить износ подшипника и необходимость его замены. Всего принято выделять 5 следующих уровней износа:

1. Возникновение гула во время поворота груженого автомобиля. Подобный шум сам по себе уже является первым тревожным звоночком, но не столь категоричен.
2. Появление гула во время поворота автомобиля без грузов. Эта степень доставляет еще больший дискомфорт для водителя, но по-прежнему не особо категорична.
3. Стабильный гул при езде загруженного автомобиля. В таком случае было бы хорошо пройти диагностику транспортного средства.
4. Стабильный гул при езде машины без груза, который нарастает во время поворотов в одну сторону и немного утихает при поворотах в другую. Подобные симптомы очень важно устранить в ближайшее время, так как это может привести к следующему.
5. Гул превращается в хруст. Машина периодически уходит в сторону. Такой эффект возникает из-за разбитого сепаратора, в котором ролики качения попали в одну сторону, а обломки корпуса в другую, из-за чего подшипник больше не справляется с нагрузками и не удерживает колесо.

На самом деле, ступичный подшипник является довольно-таки надежным изделием, и для того, чтобы привести его в полную негодность, придется очень сильно постараться. Тем не менее, износ подшипника является актуальной проблемой для множества водителей. Так в чем же причина столь частых поломок? В первую очередь, это может быть большой пробег транспортного средства, ведь со временем любые узлы приходят в негодность. Из данного фактора вытекает еще одна причина — разгерметизация резиновых уплотнительных деталей. Кроме того, на износ подшипника также влияют агрессивная езда и неаккуратное вождение машины и низкий уровень квалификации сотрудников сервисных служб, ведь они могут или перетянуть подшипник при установке или выполнить его неправильную запрессовку, за счет чего он будет неправильно располагаться при передвижении Вашей автомашины.

Проверка подшипников

Проверка подшипников является одной из обязательных процедур как при плановом техническом обслуживании автомобиля, так и при ежемесячном самостоятельном контроле. В обычном состоянии важно проверять целостность этих изделий и наличие необходимого в них уровня смазочного вещества, например, литола. Если подшипники с закрытыми типами корпусов оснащаются необходимым количеством смазки на заводе, то такие же изделия уже с открытым корпусом требуют поддержания количества смазки на заданном уровне. При этом важно применять рекомендованную заводом смазку. Выполняется в гаражных условиях с использованием специального подъемника или домкратов. Собственно, сама процедура несложная, но требует наличия напарника и соблюдения осторожности при ее самостоятельном выполнении. Состоит она, как правило, из следующих этапов:

• Первоначально машину загоняют на ровную бетонированную или асфальтированную площадку.
• Затем руками нужно проверить наличие люфта в колесах по вертикальной оси. Чтобы осуществить этот процесс, нужно ухватиться за верх колеса и раскачивать его вперед-назад. При обнаружении характерного люфта вполне можно быть уверенным в износе ступичного подшипника.
• Для того, чтобы убедиться в этом, «хрустящее» колесо приподнимают на домкрате и вращают. Соответственно, доносящийся оттуда хруст будет обозначать неисправность подшипника ступицы.

Кроме того, переднеприводные автомобили можно поднять на подъемнике, и запустив двигатель, разогнать машину до 4000 оборотов. После этого автомобиль глушат и помощник прислушивается к доносящемуся хрусту и наблюдает за возникновением вибрации. Так или иначе, принимая в расчет указанные и учитывая все перечисленные степени износа, автовладелец сам будет в состоянии оценить необходимость и целесообразность замены данного изделия. При этом нужно также проявлять повышенное внимание и при выборе нового подшипника на замену. Отдавать предпочтение лучше более дорогостоящим, но высококачественным экземплярам. В некоторой степени это поможет Вам сохранить узлы Вашего автотранспорта в надежности в течение более длительного времени.

