Основные причины повреждения подшипников - Подшипники в Беларуси
Выход подшипника из строя не всегда является преждевременным. Большой процент замен подшипников связан с нормальным процессом усталости материала подшипника т.е естественный износ подшипника.
Основными причинами преждевременного выхода подшипников из строя являются загрязнение - последствия неправильного обращения и перебои в подаче смазки. Особенно опасно попадание в смазку окалины, металлической стружки или песка. В результате износа рабочих поверхностей подшипника нарушается его работоспособность, для восстановления которой необходим ремонт с заменой подшипникового узла.
Можно рассматривать следующие причины переждевременного выхода подшипников из строя:
У многоопорных валов наиболее частой причиной отказов подшипников являются отклонения от соосности опор или шеек вала и недостаточная жесткость корпуса, несущего опоры.
Так как процесс усталостного выкрашивания деталей подшипника развивается сравнительно медленно и сопровождается усилением шума и вибрации при его работе, можно достаточно быстро обнаружить такие повреждения и успеть заменить подшипник еще до его полного разрушения.
Необходимо иметь в виду, что если слой смазочного материала достаточно большой по отношению к величине шероховатости поверхности, то опасность повреждений очень мала. Тем не менее, при нагрузке на подшипник, превышающей граничную нагрузку по усталости, со временем может возникнуть нормальное усталостное разрушение.
Наблюдение за состоянием подшипников во время их эксплуатации может осуществляться методом замера уровня вибрации или шума. Этот метод применяется в качестве диагностического инструмента для раннего обнаружения неисправности. Для вибромониторинга состояния подшипников существуют специальные приборы, позволяющие по уровню шума диагностировать состояние подшипников и степень их износа.
Максимальная долговечность подшипников достигается, прежде всего, благодаря точному соблюдению правил их установки и технического обслуживания. Срок службы подшипников также зависит от правильного выбора самого подшипника и применения надлежащего инструмента для его установки. Подшипник должен быть защищен от попадания в него грязи и влаги, правильно установлен и смазан. При монтаже подшипников необходимо соблюдать следующие правила:
|
Вид повреждения |
Описание |
Профилактика |
|
|
Износ вследствие недостаточного смазывания |
Изношенные, иногда отполированные до блеска поверхности; голубовато-коричневая окраска после некоторого времени работы |
Недостаточное смазывание и, вследствие этого, быстрый разогрев |
Улучшать условия смазывания, не нарушать сроки смазывания и своевременно проверять состояние уплотнений |
|
«Задиры» на внешних поверхностях |
Характерные «задиры» и изменение цвета на внешней поверхности или торце |
Проворачивание кольца подшипника относительно вала или корпуса |
Единственный способ предотвращения такого повреждения – увеличить натяжение до значения, обеспечивающего отсутствие перемещения в посадке. Осевого зажима подшипников для этого недостаточно |
|
Коррозия, или глубокие коррозийные раковины |
Серо-черные полосы поперек дорожек качения, в большинстве случаев, - на расстоянии шага тел качения |
Попадание в подшипник воды или других веществ, порождающих коррозию. После длительного времени работы происходит образование раковин (питтинг) на поверхности подшипника |
Проверить состояние уплотнений и применить смазочный материал с лучшими антикоррозийными свойствами |
|
Контактная (фреттинг) коррозия |
Фpеттинг-коррозия возникает при относительном движении между кольцом подшипника и валом либо корпусом. Проявляется в виде ржавчины на посадочной поверхности внутреннего или наружного кольца. Иногда явно выражены следы качения. |
Посадка с зазором, либо погрешности формы посадочных мест |
Обеспечить безупречные условия посадки |
|
Выкрашивание вследствие овальности посадочной поверхности |
Резко выраженные следы качения на двух диаметрально противоположных участках одного из колец, выкрашивание на этих участках |
Возможно отклонение от круглой поверхности отверстия корпуса вследствие его установки на неплоском основании |
Обычно нужно изготовить новый вал или корпус. Другой возможный путь – напыление металла на посадочную поверхность и ее перешлифовка |
|
Трещины вследствие неправильного обращения с подшипником |
Трещины и сколы, возникающие обычно на боковых поверхностях |
Удары при монтаже непосредственно по кольцу |
|
|
Вмятины под воздействием инородных частиц |
Небольшие царапины на дорожках и телах качения |
В подшипник проникли инородные частицы при монтаже – либо со смазкой, либо из окружающей среды |
Обеспечить чистоту подшипников при монтаже, заменить смазку и проверить состояние уплотнений |
При работе машин изменяются размеры деталей, структура материала, появляются внешние и внутренние, видимые и скрытые дефекты, от чего падает мощность машин. В этом случае говорят, что машина изнашивается.
