Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Конструкторское бюро

  Все выпуски  

Конструкторское бюро Причины повреждения подшипников - Усталостные раковины


Приветствую подписчиков рассылки "Конструкторское бюро"

Усталостные раковины

Усталостные раковины являются следствием нормального усталостного повреждения, которое возникает в конце обычной долговечности подшипника. Это, однако, не является наиболее частой причиной выхода подшипника из строя.
Возникновение раковин в подшипниках в большинстве случаев может иметь причины, отличные от процесса усталостного разрушения материала. Если раковины обнаружены на ранней стадии, когда их размеры не слишком большие, то часто становится возможным определение причины повреждения, что позволяет разработать соответствующие предупреждающие мероприятия и тем самым предотвратить повторные повреждения. Полезным исходным пунктом является анализ следов качения. Если раковины достигли определенной стадии развития, то наличие повреждения обнаруживают по шуму и вибрациям. Это сигнал к замене подшипника. Причинами преждевременного возникновения раковин могут быть превышение допустимой нагрузки, чрезмерный внутренний предварительный натяг вследствие слишком тугой посадки кольца подшипника на вал или в отверстие корпуса; чрезмерный натяг внутреннего кольца подшипника на коническую шейку вала, деформации, обусловленные некруглостью посадочных мест под подшипник, дополнительные осевые нагрузки (например, возникающие в результате температурных деформаций). Раковины, кроме того, могут возникать вследствие иных повреждений, таких как вмятины, коррозия, следы прохождения тока или задиры.

image55.jpgРис.55    Раковины на внутреннем кольце и роликах конического роликоподшипника. Причинами повреждения были слишком большая нагрузка и недостаточное смазывание

Раковины вследствие чрезмерного предварительного натяга

Картина явления
Явно выраженные следы качения на дорожках качения обоих колец. Раковины в наиболее нагруженной зоне
Причины
Избыточный предварительный натяг из-за чрезмерно тугой посадки колец. Слишком тугая посадка внутреннего кольца на коническую шейку вала. Чрезмерный взаимный осевой натяг при спаренной установке радиально-упорных или конических роликоподшипников.
Слишком большой перепад температуры между внутренним и наружным кольцами подшипника.
Мероприятия
Изменить посадку или выбрать подшипник с большим радиальным внутренним зазором. Ослабить посадку на коническую шейку вала. Установить комплект подшипников с меньшим предварительным
натягом. Улучшить термоизоляцию шейки вала.

image56.jpgРис. 56   Наружное кольцо сферического шарикоподшипника, который был напрессован на коническую шейку вала с чрезмерным натягом. Повреждения были обнаружены уже через небольшое число оборотов. Усталостные раковины возникли бы вскоре после пуска в работу. 

Раковины вследствие некруглости посадочной поверхности

Картина явления
Явно выраженные следы качения на двух противоположных участках дорожек качения обоих колец. Усталостные раковины на этих участках.
Причины
Некруглость посадочных поверхностей вала или корпуса. Некруглость отверстий часто наблюдается у составных корпусов. Отверстия стандартных корпусов деформируются при затяжке болтов, фиксирующих корпуса на неплоском основании.
Мероприятия
Как правило, следует применять новые валы или корпуса. Если имеет место некруглость посадочной
поверхности, то способом устранения является нанесение металлического покрытия и последующего
его шлифования. В том случае, если подшипник установлен на некруглую шейку вала с помощью закрепительной или стяжной втулки, посадочную поверхность следует равномерно перешлифовать.

image57.jpgРис.57    Усталостные раковины на наружном кольце сферического роликоподшипника, установленного в овальное отверстие корпуса

Раковины вследствие чрезмерного осевого натяга


Картина явления
Радиальные шарикоподшипники: явно выраженные следы качения на обоих кольцах, смещённые в осевом направлении в одну сторону. Сферические шарикоподшипники и роликоподшипники: явно выраженные следы качения одного из рядов роликов, усталостные раковины в этой области. Однорядные радиально-упорные шарикоподшипники и конические роликоподшипники: такая же картина явления, как при повреждениях вследствие чрезмерного предварительного натяга.              
Причины
Неправильная сборка, вследствие которой возникают дополнительные осевые силы, например,
установка с большим предварительным натягом пары однорядных радиально-упорных шарикоподшипников и конических роликоподшипников.
Препятствие осевому перемещению «плавающего» подшипника.
Диапазон осевого перемещения не обеспечивает компенсацию температурной деформации.
Мероприятия
Контролировать взаимное расположение подшипников при установке их парами. Проверить величину натяга посадки и нанести тонкий слой масла на посадочную поверхность. Обеспечить больший диапазон осевого перемещения подшипника в случае, если невозможно уменьшить градиент температуры вала и корпуса.

image58-59.jpgРис.58 Наружное кольцо сферического шарикоподшипника, который был чрезмерно нагружен в осевом направлении; усталостные раковины в нагруженной зоне

Рис.59    Усталостные раковины на внутреннем кольце сферического роликоподшипника. Распространение раковин по всей окружности одной из дорожек качения указывает на то, что отношение осевой нагрузки к радиальной было слишком большим.

