Чтение отказавшего подшипника: фреттинг-коррозия, износ, коррозия или выкрашивание — и первопричина, на которую указывает каждый признак

Начните с электрической эрозии, если подшипник работает от преобразователя частоты

Если машина управляется инвертором, в первую очередь осмотрите дорожку качения. Регулярный волнообразный или рифлёный узор с микрократерами или кратерообразная и матовая поверхность — это признак электрической эрозии, и документированная причина — блуждающие токи вала, достигающие подшипника через цепь привода^17,20,22,26.

Один из этих источников связывает такой узор именно с отказом заземления в оборудовании с преобразователем частоты²⁰. Это важно, потому что повреждение находится в пути протекания тока, а не в стали.

Замена подшипника без изменения заземления или изоляции оставляет тот же ток, протекающий через новый подшипник. Документированные контрмеры — заземляющие кольца и изолированные или гибридные подшипники, и один источник добавляет к этому списку фильтрацию^22,26.

Прежде чем принимать решение, подтвердите наличие электрического пути, а не только узора: проверьте конфигурацию привода и заземления и выполните измерения напряжения или тока на валу²². Ни один источник в этом наборе не даёт порогового значения тока или шага рифления, поэтому измерение покажет, присутствует ли ток, а не то, какая его величина допустима.

Разделите виды коррозии по расположению следов

Коррозия — это не один вид повреждения. То, где находится повреждение и какого оно цвета, определяет, какое корректирующее действие применять.

Пятна ржавчины на дорожке качения или телах качения, расположенные с шагом тел качения, указывают на попадание влаги через неисправное уплотнение или неправильную смазку^17,20. Красноватые или чёрные следы на наружном или внутреннем диаметре кольца — это фреттинг, и документированная причина — неплотная посадка, изношенное посадочное место или перемещение кольца^20,22.

Углубления, расположенные с шагом тел качения и не имеющие поднятого края, возникают из-за вибрации, когда подшипник неподвижен — ложное бринеллирование²⁰. Поднятый край является отличительным признаком от истинного бринеллирования, которое проявляется в виде вмятин с поднятыми краями из-за неправильного монтажа или ударной перегрузки²⁰.

Если вы обнаружили углубления с шагом тел качения, проверьте, вибрирует ли машина во время стоянки или транспортировки, прежде чем трогать уплотнения; если вы обнаружили следы на посадочных местах колец, работа заключается в посадке, а не в смазке.

Отличите абразивный износ от адгезионного по внешнему виду поверхности

Тускло-серая дорожка качения с канавкой, изношенной по краю дорожки, — это абразивный износ, и документированная причина — загрязнённая смазка с плохим уплотнением^20,26. Корректирующее действие направлено на путь загрязнения — лучшее уплотнение или более частая замена смазки — а не на подшипник²⁶.

Разрушенная поверхность с термическим обесцвечиванием — это другой механизм: адгезионный износ или задир, вызванный проскальзыванием тел качения и масляным голоданием²⁰. Здесь вопрос смещается к толщине плёнки и нагрузке, потому что металл контактировал сам с собой, а не с частицей.

Оба вида изнашивают поверхность, поэтому отделка и обесцвечивание позволяют выбрать между ними. Если поверхность равномерно тусклая, проверьте уплотнение и смазку; если она разрушена и обесцвечена, проверьте подачу смазки и то, не проскальзывают ли тела качения.

Решите, является ли выкрашивание естественным износом или преждевременным

Точечное выкрашивание и шелушение на дорожке качения — это усталостное выкрашивание, и это ожидаемый механизм естественного износа для стандартных подшипниковых сталей^26,31. Только по морфологии невозможно определить, произошёл ли отказ преждевременно — одинаковый внешний вид бывает как при номинальном ресурсе, так и при преждевременном отказе^17,26.

Суждение выносится на основе ресурса и условий эксплуатации. Преждевременное выкрашивание объясняется перегрузкой, загрязнением или тонкой плёнкой смазки^20,26.

Нагрузка имеет непропорционально большое значение: базовая расчётная долговечность следует L10 = (C/P)^3 × 1 000 000 оборотов при 90% выживаемости, поэтому удвоение нагрузки снижает расчётный ресурс примерно до одной восьмой (выведено из приведённой формулы)⁹.

Поэтому, прежде чем написать в отчёте «преждевременно», сравните время работы с расчётным L10 для фактической нагрузки и проверьте смазку и путь попадания загрязнений. Если подшипник отработал свой номинальный ресурс, действие — заменить и наблюдать; если нет, действие — найти перегрузку, загрязнение или тонкую плёнку.

