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:
0
Лабораторная работа
Дефектация подшипников качения
Цель работы:
Практическое освоение методов определения износа подшипников качения.
Общие сведения о подшипниках качения и их дефектации
Подшипник качения, как правило, представляет собой отдельный узел, состоящий из наружного и внутреннего колец, тел качения, расположенных между кольцами и сепаратором разделяющего и удерживающего эти тела в определенном положении.
Все конструктивные разновидности подшипников классифицируются; в соответствии с ГОСТ 3395-89 по следующим основным признакам: по направлению действия воспринимаемой нагрузки - радиальные, упорные, радиально-упорные и упорно-радиальные; по форме тел качения - шариковые и роликовые; по числу рядов тел качения - однорядные, двухрядные, четырехрядные и многорядные; по основным конструктивным признакам - самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся, с цилиндрическим или конусным отверстием внутреннего кольца, одинарные или двойные, сдвоенные, строенные и др.
Подшипники качения различаются так же по точности их изготовления ГОСТ 520-2002 устанавливает 5 степеней точности: 0, 6, 5, 4 и 2. Точность подшипников качения определяется точностью посадочных размеров колец и их ширины или (для радиально-упорных) монтажной высоты и точностью вращения колец. Показатель точности вращения, характеризуемый радиальным и осевым биением, имеет особенно важное значение для вращающегося кольца, т. к. его биение передается на связанные с ним детали узла, вызывая нежелательные последствия: динамические нагрузки, вибрацию, шум и др.
В большинстве конструкций машин пищевых и химических производств применяют подшипники нормального класса точности 0. Применение подшипников болеё высоких классов точности ограничено их большой стоимостью, например, для подшипников с диаметром внутреннего кольца порядка 50-80 мм относительная стоимость в зависимости от класса точности составляет:
класс точности 0 6 5 4 2
радиальное биения, мкм 20 10 5 3 2,5
относительная стоимость 1 1,3 2 4 10
Числа означающие класс точности подшипников 6, 5, 4, 2 указываются перед условным обозначением подшипника и отделяются от него тире. Цифра 0 не ищется.
Качество подшипников должно соответствовать ГОСТ 520-2002, а в особых случаях специальным дополнительным условиям.
Перед осмотром подшипников, их промывают без нагрева в бензине с добавлением 6...8 % минерального масла (веретенного). При сильном загрязнении подшипники предварительно промывают в ванне с маслом при температуре порядка 90 °С.
Для удаления коррозии подшипник после тщательного промывания в бензине протирают сукном, смоченным в смеси минерального масла и окиси хрома. Допускается чистка поверхности подшипников от коррозии - (кроме тел вращения) шлифшкуркой с последующей зачисткой пастой ГОИ.
Ремонт подшипников производят только на специализированных заводах. Без отправки на эти заводы может быть выполнен только простейший ремонт подшипников, а именно восстановление посадочных мест нанесением полимеров, клея или хромированием, осадка сепараторов на прессе, комплектация подшипников из однотипных изношенных деталей. В этом случае за основную деталь принимают внутреннее кольцо. Контроль за обязательным осуществлением ремонта, предусмотренного тех условиями, непосредственно на предприятиях пищевой и химической промышленности осуществляют лаборатории комитета стандартов.
Контроль подшипников качения производится как визуально, так и с помощью замеров.
Наружным осмотром (при необходимости и с помощью лупы) проводится тщательная проверка колец, беговых дорожек, шариков и роликов. При наличии трещин, цветов побежалости, следов защемления, выкрашивания, отслаивания, шелушения, раковин, а также царапин или глубоких рисок на беговых дорожках, шариках или роликах, надломов и сквозных трещин на сепараторе подшипники выбраковываются. При отсутствии указанных неисправностей шарикоподшипники проверяются на легкость вращения от руки. При вращении от руки подшипник должен иметь ровный ход, без заедания, и небольшой шум.
Подшипники, годные по проверке на легкость вращения и осевой шум, подвергайся контролю на величину радиального и осевого зазора, для этого внутреннее кольцо подшипников закрепляют в приспособлении, а к наружному подводят наконечник индикатора или миниметра, закрепленного на стойке. Перемещая наружное кольцо в направлении индикатора и обратно определяют, величину радиального зазора по максимальному отклонению стрелки. Радиальный зазор проверяют в 4-х точках, поворачивая наружное кольцо при каждом измерении на 90°. данные о нормативных зазорах в подшипниках, наиболее распространенных в химической и пищевой отраслях промышленности приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Нормативные радиальные зазоры в подшипниках, мкм .
|
Внутренний диаметр подшипника |
Вид подшипника |
||
|
Шарикоподшипник однорядный |
Роликоподшипники |
||
|
Радиальные |
Сферические с цилиндр. отверстием |
||
|
Свыше 10 до 18 |
|||
Допускаемая величина зазора, при установке на машину при текущем ремонте составляет, а при капитальном, где следует принять из таблицы1.
