дефекти підшипників

Дефекти підшипників. Оцінка їх технічного стану

У фірмових інструкціях по експлуатації дизелів зазвичай наводяться дані по відбракування вкладишів підшипників. При відсутності таких даних можна користуватися наступними рекомендаціями.

Дефекти вкладишів підшипників найчастіше свідчать про будь-яких дефектах в дизелі, а не про поганий стан самих вкладишів. Якщо вкладиш пропрацював чимало часу, то на ньому можуть бути виявлені ознаки різних дефектів, в період підробітки нового вкладиша можна виявити конкретний дефект в чистому вигляді. Всі дефекти вкладишів підшипників можна умовно розділити на наступні групи: знос, втома, корозія, ризики і подряпини, ерозія і кавітація; фреттинг-корозія і піттінг, повне руйнування.

Фізичної першопричиною зносу є порушення гідродинамічної масляної плівки і робота підшипника в режимі напівсухого тертя. Напівсухе тертя виникає при підвищених навантаженнях на підшипник, нестачі масла або його високій температурі, підвищеній шорсткості шийки. Напівсухе тертя неминуче при пуску дизеля і під час його зупинки.

Розглянемо найбільш характерні ознаки зносу робочого шару тонкостінних вкладишів підшипників:

1 - знос робочого шару по всій ширині підшипника в зоні максимального навантаження. Якщо зношування відбувалося протягом тривалого часу, то це нормальний процес, якщо ж за короткий час на всіх підшипниках, то можливими причинами можуть бути: несоосность підшипника і шийки вала, недолік олії або його висока температура, шорсткість шийок вала. Вкладиш не є дефектним, якщо не оголений розділовий шар;

2 - на новому вкладиші через короткий час сліди підробітки в середині підшипника внаслідок відхилення у формі шийки вала або ліжку підшипника;

3 - на верхньому і нижньому вкладишах з різних сторін односторонній слід підробітки, блискучий на тлі матово-сірою поверхні робочого шару. Причина: несоосность шийки вала і ліжку підшипника. При незначній несоосности слід підробітки повинен поступово зміститися до середини підшипника, а блиск по краях - зникнути;

4 - односторонній знос гальванічного робочого шару на всю глибину внаслідок надмірного перекосу осей вала і ліжку підшипника;

5 - односторонній знос на верхньому і нижньому вкладишах внаслідок конусності шийки, похибок при виконанні її галтелів, коливань кінцевий шийки. На проміжних підшипниках односторонній знос неприпустимий, потрібно шийки калібрувати. На кінцевих підшипниках односторонній знос допускається, якщо раскепов кривошипів знаходяться в допустимих межах;

6 - двосторонній слід підробітки на обох вкладках внаслідок кромок навантажень по обидва боки підшипника при неправильній формі шийки вала або ліжку. Після її виправлення вкладиші можна використовувати, якщо немає повного зносу робочого шару на їх краях;

7 - локальний слід підробітки через нетривалий час внаслідок неточності форми шийки або вкладиша. Вкладиш не є дефектним, якщо з часом слід підробітки зникає;

8 - місцевий знос у вигляді різко окресленого блискучого плями через нетривалий час роботи. Причина - наявність чужорідної частинки між постіллю і вкладишем або надмірне виступання фіксуючого штифта. На спинці вкладиша в таких випадках зазвичай є відбиток. Якщо місцеве піднесення менше товщини робочого шару, то з плином часу блиск зникне, якщо більше - є небезпека задирака шийки і необхідно усунути причини місцевого тиску на спинку вкладиша;

9 - односторонній знос в районі роз'єму на обох вкладках з різних бортів через зсув кришки підшипника. В районі роз'єму кромки вкладиша знімають масляну плівку і є небезпека задирака шийки. Дефект збірки повинен бути негайно усунутий, а вкладиші з великим зносом замінені;

10 - двосторонній знос в районі роз'єму через недостатнє зазору. Необхідно перевірити зазор і розміри ліжка підшипника. Вкладиші з великим зносом замінити;

11 - смугасту картину знос посередині вкладиша внаслідок напрацювання на шийці вала або недостатнього заокруглення крайок мастильного отвору. Необхідно усунути дефект шийки, а вкладиші з великим зносом замінити;