Подшипники качения являются основными опорными узлами механического оборудования. Безотказность данного узла может быть достаточно высокой. Правильно смонтированный подшипник, работающий в пределах расчётных нагрузок, может работать 10…20 лет. Часто это превышает срок службы механизма. Однако неправильный монтаж, недостаточная защита от попадания влаги и пыли, несоблюдение режимов эксплуатации, особенно смазывания, и ряд других причин приводят к преждевременному разрушению деталей подшипника. Период между заменами в этом случае сокращается до 1…6 месяцев. В процессе эксплуатации подшипник качения подвергается комплексному воздействию ряда факторов. Один из них является доминирующим с максимальной скоростью развития. Определив причину разрушения, износа подшипника, специалисты ремонтной службы получают возможность правильно выбрать вид ремонтного воздействия и осуществить мероприятия повышающие долговечность подшипника.

Большинство факторов разрушения подшипников, не поддаётся математическому расчёту, однако требует учёта при эксплуатации узла. Направление исследований в данном случае состоит в построении причинно-следственных связей и создании классификатора по типу повреждения подшипников.

Первым уровнем данной классификации могут быть виды механического износа:

• адгезионный (схватывание первого и второго рода);
• окислительный;
• осповидный;
• абразивный.

Виды механического изнашивания

Контактирующие поверхности деталей машин характеризуются микрорельефом и волнистостью, которыми в начальный момент работы узлов трения определяется площадь фактического контакта, давления. В процессе эксплуатации под действием рабочих нагрузок и деформаций образуется рабочий рельеф, состоящий из впадин и выступов. Их размеры зависят от внутреннего строения материалов деталей и процессов пластической деформации. При относительном движении в поверхностных слоях контактируемых деталей возникают упругопластические деформации, вызывающие появление вторичных (физических, химических, механических) процессов.

Износ схватыванием первого рода наблюдается при трении скольжения. Характеризуется возникновением адгезионных связей между деталями (). Условия возникновения:

• малая скорость относительного движения (до 1 м/с для узла состоящего из двух стальных деталей);
• высокое давление, превышающее предел текучести на площадках фактических контактов;
• отсутствие смазки или защитной плёнки окислов между трущимися деталями;
• низкая температура нагрева поверхностных слоёв – до 100 °С.

Рисунок 1 – Износ схватыванием первого рода двух стальных деталей

Для подшипников качения данный вид износа появляется на начальной стадии проворачивания внутреннего кольца подшипника на валу.

Проявление. На контактной поверхности детали из менее прочного материала образуются хаотически расположенные вырывы, а на детали из более прочного материала – налипания. Налипшие частицы высокой твёрдости способствуют развитию вторичных процессов местной пластической деформации и микрорезанию поверхностей трения. Силы трения определяются геометрическими характеристиками рабочих рельефов, площадью контактных поверхностей и прочностью металлических связей. Коэффициент трения чрезвычайно высок 4-6 единиц.

Разрывы металлических связей приводят к увеличению площади фактических контактов и уменьшению давления на поверхность трения. Интенсивность пластических деформаций снижается, на деталях появятся устойчивые плёнки окислов и износ схватыванием первого рода переходит в окислительный.

Окислительный износ развивается в условиях трения качения и трения скольжения со скоростями относительного движения деталей 1,5…7,0 м/с (без смазки). При граничной смазке интервал скоростей увеличивается до 20 м/с. Механизм разрушения – образование и разрушение твёрдых плёнок окислов, возникающих на поверхностях контактирующих деталей. Эти процессы характерны для узлов трения, детали которых изготовлены из материалов с высокой твёрдостью и повы- шенным пределом текучести.

Проявление . Вид деталей, характеризуется появлением матовых поверхностей, состоящих из плёнок химических соединений металла с кислородом (). Это наиболее благоприятный вид изнашивания. Скорость изнашивания минимальна по сравнению с другими видами механического износа. Коэффициент трения зависит от формы трущихся поверхностей и составляет порядка 0,3…0,7 при отсутствии смазывания.