Изнашивание - это разрушение и отделение материала от поверхности де-
тали и (или) накопление остаточной деформации при тре-
нии, проявляющейся в постепенном изменении размеров и
(или) формы.
Результат изнашивания называется износом . Он выражается в линейных и массовых единицах или в снижении физико-механических свойств детали: прочности, упругости и др.
Различают:
● местный - называется износ на отдельном участке поверхности
● допускаемый - износ, при котором деталь сохраняет работоспо-
собность;
● и предельный износы деталей - износ соответствует предельному
состоянию детали, при котором дальнейшая работа тех-
нически невозможна или экономически нецелесообразна.
Кроме того, износы деталей, встречающиеся при эксплуатации машин, различаются:
По причинам возникновения;
Характеру их нарастания;
И результатам проявления.
Поэтому износы разделяют:
▪ на медленно нарастающие (естественные ) - являются следст
виием длительной работы сил трения, воздействия вы-
соких температур и других факторов при нормальных ус-
ловиях работы машины и при выполнении в установлен-
ные сроки мероприятий по техническому обслуживанию.
Эти износы составляют группу постепенных отказов и характеризуют долговечность узла и механизма, а следовательно, и машины в целом.
▪ и быстро развивающиеся (аварийны е) - проявляются иногда даже
после непродолжительной работы машины.
Они свидетельствуют о дефектах ее изготовления, о некачественном техническом обслуживании, а также объясняются проявлением случайных обстоятельств при использовании машин и составляют группу внезапных отказов, определяющих надежность машин.
Изнашивание большинства деталей машин при эксплуатации, как показывают исследования, может быть представлено (в упрощенном виде) в виде кривой ABCD (рис. 1). На кривой видны три участка . Участок АВ изображает интенсивное изнашивание деталей в процессе приработки. Участок ВС характеризует постепенное изнашивание в процессе работы машины. Участок CD соответствует интенсивному изнашиванию, при котором дальнейшая эксплуатация может закончиться аварией.
Рис.1. Кривая изнашивания сопряжения деталей.
Валы и оси поддерживаются специальными деталями, которые являются опорами. Название "подшипник " происходит от слова "шип" (англ. shaft, нем. zappen, голл. shiffen – вал ). Так раньше называли хвостовики и шейки вала, где, собственно говоря, подшипники и устанавливаются.
Опоры валов и осей, на которые они опираются своими цапфами, называются подшипниками ;
Опоры, воспринимающие осевую нагрузку от пяты вала, называются подпятниками .
Назначение подшипника состоит в том, что он должен обеспечить надёжное и точное соединение вращающейся (вал, ось) детали и неподвижного корпуса. Следовательно, главная особенность работы подшипника – трение сопряжённых деталей.
Подши́пник - это техническое устройство, предназначенное для использо-
вания в качестве опоры движущихся деталей механизма с це-
лью фиксации их положения относительно неподвижных де-
талей, восприятия и передачи нагрузки на другие части конст-
рукции, обеспечения вращения, качания или линейного пере-
мещения (для линейных подшипников) и снижения трения.
Основные типы подшипников . По принципу работы все подшипники можно разделить на несколько типов:
Подшипники качения;
Подшипники скольжения;
Газостатические подшипники;
Газодинамические подшипники;
Гидростатические подшипники;
Гидродинамические подшипники;
Магнитные подшипники.
