Ступичный подшипник как проверить? Как проверить исправность ступичного подшипника? Диагностика подшипника ступицы Износ подшипников качения.

Данная деталь являет собой особый связующий механизм, он находится между осью и ступицей. К последней крепится диск с покрышкой. Такая деталь выполнена из двух колец, а между ними вставлены конические элементы, изолированные резиновой частью. Этот элемент причисляют к подшипникам качения. Ресурс ступичного подшипника достаточно велик и в среднем составляет 150 тысяч км пробега. Деталь можно не менять на протяжении 5 лет.

Как понять, что ступичный подшипник неисправен? В подобном случае к стандартному шуму покрышек во время движения прибавляется неприятный и очень низкочастотный гул. Помимо постоянного гула во время движения авто поломка ступичного подшипника может сопровождаться следующими «симптомами»:

1. Авто тянет в сторону – это происходит из-за того, что неисправная деталь как будто стопорится. Как результат, машину тянет вправо или влево, как при неисправности сход-развала.
2. При изношенном подшипнике обычно появляется вибрация, она во время езды отдает в руль и в кузов. Это один из явных признаков неисправности ступичного подшипника. Важно как можно скорее заменить этот элемент, так как обойма сильно изношена, и вот-вот произойдет «клин».

Ещё один из признаков поломки подшипника качения – своеобразный хруст при движении авто. Это случается из-за того, что обойма практически полностью развалилась и сферические элементы расположены неправильно. Узнать такой хруст легко, его хорошо слышно салоне.

Чем же опасен неисправный подшипник?

Если проигнорировать появившийся гул, свойственный поломке ступичного подшипника, то он будет усиливаться. Как итог, его будет замечать не только водитель, но также и все пассажиры. Неприятный шум при неисправности ступичного подшипника не самая главная проблема.

Намного хуже, что, если не предпринять никаких мер, элемент может заклинить . В итоге полуось полностью деформируется, а шаровая опора рычага моментально выходит из строя. Особенно опасно, когда такая поломка происходит при движении на повышенной скорости, к примеру, за городом.

Почему подшипник может выйти из строя?

Такого рода элементы имеют большой срок службы и ломаются достаточно редко. Однако каждый автомобилист всё-таки сталкивается с подобной проблемой. Наиболее частая первопричина неисправности ступичного подшипника – езда по плохой дороге. Плохое состояние дорог всегда влечёт за собой серьёзные последствия для авто. Именно поэтому существенно увеличивается нагрузка полностью на всю подвеску.

Ещё одна из причин поломки – это неверная запрессовка подшипника.

Если же он будет стоять неправильно, к примеру, наискосок, то он довольно быстро износится. Хватит его не больше, чем на 2 — 3 тысячи километров.

Как проверить неисправность ступичного подшипника

Самым первым признаком того, что неисправен передний ступичный подшипник, будет очень низкочастотный и весьма неприятный гул, который постепенно только нарастает. И всё-таки как проверить подшипник ступицы переднего колеса? Для наиболее детального определения возможно взять на вооружение следующий метод, в котором используются повороты влево и вправо.

1. В процессе поворота в левую сторону автомобиль начинает крениться на правую сторону. В таком же случае наибольшая нагрузка будет идти на правое колесо, с левого снимается вся нагрузка.
2. При движении авто на скорости от 10 до 15 км в час из-за очень резкого поворота руля в левую сторону полностью стихает посторонний гул. Это значит, что возникли проблемы со ступичным подшипником левого колеса. Если же шум уходит при повороте только направо, то сломан подшипник правого колеса.

Чтобы сделать диагностику наиболее правильной потребуется приподнять авто домкратом либо подъёмником (если есть). После мотор машины разгоняется до 4 передачи. Скорость должна достигать 70 — 80 км в час помощи автомобильного домкрата. Требуется запустить двигатель, разогнать машину, выжать сцепление, а после отключить передачу. Далее необходимо выйти из салона, а после на слух точно определить источник шума. Когда колесо полностью встанет, нужно взять его в руки по верхней и нижней части, начиная раскачивать его в вертикальном положении.

Наличие пусть даже маленького люфта — в этом случае можно говорить о выявленной поломке ступичного подшипника.