Рисунок 2 – Окислительный износ на беговой дорожке наружного кольца радиально-упорного конического двухрядного роликоподшипника

Износ схватыванием второго рода . Условия образования: трение скольжения, высокое давление, скорость относительного перемещения (свыше 4 м/с), сочетание которых обуславливает большие потери на трение, высокий градиент и интенсивное возрастание температуры в поверхностных слоях (до 1600 °С).

Проявление . Внешний вид поверхности – вырывы частиц на детали из менее прочного материала, чередующиеся через примерно одинаковые промежутки. Температура поверхности 600…1400 °С. Такая температура заметно снижает механические свойства сталей, и металл размягчается, приводя к налипанию металла на поверхности более прочной детали (). Для подшипников качения износ схватыванием второго рода проявляется в виде заеданий, часто предшествующих полному разрушению.

Рисунок 3 – Вид поверхности подшипника скольжения при износе схватыванием второго рода

Осповидный износ возникает при трении качения, переменных или знакопеременных нагрузках и высоких давлениях, достигающих предела выносливости. Многократные нагружения вызывают усталость материала. На плоскостях максимальных напряжений внутри детали зарождаются трещины. Их развитие приводит к разрыву контактной поверхности, что принципиально изменяет характер взаимодействия деталей.

Проявление . В местах образования сколов на контактных поверхностях появляются осповидные углубления (). Наиболее характерный вид изнашивания для деталей подшипников качения, который должен проявляться через 5…7 лет работы.

Рисунок 4 – Осповидное выкрашивание на теле качения шарикоподшипника

Обнаружить осповидное выкрашивание во время осмотра механического оборудования чрезвычайно трудно. Элементы подшипника практически недоступны для визуального осмотра. Поворот шарика () на угол 60° не позволил бы обнаружить повреждение. Осмотр должен предварять результаты технического диагностирования.

Абразивный износ развивается при трении скольжения. Условия возникновения: наличие на поверхностях трения абразивных частиц, деформирующих микрообъёмы поверхностных слоёв и вызывающих процессы микрорезания.

Проявление . На поверхностях трения появляются однозначно ориентированные по отношению к направлению движения риски (). Скорость изнашивания зависит от размеров, формы, количества, свойств абразива и материала деталей, относительной скорости и давления на контактирующих поверхностях.

Рисунок 5 – Абразивный износ на беговой дорожке наружного кольца радиально-упорного конического двухрядного роликоподшипника

Дополнительные виды износа

Износ при прохождении электрического тока . При прохождении тока через шарикоподшипник на беговых дорожках появляются точки, расположенные цепочкой. При прохождении электрического тока через роликоподшипник на беговых дорожках появляются риски, полоски параллельные оси вращения (). Повреждения такого типа присутствуют лишь на одной беговой дорожке – это результат неравномерного распределения нагрузки по рядам тел качения двухрядного подшипника.

Рисунок 6 – Следы прохождения электрического тока на наружном кольце двухрядного сферического радиального роликоподшипника

Коррозионный износ – результат конденсации влаги в корпусе подшипника при отсутствии смазочного материала () или попадания воды в подшипник. Коррозионные разрушения всегда начинаются с поверхности металла. Коррозия на деталях подшипников бывает двух видов – сплошная и местная. Сплошная коррозия покрывает ровным слоем и изменяет шероховатость поверхности деталей, не образуя отдельных очагов. Местная коррозия наблюдается в виде пятен, глубина которых может быть от незначительного точечного углубления до язвин.