В зависимости от принципа действия подшипники делят на два основных вида:
I - подшипники качения - в качестве основного узла, уменьшающего
трение выступают тела качения (шарики или ролики);
II - и подшипники скольжения - тела качения отсутствуют и трение
уменьшается за счет гладких, как правило смазываемых поверхно-
Подшипники качения. Подшипники качения – те, у которых потери на трение во много раз меньше за счёт установки между опорными поверхностями цапфы и подшипника шариков или роликов, т.е. скольжение заменяется трением качения.
Трением качения называется трение, проявляющееся при перекатывании круглого тела по поверхности.
Основными частями подшипника качения являются:
Наружное кольцо;
Внутреннее кольцо;
Тело качения (шарик или ролик);
Сепаратор, фиксирующий положение тел качения.
Это могут быть или шарики, или ролики (короткие толстые либо длинные иглообразные), или конические ролики, или бочкообразные, или даже спиралевидные пружины. Обычно подшипник выполняется как самостоятельная сборочная единица, состоящая из наружного и внутреннего.
Рис.3. Принципиальная схема опоры с подшипником качения.
По наружной поверхности внутреннего кольца и внутренней поверхности наружного кольца (на торцевых поверхностях колец упорных подшипников качения) выполняют желоба – дорожки качения, по которым при работе подшипника катятся тела качения.
Тела качения во избежание ненужного контакта друг с другом и равномерного распределения по окружности заключены в специальную кольцеобразную обойму – сепаратор (лат. Separatum – разделять).
Классификация подшипников качения осуществляется на основе следующих признаков:
А). По виду тел качения :
Шариковые;
Роликовые.
Б). По типу воспринимаемой нагрузки :
Радиальные;
Радиально-упорные;
Упорно-радиальные;
Упорные;
Линейные.
В). По числу рядов тел качения :
Однорядные;
Двухрядные;
Многорядные.
Г). По способности компенсировать перекосы валов :
Самоустанавливающиеся;
Несамоустанавливающиеся.
Достоинства подшипников качения:
Низкое трение, низкий нагрева, следовательно, более высокий КПД (до 0,995) ;
В 10...20 раз меньше момент трения при пуске по сравнению с подшипниками
скольжения;
Простота обслуживания и замены;
Экономия смазки;
Высокий уровень стандартизации (комплектной взаимозаменяемостью в миро-
вом масштабе);
Экономия дорогих антифрикционных материалов;
Малой чувствительностью к недостатку смазки;
Простота ремонта машины вследствие взаимозаменяемости подшипников;
Относительной дешевизной, благодаря массовому характеру производства.
колец, между которыми и помещены тела качения.
Недостатки подшипников качения:
Высокие габариты (особенно радиальные) и вес;
Высокие требования к оптимизации выбора типоразмера;
Слабая виброзащита, более того, подшипники сами являются генераторами ви-
брации за счёт даже очень малой неизбежной разноразмерности тел качения;
Шум во время работы, обусловленный погрешностями форм;
Повышенная чувствительность к неточности установки;
Сложность установки и монтажа подшипниковых узлов;
Слабая сопротивляемость ударной нагрузке;
Невозможность работы на сверхвысоких скоростях (свыше 50000 об/мин ),
вследствие прогрессивного возрастания центробежных сил инерции;
Плохую работу в загрязненной среде;
Высокая стоимость при мелкосерийном производстве уникальных по размерам
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Если вы однажды во время поездки услышали какой-то посторонний и подозрительный гул, то, скорее всего, вам придется проверять ступичные подшипники. Такие шумы несомненно вызовут беспокойство у любого добросовестного водителя, ведь бездействие может обойтись гораздо дороже. Как уже говорилось, проблема может быть в ступичных подшипниках. Именно из-за их износа могут появляться различного рода шумы, от которых нужно в срочном порядке избавляться.
Ступица является очень важной деталью любой машины. В ней есть отверстие, которое создано для того, чтобы насаживать деталь на вал или ось. Главная функция ступицы – передавать крутящий момент от коленчатого вала на колесо, благодаря чему последнее вращается, то есть машина движется. Не менее важную роль в ходовой части авто играет ступичный подшипник. Он представлен в виде однорядного или двухрядного шарикового подшипника качения. Они сцепляются вместе для того, чтобы все меры безопасности во время езды были соблюдены. Посему ясно, что любая поломка подшипника чревата тем, что передвижение на авто становится небезопасным.
