Что такое бринеллирование подшипников

Повреждения подшипников, обусловленные прохождением электрического тока

Если электрический ток проходит через подшипник от одного кольца через тела качения к другому кольцу, то возникают повреждения подшипника. В местах перехода процесс подобен электродуговой сварке. Материал подшипника при этом нагревается до температуры отпуска и даже плавления. При этом образуются окрашенные области различной величины, в которых материал отожжен и снова закален, а иногда даже оплавлен. В местах, на которых металл был оплавлен, могут также возникать маленькие лунки.

Прохождение электрического тока часто приводит к рифлению дорожек качения, т.е. образованию бороздок на дорожках качения. То же происходит с роликами, в то время как шарики только изменяют свой цвет (темнеют).

Повреждения от прохождения электрического тока и повреждения от вибрации иногда трудно различимы. Признаком, указывающим на прохождение тока как причину повреждения, является потемнение бороздок, в отличие от блестящих или ржавых бороздок, возникающих при вибрациях. Другим отличительным признаком является то, что при «ложном бринеллировании» повреждения на телах качения отсутствуют. Как переменный, так и постоянный ток обуславливают повреждения подшипников даже при слабой величине тока. При этом не вращающиеся подшипники повреждаются меньше, чем вращающиеся. Размеры повреждений зависят от следующих факторов: сила тока, продолжительность воздействия, нагрузка на подшипник, частота вращения, смазывающий материал.

Единственная возможность избежать повреждений описанного вида — предотвратить прохождение электрического тока через подшипник.

Картина явления:

темно-коричневые или серо-черные бороздки или лунки на дорожках качения и роликах;
шарики темнеют;
иногда наблюдаются зигзагообразные прижоги на дорожках качения шарикоподшипников;
местные прижоги на дорожках и телах качения.

прохождение электрического тока через подшипник.

не допускать прохождения электрического тока через подшипник;
применять подшипники с электрической изоляцией;
при производстве операций электросварки подшипники заземлять, чтобы предотвратить прохождение электрического тока;
посетить семинар в Центре практической механики «ПМ-01 — Подшипниковые узлы, подшипники качения, их эксплуатация и надежность. Инновационные решения».

Источник

Бринеллинг и почему подшипники выходят из строя — как подшипники выходят из строя

Рассмотрим углубления, которые иногда называют бринеллингом. Напоминаем, что существует ряд причин, которые способствуют возникновению бринеллинга, в том числе:

• Усталость материала
• Работа с большей нагрузкой, чем указано
• Недостаточная или неподходящая смазка
• Небрежное обращение
• Плохое уплотнение
• Шарики или ролики подшипников установлены слишком плотно, с недостаточным внутренним зазором подшипника

Основные типы отказа подшипников выглядят так:

• Износ
• Вмятины
• Размазывание
• Повреждения поверхности
• Коррозия
• Повреждение электрическим током

Другие формы повреждений проявляются в виде отслаивания или трещин. Если понадобится замена подшипника, то его можно найти по маркировке. Официальный сайт подшипников предназначен для поиска подшипников по маркировке.

Вмятины (бринеллинг) в подшипниках для подвижных конструкций

Если на подшипнике появляются вмятины, они часто обозначаются метками «бринелля» и указывают на то, что подшипник был неправильно установлен во время установки, выдерживает чрезмерную нагрузку или подшипник загрязнен мусором.

Обычно существует два типа бринеллинга: истинный и ложный. У каждого своя причина.

Истинный бринеллинг указывает на то, что нагрузка на подшипник превышает предел упругости кольца или материала подшипника. Это одна из наиболее частых причин выхода из строя подшипников. По словам некоторых производителей, этой проблеме подвержены самоустанавливающиеся шарикоподшипники.

Ложный бринеллинг похож на настоящий бринеллинг, но возникает из-за вибрации, а не обязательно из-за чрезмерной нагрузки.

