Підшипник насоса різноманітність моделей і причини поломок

Конструкція / Підшипник насоса: різноманітність моделей і причини поломок.

Підшипник необхідний насосу для сприйняття радіальних і осьових навантажень діючих на ротор.

Всі підшипники для насосів поділяються на дві групи:

радіальні - сприймають радіальні зусилля (перпендикулярно валу ротора);
наполегливі - сприймають осьові зусилля (по осі вала ротора).

Для сприйняття радіальних і осьових навантажень, що діють на ротор, застосовують підшипники кочення або підшипники ковзання. Вибір того чи іншого типу підшипників для насосів зумовлений низкою факторів, з яких найбільш важливими є: окружна швидкість обертання валу, навантаження на вал і необхідний ресурс безперервної роботи насоса.

Підшипники кочення насоса

Для малих і середніх насосів в якості радіальних опор застосовують кулько й роликопідшипники. Основні переваги таких підшипників:
Мінімальні втрати на тертя
невеликі розміри
Легка заміна
невисока вартість
Здатність багатьох підшипників цього типу сприймати не тільки радіальні навантаження, але і осьові

При великих швидкостях обертання валу працездатність шарикоподшипников різко знижується. Крім того, при руйнуванні підшипника, як правило відбувається руйнування ротора насоса.

Підшипники ковзання насоса

Підшипники ковзання застосовують для відповідальних насосів. Такий підшипник при правильному монтажі має практично необмежений час експлуатації.

Конструктивно підшипник ковзання складається з 2 частин. Перша - втулка зафіксовану в корпусі насоса на внутрішньому діаметрі якої змонтовані вкладиші з труться матеріалів. Друга частина підшипника - це втулка, закріплена на валу ротора на зовнішньому діаметрі якої так само змонтовані вкладиші.

У конструкції вкладишів підшипника насоса застосовані спеціальні матеріали, так звана треться пара. При обертанні ротора насоса вкладиш на валу ротора треться по вкладишу, закріпленому на втулці в корпусі насоса.

Перевагами, крім усього іншого, таких підшипників є безшумна робота, необмежений термін служби і здатність демпфіровать коливання вала на масляній плівці.

До недоліків можна віднести високу вартість і трудомісткість виготовлення.

Матеріали підшипників насоса

У виробництві підшипників насоса широке застосування знайшли бабіти - антифрикційні легкоплавкие пластичні сплави на основі свинцю або олова з твердими включеннями, такими як мідь, сурма, нікель і т.д.

Бабіти відрізняються малими втратами на тертя і високу зносостійкість, завдяки чому широко застосовуються для виготовлення великогабаритних підшипників кочення насосів. Якщо підшипники працюють в умовах без змазування або змащуються перекачується середовищем при невеликих навантаженнях, то можливе застосування полімерних матеріалів і пластмас, наприклад, фторопласту.

Фторопласт - 4 володіє невеликим коефіцієнтом тертя, але недостатньо міцний і зносостійкий, тому у виробництві використовують металофторопластова підшипники з домішками бронзового порошку.

Підшипник циркуляційного насоса дозволяє використовувати в якості мастила воду або іншу рідину близьку до води по характеристикам.

Причини поломки підшипників

Виробники насосів гарантують надійну роботу підшипників протягом декількох років експлуатації.

Завдяки проведеним дослідженням стало можливим розрахунок довговічності підшипника водяного насоса з високою точністю. Це уможливило узгодження між собою довговічності підшипників і насоса. Однак час від часу трапляється, що фактична довговічність підшипника виявляється нижче розрахункової.

Це відбувається внаслідок безлічі причин:
НЕ передбачувано високе навантаження,
недостатнє змазування або невідповідний мастильний матеріал,
неправильний монтаж підшипника,
недостатня ефективність ущільнень,
посадка підшипника з надмірним натягом і, відповідно, недостатній внутрішній зазор або надмірний внутрішній натяг підшипника.

Кожна така ситуація породжує специфічне пошкодження підшипника циркуляційного насоса. яке знаходить відображення в характерної картини ушкодження. Отже, в більшості випадків стає можливим при дослідженні пошкодженого підшипника встановити причину пошкодження та вжити відповідних заходів, для того щоб уникнути повторного ушкодження підшипника після відновлення роботи насоса.

Коли підшипник водяного насоса знаходиться під постійним навантаженням, такий як тиск вала насоса, це навантаження передається кожному елементу підшипника, і в кінцевому підсумку призводить до втоми металу всієї конструкції.