Точно таким же образом можно просмотреть наличие люфта при раскачивании колеса ещё и в горизонтальной плоскости.Существует ещё один вариант, как проверить ступичные подшипники:

1. Для начала нужно поставить авто на ровную поверхность. С это целью идеально пойдет наиболее ровное асфальтированное покрытие.
2. В первую очередь проводится проверка на люфт вертикальной оси. Для этого нужно взять колесо в верхней точке и попытаться сильно раскачать.
3. Если слышны щелчки, то уже можно говорить о наличии ступичного люфта.
4. Чтобы полностью быть уверенным в наличии неисправности подшипника, нужно приподнять колесо с использованием домкрата и начать быстро вращать его вручную. Если есть хруст, пора ехать на СТО.

Появление посторонних шумов со стороны передней подвески при движении автомобиля может быть вызвано целым рядом неисправностей. Одним из таковых может быть сильный износ ступичного подшипника левого или правого переднего колеса, замена которого вполне может быть выполнена своими руками, так как для этого не нужны даже яма или подъемник. В данной статье вы подробнее узнаете, как проверить ступичный подшипник. Выявить данную неисправность можно несколькими способами.

Косвенные признаки износа подшипника ступицы передней подвески

В данном разделе вы найдете признаки неисправности ступичного подшипника, а так же о том, как проверить подшипник ступицы переднего колеса.

• Характерным признаком того, что необходима замена подшипника ступицы в Калине , является посторонний ровный шум (гудение, гул) со стороны левого или правого колеса при движении. Как правило, в данном случае он усиливается на высокой скорости (более 80-90 км/ч), поэтому чаще всего замечается при движении по трассе.

• Из-за шума, создаваемого потоком воздуха и при контакте покрышек с дорогой, далеко не всегда можно точно определить источник звука. Примечательно, что из салона шум с правой стороны зачастую воспринимается как с левой и наоборот. В этом случае необходимо обратить внимание на то, как изменяется звук на поворотах, так как в этот момент на подшипник приходится повышенная нагрузка. Так, исчезновение звука при повороте налево и его усиление при повороте направо свидетельствует об износе левого подшипника ступицы . Соответственно, об износе правого говорят противоположные симптомы.

Диагностика подшипника ступичных подшипников левого и правого переднего колеса

Как узнать какой ступичный подшипник гудит?

• Чтобы наверняка удостовериться в неисправности подшипников ступицы переднего левого или правого колеса, или же отсутствии таковой, лучше производить проверку на стоящем автомобиле. Вывесив передние колеса и задействовав стояночный тормоз, необходимо «разогнать» на пятой передаче стоящий на месте автомобиль до 120 км/ч и послушать с какой стороны раздается шум. В идеале лучше это делать при помощи фонендоскопа.

Недостатком вышеописанного способа диагностики является шум работающего двигателя, который может заглушить звук, и отсутствие нагрузки. Более объективным симптомом является наличие люфта, который можно выявить, покачав переднее колеса руками взявшись за верхнюю его часть. Кроме того, колесо можно прокрутить руками, обратив внимание на наличие посторонних звуков и плавность замедления движения. В данном случае нагрузка невелика, но зато отсутствует шум, издаваемый двигателем и КПП. Проверку лучше производить с помощником, который будет нажимать на педаль тормоза, не блокируя колесо полностью – если звук при этом пропадает, дело почти наверняка именно в подшипнике.

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.

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.

Локализация:

Признак:
Отслаивание на одной дорожке качения по всей окружности
Причина:
Чрезмерная осевая нагрузка
Корректирующее действие:
Уточнить правильность использования подшипника и проверить режимы нагрузки

Несмотря на то, что отслаивание в подшипнике сначала проявляется в чрезвычайно малой степени, оно значительно разрастается за сравнительно короткий промежуток времени. Нелегко определить здесь, появилось ли отслаивание в процессе обычной эксплуатации по истечении срока службы, или же это результат неправильной нагрузки.
К тому же, в отличие от других неисправностей, отслаивание часто наступает в результате сложного взаимодействия факторов смазки, нагрузки и вибрации, и, таким образом, сложно все свести к одной причине. Тем не менее, так как вероятность преждевременных трещин при правильном смазывании и нагрузках предельно мала, то следует рассматривать смазывание и размеры нагрузки как возможные источники неисправностей. На рисунке слева показана ранняя стадия отслаивания, которое происходит только на одной стороне сферического роликоподшипника, в результате чрезмерной осевой нагрузки. В дополнение к неправильной нагрузке причинами отслоения на ранней стадии являются сборка в наклонном положении, неправильный выбор зазора подшипника и низкая точность корпуса.

