Восстановление подшипников и подшипниковых узлов

Восстановление подшипников и подшипниковых узлов
Хотите увеличить ресурс подшипника? Мы знаем, что делать!

Подшипник не зря называют «сердцем машины». Качественный подшипник играет основную роль в работе каждого механизма, где он установлен. Расчетный срок службы подшипников определяется количеством часов, в течение которых наступает «усталость металла», количеством оборотов подшипника, наличием и количеством смазки, и, как правило, в два-три раза превышает ресурс самих механизмов, в которых они установлены.
Точно определить расчетный срок службы подшипника можно из уравнения расчета ресурса SKF в соответствии со стандартом ISO 281:1990/Amd 2:2000:

Lnm = a₁a_SKFL₁₀=a₁a_SKF(C/P) ^p,

если частота вращения постоянна, ресурс может быть рассчитан в рабочих часах по формуле:

L_nmh=a₁a_SKF10⁶/(60n) L₁₀,

Где:

L_nm=ресурс SKF (надежность 100 %), миллионы оборотов;

L_nmh=ресурс SKF (надежность 100 %), рабочие часы;

L₁₀=номинальный ресурс (надежность 90 %), миллионы оборотов;

a₁=поправочный коэффициент надежности;

a_SKF=поправочный коэффициент ресурса SKF;

C=динамическая грузоподъемность, кН;

P=эквивалентная динамическая нагрузка, кН;

n=частота вращения, об/мин;

p=показатель степени уравнения ресурса;

3 - для шарикоподшипников;

10/3 - для роликоподшипников.

Но иногда, по ряду причин, подшипники выходят из строя раньше времени. Это происходит вследствие множества причин. Например, не предполагаемо высокая нагрузка, недостаточное смазывание или неподходящий смазочный материал, неправильный монтаж подшипника, недостаточная эффективность уплотнений, посадка подшипника с чрезмерным натягом и, соответственно, недостаточный внутренний зазор или чрезмерный внутренний натяг подшипника. Каждая такая ситуация порождает специфическое повреждение подшипника, которое находит отражение в характерной картине повреждения. Следовательно, в большинстве случаев становится возможным, при исследовании повреждённого подшипника, установить причину повреждения и принять соответствующие меры, для того чтобы избежать повторного повреждения подшипника после возобновления работы машины.

После выяснения причины внепланового останова оборудования встает вопрос о замене подшипника. Здесь есть два пути: приобретение нового, и восстановление старого. Производство крупногабаритных подшипников сейчас составляет более 12 месяцев у различных подшипниковых производителей. Сроки по восстановлению занимают от 30 до 45 дней. Кроме того, экономия средств при восстановлении составляет более 20% от стоимости нового подшипника.

Восстановление – это доведение эксплуатационного ресурса подшипника до расчетно-максимального при конкретных условиях эксплуатации. В рамках этого процесса могут быть изменены некоторые технические характеристики, например: радиальный зазор, а также возможно использование новых деталей подшипника.

Подробный анализ неисправностей с использованием компьютерных технологий дает необходимые данные для усовершенствования как самого подшипника, так и узла вращения в целом.

Выбор технологии восстановления зависит от степени повреждений, условий применения и эксплуатационного опыта заказчика. Профессиональное восстановление уменьшает риск внеплановых простоев оборудования.

В качестве примера расскажем о вышедшем из строя 3х кольцевом подшипнике БДМ на одном из крупнейших ЛПК.

Была проведена экспертиза вышедшего из строя подшипника. Инспекция включает в себя полную разборку подшипника, визуальную инспекцию, измерение геометрических параметров и твердости деталей, описание дефектов и причин их возникновения.

Внешний вид поработавшего некоторое время подшипника может многое сказать о том, насколько точно изготовлены детали устройства, и какой ресурс ждет изделие в будущем. У вращающегося под нагрузкой подшипника поверхности соприкосновения дорожек и тел качения, как правило, выглядят немного матовыми. Это не признак износа в обычном смысле, такое явление не оказывает влияния на долговечность подшипника. Матовые участки поверхности дорожек качения внутренних и наружных колец являются следами качения, которые выглядят по-разному в зависимости от условий вращения и нагружения. Исследование следов качения на разобранном подшипнике даёт возможность делать выводы о том, при каких условиях он был установлен и работал. Зная различия между нормальными и фактическими следами качения, можно определить, работал ли подшипник в нормальных или в необычных условиях.

Подшипники подлежат ремонту, если глубина разрушения или усталостного слоя не превышает поле допуска (40 мкм), и нет ярко выраженных механических повреждений, в противном случае составляется акт о дефектах и подшипники выбраковываются. Выбракованные подшипники, с актом о дефектах, возвращаются заказчику, либо при достижении договорённости, сдаются на утилизацию, а полученные денежные средства возвращаются заказчику.

При экспертизе 3х кольцевого подшипника, который мы рассматриваем в качестве примера, были обнаружены следующие дефекты:

• фреттинг-коррозия на посадочных поверхностях внутреннего (цилиндрического) и наружного (сферического) колец;

Когда тонкий слой окислов на поверхности детали подшипника повреждён, процесс окисления распространяется вглубь материала. Такой процесс, например, происходит при относительном движении в местах сопряжения (посадках) колец подшипников с валами и корпусами и обусловлен посадками с зазором. Описанное явление именуют контактной (феттинг) коррозией. В развитой стадии разрушения могут местами проникнуть глубоко в материал подшипника. Благодаря относительному движению, маленькие частицы материала отделяются от поверхности. На воздухе эти частицы быстро окисляются, образуя слой контактной ржавчины. Контактная коррозия приводит к тому, что кольца подшипников неравномерно прилегают к посадочным поверхностям. Это неблагоприятно воздействует на распределение нагрузки в подшипнике. Кроме того, окисленные частицы действуют как абразив.