Рисунок 7 – Следы местной коррозии наружного кольца подшипника

Второй уровень классификации отражает силы, действующие на подшипник:

• радиальная сила, приложенная в одной точке, от веса деталей механизма или от технологической нагрузки, постоянная по направлению (местное нагружение);
• радиальная сила, приложенная в двух точках, деформирующая наружное кольцо подшипника, возникает в результате отклонений формы посадочного места подшипника;
• радиальная сила, приложенная в одной точке, совершающая периодическое колебательное движение в ограниченном секторе;
• радиальная сила, вращающаяся вместе с валом, возникает при неуравновешенности ротора, при изгибе вала (циркуляционное нагружение);
• осевая сила, действующая в продольном направлении на все тела качения, в результате изгиба вала, несоосности валов, воздействия продольной технологической нагрузки.

Воздействие указанных сил приводит к появлению на беговых дорожках подшипника характерных повреждений. Следы радиальной силы, приложенной в одной точке, постоянной по направлению, при вращающемся внутреннем и неподвижном наружном кольце проявляются в виде непрерывного следа на внутреннем кольце и местном изнашивании наружного кольца ().

Рисунок 8 – Следы радиальной силы, постоянной по направлению:
а) непрерывный след износа на внутреннем кольце;	б) местное изнашивание наружного кольца

Если неподвижным является внутреннее кольцо, а подвижным наружное, тогда воздействие постоянной радиальной силы проявится в виде непрерывного следа износа на наружном кольце и местном изнашивании внутреннего кольца.

При деформации наружного кольца подшипника в результате отклонений формы посадочного места на наружном неподвижном кольце появится осповидное выкрашивание в двух точках ().

Рисунок 9 – Осповидное выкрашивание в двух местах на беговой дорожке наружного кольца двухрядного сферического радиального роликоподшипника при отклонении формы посадочного места крышки подшипника

Радиальная сила, приложенная в одной точке, совершающая периодическое колебательное движение в ограниченном секторе приводит к местному изнашиванию наружного и внутреннего колец подшипника (). Такой вид изнашивания характерен для шарнирных механизмов, в которых вал совершает колебательные движения.

Рисунок 10 – Местное изнашивание беговой дорожки наружного кольца двухрядного радиального роликоподшипника при колебательном движении

Радиальная сила, вращающаяся вместе с валом, приведёт к появлению постоянного следа износа на неподвижном наружном кольце и местного выкрашивания на внутреннем кольце ()

Рисунок 11 – Местное выкрашивание внутреннего кольца шарикоподшипника при вращающейся радиальной силе, неподвижном наружном кольце и одновременном воздействии осевой силы

Осевая сила, действующая в продольном направлении, вызывает смещение следов износа на кольцах подшипника (). Дополнительно, о воздействии осевой силы можно судить по наличию засветлений на торцах роликов ().

Рисунок 12 – Высветления на торцах роликов одной из беговых дорожек двухрядного радиального роликоподшипника при воздействии осевой силы

Третий уровень классификации определяет характер взаимодействия контактирующих поверхностей .

В подшипниковом узле имеются как неподвижные, так и подвижные контактирующие поверхности деталей. Осмотр подшипника качения проводится последовательно от посадочной поверхности подшипника в корпусе механизма к посадочной поверхности внутреннего кольца на вал.

Если поверхности внутреннего кольца и вала неподвижны, то внутреннее кольцо подшипника имеет матовую поверхность ().

Рисунок 13 – Матовая поверхность внутреннего кольца подшипника при неподвижной посадке на вал

Ослабление посадки подшипника в результате ошибок монтажа, эксплуатации часто приводит к проворачиванию подшипника на валу и в корпусе (). Проворот подшипника сопровождается увеличением температуры узла, изменением характера шума и вибрации и приводит к недопустимому износу корпусных деталей.

Рисунок 14 – Следы проворачивания колец подшипника

Фреттинг-коррозия возникает при перемещении контактирующих поверхностей под воздействием переменных сил или вибраций. Проявляется в виде интенсивного окисления поверхностей, темных пятен на посадочных поверхностях колец подшипников (). Приводит к стуку, ударам при работе подшипника. При дальнейшем развитии может служить причиной зарождения усталостных трещин.