У такой детали особый вид, так как именно ступичные подшипники отвечают за надежную фиксацию разных узлов, но при этом они все равно могут вращаться. Самая главная функция , как заднего, так и переднего – обеспечение надежной фиксации и ровного вращения колес.
Разница между подшипниками передней и задней ступицы заключается только в конструкции, но выполняемые функции полностью совпадают. Задняя ступица независимой подвески сконструирована практически также, как и передние ступицы, но разница будет только в поворотном кулаке. У задних колес в зависимости от конструкции ходовой части могут быть следующие виды подшипников:
1) Радиальные шариковые или роликовые в случае зависимой подвески;
2) Конические в случае независимой подвески.
Любой из видов подшипников задней ступицы подвержен износу, причем причины могут быть самыми разными.
Главная проблема, которая может возникать с задними ступичными подшипниками, - это износ. Предпосылок для такого явления несколько, причем они самые разные – чрезмерная нагрузка, низкая эффективность уплотнения, слишком небольшой зазор из-за большого натяга в посадке.
Треть подшипников автомобиля повреждается из-за нормального процесса усталости. Другая треть ломается из-за неправильной или некачественной смазки. Оставшаяся часть подшипников выходит из строя из-за загрязнений, неправильной эксплуатации или же из-за неправильной установки.
Специфика эксплуатации машин такова, что позволяет выделить несколько причин, по которым задние ступичные подшипники могут выходить и строя:
1) Плохое смазывание узлов. Смазочные материалы могут «деградировать» из-за чрезмерного нагревания подшипников, поврежденных уплотнителей, использования неподходящего масла или материала низкого качества для смазывания узлов, где расположены ступичные подшипники.
2) Плохие уплотнители. Подобная проблема чревата попаданием в подшипники воды и грязи, вследствие чего образуется абразивная смесь.
3) Естественный износ. Первые признаки усталостных повреждений зависят от величины нагрузки, частоты вращения элемента, чистоты смазки и эффективности ее применения. Износ может появляться и развиваться из-за переменных сдвигов в верхних слоях дорожек качения, отчего появляются трещины, которые идут по направлению к поверхности. Тела качения перекатываются по трещинам, отчего происходит скалывание частиц металла, из которого делают подшипник. Изначально данный процесс, который называется «шелушением» или «выкрашиванием», практически не проявляется. Но «шелушение» постоянно развивается и усиливается из-за кромочных напряжений, а также из-за наличия продуктов износа, которые наносятся смазкой.
Сам процесс усталостного «шелушения» элементов подшипников развивается достаточно медленно, при этом сопровождается увеличением уровня вибрации и шума во время работы. Именно благодаря этим признакам можно заметить подобную проблему и вовремя произвести замену подшипников до того, как они полностью разрушатся.
Имейте в виду, что из-за слишком большого слоя смазочного материала в сравнении с величиной неровности поверхности, повреждения практически не появляются.
Но из-за чрезмерной нагрузки, которая приходится на подшипник, через какое-то время начнет развиваться вполне естественное усталостное разрушение.
Ранее уже было сказано, что наличие неисправного подшипника можно определить по избыточному шуму, который появляется во время езды. Точнее определить, в каком состоянии находятся задние ступичные подшипники, можно посредством поворотов вправо и влево. При повороте налево крен кузова переносится на правую сторону. То есть нагрузка переходит с левого колеса на правое и наоборот. Если на скорости в 10-15 км/ч резко повернуть руль влево, после чего этот посторонний шум исчезнет, то значит, что шум исходит от левого колеса, а точнее, от подшипника его ступицы. Если же шум пропадает при повороте вправо, то придется менять подшипник на правом колесе.
