При ревизии оборудования или замене смежных узлов ремонтники нередко диагностируют преждевременный износ подшипников. Опоры вращающихся валов становятся непригодными к дальнейшей эксплуатации, хотя «по документам» срок их плановой замены еще не подошел. Исследования условий эксплуатации, микроструктуры и исходных дефектов материалов, которые проводятся компанией SKF, показывают, что наиболее частыми причинами снижения ресурса подшипников являются ошибки монтажа, смазывания, отсутствие своевременного обслуживания и попадание загрязнений внутрь корпусов. 

В вышеописанных случаях замена подшипника или переход на продукт другого производителя не дадут положительного результата. Если во время ревизии выявлен дефект, необходимо установить и устранить его причину.

Виды повреждений подшипников

Абразивный износ. В результате попадания крупинок ржавчины, окалины или металлической пыли контактные поверхности колец, роликов или шариков становятся матовыми, как после пескоструйной обработки. Дальнейшая эксплуатация подшипника в абразивной среде приводит к увеличению зазоров.

Фото: eurobearings.es

Вмятины. Крупная частица, попавшая между роликом и кольцом, оставляет отпечаток соответствующей глубины. Также вмятины могут быть оставлены самими телами качения.

Задиры. При остановке вращения роликов вокруг своей оси и скольжении по кольцам на них возникают дефекты, связанные с налипанием металла. Подобные дефекты возникают и на посадочных поверхностях подшипников при проворачивании наружного кольца в буксе или внутреннего по валу.

Фото: nskeurope.com

Коррозия. Явление вызвано химическим или электрохимическим окислением металла, в начальной стадии проявляется в виде пятен ржавчины, на месте которых затем образуются глубокие раковины.

Фото: researchgate.net

Следы прохождения электричества. Глубина проплавления металла зависит от напряжения и силы тока, продолжительности его воздействия, частоты вращения вала, вида смазочного материала. При прохождении электричества через подшипник на полностью остановленном роторе возникает один – два дефекта. Во вращении постепенно повреждаются все поверхности качения.

Отпуск стали. Изменение цвета колец и тел качения на синий, желтый или коричневый свидетельствует о том, что подшипник подвергался нагреву. В результате в стали произошли фазовые и структурные превращения, которые привели к снижению твердости.

Фото: smtu.ru

Поверхностные разрушения. Отслоение частиц металла выглядит как крупнозернистый излом и образуется в результате сухого трения. Этот дефект часто путают с естественной усталостью, которая проявляется в виде мелкой сетки в подповерхностном слое.

Фото: nskeurope.com

Трещины. Этот вид повреждений считается вторичным, поскольку чаще всего развивается в местах задиров, коррозии, усталостных раковин или вмятин. Часто трещины являются следствием нарушения технологии сборки.

Фото: pnevmolux.com

Характерные причины повреждений и способы их предотвращения

Вид повреждений	Вероятные причины возникновения	Как предотвратить
Абразивный износ	Попадание грязи при монтаже. Разрушение уплотнений. Воздействие стружки от латунного сепаратора.  Недостаточное смазывание.	Удалить загрязненную смазку, промыть подшипник. Заменить уплотнения.   Найти причины утечки масла, пересмотреть и скорректировать режим подачи густой смазки.
Вмятины от тел качения	Прикладывание усилий не к тому кольцу во время монтажа. Слишком большой натяг. Зажатие наружного кольца корпусом. Неправильное соотношение радиальных и осевых рабочих нагрузок. Перегрев.	Проводить сборку в соответствии с технологической картой.  Проверить натяг (после демонтажа поврежденного подшипника). Проверить внутренний диаметр в корпусе, при необходимости – расточить. Проверять вращение и радиальный зазор в подшипнике щупами.  Найти причину увеличения нагрузок. Решить проблемы смазывания и охлаждения. Выбрать подшипник с увеличенным тепловым зазором.
Вмятины от инородных тел	Попадание частиц в процессе монтажа или со смазкой.	Удалить загрязненную смазку, промыть подшипник.
Задиры на торцах роликов	Недостаток смазки. Чрезмерные осевые нагрузки.	Проверить подачу смазки. Устранить причины осевых нагрузок.
Задиры на поверхностях качения	Удары при монтаже. Перекос наружного кольца относительно внутреннего. Нарушение центровки в муфтовом соединении.	Напрессовывать через мягкую оправку. Устранить перекос, при монтаже проверять вращение.  Совместить оси сопрягаемых валов.
Задиры на посадочных поверхностях	Зазоры, вследствие которых произошло проворачивание или осевое смещение колец относительно вала или корпуса.	Проверять размеры перед сборкой. Восстановить диаметры посадочных поверхностей вала и корпуса. При невозможности восстановления – заменить детали. Выбрать посадку с большим натягом.
Коррозия	Попадание воды в подшипник со смазкой или через уплотнения. Зазоры на посадочных местах.	Проверить качество смазочного материала, заменить уплотнения. Увеличить натяг. Устранить «эллипс» и «конус» на сопряженных с подшипником деталях.
Прохождение электрического тока	Проведение сварочных работ. Пробой изоляции питающих кабелей.	Устанавливать обратный кабель так, чтобы исключить прохождение тока через подшипник.  Заземлять оборудование.
Поверхностные разрушения	Избыточный натяг.  Отклонения формы посадочных поверхностей от цилиндрической. Деформации и смещения деталей корпуса при затяжке болтов. Смещение одного кольца относительно другого в осевом направлении.	Выполнять посадку в соответствии с допусками. Наплавка с последующей шлифовкой или замена деталей. Расточить отверстие в корпусе при утянутых болтах. Использовать направляющие штифты при сборке. Проверить линейные размеры всех шеек  на валу. Выполнить регулировку в осевом направлении.
Отпуск	Перегрев во время монтажа. Отсутствие смазки. Отказ системы охлаждения. Чрезмерный натяг.	Не использовать открытый огонь для нагрева подшипников (газовые и керосиновые горелки). Применять индукционные нагреватели или масляные ванны с контролем температуры. Проверить наличие смазки. Проверить циркуляцию хладагента. Проводить сборку в соответствии с допусками.
Трещины	Удары молотком, использование закаленных оправок. Чрезмерный натяг. Трещина возникает при остывании подшипника (горячая цилиндрическая посадка) или во время монтажа (коническая посадка).	Использовать инструмент и технологии, рекомендуемые в каталоге подшипников.  Соблюдать натяг, изменить посадку. Использовать технологию монтажа SKF Drive-Up Method. Назначить посадку с меньшим натягом.