При транспортировке вибрация может привести к перемещению элементов качения, оставляя вмятины на дорожках качения, что похоже на повреждение от чрезмерной нагрузки. Приложение небольшой осевой нагрузки от пружин или резиновых прокладок перед транспортировкой подшипника может предотвратить такое повреждение.

Во время работы вибрация может выдавить большую часть смазки между телами качения и дорожкой качения, что приведет к отделке поверхности, напоминающей следы Бринелля, но не повреждающей ни одну из контактных поверхностей. В некоторых ситуациях вы можете увеличить угол поворота подшипника, чтобы перенаправить силы, вызывающие вибрацию.

Как только появляются следы бринелля, вибрация подшипника возрастает и в конечном итоге влияет на нагрузки, которые подшипник может выдерживать, а также на скорости, на которых он может работать, пока подшипник не выйдет из строя.

Чтобы предотвратить истинное бринеллирование во время монтажа, медленно и равномерно надавливайте на правую часть подшипника. Приложите силу к устанавливаемому кольцу, то есть приложите давление к внутреннему кольцу. Если вы устанавливаете подшипник в корпус, приложите давление к внешнему кольцу.

Чтобы предотвратить истинное бринеллирование, возникающее в результате чрезмерной нагрузки, укажите подшипник с достаточной грузоподъемностью, чтобы выдержать желаемую нагрузку.

Чтобы предотвратить ложное бринеллирование, проводите регулярные профилактические осмотры и обеспечивайте достаточную смазку.

Третья причина образования меток Бринелля возникает, когда инородные частицы попадают в подшипники. Этим частицам не нужна большая масса или твердость, чтобы повредить подшипники, потому что во время работы тела качения распределяют их по дорожкам качения. Правильное обслуживание и достаточная смазка могут помочь предотвратить это повреждение.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Бринелирование

Бринелирование , или разрушение вдавливанием, происходит, когда статические усилия в месте контакта криволинейных поверхностей приводят к появлению локальных пластических деформаций у одного или у обоих соприкасающихся элементов, в результате чего происходит необратимое изменение формы поверхности. Например, если шарикоподшипник статически нагружен так, что шарик вдавливается в обойму, пластически деформируя ее, то поверхность обоймы становится волнистой. Вязкое разрушение наблюдается, когда пластическая деформация пластичного элемента достигает такой величины, что он раз-деляэтся на две части. Разрушение происходит в результате процесса зарождения, слияния и распространения внутренних пор, поверхность разрушения при этом гладкая и волнистая. Хрупкое разрушение происходит, когда упругая деформация элемента из хрупкого материала достигает такой величины, что разрушаются первичные межатомные связи и элемент разделяется на две или более части. Внутренние дефекты и образующиеся-трещины быстро распространяются до полного разрушения; поверхность разрушения при этом неровная, зернистая. [1]

Если Qcm Q, то эффект начала бринелирования не опасен для подшипника. [2]

Недостатком применяемых в карданных валах бессепараторных игольчатых подшипников является бринелирование ( вмятины) цапф крестовин, возникающее в результате перекоса игл из-за отсутствия сепаратора. С 1966 г. на 30 машинах проходят эксплуатационную проверку двухрядные сепараторные игольчатые подшипники. Такие подшипники исключают перекос игл, что значительно увеличивает долговечность как самого подшипника, так и сопрягаемых с ним крестовин. [3]

В технике бытуют и другие названия этого процесса: ложное бринелирование , усталостное изнашивание и коричневый налет. Название ложное бринелирование первоначально применяли для описания наволакивания металла при трении, которое наблюдается в шарикоподшипниках, так как разрушение сильно напоминает вдавливание шариков в поверхность кольца подшипника качения, происходящее вследствие чрезмерного статического нагружения. [4]

Установлено, что при перевозке машин по железной дороге, особенно на далекие расстояния, возможно бринелирование дорожек качения шарико — и роликоподшипников. Бринелирование подшипников может также возникнуть в результате длительного воздействия вибрации фундамента на невращающуюся машину. Одним из возможных способов устранения бри-нелирования подшипников является установка машины на амортизаторы. [5]

