Анализ отказов поворотных подшипников: связь между повреждением и характером отказа.

Что такое поворотный подшипник?Это подшипник качения большого диаметра, позволяющий одной конструкции вращаться относительно другой, одновременно воспринимая осевую нагрузку, радиальную нагрузку и опрокидывающий момент. Такие подшипники используются в кранах, экскаваторах, системах слежения за солнцем и поворотных платформах.Поворотный подшипникАссортимент включает основные конструкции, используемые в этих машинах.

Группа специалистов по надежности обычно в первую очередь задает один вопрос: что это повреждение говорит нам о причинах выхода подшипника из строя? Анализ отказов поворотных подшипников отвечает на этот вопрос, сопоставляя три параметра: местоположение повреждения, его внешний вид и то, как работала машина в момент появления повреждения. Сделайте это до принятия решения о ремонте или замене, и вы избежите установки нового подшипника в тех же условиях, которые привели к поломке старого.

Начните с оценки масштаба ущерба, а не с его внешнего вида.

Многие команды фотографируют поврежденный кабельный канал и ищут аналогичное изображение. Это плохо работает. Отслоение от перегрузки и отслоение от загрязнения могут выглядеть почти одинаково вблизи. Разница заключается в местоположении.

Поворотный подшипник не равномерно нагружает свою дорожку качения. Наклонный момент сильно толкает одну сторону кольца и разгружает противоположную. Это создает зону нагрузки, и положение этой зоны указывает на направление преобладающей нагрузки. Повреждения внутри этой зоны указывают на причины, связанные с нагрузкой. Повреждения, распространенные по всей окружности, указывают на смазку, загрязнение или коррозию.

За 30 лет работы над проектированием поворотных подшипников и приводов я неоднократно сталкивался с одной и той же ошибкой. Команда осматривает наиболее поврежденный участок и игнорирует ненагруженную сторону. Ненагруженная сторона часто содержит наиболее ценную информацию, поскольку показывает, как выглядел подшипник до распространения повреждений.

Последовательность полевых проверок перед разборкой.

1. Зафиксируйте режим работы станка: диапазон нагрузки, угол поворота, скорость вращения, наработка часов и условия окружающей среды.
2. Перед началом очистки сфотографируйте подшипник на месте, включая уплотнения, место удаления смазки и крепежные болты.
3. Проверьте момент вращения и зазор наклона по всей окружности. Отметьте все зоны с зазорами.
4. Возьмите образцы смазки из нескольких точек. Отметьте цвет, наличие металлических частиц и содержание воды.
5. Проверьте момент затяжки болтов и осмотрите поверхность на наличие следов износа под головками болтов и в местах соприкосновения колец.
6. Только после этого откройте подшипник. Сопоставьте каждую поврежденную область с угловым положением зоны нагрузки.

У этой последовательности есть предел. Она сужает круг возможных причин отказа, но не может доказать металлургическую причину, такую ​​как дефект материала или термической обработки. Для этого необходимы разрез кольца и лабораторные исследования. Полевые работы позволяют определить, куда отправить образец.

Сопоставьте признаки повреждений кабелепровода, элементов качения и уплотнений с условиями эксплуатации, которые их вызывают.

В таблице ниже приведена связь между представленной информацией и вероятным режимом отказа, условиями эксплуатации, приведшими к нему, и следующей проверкой. Рассматривайте каждую строку как зацепку, а не как окончательный вывод. Две подписи вместе являются более веским доказательством, чем одна.