• химическая коррозия на торцах наружного сферического и среднего цилиндрического колец;

На светлой стальной поверхности, доступной воздуху, образуется тонкий защитный слой окислов. Однако, этот слой не является непроницаемым; как только вода или агрессивные среды контактируют со стальной поверхностью, возникают химические реакции и образуются коррозионные язвины (ржавчина). Глубокая или «щелевая» коррозия представляет большую опасность для подшипников, т.к. при этом развиваются раковины и трещины. Кислоты воздействуют на сталь более интенсивно, чем растворы едкой щелочи. Соли образуют в соединении с водой электролиты, обуславливающие гальваническую коррозию, называемую также водяным травлением. Соляные растворы и морская вода, поэтому, особенно опасны.

• следы усталостного износа и первичных усталостных раковин на образующей сферических роликов;

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.

• нарушение допусков на монтажные размеры, отклонения от формы.

Вследствие чрезмерного предварительного натяга, чрезмерного осевого натяга, перекоса, вмятин, задиров, неправильного монтажа, слишком сильной напрессовки могут образовываться раковины и трещины на поверхностях качения подшипника.

После инспекции состояния подшипников были сделаны выводы о причинах возникновения дефектов, и даны рекомендации по эксплуатации подшипника.

Следующий этап – восстановление подшипника. Выбор технологии восстановления зависит от степени повреждения, условий применения и эксплуатационного опыта заказчика. Восстановления проводится в соответствии с особенностями каждого конкретного случая и является весьма экономичным решением.

Рассмотрим поэтапно технологию восстановления подшипника, принятую в Индустриальном Сервисном Центре SKF.

1. Разборка подшипника, удаление старой смазки.

2. Промывка деталей в специальной моечной машине.

3. Тщательная инспекция всех деталей подшипника.

4. Дефектация и отбраковка подшипников, непригодных для ремонта.

5. Контроль твёрдости с помощью электронного твердомера, контроль размеров.

6. Виброголтовка роликов керамическими чипсами.

Галтовка — процесс очистки поверхности небольших заготовок и деталей от заусенцев, окалины, формовочной земли, следов коррозии и др. Служит также для улучшения качества поверхности изделий. Галтовка осуществляется в барабанах. При виброгалтовке рабочим камерам сообщают колебания в нескольких направлениях с частотой от 15 до 50 Гц, что обеспечивает сложное перемещение деталей и абразивных частиц. Виброгалтовка позволяет обрабатывать крупные детали (в закрепленном виде).

7. Контроль роликов после виброгалтовки.

8. Пескоструйная обработка сепараторов.

Пескоструйная (абразивно-струйная) обработка поверхностей конструкций и сооружений – это высококачественная очистка любых поверхностей от коррозии, старых лакокрасочных покрытий. Пескоструйная обработка является одним из самых важных (и самым трудоемким) этапом подготовки поверхностей перед нанесением различных антикоррозийных и защитных покрытий. Срок службы покрытий, нанесенных по поверхности, подвергшихся абразивно-струйной обработке многократно увеличивается.

9. Полировка колец.

Полирование — механическая обработка материалов с помощью мелких абразивов. Является отделочной операцией обработки металлических и неметаллических поверхностей. Суть полирования — снятие тончайших слоев обрабатываемого материала механическим, химическим или электролитическим методом и придание поверхности малой шероховатости и зеркального блеска.

10. Чистовая промывка всех деталей.

11. Ревизия всех деталей перед сборкой.

12. Сборка и контроль радиального зазора.

13. Нанесение новой маркировки с помощью пневмогравера.

14. Консервация.

15. Упаковка.

После восстановительных работ даются рекомендации по комплектации и дальнейшей эксплуатации подшипникового узла, предоставляется полный отчет об обнаруженных дефектах и выполненных работах.

Анализ повреждений, отражаемый в отчете о состоянии подшипника, является очень ценным инструментом для оптимизации технического обслуживания машины, вне зависимости от того, подлежит подшипник восстановлению, или нет.

Кроме подшипников восстановлению и модернизации подлежат подшипниковые узлы.

Компания «Подшипник-Контракт» (http://pkspb.ru) совместно с Индустриальным сервисным центром SKF имеет возможность предложить весь спектр услуг по восстановлению подшипников и подшипниковых узлов:

• восстановление шпиндельных узлов металлорежущих станков;
• восстановление крупногабаритных подшипников для металлургической промышленности;
• модернизация корпусов опор сушильных цилиндров бумагоделательных машин под подшипники CARB;
• восстановление роликоподшипников машин непрерывного литья заготовок;
• восстановление роликоподшипников для целлюлозно-бумажной промышленности.

Восстановление подшипника – правильное решение при проведении программы по оптимизации и управлению производственными активами предприятия.

Гарантия качества:
восстановленные в Индустриальном Сервисном Центре SKF подшипники имеют те же гарантии, что и новые.

Мировой опыт говорит в пользу восстановления подшипников: на западных предприятиях на работающем оборудовании установлено до 30 % восстановленных подшипников.

Владислав Сальников

Генеральный директор ООО «Подшипник-Контракт» (http://pkspb.ru)