Локализация:
Ролики двухрядного цилиндрического роликоподшипника
Признак:
Задиры на торцевой поверхности роликов
Причина:
Недостаточное количество смазки и чрезмерная осевая нагрузка
Корректирующее действие:
Улучшить условия смазки и метод смазки и проверить режимы нагрузки

В роликоподшипниках шероховатости появляются на поверхности ребра или на ролике из-за аккумуляции маленьких задиров, образованных в результате недостаточной смазки или улавливания осколков на поверхности ребра или конца ролика до того, как задиры появятся на поверхности качения. Следовательно, повреждение возникает на поверхности ребра или конца ролика до того, как оно появится на поверхности качения.

Размывание поверхности (полосы)

Локализация:
Наружное кольцо цилиндрического роликоподшипника
Признак:
Размывы появляются по всей окружности на поверхности дорожки качения
Причина:
Недостаточная радиальная нагрузка, проскальзывание роликов, вызванное чрезмерным количеством смазки
Корректирующее действие:
Изменить зазор подшипника, улучшить метод смазки, проверить режимы нагрузки

Размывание представляет собой повреждение поверхности, которое происходит между поверхностью дорожки качения и поверхностью качения, вызванное во время работы небольшими заеданиями, возникающих в результате скольжения и разрыва масляной пленки. Поверхность поврежденной зоны становится грубой в результате накопления мелких прилипаний, как показано на рисунке. Требуются более качественная смазка и улучшение метода смазки.

Разломы и трещины

Локализация:

Признак:
Трещины появляются на обратной поверхности борта внутреннего кольца
Причина:
Большая ударная нагрузка при монтаже
Корректирующее действие:
Откорректировать метод монтажа (использовать и соответствующие инструменты для монтажа)

На рисунке справа показан разлом на большом ребре внутреннего кольца конического подшипника. Это происходит, когда к подшипнику применяется неправильная осевая нагрузка или ударная нагрузка, или когда несоответствующая сила применяется к ребру во время сборки или разборки подшипника. Причины трещин включают применение тяжелой ударной нагрузки (см. рисунок слева) и чрезмерного натяга. Когда подшипник поддерживается только за два края внешнего кольца, он может треснуть вдоль осевой плоскости. А там, где есть проскальзывание между внутренним кольцом и валом или корпусом, трещина появится в правых углах в направлении проскальзывания. Данный феномен наблюдается в тех случаях, когда наружное кольцо слабо посажено к валу, и происходит пробуксовка.

Локализация:
Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника
Признак:
Осевое растрескивание происходит на поверхности дорожки качения
Причина:
Сильное давление при посадке, вызванное разницей температур вала и внутреннего кольца
Корректирующее действие:
Проверить применение подшипника и использовать подшипники серии TL NSK (специальная сталь)

Локализация:
Сепаратор радиально-упорного шарикоподшипника
Признак:
Разломы стенок карманов чугунного механически обработанного сепаратора
Причина:
Несоответствующее воздействие по нагрузке на сепаратор, вызванное смещением во время монтажа между внутренним и наружным кольцами
Корректирующее действие:
Проверить метод монтажа

Локализация:
Внутреннее кольцо конического роликоподшипника
Признак:
Появление небольших и больших вмятин и зазубрин на всей поверхности дорожки качения
Причина:
Попадание инородных веществ и грязи на поверхность
Корректирующее действие:
Улучшить уплотнение, фильтровать смазочное масло

Локализация:
Тело качения шарикового подшипника
Признак:
Возникновение точечной коррозии на поверхности тел качения
Причина:
Попадание инородных частиц в смазку
Корректирующее действие:
Улучшить механизм уплотнения, фильтровать смазочное масло

Локализация:

Признак:
Появление коррозионно-механического изнашивания на поверхности по внутреннему диаметру подшипника
Причина:
Вибрация
Корректирующее действие:
Проверить посадку с натягом

Ложное бринеллирование (выбоины)

Локализация:
Внутреннее кольцо радиального шарикоподшипника
Признак:
Появление ложного бринеллирования на дорожке качения
Причина:
Вибрации от внешнего источника при стационарном положении
Корректирующее действие:
Обеспечить сохранность вала и корпуса при транспортировке, уменьшить вибрацию за счет преднатяга, использовать соответствующий смазочный материал

Выбоины на дорожках скольжения (выбоины Бринелля) могут появиться в результате небрежного обращения с подшипником, попадания посторонних частиц или тяжелой ударной нагрузки, примененной к подшипнику в состоянии покоя. К тому же, выбоина, подобная выбоине Бринелля, может быть вызвана повышенным истиранием в области контакта тела качения и дорожки качения из-за вибрации или качательного движения. Этот феномен, известный как ложное бринеллирование, часто наблюдается особенно в тех случаях, когда подшипник транспортируется во время установки в станок.