Для того чтобы провести более точную диагностику, нужно поднять машину с помощью подъемника или домкрата. После этого запустите двигатель, «разгоните» машину до скорости в 70-80 км/ч на четвертой передаче, выжмите сцепление и выключите передачу. После этого нужно будет на слух определить, от какого колеса исходит шум. Если колесо не ведущее, то раскрутить его можно руками.
После остановки колеса нужно взяться одной рукой за верхнюю часть, в второй – за нижнюю. Попытайтесь раскачать колесо в вертикальной плоскости. Если есть даже самый небольшой люфт, то будьте уверены в том, что подшипник придется менять. Аналогичным образом попытайтесь расшатать колесо в горизонтальной плоскости. Для этого нужно взяться колесо за левую и правую части, после чего попытайтесь его раскачать.
Бывает так, что люфт появляется из-за неисправностей элементов подвески или же по причине износа системы рулевого управления. Попросите кого-нибудь с усилием вдавить педаль тормоза, а сами а этот момент попытайтесь раскачать колесо по вертикали. Если люфт не пропал, то искать причину нужно в . Если люфт все-таки исчез, то причина наверняка в ступичном подшипнике.
Запомните один принцип – если ступичный подшипник колеса исправен, то никакого люфта быть не должно. После того как вы выясните, в чем причина, можно отогнать машину на сервис к специалистам или же заменить подшипник собственноручно. Когда вы будете работать, нужно обязательно поддерживать чистоту, обязательно выставить зазор во время установки подшипника конического типа, также желательно не использовать острые инструменты, которые могут повредить уплотнения.
Чтобы максимально продлить жизнь подшипникам, нужно точно соблюдать правила из монтажа и обслуживания. Время работы этих деталей также зависит от правила выбора самого элемента и от использования правильного инструмента для его монтажа. Ни в коем случае не роняйте подшипник в грязь или воду, он должен быть правильно смазан и установлен. Во время установки соблюдайте следующие рекомендации:
1) Доставайте подшипник из упаковки прямо перед установкой.
2) Поддерживайте чистоту: закрывайте те детали авто, на которые будет ставиться подшипник, покройте пленкой, парафинированной бумагой или чистой сухой тканью новый подшипник, который вы еще не установили.
3) Не стоит устанавливать подшипники около станков, которые режут металл, или же около устройств, которые создают загрязнения.
4) Не производите по подшипнику удары.
5) Используйте специальную втулку для запрессовки подшипника.
6) Выбирайте правильный смазочный материал. Наносите его в нужном количестве. Вовремя смазывайте подшипники.
7) Применяйте специальные гидравлические или нагревательные инструменты.
Ступица — основное связующее звено между корпусом автомобиля и дорогой через колесо, и именно она испытывает наибольшие нагрузки, как в движении, так в состоянии покоя.
Вместе с тем, от исправности ступицы зависят не только ходовые и скоростные качества автомобиля, но и безопасность.
Если вовремя не отремонтировать или не заменить вышедшую из строя ступицу, то вполне вероятно можно попасть в серьезную аварию — либо вследствие заклинивания колеса на скорости, либо по причине отрыва диска от вала.
Кроме этого, неисправная ступица сильно греется , и, тем самым, оказывает негативное воздействие на нормальную работу тормозной системы колеса.
Ступица никогда не выходит из строя одномоментно , если не было сильного удара от въезда на скорости в яму, на бордюр или кочку. Она разрушается постепенно, и обычно ее неисправность сопровождается неприятным звуком, вибрацией кузова, ощущениями качения и слабых толчков.
Основные причины поломок ступицы колеса:
В зависимости от вышеперечисленного, может деформироваться корпус ступицы, расколоться внешний или внутренний обод подшипника, «высохнуть» смазка, в результате попадания внутрь крутящих деталей песка, влаги и грязи.
Очень редко разрушаются ролики или шарики подшипников , причины поломок которых, скорее, зависят не от качества езды, а от заводского брака.
Все эти неисправности на начальном этапе определить очень трудно и практически невозможно без специального диагностического оборудования , пока не обнаружится большой люфт колеса, либо не проявится характерный звук, напоминающий гул самолета, и иногда сопровождаемый хрустом и скрежетом.