В технике бытуют и другие названия этого процесса: ложное бринелирование, усталостное изнашивание и коричневый налет. Название ложное бринелирование первоначально применяли для описания наволакивания металла при трении, которое наблюдается в шарикоподшипниках, так как разрушение сильно напоминает вдавливание шариков в поверхность кольца подшипника качения, происходящее вследствие чрезмерного статического нагружения. [7]

При использовании подшипников качения, а, как известно, потери в этих подшипниках меньше, чем в подшипниках скольжения, некоторые дополнительные затраты из-за энергетических потерь при высоких частотах вращения по сравнению с гидродинамическими подшипниками компенсируются сравнительно невысокой стоимостью серийных подшипников качения. Однако эти подшипники не всегда решают экологические проблемы, а главное, со временем выходят из строя из-за специфических разрушений поверхности скольжения ( пит-тинга, бринелирования ), которые возникают вследствие усталости и локальных перезагрузок на нестационарных режимах. Поэтому приходится особенно для тихоходных передач использовать типовые подшипники скольжения. [9]

Выше было показано влияние характера приложения нагрузки на износ элементов пары трения. Однако при конструировании трибо-сопряжения и подборе пары трения приходится иметь в виду, что вибрация влияет не только на износ. Под действием вибрации возникают фретгинг, бринелирование , происходит химическая активизация материалов в зоне фрикционного контакта. Последняя способствует разрушению смазочных материалов и выпадению различных добавок в осадок, который препятствует, например, нормальной работе редукторов. Кроме того, заметно ухудшаются служебные характеристики смазочного материала. [11]

Источник

Повреждения подшипников качения и их причины |Часть-2

Рисунки 1-4. Раковины усталости. Стадии развития

О чем говорят следы качения

У работающих под нагрузкой опорных узлов на дорожках присутствуют хорошо различимые матовые следы качения. Эти следы, показывающие, что изделие используется, не считаются у механиков следами износа, влияющими на эксплуатационные качества изделия. Матовая поверхность может иметь разную форму – это зависит от условий работы, направления нагрузки и ее величины. Исследование таких следов позволяет делать довольно точные выводы о том, в каких условиях использовался подшипник. Такой анализ выполняется с учетом накопленной годами информации о следах качения, оставленных в различных условиях эксплуатации.
Проблема подшипника может быть точно определена по состоянию следов качения. Осмотр поверхностей дорожек является важным этапом диагностики опорных элементов, поврежденных в процессе использования. Мы собрали данные о разных типах следов и описали причины, вызвавшие их образование. Анализ проводился на основе радиальных и упорных подшипников, но описанные ниже признаки являются общими и для других моделей и типов.

Виды повреждения подшипников

По картине характерных повреждений элементов подшипника специалист без особого труда определит причины их появления. Повреждения делятся на первичные, возникшие непосредственно под действием неблагоприятных факторов, и вторичные, являющиеся их следствием. К вторичным повреждениям, вызывающим выход опорных узлов из строя, относят раковины усталости или как их называют питтинг, а также трещины, непосредственно разрушающие подшипник. Но важно помнить, что и первичные повреждения могут приводить к поломке детали. В качестве примера можно назвать износ и, как следствие, слишком большой зазор, вызывающий вибрации и гул при работе узла вращения.

Чаще всего при исследовании неисправного подшипника обнаруживают комплекс первичных и вторичных дефектов. Классифицировать их принято следующим образом:
• Очаги коррозии;
• Следы износа;
• Задиры на рабочих поверхностях;
• Разрушения поверхностей;
• Вмятины и выбоины;
• Дефекты от электрических разрядов.