Подтвердите выбранный вид повреждения, прежде чем приступать к устранению

После того как визуальный признак сузил круг возможных видов повреждения, соберите доказательства, подтверждающие его, и зафиксируйте результат в соответствии с признанной системой. ISO 15243:2017 классифицирует виды отказов стандартных подшипниковых сталей в процессе эксплуатации, определяя характеристики, внешний вид и возможные первопричины, и крупные производители используют его в качестве основы для анализа повреждений³¹.

• ✓Сфотографируйте дорожку качения, тела качения и посадочные места колец до очистки или утилизации подшипника.
• ✓При подозрении на электрический вид повреждения измерьте напряжение или ток на валу и запишите конфигурацию привода и заземления.
• ✓При подозрении на фреттинг осмотрите посадочные места вала и корпуса на наличие следов перемещения и проверьте состояние посадки.
• ✓При подозрении на преждевременное выкрашивание сравните время работы с расчётным L10 для фактической нагрузки.
• ✓Запишите вид повреждения в соответствии с категориями ISO 15243:2017, чтобы в отчёте использовалась единая терминология.
• ✓Получите диапазоны вибрации, пределы чистоты и значения посадок у производителя подшипников — в данном наборе источников они отсутствуют.

Выбор контрмеры против электрической эрозии

Если фреттинг-коррозия подтверждена, источники поддерживают два семейства решений: заземление вала и изолированные или гибридные подшипники, причём фильтрация указана как дополнительная опция^22,26. Один поставщик утверждает, что переход на керамические гибридные варианты в двигателях с преобразователем частоты предотвращает электрическое искрение и последующую фреттинг-коррозию, и рассматривает такой переход как оправданный в местах хронических отказов³⁰.

Это позиция поставщика, а не сравнение с заземлением. Чего здесь нет, так это рейтинга.

Ни один источник в этом наборе не сравнивает стоимость мер по снижению, допустимую скорость или срок поставки. Поэтому выбор между заземляющим кольцом и гибридным подшипником должен основываться на скорости, нагрузке и режиме работы вашего двигателя, а также на данных, предоставленных производителем подшипников или поставщиком привода.

Проверьте условия эксплуатации, из-за которых отказ может показаться преждевременным

Перед тем как утвердить первопричину, стоит проверить два условия эксплуатации, поскольку оба сокращают срок службы смазки и могут создать впечатление, что обычный отказ является дефектом. Температура корпуса — первое.

Большинство пользователей предпочитают поддерживать температуру корпуса ниже 60 °C (140 °F); выше этого источник требует специального масла, постоянной проверки уровня и значительно более коротких интервалов повторной смазки, если используется консистентная смазка¹².

Указанный механизм — потеря вязкости масла с повышением температуры, что приводит к контакту металла с металлом, а также разложение базового масла и его присадок¹². Скорость — второе.

Любая рабочая скорость в пределах 80% от предельной скорости подшипника должна быть дополнительно изучена¹². Если присутствует любое из этих условий, рассматривайте смазку как возможную первопричину наряду с характером повреждения и проверьте интервал повторной смазки в соответствии с фактической температурой корпуса.

Где источники расходятся во мнениях относительно бринеллирования

Единственное разногласие в классификации в этом наборе касается бринеллирования, и оно влияет на то, как вы фиксируете результат, а не на то, как вы устраняете неисправность.

Прежде чем запрашивать предложение

• Источники оставляют это открытым — задайте этот вопрос поставщику: пороги вибрации — нет частот BPFO/BPFI/BSF/FTF или уровней огибающей для подтверждения какого-либо вида повреждений.
• Источники оставляют это открытым — задайте этот вопрос поставщику: предельные коды чистоты смазки, предельное содержание воды и указания по спектроскопии.
• Источники оставляют это открытым — задайте этот вопрос поставщику: отношение вязкости базового масла к рабочей вязкости и кривые долговечности пластичной смазки в зависимости от температуры и скорости.
• Источники оставляют это открытым — задайте этот вопрос поставщику: числовые допуски посадок вала и корпуса, натяг, усилие зажима и допуски соосности.
• Источники оставляют это открытым — задайте этот вопрос поставщику: детали lnm/ISO 281 и какая-либо количественная оценка сокращения срока службы для конкретного вида повреждений.
• Подтвердите охват сервиса по названным услугам, ожидаемое время реакции и условия гарантии для вашего рынка назначения.
• Источники оставляют это открытым — задайте этот вопрос поставщику: количественное сравнение скорости, нагрузки или стоимости мер против электрической эрозии (заземляющее кольцо против изолированного против гибридного).