Наружный диаметр подшипника определяют только при наличии следов износа с помощью микрометров или пассаметров, а внутренний с помощью индикаторных нутрометров.
Высоту конических подшипников удобнее определять с помощью микрометрического или штанген-глубиномера.
Рисунок 6.1 - Схема определения величины зазора в подшипниках а) шариковых; б) роликовых.
При этом расчет ведут в следующей последовательности:
Определяют допустимый и предельные износы сопряжения колец подшипников качения с валами и корпусами IS доп и IS пр по следующим формулам:
для посадки с натягом
IS доп =0,1D+1,8T SK -5,0 (6.1)
IS пр =35+1,8T SK +0,6D (6.2)
для переходной посадки
IS доп =10+0,1D+1,5T SK (6.3)
IS пр =60+0,1D+2,4T SK (6.4)
для посадки с зазором
IS доп =0,1D+1,8T SK -10 (6.5)
IS пр =15+0,1D+4,0T SK (6.6)
где D - диаметр кольца подшипника, мм,
T SK -допуск сопряжения
T SK =T d +T D , (6.7)
T d - допуск на изготовление вала,
T D - допуск на изготовление отверстия.
Определяют допустимый и предельные размеры посадочных мест обойм подшипника:
для внутреннего кольца, предназначенного для работы со сменяемым валом
D доп =D min +IS доп (6.8)
D пр =D min +IS пр (6.9)
то же, но для работы с валом, бывшим в эксплуатации
D доп =D min +0,3IS доп (6.10)
D пр =D min +0,3IS пр (6.11)
для наружных колец подшипников, предназначенных для работы со сменяемым (новым) корпусом
d доп =d max -IS доп (6.12)
d пр =d max -IS пр (6.13)
то же, но для работы с корпусом, бывшим в эксплуатации
d доп =d max -0,3IS доп (6.14)
d пр =d max -0,3IS пр (6.15)
В формулах (6.1) - (6.15):
D min - минимальный размер отверстия внутреннего кольца подшипника в соответствии со стандартом,
d max - максимальный диаметр наружного кольца подшипника в соответствии со стандартом.
Отклонение колец подшипников от номинальных размеров приведенных в таблице 6.2.
Таблица 6.2 - Предельное отклонение колец подшипников класса точности 0, мкм, .
|
Интервалы диаметров подшипников |
Тип подшипника |
|
|
шариковые и роликовые радиальные и шариковые радиально-упорные |
роликовые конические |
|
|
Свыше 10 до 18 |
||
Порядок выполнения работы
Произвести визуальный осмотр подшипника.
Проверить подшипник на плавность вращения и отсутствие повышенного шума при вращении.
Произвести замеры наружного и внутреннего диаметров подшипника и его ширины. (Пределы изменения ширины конических подшипников приведены в каталогах).
Результаты визуального наблюдения, проверки на плавность вращения и результаты замеров занести в таблицу 6.3.
Отчет по работе
должен включать:
Краткое изложение сведений о подшипниках качения и их дефектации;
Таблицу результатов проверки качества подшипников;
Выводы по работе.
Материалы и инструмент
При выполнении работы используется:
Приспособление для замера радиальных зазоров;
Штанген-глубиномер или микрометрический глубиномер;
Набор микрометров;
Индикаторные нутромеры;
Практическая часть
Таблица 6.3 - Результаты проверки качества подшипников
|
Тип подшипника |
№ по стандарту, класс точности |
Заключение о пригодности подшипника в эксплуатацию |
|||
|
По результатам визуального наблюдения |
По результатам проверки на плавность вращения и бесшумность работы |
По результатам измерений |
|||
|
Сколы на наружном кольце, выкрашивание |
Ход неровный с заеданием |
D нар =130 мм D внут =45 мм |
|||
|
подшипник качения шариковый однорядный |
Сколы на наружном кольце, следы защемления, царапины |
Ход неровный с заеданием |
D нар =47 мм D внут =11 мм |
||
|
подшипник скольжения роликовый однорядный, конический |
Выкрашивание, шелушение |
Ход неровный с заеданием |
D нар =118 мм D внут =50 мм |
||
Вывод: Данные подшипники выбраковываются, т. к. обнаружены сколы, выкрашивание, следы защемления и царапины на беговых дорожках
Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
Конструкция подвески автомобиля - это достаточно сложный технический узел. Его составляющие постоянно дорабатываются, меняются и усовершенствуются. Но неизменным элементом подвески любого автомобиля был и остаётся ступичный подшипник. Как проверить элемент и каковы причины его износа? Ответы на эти и многие другие вопросы - в нашей сегодняшней статье.