Список вторичных повреждений более скромен, но и дефекты в нем очень серьезные:
• Трещины;
• Раковины усталости материала.
Все эти проявления износа должны внимательно исследоваться при обслуживании механизма, а особенно при замене вышедшей из строя опорной детали.

Износ подшипника

Если подшипник качения работает в нормальном режиме, то такого явления как износ в нем не наблюдается. Это негативное явление характерно для случаев, когда в узле не хватает смазочного материала или если на рабочие поверхности попали инородные твердые частицы. Еще одна частая причина износа, о которой стоит упомянуть – это вибрации подшипника в нерабочем состоянии.

Абразивные частицы

Имеющие небольшой размер абразивные частицы, такие как продукты износа материала, находясь внутри опорного элемента повреждают все его детали: дорожки качения, расположенные на кольцах, тела качения и даже сепараторы. Определить негативное воздействие этих частиц на поверхность можно по ее матовому цвету. В том случае, если эти частицы являются продуктами разрушения латунного сепаратора, то они могут придать зеленый оттенок смазочному материалу.
Чем больше изнашиваются сепараторы и кольца, тем больше абразивных частиц находится в подшипнике. Процесс этот не прекращается и заканчивается, как правило, полным выходом узла из строя. При относительно небольшом износе применение деталей допускается нормами, но перед дальнейшей эксплуатацией их очищают от старой смазки, тщательно промывают и снова смазывают в соответствии с требованиями производителя.
Могут попасть в подшипник опасные для него частицы и извне. Обычно они проникают через некачественные или не соответствующие условиям эксплуатации уплотнения. Еще два пути для абразивов – загрязненная смазка или небрежность работников при сборке или установке узла.
Типичной картиной повреждения являются вмятины на дорожках и телах качения, а также матовая их поверхность. Часто пластичная смазка при этом приобретает темный цвет. Основными причинами такого состояния детали являются недостаточное соблюдение чистоты при монтаже и использование уплотнений с низкими защитными качествами.

Профилактика в этом случае очень проста и не требует приложения особых усилий. В первую очередь нужно содержать рабочее место и инструменты в чистоте. Вторым моментом является поддержание в чистом виде используемого смазочного материала. При возникновении сомнений в чистоте масла, рекомендуется выполнить его фильтрацию. Третье мероприятие, помогающее избежать таких повреждений подшипника – это проверка уплотнительных элементов и, при необходимости, их замена на новые.

Нехватка смазочного материала

Если смазки внутри подшипника недостаточно, то устойчивая пленка на поверхности образоваться не может. Второй причиной того, что смазка не выполняет свои функции, может быть утрата ею своих эксплуатационных характеристик. В этом случае часто возникает непосредственный контакт между металлическими поверхностями тел качения, дорожек и сепараторов. Начальная стадия может быть схожей с процессом притирания частей подшипника. Во время работы узла стираются и срезаются мелкие шероховатости. В это же время проявляется эффект прикатывания частей, из-за которого поверхность полируется и становится зеркальной.

После того как смазка полностью исчезает, в процессе работы узла повышается температура. Специальная сталь из которой изготовлен подшипник постепенно изменяет свои свойства, теряя твердость. На поверхности элементов в этом случае появляется «цвет побежалости», который, в зависимости от марки стали и температуры, может быть коричневым или голубым. Температура может повыситься настолько, что подшипник заклинивает и полностью перестает выполнять свои функции.

Чтобы избежать этой проблемы необходимо следить за подачей смазки в подшипник, если она автоматизирована или уменьшить интервалы между смазываниями, если внесение материала происходит вручную.

Износ из-за вибраций

Когда подшипник стоит, то пленка из смазочного материала между телами качения и дорожками не возникает. Между деталями узла появляется опасный для него металлический контакт. Если в этот момент на подшипник начинает действовать вибрация, то возникают перемещения элементов с небольшой амплитудой, со временем вызывающие появление в металле углублений. Эти повреждения имеют особое название у специалистов — «ложное бринеллирование» или проще — «стиральнаядоска». При этом повреждения в разных типах подшипников отличаются – шарики оставляют на дорожках вмятины, а ролики – борозды.
Часто такой тип износа сопровождается коррозией в местах повреждений, что связано с тем, что отделяемые при взаимодействии деталей частицы постепенно окисляются. Чаще всего при «ложномбринеллировании» сами тела качения не получают повреждений и остаются в отличном рабочем состоянии.

