Почему шариковые подшипники нагреваются меньше чем подшипники скольжения

Рабочая температура подшипников

Нередко специалисты, занимающиеся обслуживанием промышленного оборудования, обращают внимание на горячие подшипники и считают это следствием неисправности или дефекта. В связи с этим стоит разобраться, при какой температуре должны работать подшипники и стоит ли беспокоиться, если подшипники нагревается?

Вопрос определения нормальной температуры подшипников, как и любых других механических узлов и механизмов, крайне сложен, так как приходится учитывать слишком много параметров и переменных. Для начала перечислим наиболее очевидные тезисы:

— любой подшипник генерирует тепло в процессе работы;

— количество выделяемого тепла зависит от конструкции подшипника, скорости его вращения, текущих нагрузок и вязкости смазки;

— избыточное тепло генерируется при нерасчетных нагрузках, ухудшении качества смазки, чрезмерном износе и загрязнении элементов и поверхностей качения;

— избыточный нагрев подшипника ведет к температурным деформациям колец и элементов качения, ухудшению прочностных свойств стали, а также ускоренной деградации смазки. Все вместе эти факторы приводят к ускоренному износу подшипника и повышенной вероятности его заклинивания или разрушения.

Тепловой баланс подшипника зависит как от параметров его тепловыделения, так и от интенсивности теплового обмена с окружающей средой через теплопроводность, конвекцию и излучение. В свою очередь, интенсивность теплового обмена зависит от целого ряда параметров – от температуры окружающей среды до способности подшипникового корпуса передавать тепло с учетом возможных загрязнений на его поверхности.

Производители подшипников имеют методики расчетов для прогнозирования рабочих температур подшипников. Тем не менее, реальные условия эксплуатации могут значительно отличаться от расчетных. Соответственно, спрогнозированная температура может не совпадать с фактической.

Некоторые производители указывают для своей продукции «эталонную скорость», при которой подшипник достигает стационарной температуры 70°C. Этот уровень можно считать точкой отчета для определения нормальной рабочей температуры.

В соответствии с ГОСТ Р 51337-99 «Безопасность машин. Температуры касаемых поверхностей» даже при кратковременном контакте кожи человека с металлической поверхностью, нагретой до 70°C, развивается ожог. Так что подшипник, который субъективно ощущается как «обжигающе горячий», чаще всего работает при нормативной температуре, предусмотренной производителем.

Каковы пределы температуры для подшипников?

Как мы убедились, субъективные ощущения – не лучший ориентир для определения температуры подшипника. Гораздо точнее изменение с помощью встроенных термопар или дистанционного инфракрасного термометра.

Но тут возникает вопрос, каковы же предельные температуры работы подшипников? Нужно подчеркнуть, что речь тут идет только о стандартных промышленных стальных шарико- и роликоподшипниках, работающих при «комнатной» температуре, а не в условиях прокатного стана или пекарской печи. Для высокотемпературных и высокоскоростных подшипников с керамическими элементами качения или даже керамическими кольцами ограничения будут совсем другие.

Итак, при определении предельных температур эксплуатации промышленных подшипников необходимо учитывать ограничения как для материалов компонентов подшипника, так и для смазок, свойства которых очень сильно зависят от температуры.

Самым сильным ограничением является наличие манжетного уплотнения. Чаще всего встроенное манжетное уплотнение подшипника изготавливается из нитрила, который не должен подвергаться нагреву выше 100°C. Также в подшипниковых корпусах могут использоваться манжетные уплотнения из витона, который имеет температурный предел около 200°C.

Нужно принимать во внимание также материал сепаратора. Ограничения может накладывать полиамидный сепаратор, который имеет предел температуры 120°C.

Важным, но зачастую игнорируемым ограничением являются требования к температуре, предъявляемые смазками:

— Если в смазке присутствуют противозадирные присадки, то температурный предел составляет 80°C, выше которого присадка может начать «расслаиваться».

— Типичная пластичная смазка на основе литиевого мыла обеспечивает надежную работу при температуре не выше 120°C, а у «высокотемпературных» смазок могут быть ограничения до 150°C.

Если подшипник работает при повышенной температуре, но благополучно проходит все тесты на уровень износа и вибрации, необходимо учитывать, как более высокая температура может повлиять на смазку. Согласно эмпирическому правилу, на каждые 15 градусов рабочей температуры выше 70°C приходится вдвое увеличивать частоту смазывания.

Если подшипник работает в масляной ванне, то при увеличении температуры масло необходимо менять чаще. Например, если нормальная рабочая температура составляет 50°C, масло можно менять один раз в год, но при 100°C масло необходимо будет менять каждые три месяца!