Локализация:
Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника
Признак:
Проскальзывание, сопровождающееся задирами на поверхности посадочного отверстия подшипника
Причина:
Недостаточный натяг
Корректирующее действие:
Проверить натяг и предотвратить проворот. Использовать .

Проскальзывание - это феномен в подшипниках, когда относительное скольжение происходит на пригнанных поверхностях (между поверхностью отверстия внутреннего кольца и валом; и между внешней поверхностью наружного кольца и корпуса), образуя таким образом зазор на месте установки/подгонки. Проскальзывающая пригнанная поверхность образует блестящую или дымчатую поверхность с иногда появляющимися задирами или износом. На рисунке приведен пример данной проблемы. Проверка натяга пригоняемой поверхности и боковой затяжки внешнего кольца эффективна в целях предупреждении проскальзывания. Смазывание между подшипником и валом/корпусом эффективно в предотвращении задиров и износа.

Локализация:
Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника
Признак:
Дорожка качения обесцвечивается и плавится. Частицы износа сепаратора прокатываются и налипают на дорожку качения
Причина:
Недостаточное количество смазки
Корректирующее действие:
Проверить используемую смазку и метод смазки

Локализация:
Внутреннее кольцо конического роликоподшипника
Признак:
Полосатый рисунок коррозии появляется на поверхности дорожки качения
Причина:
Разность электрических потенциалов внутреннего и наружного колец
Корректирующее действие:
Изоляция подшипника

Когда электрический ток проходит через подшипник в рабочем состоянии, область контакта между внутренним/наружным кольцом и шариком/роликом расплавится из-за дугового разряда, проходящего через очень тонкую масляную пленку для формирования желобообразных складок. Данные желобки могут появиться в виде рябизны или полосатой неровной поверхности. Когда степень электрической коррозии значительная, это вызывает отслаивание, или нарушается жесткость поверхности дорожки качения, вызывая ускоренное абразивное истирание.

Локализация:
Внутреннее кольцо сферического роликоподшипника
Признак:
Ржавчина на поверхности качения по шагу роликов
Причина:
Попадание воды в смазку
Корректирующее действие:
Улучшить механизм уплотнения

Коррозия внутренней стороны подшипника вызывается попаданием жидкости или использованием неправильного смазывающего вещества. На рисунке слева показан пример коррозии, вызванной недостаточным смазыванием из-за попадания жидкости.
Красно-коричневый или красно-черный абразивный порошок может появиться на пригнанной поверхности вала между валом/корпусом и внутренним/наружным кольцом. Окись образуется окислением пригнанной поверхности вала в результате небольшого скольжения между валом/корпусом и внутренним/наружным кольцом, которое возникает из-за малого контакта между ними, и часто наблюдается в сферах, где применяются вибрация и тяжелые нагрузки. Данный феномен, известный как коррозионное истирание (также называемый ), на первый взгляд похож на ржавчину.

Локализация:
Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника
Признак:
Осевые царапины на поверхности качения
Причина:
Наклон внутреннего и наружного колец во время монтажа
Корректирующее действие:
Центрирование соответствующих сопрягающихся деталей при монтаже

Локализация:
Внутреннее кольцо шарикоподшипника с 4-х точечным контактом
Признак:
Появление голубого или фиолетового оттенка на поверхности дорожки качения
Причина:
Тепловыделение, вызванное недостаточной смазкой
Корректирующее действие:
Откорректировать метод смазки

Факторы, влияющие на износ, включают попадание осколков, недостаточное смазывание и неправильное смазывающее вещество. Или же попадание воды вызывает коррозивный износ поверхности скольжения или поверхности качения. К тому же абразивное истирание может быть вызвано на пригнанной поверхности вала проскальзыванием по причине неправильной посадки.