Множество вторичных повреждений возникает при разрушении сепаратора. Из-за этого не удается установить причину возникновения проблемы. Единственный способ избежать разрушения – выполнять регулярный осмотр и диагностику оборудования.

Диагностика

Вибромониторинг. Любой вид износа сопровождается увеличением уровня вибрации. В зависимости от степени ответственности узла разрабатывают график периодического контроля виброскорости и амплитуды колебаний или в опоры устанавливаются стационарные преобразователи для непрерывного слежения. Контроль вибрации позволяет выявить некоторые ошибки монтажа. Например, наличие осевых колебаний говорит о перекосе колец, а нестабильность фазы – о прогибе вала. 

Контроль температуры. При утечке масла или прекращении циркуляции охлаждающей жидкости подшипник перегревается и разрушается в течение нескольких минут. Установка термостата в опору дает возможность отключить оборудование при превышении температурного порога. 

Контроль нагрузки привода. Высокие пусковые и рабочие токи – следствие того, что подшипники установлены несоосно, наружное кольцо зажато корпусом, увеличен натяг по внутреннему диаметру, посадочное место имеет эллипсовидную поверхность. Нагрузка увеличивается из-за вмятин, разницы в температурах вала (внутреннего кольца) и корпуса (наружного кольца). 

Как избежать преждевременного износа подшипников

Чтобы подшипник отработал заложенное количество циклов, необходимо соблюдать правила монтажа, указанные производителем, требования к сборке и техническому обслуживанию узлов и механизмов. В большинстве случаев достаточно выполнения следующих рекомендаций:

• Хранить подшипники в заводской упаковке и вскрывать непосредственно перед монтажом.
• Удалять консервационную смазку, если это указано в паспорте сборочной единицы.
• Не допускать попадания пыли и инородных предметов в механизм, закрывать отверстия и посадочные места парафиновой бумагой или полимерной пленкой. Контролировать отсутствие ворса после протирки поверхностей ветошью.
• Не производить сборку вблизи металлообрабатывающих станков, на сварочных постах и в местах проведения газорезательных работ.
• Не наносить ударов по подшипнику. 
• Для посадки с натягом использовать гидравлические домкраты и втулки из незакаленных металлов.
• Для нагрева подшипников использовать индукционные нагреватели или ванны с горячим маслом. Контролировать температуру.
• Поверять диаметры посадочных мест, радиусы скруглений и галтелей на валах и в корпусах.
• Контролировать зазоры между кольцами и телами качения после посадки, установки в корпус и периодически в процессе работы узла.
• Тщательно проверять соосность валов (центровку) в муфтовых соединениях.
• Провести динамическую балансировку роторов на рабочей частоте вращения.
• Применять рекомендуемую производителем смазку для подшипников, следить за ее уровнем. 
• Следить за состоянием сальниковых уплотнений. 

Для некоторых видов машин разработаны специфические мероприятия, обеспечивающие сохранение рабочего ресурса опор. Например, рабочие колеса эксгаустеров, аспирационных машин запускают с закрытыми шиберами или шторками направляющих аппаратов, а нагружают только после разгона ротора до рабочей частоты вращения.  

Если дефект уже есть, и он находится в начальной стадии, устранение его причин может продлить жизненный цикл подшипника. Например, развитие абразивного износа, который проявился в виде матирования, можно предотвратить промывкой узла и набивкой чистой смазки. При появлении цветов побежалости или скола требуется немедленная замена подшипника. 

Сведения, приведенные в статье, являются неполными. В некоторых видах оборудования возникают дефекты, вызванные особенностями их эксплуатации. Для анализа причин и разработки мероприятий по их устранению может потребоваться консультационная помощь производителя подшипников.