Видимая подпись	Вероятный режим отказа	Рабочие условия, лежащие в его основе	Проверьте далее
Отслаивание или шелушение сконцентрировано в зоне нагрузки.	Усталость от качения при контактном воздействии	Длительная перегрузка, большой опрокидывающий момент или непрочная конструкция крепления; также являются обычными последствиями окончания срока службы.	Сравните фактическую нагрузку и момент с номинальными значениями; измерьте плоскостность при монтаже.
Небольшие кратеры, тусклое покрытие, широко распространены.	Усталость поверхности из-за недостаточной смазки	Неправильная смазка, длительные интервалы между повторными смазками или наличие мелких абразивных частиц в смазке.	Анализ смазки; записи о повторной смазке.
Вмятины в местах соединения шариков или роликов на дорожке качения	Повреждение Бринелля (статическая перегрузка)	Ударная нагрузка в неподвижном состоянии, удар при транспортировке или столкновение с припаркованной стрелой.	Проанализируйте историю инцидентов; проверьте, расположены ли вмятины под одним углом.
Полированная, рифленая дорожка качения с абразивными частицами	Абразивный износ	Пыль или песок проникают через поврежденные или плохо установленные уплотнения.	Осмотрите уплотнительные кромки и смазку на наличие загрязнений.
Красно-коричневая пыль и неглубокие следы в местах контакта, ограниченный угол обзора.	Фреттинговая коррозия	Небольшие колебательные движения с малым вращением, например, при отслеживании или позиционировании.	Проверьте рабочий цикл и метод повторной смазки.
Плоские пятна или сине-коричневые изменения цвета на шариках или роликах	Перегрев и разрушение смазки	Высокая интенсивность работы, перегрев или недостаток смазки	Проверьте историю изменения температуры и состояние смазки.
Треснувшая, сломанная или изношенная клетка или распорки	Удар, заклинивание или смещение.	Обломки между элементами, сильный изгибающий момент или деформированная монтажная поверхность	Найдите следы мусора; измерьте монтажные поверхности.
Затвердевшая, потрескавшаяся или сплющенная уплотнительная кромка	Старение уплотнений	Нагрев, ультрафиолетовое излучение, озон или несовместимые химические вещества	Проверьте соответствие условий окружающей среды материалу уплотнения.
Порванное или выдавленное уплотнение	Механическое повреждение уплотнения	Чрезмерное давление смазки, мойка под высоким давлением или повреждение при монтаже	Ознакомьтесь с методом смазки и правилами очистки.
Ржавчина по краю дорожки качения	Коррозия, вызванная проникновением воды.	Неисправность уплотнения или длительные периоды простоя во влажной среде.	Проверьте наличие смазочного материала на наличие воды; осмотрите уплотнения и дренажную систему.

Следует соблюдать две осторожности. Во-первых, повреждение уплотнения часто является причиной, а не следствием. Разорванное уплотнение, пропустившее абразивный мусор, объясняет абразивный износ, поэтому необходимо отремонтировать как сам подшипник, так и дорожку качения. Во-вторых, чистый вид дорожки качения не означает исправность подшипника. Подшипник может демонстрировать затрудненное вращение из-за потери предварительной нагрузки в монтажной конструкции, в то время как дорожка качения выглядит исправной.

Взаимодействие нагрузки, движения, смазки и крепления

Отдельные параметры редко объясняют причину неисправности сами по себе. Каждый из них влияет на поведение остальных. Приведенный ниже список показывает, на что влияет каждый параметр и как неправильная интерпретация этих параметров влияет на диагноз.

• Нагрузка и опрокидывающий момент.Они задают размер и положение зоны нагрузки. Подшипник, рассчитанный на осевую нагрузку, все равно может преждевременно выйти из строя, если момент превышает предполагаемый. Проверка только веса на платформе не позволяет этого избежать.
• Схема вращения.Непрерывное вращение распределяет износ по кольцу. Короткие колебания повторяют одни и те же контакты, что способствует фреттингу и локальному недостатку смазки. Подшипник, подходящий для одной конструкции, может не подойти для другой.
• Смазка и уплотнения.Смазка образует пленку, разделяющую поверхности, а герметик защищает ее. Если герметик выходит из строя, даже самая лучшая смазка вскоре выйдет из строя. Если смазка неподходящая, даже самый лучший герметик не спасет дорожку качения.
• Жесткость и плоскостность крепления.Гибкая или неровная опора деформирует кольцо под нагрузкой. Это смещает зону контакта к одному краю и может имитировать отказ из-за перегрузки. Подшипник часто обвиняют, когда причиной является конструкция.
• Материал и термообработка.Мы выбираем высокопрочный чугун, легированную сталь, нержавеющую сталь или кованую легированную сталь в зависимости от нагрузки, скорости и условий окружающей среды. Правильный материал для коррозионно-активной зоны не обязательно подходит для зоны с сильными ударными нагрузками.

Тип дизайна тоже имеет значение.трехрядный роликовый поворотный подшипникВ однорядной конструкции шариковые контакты создают значительный изгибающий момент на отдельных дорожках качения, поэтому повреждения могут ограничиваться одним рядом. В однорядной конструкции все нагрузки распределяются на одну пару контактов, поэтому одна перегрузка может проявляться одновременно на нескольких контактах. Перед изучением дорожки качения ознакомьтесь с конструкцией.

Если подшипник является частью интегрированной системыПоворотный приводДобавьте к осмотру зацепление шестерен и уплотнение корпуса. Наши поворотные приводы обеспечивают защиту до IP66 и антикоррозионную стойкость до C4H. Однако эти характеристики описывают конструкцию корпуса и уплотнения и не заменяют правильную смазку или жесткое монтажное основание.