Назначение
Для чего нужен данный элемент? Ступичный подшипник служит для обеспечения равномерно вращения колес автомобиля. Таким образом, данный механизм является связующим звеном между осью автомобиля и ступицей, к которой крепится на болтах диск с покрышкой.
Деталь относится к подшипникам качения. Состоит из металлических колец, между которыми запрессовываются конические элементы. Последние отделяются от корпуса резиновым изолятором.
Ресурс
Стоит отметить, что ресурс у данного элемента может сильно отличаться. Но зачастую срок службы ступичного подшипника (как проверить его, рассмотрим далее) - около 150 тысяч километров. Деталь без проблем выхаживает 5 и более лет эксплуатации.
Что влияет на ресурс?
Ключевой фактор, влияющий на этот параметр - смазка. Она заложена внутри неразборного корпуса. Материал рассчитан на весь срок эксплуатации. Хотя на некоторых отечественных авто элемент может разбираться и обслуживаться. Ниже мы выделим несколько факторов, из-за которых подшипник ступицы выходит из строя:
Как проверить исправность ступичного подшипника? Сделать это можно несколькими способами. О каждом из них мы расскажем подробней.
Способ № 1
Этот метод предполагает проверку состояния элемента без его демонтажа. Более того, вам необязательно заезжать на подъемник или использовать специализированное оборудования. Как проверить подшипник? Суть способа предельно ясна. Необходимо разогнать машину до 70-80 километров в час и переключиться на «нейтраль». Далее нужно тщательно прислушаться к шумам работы подвески. Важно выбирать максимально ровный участок дороги, чтобы ходы подвески были минимальными. Если вы слышите какой-либо гул, это говорит о неисправности подшипника.
Также отметим, что этот гул поначалу может быть еле заметным. Но это говорит о том, что процесс разрушения обоймы уже начался, и он необратим. Со временем гул будет усиливаться. В конечном итоге он сопоставится с шумом работы реактивных турбин самолета. Но доводить элемент до такого состояния крайне опасно - деталь может заклинить в любую секунду.
Способ № 2
Как проверить задний ступичный подшипник и передний? Необязательно искать ровный полигон для этого. Можно загнать машину на подъемник. Далее руками следует взяться за верхнюю и нижнюю часть покрышки и немного пошатать ее в горизонтальной или вертикальной плоскости. Какие-либо люфты исключены. Если вы увидели, что колесо шатается с зазором, значит, ступичный подшипник пришел в негодность. Отметим, что на задних колесах допускается небольшой люфт. Но его величина едва превышает сотых долей градуса. На передней же оси люфт и вовсе не допустим.
Если нет возможность использовать подъемник, не беда. Воспользуйтесь домкратом. Но минус данного способа в том, что вывешивать придется все четыре колеса по отдельности (поскольку подшипник может загудеть с разных сторон). Это займет немного больше времени. Но это еще не все методы того, как проверить подшипник ступицы. Есть еще один проверенный способ.
Способ № 3
В этом случае нам потребуется применить навыки контраварийного вождения. Плюс этого метода в том, что нам не нужно искать длинный участок дороги и разгонять машину до высоких скоростей. Но ровность покрытия тоже важна. Итак, как проверить ступичный подшипник? Разгоняем машину до 20-30 километров в час и начинаем резко вращать рулем вправо-влево. Так мы проверим, насколько сильно кренится кузов машины. Занос должен увеличиться, если ступичный подшипник неисправен. Все это будет сопровождаться характерным гулом. На поворотах он усиливается в разы.
Также этим способом мы можем определить, на какой именно стороне неисправен элемент. При повороте направо, нагрузка идет на левый подшипник (поскольку кузов смещается в противоположную сторону). Но выяснить, задний это элемент или передний, можно только на подъемнике.
При покупке нового подшипника, важно проверить наличие в нем смазки. Часто недобросовестные производители не докладывают ее до нужного уровня. В результате элемент постоянно подвергается нагрузкам и выходит из строя.
Нередки случаи, когда деталь ломалась уже к 3000 км (особенно на УАЗах). Оптимальный вариант - выпотрошить всю имеющуюся смазку и нанести новую, купленную отдельно. Благо, сейчас продаются специализированные смазки. Они отличаются стойкостью к вымыванию и не меняют свойства при высоких температурах.
Заключение
Итак, мы выяснили, как проверить ступичный подшипник на предмет исправности. Помните, что при любых проблемах будет нарушаться целостность его обоймы. Возрастает люфт, ухудшается управляемость автомобиля. Ну и, конечно же, все проблемы сопровождаются характерным гулом. Важно заметить его на ранней стадии. Ездить с таким подшипником и далее крайне опасно. Особенно если это элемент передней оси.
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.