Абсолютная и относительные температуры

Выше обсуждалось, каковы «абсолютные» температурные пределы с точки зрения компонентов подшипников. Однако тот факт, что подшипник работает при «нормальных» 80°С, вовсе не означает, что у него всё в порядке. Если с момента запуска подшипник работал при 30°C, но впоследствии температура поднялась до 80°C, это может являться индикатором назревающих проблем.

Для постоянного мониторинга температуры критических узлов используют электронные системы, которые подают сигнал тревоги при превышении определенного порога температуры (например, 105°C). Такое устройство можно настроить таким образом, чтобы оно определяло диапазон нормальных рабочих температур, а затем подавало сигнал тревоги, когда температура повысится на 50°C.

Итак, вместо того, чтобы задаваться вопросом, какую температуру может выдержать подшипник, в случае обнаружения тенденции к повышению температуры нужно немедленно начать выяснять причины неполадки. Идет ли речь о недостатке смазки? Изменились ли условия эксплуатации? Свидетельство ли это деформации вала, чрезмерных нагрузок, вибраций или других проблем, не всегда связанных с состоянием самого подшипника? Установить истинные причины нерасчетного нагрева помогают такие методы как вибродиагностика, обследование с помощью тепловизора, а также внутренний осмотр поверхностей качения с помощью эндоскопа.

Весь комплекс исследований подшипников, подшипниковых узлов и оборудования, осуществляет сервисное подразделение компании «Подшипник.ру». Сервисные инженеры с многолетним опытом работы проводят вибродиагностику, мониторинг рабочей температуры оборудования, осматривают вышедшие из строя подшипники и выдают рекомендации по исправлению ситуаций для достижения максимального срока службы подшипников.

Специалисты «Подшипник.ру» помогут рассчитать и подобрать исполнение подшипника для любого режима работы оборудования с учетом скоростей и температур. Также они помогут подобрать подходящую смазку, дадут рекомендации по частоте смазывания. Если ручное нанесение смазки нежелательно или не возможно, специалисты «Подшипник.ру» помогут подобрать автоматические одноточечные или многоточечные системы смазывания от ведущих мировых брендов NTN-SNR и Timken.

Источник

Причины и методы устранения перегрева подшипниковых узлов

В устройствах, конструкции которых предусматривают использование подшипниковых узлов, нередко наблюдается проблема перегрева. Обычно она вызвана ухудшением либо загрязнением смазки приборов, однако причин тому может быть множество. Стоит помнить, что нормальной температурой подшипника считается показатель не выше 65°С или примерно на 30° больше температуры окружающей среды.

Небольшой перегрев подшипника возможен сразу после замены или наполнения смазкой. Происходит это из-за повышенного сопротивления добавленного смазочного материала, который в самом начале работы начинает принимать свое нормальное состояние внутри подшипника.

Почему нельзя перегревать подшипник

Превышение допустимых температур может привести к возникновению следующих неисправностей:

В результате, с высокой степенью вероятности, подшипник сломается.

Основные признаки перегрева

Понять, что температура подшипника превысила рекомендуемую, возможно по посторонним шумам, которые возникают при его работе. Визуально на это указывает изменение цвета элементов конструкции подшипника, которое может происходить в диапазоне от золотистого до синего в различной тональности. В экстремальных случаях наблюдается деформация подшипника – разрушаются уплотнения и/или сепаратор, в первую очередь, полимерные.

Смазка может потерять нужные свойства. Высокие температуры приводят к снижению вязкости последней и вытеканию из внутренних полостей. Значительное превышение температурного режима может стать причиной синерезиса (расслоения) консистентной смазки. В этом случае базовое масло (жидкая фракция) вытекает. Во внутренней полости остается только загуститель (сухое мыло). В результате подшипник клинит.

Причины и методы устранения перегрева

Чтобы предотвратить перегрев подшипника, стоит осуществлять периодическое промывание системы смазки (в рамках ТО), мониторинг температурного режима, систематический контроль организации смазки, обеспечение бесперебойного функционирования системы теплоотведения (принудительного и естественного охлаждения). А также проводить проверку корректности выполнения монтажа и положения изделия, монтаж высокотемпературных подшипников.

Не мене важно – использовать качественные узлы, которые смогут работать без перебоев. Купить подшипники в Минске в розницу можно в магазине «Клинотекс».

Источник

Причины поломки шариковых подшипников

Принцип работы подшипника

Подшипник или подшипниковый узел состоит из нескольких деталей. Это два кольца, наружное и внутреннее, тела качения, в данном случае это шарики и сепаратор, который разделят шарики между собой. Есть подшипники и без сепаратора, но они используются меньше, для ненагруженных соединений. При вращении вала нагрузка поступает на внутреннее кольцо, далее на шарики, которые вращаясь вместе с сепаратором, передают её на наружное кольцо. Причем нагрузку получает и передает каждый шарик в отдельности. Подшипник фиксирует вал или узел в пространстве и обеспечивает ему вращение с наименьшими потерями на сопротивление. При этом он передает полученную нагрузку на другие части механизма или конструкции.