Распространенные ошибки в интерпретации диагноза, приводящие к неверной диагностике.

• «Он сильно вращается, поэтому дорожка качения повреждена».Сильное вращение может быть вызвано перетягиванием болтов, деформацией монтажной поверхности или трением уплотнения. Измерьте момент затяжки по всей окружности и сравните зоны сильного вращения с положением болтов.
• «Смазка выглядит нормально, так что проблема не в ней».Один только цвет мало что говорит. Проверьте наличие воды, металлических частиц и соответствие интервала работы рабочему циклу.
• "Трещина в кольце означает дефект материала."Трещины часто возникают из-за усталости в зоне перегрузки или в точке напряжения в месте крепления. Без исследования образцов и лабораторных испытаний невозможно установить причину.
• «Мы почистили подшипник, а затем сделали фотографии».В процессе очистки удаляются следы мусора и пыль, содержащие улики. Сначала сделайте фотографию.
• «Замените его, и проблема исчезнет».Если нагрузка, траектория уплотнения или плоскостность при монтаже не изменились, новый подшипник снова выйдет из строя по аналогичной схеме.

Если возможна производственная причина, запросите у поставщика протокол контроля качества. Все наши подшипники проходят трехкоординатный контроль на координатно-измерительной машине и испытания на динамическую нагрузку, результаты которых документируются в соответствии с нашими правилами.Контроль качества поворотного приводаПроцесс. Подтвержденные производственные дефекты покрываются бесплатной заменой, а расширенная гарантия качества действует в течение 2 лет. Эта запись помогает подтвердить или опровергнуть наличие дефектов, но она не распространяется на повреждения, вызванные перегрузкой или загрязнением.

Применение полученных данных: ремонт или замена, и что нам нужно отправить

Условия эксплуатации указывают на то, какие сигнатуры следует проверить в первую очередь. Рассмотрим три ситуации из работы с нашими клиентами. Эти случаи описывают только контекст применения, а диагностические заметки представляют собой общие инженерные рекомендации.

• Горнодобывающие экскаваторы в Австралиивоспользуйтесь нашимиДвойной червячный поворотный привод(HWE21-94-25HR.1). Для этого характерны пылевые и ударные нагрузки. В первую очередь проверьте наличие абразивного износа, повреждений уплотнительной кромки и вмятин по Бринеллю.
• Одноосевые солнечные трекеры в Бразилии, Аргентине и ЧилиИспользуются поворотные редукторы SP-I 0229 с прямозубой шестерней. Движение небольшое и повторяющееся, оборудование находится на открытом воздухе. Обратите внимание на следы износа, изношенные уплотнения и состояние смазки.
• Портовые краны для южнокорейского производителя оборудования.Используйте одночервальные поворотные приводы WEA9-62-25HR в заказе на 20 единиц с уплотнением IP65. Краны подвергаются воздействию больших моментов и влажного воздуха, поэтому проверьте усталость и коррозию в зоне нагрузки на кромках уплотнения.

Контрольный список для принятия решения покупателем: ремонт или замена

• Повреждения ограничиваются уплотнениями и смазкой, дорожка качения цела: повторной герметизации и смазки может быть достаточно. Подтвердите это, проверив зазор при наклоне.
• Локализованные вмятины по Бринеллю при плавном вращении: следите за ними, если они неглубокие, но оценивайте риск, если оборудование имеет критически важное значение для безопасности.
• Отслоение покрытия в зоне нагрузки, люфт или повреждение каркаса: планируйте замену. Устраните причину до установки нового узла.
• Повреждение соответствует условиям эксплуатации, которые вы не можете изменить, например, повышенному моменту: рассмотрите больший илиСпециализированный поворотный приводвместо обмена аналогичным товаром.

Для ускорения процесса проверки, пожалуйста, отправьте нашим инженерам в компанию Luoyang Slewring Bearing Co., Ltd. следующую информацию: номер модели или чертежа, фотографии, сделанные до очистки, данные о рабочем цикле и нагрузке, тип и интервал смазки, условия эксплуатации, а также подробные сведения о конструкции крепления. Мы отвечаем на технические вопросы в течение 48 часов и можем предоставить техническое предложение в течение 24 часов. Минимальный объем заказа для стандартных изделий — 1 комплект, для изделий, изготовленных по индивидуальному заказу, — 5 комплектов.

Анализ причин отказа поворотного подшипника не даст вам однозначного ответа только по фотографии. Он предоставит вам упорядоченный список причин, краткий перечень проверок и более четкую основу для принятия решения о ремонте или замене.