12 - сліди підробітки по краях мастильної канавки в разі неточності виготовлення вкладиша. Необхідно усунути натираючи по краях канавки для уникнення порушення підведення масла;

13 - діагонально розташовані сліди підробітки або знос робочого шару внаслідок нерівномірного затягування підшипника або нерівномірного «розвалу» вкладиша. Вкладиші з великим зносом або неоднаковим по ширині розвалом підлягають заміні;

14 - наволакивания металу робочого шару у напрямку обертання шийки. Метал «розмазаний», особливо в середині навантаженої зони. Спинка вкладиша зазвичай має чорний колір від нагару масла або кольори мінливості. Розвал вкладиша відсутня або має негативне значення (краю загнуті всередину). Причина - робота в режимі напівсухого тертя через недостатнє прокачування дизеля маслом перед пуском, високої температури масла або підвищеної шорсткості шийки вала. Дефекти шийки необхідно усунути, а вкладиш замінити.

Під втомою робочого шару вкладиша (бабітові, бронзового, алюмінієвого, гальванічного) розуміється виникнення в ньому тріщин по будь-якої причини. У міру збільшення кількості та довжини тріщин на поверхні підшипника спочатку утворюється сітка «кругляк». Потім відбувається вимивання окремих відсталих шматочків металу, ерозійне розширення тріщин і на поверхні утворюються канали, що нагадують сліди жука-короеда (ефект «короеда»).

У багатошарових вкладишів без розділового шару нікелю можливі відшарування і викришування гальванічного робочого шару. Причиною може бути і чиста втома матеріалу, але найчастіше це відбувається внаслідок дифузії олова з гальванічного шару в бронзу з утворенням мідно-оловяністих кристалів, які знижують міцність з'єднання гальванічного шару і бронзи (швидкість дифузії різко зростає з підвищенням температури вкладиша підшипника).

Розглянемо характерні приклади утворення тріщин в робочому шарі вкладиша підшипника:

15 - рідкісні незамкнуті тріщини в робочому шарі. Причини - перевищення втомної міцності бабіту або гальванічного шару, перегрів робочого шару з бронзи. За підшипником потрібен регулярний контроль, так як з часом тріщини можуть придбати стан «кругляка» (вид 16) або «короїд» (вид 17). У цих випадках, а також при відшаруванні гальванічного шару (вид 18) вкладиші підлягають заміні;

19 - втомні тріщини внаслідок відсутності опори для вкладиша в районах мастильних отворів і канавки в ліжку підшипника; на спинці вкладиша видно характерний відбиток; вкладиш підлягає заміні;

20 - тріщини типу «кругляк» і «короїд» в районі роз'єму. Причина - дефект монтажу (зрушення кришки підшипника, слабка або нерівномірна затягування болтів), що викликає циклічні деформації вкладиша в цьому районі. На спинці вкладиша у відповідному місці може спостерігатися фреттинг-корозія. Вкладиш бажано замінити.

Хімічна корозія робочого шару вкладиша підшипника викликається наявністю в маслі кислот, лугів, води і солей. В результаті окислення і вимивання свинцю із сплаву поверхневий шар бабіту стає пухким і пористим (легко знімається нігтем), несуча здатність підшипника різко знижується і зростає зношування. При Кородування свинцювата бронзи в поверхневому шарі залишаються кристали міді і його структура стає такою ж, як при втоми матеріалу. Тому встановити справжню причину дефекту можна тільки за допомогою спеціальних металографічних досліджень.

Багатошарові вкладиші підшипників з гальванічним робочим шаром при нормальних умовах експлуатації зазвичай не піддаються корозії (завдяки додаванню в сплав олова або індію). Корозія виникає при підвищеній температурі масла; по краях області зношування з'являються темні плями з шорсткою або злегка пористою поверхнею. Потім внаслідок зносу плями знімаються і з'являється блискучий шар; в цьому випадку спостерігається підвищений зношування, хоча першопричиною є корозія. Для запобігання корозії підшипників необхідний регулярний контроль якості мастила.

Характерний приклад хімічної корозії робочого шару вкладиша підшипника показаний на вигляд 21.