Рисунок 15 – Следы фреттинг-коррозии на посадочной поверхности колец шарикоподшипника:
а) внутреннего;	б) наружного

Если нагрузка неравномерно распределяется по длине ролика или между рядами тел качения двухрядного подшипника (), то долговечность подшипника значительно снижается. Причина – перекос корпуса подшипника.

Рисунок 16 – Неравномерное выкрашивание при изгибе вала:
а) по длине роликов радиального роликоподшипника;	б) по беговым дорожкам двухрядного радиального сферического шарикоподшипника

Осмотр внешних торцевых поверхностей колец подшипника позволяет подтвердить проворачивание колец или определить наличие контакта подшипника с рядом расположенной деталью ().

Рисунок 17 – Кольцевые риски на торцевой поверхности внутреннего кольца – результат контакта кольца подшипника с неподвижной деталью

Осмотр беговых дорожек внешнего и внутреннего колец позволяет установить характер контакта тел качения и беговой дорожки. Перекос вала относительно корпуса подшипника может быть зафиксирован по треугольному следу при колебательном характере нагружения подшипника ().

Рисунок 18 – Треугольная форма контакта кольца с роликом при перекосе вала относительно корпуса двухрядного роликового радиального подшипника

Трещины поперек беговых дорожек – результат воздействия динамических нагрузок, ударов или ошибок монтажа (). Сколы бортов колец - результат динамических воздействий осевой силы ().

Рисунок 19 – Результаты воздействия ударной нагрузки:
а) поперечная трещина на кольце подшипника;	б) сколы бортов кольца

Трещины, расположенные вдоль кольца подшипника, – результат отсутствия тепловых зазоров при нагреве механизма. Возникающая при тепловом расширении осевая сила приводит к исчезновению радиального зазора и возникновению значительных радиальных сил определяемых геометрией подшипника ().

Рисунок 20 – Схема распределения сил в шарикоподшипнике при отсутствии теплового зазора

Значение радиальной составляющей:

F t = F a × tgφ ,

где φ – угол между силами F и F a ; F – результирующая реакция, направленная перпендикулярно к контактирующей поверхности; F a – продольная сила.

Угол φ определяется допустимой осевой игрой δ и диаметром тел качения d W :

φ = arccos(δ / d W) .

Так как угол φ близок к 90° радиальные силы могут увеличиться до такой степени, что это приведет к разрушению наружного кольца ().

Рисунок 21 – Разрушение наружного кольца шарикоподшипника при отсутствии теплового зазора

Увеличенная осевая игра пары радиально-упорных шариковых подшипников приводит при возникновении продольной силы к появлению гранности или к осповидному выкрашиванию на нерабочей части беговой дорожки ().

Рисунок 22 – Вид нерабочей части беговой дорожки радиально-упорного шарикового подшипника при увеличенной осевой игре и продольном нагружении:
а) гранность;	б) осповидное выкрашивание

Бринеллирование проявляется в появлении вмятин на беговых дорожках с шагом, равным шагу тел качения. Оно является следствием ударных воздействий во время монтажа ().

Рисунок 23 – Бринеллирование на беговых дорожках упорного шарикоподшипника – вмятины с шагом, равным шагу тел качения

Ложное бринеллирование возникает при оттоке смазки с поверхностей качения подшипников неработающей машины в результате механических колебаний, передающихся от работающих механизмов. Проявляется в виде повреждений рабочей поверхности подшипника расположенных с шагом равным шагу тел качения ().

Рисунок 24 – Следы ложного бринеллирования на рабочей поверхности наружного кольца роликового радиально-упорного конического однорядного подшипника

Повреждения сепаратора – наиболее серьёзный вид повреждений. При повреждениях сепаратора возможны повреждения других деталей вследствие вибрации, износа, заклинивания и перекосов (). Наиболее распространенная причина разрушения сепаратора – проблемы смазывания и деформации наружных колец. Это приводит к возникновению неравномерных сил по телам качения и воздействию разрушающих сил на сепаратор.