Размеры повреждений и скорость их появления при вибрациях напрямую зависят от энергии воздействия на подшипник, а также от времени негативного воздействия и размеров зазора в подшипнике. При этом частота колебаний не оказывает на этот процесс какого-либо влияния. Отдельно стоит отметить, что роликовые подшипники более чувствительны к вибрациям, чем шариковые, а самыми уязвимыми считаются цилиндрические роликовые узлы.

«Ложное бринеллирование» — это характерная черта подшипников, установленных в машинах, работающих с перерывами, но расположенными в зоне эксплуатации других машин и механизмов. Также это явление можно обнаружить на опорных узлах машин, перевозившихся железнодорожным транспортом. Если есть риск подобного воздействия на машину, то конструкторам рекомендуют снижать эффект от вибрационного воздействия, используя вместо роликовых, менее подверженные «ложному бринеллированию» шариковые детали.
Чтобы максимально снизить воздействие вибраций на неработающий шариковый подшипник, иногда создают в нем при помощи пружин предварительный натяг. Еще одной эффективной защитной мерой является погружение подшипников нагруженной зоной в ванну с маслом. Но наиболее доступным и поэтому самым популярным методом является применение специальных амортизирующих опор. При транспортировке иногда временно закрепляют валы, исключая их смещения на опорных узлах.

Вмятины

На дорожках колец и телах качения могут появляться вмятины. Обычно причина этих повреждений заключается в передаче усилий при монтаже через тела качения, непосредственно на дорожки колец. Еще одна причина – приложение значительной силы к подшипнику, находящемуся в состоянии покоя. Менее распространенный случай – это появление на поверхностях углублений, вызванных инородными частицами, попавшими в подшипник.

Обычно расстояние между двумя вмятинами, расположенными по соседству, равно расстоянию между соседствующими друг с другом шариками или роликами. Сферические подшипники чаще, чем опоры других типов, подвержены таким повреждениям в процессе монтажа. Первой стадией при воздействии нагрузки в неподвижном состоянии становятся задиры и лишь потом они развиваются в полноценные вмятины, если нагрузка продолжает усиливаться.

Подвержены появлению вмятин при монтаже и конические подшипники. Чтобы избежать повреждений, при монтаже их рекомендуют постоянно проворачивать. Чрезмерный натяг также может стать причиной повреждений, поэтому при установке упорных подшипников рекомендуется проявлять максимальную аккуратность. Если подшипник поставляется с документацией, как часто бывает с продукцией компании SKF, то соблюдение приведенных в ней рекомендаций по монтажу позволит избежать повреждений такого характера.

Вмятины, появляющиеся из-за посторонних частиц

Посторонние частицы, например металлические стружки, попав в подшипник, вызывают появление вмятин. Это происходит потому, что при работе узла тела качения «закатывают» стружку в поверхность дорожки качения. Наибольшую опасность представляют в этом плане твердые частицы, но опыт показывает, что и мягкими пренебрегать не стоит. Даже бумага и волокна ткани способны в некоторых случаях стать причинами появления вмятин. Узнать повреждения, полученные из-за проникновения в рабочую зону инородных частиц совсем несложно – они, как правило, относительно небольшие и равномерно распределены по всей площади дорожек качения.

Хороший способ избежать подобных неприятностей – это соблюдение чистоты при сборке и установке опорной детали. Кроме этого стоит обращать внимание на качество смазочного материала, а также на целостность и плотное прилегание уплотнений подшипника.