Вкладиші підшипників дизель-генераторів іноді піддаються електрокорозії через наявність різниці потенціалів (не менше 0,03 В) між валом і підшипником і виникнення блукаючих струмів при недостатньому заземлении підшипника. При цьому на робочій поверхні вкладиша з'являються шорсткі плями у вигляді шрамів і рубців, розташованих під деяким кутом до напрямку обертання валу (вид 22).

Ризики і подряпини зазвичай виникають при забрудненні масла. Частинки забруднень розмірами менше масляного зазору і твердістю, меншою твердості робочого шару вкладиша, потоком масла несуться через зазор і на стан підшипника помітного впливу не роблять.

Частинки розмірами більше масляного зазору і твердістю, рівною або більшою твердості робочого шару, захоплюються обертається шийкою і дряпають поверхні, що труться до тих пір, поки не вдаючись в робочий шар підшипника. Ризики і подряпини можуть також утворитися внаслідок корозії шийки вала, коли тут утворюються Язвін з гострими крайками.

На вигляд 23 показані кругові ризики і подряпини, викликані частинками забруднень в олії. Ризики іноді закінчуються блискучим світлим кільцем навколо чорної точки; краю рисок також можуть мати блискучі світлі смуги. Точка в світлому кільці в кінці ризики - це місце впровадження чужорідної частинки. При вдавливании частки в робочий шар по краях метал витісняється, а потім згладжується шийкою вала; ці згладжені краї і виглядають у вигляді блискучого кільця. Вкладиш підлягає заміні, якщо ширина рисок перевищує 1 мм і вони досягли шару бронзи або алюмінієвого сплаву.

Стрілоподібні пошкодження робочого шару є наслідком впровадження в робочу поверхню вкладиша частинок азотированного шийки вала (вид 24). Вкладиш необхідно замінити, а шийку відполірувати.

Ерозія і кавітація (вид 25) часто виявляються спільно, і буває важко визначити, який з цих процесів призвів до пошкодження робочого шару підшипника. Ерозія виникає при високій швидкості масла і наявності в ньому дрібних твердих частинок; в місцях зміни напрямку потоку масла частки вдаряються об поверхню робочого шару і викрошівают (відколюють) частки металу цього шару. Кавітація викликається різкою зміною тиску в потоці масла.

Якщо площа вимивання становить не більше 10% поверхні і вони розташовані поза навантаженої зони, то вкладиш можна залишити в роботі. Ерозійні ушкодження у вигляді кустообразно канавок з різко окресленими краями показані на вигляд 26, кавітаційно-ерозійні пошкодження вкладиша через підвищеної вібрації колінчастого вала - вид 27, а через різке підвищення тиску згоряння - вид 28.

Сутність фреттинг-корозії полягає в наступному. Якщо дві притиснуті один до одного металеві поверхні мають незначні взаємні переміщення, то в них виникають знакозмінні напруги зсуву (на додаток до напруг стиснення) і при досягненні ними граничних значень відбувається перенесення більш м'якого металу на більш твердий.

Піттінг подібний фреттинг-корозії, але дві поверхні знаходяться під впливом змінного навантаження стиснення (наприклад, внаслідок вібрації). При питтингов на поверхнях з'являються сліди віднесення металу у вигляді віспинами. Для запобігання корозії при зберіганні на спинки вкладишів часто завдають шар чистого олова або олов'янистими-свинцевого сплаву. Такий шар одночасно сприяє зменшенню фреттинг-корозії.

На вигляд 29 показана характерна картина фреттинг-корозії спинки вкладиша: оспообразние вириви металу на спинці і налипання частинок металу ліжку. Причини - малий натяг вкладиша в ліжку підшипника або недостатня затягування болтів. Причиною фреттинг-корозії в районі роз'єму підшипника може бути відсутність розвалу вкладиша або зміщення кришки підшипника при монтажі. Вкладиш підлягає заміні, якщо зона фреттинг-корозії перевищує 5% площі спинки вкладиша.

На вигляд 30 показаний піттінг на поверхнях роз'єму вкладиша (через його малого натягу в ліжку або недостатнього затяжки болтів), а вид 31 - на робочої поверхні вкладиша (через вібрації колінчастого вала).