Рисунок 25 – Разрушение сепаратора

Подшипники качения подлежат замене при наличии одного из повреждений:

• усталостные раковины на дорожках и телах качения;
• коррозионные раковины на дорожках и телах качения;
• трещины, сколы бортов, колец;
• трещины колец, роликов, шариков;
• трещины, излом сепаратора;
• задиры на рабочих поверхностях колец и тел качения;
• износ и обрыв заклепок сепаратора;
• забоины на сепараторе;
• рифление на рабочих поверхностях колец и тел качения;
• выработка на рабочих поверхностях колец и тел качения;
• вмятины на рабочих поверхностях;
• поверхностная коррозия на рабочих поверхностях подшипника;
• цвета побежалости на рабочих поверхностях;
• увеличение радиального зазора.

Большинство рассмотренных факторов не поддаётся математическому расчёту, однако требует учёта при эксплуатации узла. Направление дальнейших исследований состоит в построении причинно-следственных связей при разрушении подшипников. Это позволит обоснованно выбирать вид ремонтного воздействия и определять причины повреждений. На первом этапе можно предложить использовать причинные связи между классификационными признаками повреждений, приведенные в статье.

Подшипники используются в различных механизмах. Именно они и позволяют обеспечивать поступательное качение. Однако, у всего существует конечный ресурс. В данной публикации будут описаны методы, которые гарантированно дадут возможность выявить подшипники, которые уже не пригодны к использованию.

Любые подшипники (Днепропетровск поставляет широкий спектр подшипников) тестируются при помощи нижеуказанных методов. Следует понимать, что подшипниковый узел, у которого вышел ресурс, уже не подлежит восстановлению (только под замену).

Советы предельно простые и могут быть выполнены без специализированного оборудования:

• необходимо взять подшипник за внутреннюю обойму и попытаться сместить внешнюю (если это получается, сделать – ресурс вышел);
• с усилием вращаем внешнюю обойму – ход должен быть без биений, хруста и резких остановок;
• во время вращения подшипника раздаётся характерный звук (похож на качение резиновой покрышки по мокрой дороге);
• в случае если из подшипника вываливается один ролик, он не может большое использоваться.

Выполнять проверку рекомендуется без перчаток. Естественно, подшипник в полной мере очищается от смазки. Пальцы позволят ощутить даже самые незначительные биения. Если они только появляются, настоятельно рекомендуется оценить шарики/ролики в подшипнике на наличие коррозии или выработки.

В случае, если были обнаружены небольшие пятнышки ржавчины или металлическая пыль, можно с уверенностью сказать, что подшипник уже фактически своё отходил.

Подобная необходимость часто возникает в автомобилях. К примеру, Вы осуществляете проверку подшипникового узла на износ. И в результате обнаруживаете, что с одной стороны автомобиля подшипник уже «приехал».

Однако с другой стороны подшипник «ещё жив» и вполне может эксплуатироваться. В таких ситуациях профессионалы рекомендуют выполнить двойную замену подшипников во избежание возникновения дальнейших проблем в эксплуатации автомобиля.

Следуя вышеозначенным рекомендациям, Вы гарантированно сможете выявить проблему в подшипниковом узле на раннем этапе её формирования. А это означает, что техническая неисправность, которая может привести к серьёзным последствиям, не наступит.

Вы выборе новых подшипников выбирайте продукцию только проверенных брендов, использующих высокопрочные сплавы. Китайцы, к примеру, часто для шариков используют некачественный металл. Неудивительно, что достаточно скоро (тем более при высоких нагрузках) на шариках появляются сколы и выбоины.

В видео будет продемонстрировано, как самостоятельно осуществить проверку подшипника:

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.

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)

← Вернуться