Раковины вследствие перекоса

Картина явления
Радиальные шарикоподшипники: диагонально направленный след качения с усталостными раковинами на противолежащих участках дорожки качения. Цилиндрические роликоподшипники: усталостные раковины на краях дорожек качения
Причины
Несоосность посадочных мест. Перекос подшипников при сборке.
Выверить и обеспечить соосность посадочных мест при сборке.
Мероприятия
Использовать монтажные втулки с параллельными торцовыми поверхностями.

image60.jpgРис. 60 Наружное кольцо радиального шарикоподшипника, установленного с перекосом относительно вала. При этом шарики катились по овальной дорожке качения. Последствия такие же как при овальности дорожки качения, обусловленной деформацией кольца. 

image61.jpgРис. 61     Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с раковинами на одной стороне дорожки качения, являющимися следствием перегрузки из-за перекоса.

Раковины вследствие вмятин

Картина явления
Усталостные раковины, развившиеся от вмятин, расположенных на расстоянии тел качения.
Причины
Усталостные раковины, развившиеся от малых вмятин. Вмятины, возникшие от неправильного монтажа или перегрузки не вращающегося подшипника. Вмятины, возникшие при перекатывании инородных частиц.
Мероприятия
См. рекомендации в разделе «Вмятины».

image62.jpgРис. 62. Различные стадии усталостного выкрашивания на внутреннем кольце радиального шарикоподшипника, который был установлен на вал с натягом посредством ударов по наружному кольцу подшипника. При этом усилие монтажа передавалось через тела качения, от чего образовались вмятины, развившиеся в усталостные раковины.
 

image63.jpgРис.63    Усталостная раковина, развившаяся от вмятины, расположенной непосредственно рядом,  100-кратное увеличение

Раковины, образовавшиеся вследствие задиров


Картина явления
Усталостные раковины на дорожках качения роликоподшипников в местах входа роликов в нагруженную зону.
Усталостные раковины на дорожках качения роликоподшипников на расстоянии тел качения.
Причины
Задиры из-за процесса скольжения. Задиры на расстоянии тел качения, направленные перпендикулярно дорожке качения, обусловленные неправильной сборкой.
Мероприятия
См. раздел «Задиры»

image64-65.jpgРис.64     Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с усталостными раковинами, распространившимися на больших участках поверхности.
Возникновение раковин обусловлено задирами, показанными на рис. 65.

Рис. 65     Внутреннее кольцо цилиндрического роликоподшипника с задирами, расположенными на расстоянии роликов. Появление задиров обусловлено неправильной сборкой.

Раковины, возникающие вследствие коррозионных язвин

Картина явления
Усталостные раковины, развившиеся в местах коррозии
Причины
Глубокая коррозия
Мероприятия
См. раздел «Глубокая коррозия»

image66.jpgРис. 66    Усталостная раковина на ролике сферического роликоподшипника, развившаяся от коррозионной язвины

image67.jpgРис. 67. Сечение ролика, показанного на рис. 66. Хорошо видно расположение подповерхностной усталостнойтрещины.
image68.jpgРис. 68 Повреждение ролика, показанного на рис.66, в увеличенном виде.

Раковины вследствие контактной (фреттинг) коррозии

Картина явления
Раковины на дорожках качения внутренних и наружных колец.
Положение раковин соответствует корродированным областям в отверстии внутреннего кольца и на посадочной поверхности наружного кольца.
Причины
Контактная коррозия
Мероприятия
См. раздел «Контактная (фреттинг) коррозия»

image69.jpgРис.69     Усталостная раковина  на дорожке качения наружного кольца сферического роликоподшипника и соответствующая обширная область контактной коррозии  на
посадочной поверхности (для фотографирования кольцо положили напротив зеркала). Контактная коррозия посадочной поверхности кольца приводит к увеличению его объема, местным деформациям и перегрузкам. Результатом является усталостное выкрашивание и образование раковин.

Раковины вследствие образования бороздок и лунок

Картина явления
Раковины, исходящие от блестящих или ржавых бороздок или лунок.
Раковины, исходящие от окрашенных в тёмный цвет полосок или лунок с прижогами.
Причины
Раковины, исходящие от блестящих или ржавых бороздок или лунок.
Раковины, исходящие от окрашенных в тёмный цвет полосок или лунок с прижогами. Износ вследствие вибраций не вращающихся подшипников. Прохождение электрического тока.
Мероприятия
См. раздел «Износ вследствие вибраций».
См. раздел «Повреждения вследствие прохождения электрического тока»

image70.jpgРис. 70 Наружное кольцо сферического шарикоподшипника с усталостными раковинами, первопричиной появления которых было прохождение электрического тока и обусловленное этим появление лунок. От лунок в обоих направлениях распространились усталостные раковины.
 

image71.jpgРис. 71    Усталостные раковины на обеих дорожках качения внутреннего кольца сферического роликоподшипника, развившиеся от повреждений вследствие вибраций

Связаться с ведущим рассылки можно электропочтой. Сайт рассылки http://www.mechdesign.ru - Конструкторское бюро "Magrathea". При составлении рассылки все авторские права соблюдаются максимально возможным способом.


В избранное