Задиры

Такие распространенные повреждения подшипников как задиры, являются следствием недостаточного смазывания поверхностей. При скольжении двух элементов относительно друг друга под нагрузкой и без смазки, неизбежно происходит перенос частиц материала с одной поверхности на другую. Именно это явление в механике и называют задирами. Поверхности при таком типе повреждений выглядят шершавыми. Но не это самое опасное в таком случае. Дело в том, что образование задир сопровождается повышением температуры материала, а этот процесс вызывает отпуск металла, который крайне нежелателен в случае с элементами подшипника. Местная концентрация напряжений при отпуске становится причиной образования трещин в материале.

Задиры на торцах роликовых тел качения и бортах

Подшипники цилиндрического и конического типа, а также сферические узлы, имеющие направляющие бортики, подвержены появлению задиров на торцах тел качения и на направляющих поверхностях. Обычно причиной повреждения является нехватка смазочного материала в местах контакта торцов и направляющих бортов. Но иногда роликоподшипник получает задиры и при особенно больших осевых нагрузках, что бывает, когда коническую опору монтируют с предварительным натягом особенно большой величины.
Гораздо меньше подвержены появлению задир опорные подшипники с осевой нагрузкой, изменяющей свое направление в ходе работы механизма. Это связано с тем, что при таком режиме работы детали на поверхность, которая оказалась без нагрузки, поступает смазочный материал.

Борьба с этим явлением заключается в правильном подборе смазки и контролем за ее количеством в работающем подшипнике.

Задиры на поверхностях роликов и дорожек

В некоторых случаях задиры могут возникать и на поверхностях качения роликов и дорожек колец. Это типичный случай для деталей цилиндрического и сферического типа. Появляются эти повреждения при торможении роликов в зоне, где отсутствует рабочая нагрузка. При этом возникают условия, при которых кольца не могут вести тела качения из-за отсутствия сил трения. Но при резком входе в нагруженную зону тела получают такое большое ускорение, что пробуксовывают на месте, порождая в местах контакта с кольцами зоны с задирами.

Такие задиры выглядят как шероховатые или неравномерно окрашенные зоны на поверхностях деталей подшипников. Избежать повреждений такого плана можно используя опорный узел с меньшим зазором и тщательно подбирая смазочные материалы в соответствии с условиями эксплуатации узла вращения.

Коррозия

Если на подшипник воздействует вода или агрессивная среда, то их основной защитой является слой смазки. Если материала на поверхности элементов изделия недостаточно, то на ней появляются очаги коррозии. Коррозия может быть глубокой – «щелевой», а также контактной, или как ее называют фреттинг-коррозия.

Глубокая коррозия

Глубокая коррозия вызывает разрушение материала подшипника, с постепенным образованием опасных для детали трещин. Особенно высокий уровень опасности для детали создают соляные растворы, в том числе морская вода.

Коррозия глубокого типа выглядит как серо-черные полоски, расположены поперек колец подшипника на его дорожках. Возможна также сквозная коррозия, которая типична для случаев, когда агрессивный фактор действует продолжительное время. Защитить от коррозии этого типа смогут эффективные уплотнения, а также специальные смазки с ярко выраженными антикоррозийными характеристиками.

Фреттинг-коррозия

Контактная, или фреттинг-коррозия – это повреждения, которые возникают из-за относительного движения деталей подшипника в местах контакта кольца с посадочным местом на валу или оси. При активном развитии такой коррозии она может очень глубоко проникнуть в материал кольца и вызвать его разрушение.

При контакте поверхностей отделяются мельчайшие частицы материала, интенсивно окисляющиеся под действием воздуха. В результате образуется слой контактной ржавчины, которая постепенно прогрессирует и портит поверхность. Фреттинг-коррозия нарушает плотное прилегание кольца к валу, что негативно действует на распределение сил внутри опорной детали при ее работе. Дополнительно эти мелкие частицы наносят повреждения поверхностям качения, действуя как абразивный материал.

Источник