Спрощено суть виражається в такий спосіб: в реальних умовах підшипник кочення не може працювати довільно довго. Рано чи пізно виникає утомлююча руйнування матеріалу, і робота підшипника стає неможливою.

Проміжок часу до появи перших ознак втоми матеріалу залежить від частоти обертання підшипника і величини навантаження. Втомне руйнування є наслідком змінних напруг безпосередньо під поверхнею кочення в зоні дії навантаження.

Ці напруги обумовлюють утворення тріщин, які поступово поширюються до поверхні.

Коли за такими тріщинах перекочуються тіла кочення, відбувається відділення частинок матеріалу. Процес прогресує до тих пір, поки підшипник стає непридатним для роботи.

Це не означає, що підшипник не може продовжувати роботу. Втомне руйнування поширюється повільно і виявляє себе зростанням шуму і вібрацій. Тому, як правило, залишається достатньо часу для підготовки заміни підшипника водяного насоса.

Різні види пошкоджень підшипників

Кожна причина пошкодження підшипника знаходить відображення в характерної картини ушкодження. Види пошкоджень можна класифікувати наступним чином:
знос
вм'ятини
задираки
поверхневі руйнування
корозія
Наслідки проходження електричного струму
втомні раковини
тріщини

При нормальних умовах експлуатації скільки-небудь помітного зносу підшипників кочення не спостерігається. Знос виникає тоді, коли в підшипник проникають чужорідні частинки або має місце недостатнє змазування. Він може бути також наслідком вібрацій не обертається підшипника.

Вм'ятини на доріжках кочення і тілах кочення можуть виникати коли сили монтажу передаються на кільця через тіла кочення. Так само вм'ятини виникають при надмірно великих навантаженнях на підшипникові вузли в той час, коли підшипники не обертається.

Якщо дві недостатньо змащувані поверхні ковзають одна відносно іншої під навантаженням, то відбувається перенесення частинок металу з однієї поверхні на іншу. Це явище називають задиром. Поверхні при цьому явищі виглядають шорсткими. При виникненні задирів матеріал підшипника нагрівається до температури, при якій відбувається відпустку. Виникає місцева концентрація напружень, наслідком якої є утворення тріщин і раковин.

Якщо змазує шар між доріжками і тілами кочення занадто тонкий, то вершини шорсткостей короткочасно стикаються один з одним. При цьому на поверхнях виникають дрібні тріщини. Такий процес називають поверхневим руйнуванням.

При достатньому змащення немає небезпеки виникнення руйнувань описаного виду до тих пір, поки змазує шар не стає занадто тонким, або внаслідок зміни в'язкості масла через підвищення температури, або при надмірному зростанні навантаження.

Якщо в підшипник проникає вода або агресивні середовища в такому обсязі, що мастильні матеріали не можуть захищати сталеві поверхні, то виникає корозія. Процес глибокої ( «щілинний») корозії швидко призводить до утворення явних слідів корозії - корозійних Язвін.

Наслідки проходження електричного струму

Якщо електричний струм проходить через підшипник від одного кільця через тіла кочення до іншого кільцю, то виникають пошкодження підшипника. У місцях переходу процес подібний до зварці. Матеріал підшипника при цьому нагрівається до температури відпустки і навіть плавлення. При цьому утворюються забарвлені області різної величини, в яких матеріал отожжен і знову загартований, а іноді навіть оплавлені. У місцях, на яких метал був оплавлені, можуть також виникати маленькі лунки.

Втомні раковини є наслідком нормального втомного пошкодження, яке виникає в кінці звичайної довговічності підшипника. Якщо раковини досягли певної стадії розвитку, то наявність пошкодження виявляють по шуму і вібрацій. Це сигнал до заміни підшипника. Причинами передчасного виникнення раковин можуть бути перевищення допустимого навантаження, надмірний внутрішній попередній натяг внаслідок занадто тугий посадки кільця підшипника на вал або в отвір корпусу.

Тріщини в кільцях підшипників виникають по ряду причин. Однією з найпоширеніших є неправильне поводження з підшипником під час монтажу або демонтажу. Удари молотком, що наносяться безпосередньо або через загартовану оправлення по кільцю підшипника, можуть стати причиною дрібних тріщин. В результаті цього в процесі роботи підшипника від нього відламуються частки металу.

Разом зі статтею "Підшипник насоса: різноманітність моделей і причини поломок." дивляться:

Закрите і відкрите робітники.

Ремонт насосної станції