Во время своей работы подшипник испытывает такие нагрузки: и осевую нагрузку и радиальную. Сами шарики получают во время работы нагрузку на сдвиг и на сжатие, которая в результате неправильной работы приводит в дальнейшем к их деформации и разрушению. Для нормальной работы деталей подшипник наполняется смазкой, которая должна быть соответственно качественной. Когда подшипник имеет крышку или уплотнение, которые предотвращает подшипник от утечки масла и от попадания загрязнений, он служит долго.

Выбирают подшипники по следующим характеристикам:

Какие причины разрушения сепаратора подшипника.

При разрушении сепаратора диагностировать причину иногда бывает трудно, так как обычно повреждается не только сепаратор, но и шарики и кольца. Но есть ряд причин, при которых повреждается именно сепаратор. Это в первую очередь, усиленная вибрация, частота вращения подшипника большая, чем предусмотрено при его производстве, большой износ в процессе неправильной эксплуатации и заклинивание вследствие изменения геометрии шариков.

Сепаратор рассыпался как старый пластик

Если вибрации превышают допустимые значения, в теле сепаратора появляются усталостные разрушения в виде трещин, которые приводят к полному разрушению сепаратора, как на фото. Главной разрушающей силой выступает сила инерции. Она же разрушает сепаратор в подшипнике, который работает с более высокой скоростью, чем это заложено.

Так как сепаратор всегда изготавливается из материала, который мягче чем кольца и шарики, при неправильной эксплуатации он быстрее изнашивается. Увеличивается размер карманов для шариков, что приводит к изменению кинематической силы и разрушению сепаратора. Причина всего этого – недостаточность смазки и попадание частиц пыли, выступающих в роли абразива.

Иногда сепаратор разрушается из –за того, что грязь и частицы сколов шариков приводят к заклиниванию последних.

Выход из строя шариков, причины

Чаще всего шарики выходят из строя из за деформации, которая, чаще всего, происходит из-за перегрева шариков во время работы и затем медленного остывания. Это приводит у отпуску поверхностного закаленного слоя. Шарики не могут выдерживать нагрузку, на них могут появляться трещины, сколы. Может проявляться в виде деформации, шарики становятся овальной формы, получается заклинивание и разрушение остальных деталей подшипника.

Шарики в процессе изготовления перед полировкой проходят процесс термообработки, то есть цементации верхнего слоя. Поэтому очень важно, что бы выдерживался тот режим работы, на который они рассчитывался.

Деформированные и срезанные во время эксплуатации шарики

Перегрев может происходить за счет недостаточного количества смазки или её полного отсутствия, попадания внутрь грязи, которая выступает в роли абразива, вследствие неправильного режима работы, ударов или повышенной вибрации.

Выход из строя колец подшипника, причины

Очень часто кольца подшипника выходят из строя из –за усталостных разрушений. Они происходят по причине неподходящей смазки. Смазка должна быть достаточно вязкой и покрывать дорожки качения сплошным слоем. Поверхность при этом начинает перегреваться, появляются трещины, чем дальше, тем больше глубина трещин, следовательно, подшипник перестает работать.

Влияет на кольца и попадание пыли и грязи, которые также выступают как абразив и приводят к перегреву верхнего слоя и его разрушения. Это чаще всего случается с подшипниками, которые находятся в контакте с грязью, с агрессивными средами, при этом не имеющие защитной крышки или уплотнения. Такие разрушения называют ещё атмосферными.

Износ дорожек кольца подшипника

Например, это могут быть ступичные подшипники, с заменой которых сталкивался каждый автовладелец.

Поломки внутреннего кольца в подшипнике ступицы

Также причиной поломки может быть неправильная посадка подшипника на вал. Это может быть как посадка с большим натягом, так и очень слабая. Она называется фреттинг-коррозия и влияет на состояние внутреннего кольца подшипника. Неправильная посадка может вызывать бриннелирование поверхности колец, то есть выемки могут следовать одна за другой. Это случается, опять таки, при неправильной установке подшипника или сильных механических ударов по узлу с подшипником. Поэтому, при установке, например, того же подшипника ступицей удары по нему недопустимы, только давление.

По поводу поломки ступичного подшипника можно почитать в статье, перейдя по ссылке:

Может быть, лучшим вариантом использовать подшипники, которые имеют большее сопротивление к нагрузкам.

Другой вид выемок, которые представляют не только частые выбоинки, но их сдвиг, возникают в том случае, если узел с подшипником подвергается постоянной вибрации даже при внерабочем состоянии.

Также они могут получиться, если в подшипник попали твердые частицы, которые поцарапали поверхностный слой. Вокруг этих царапин возникают напряжения, которые в дальнейшем приводят к трещинам и выбоинкам.

Повреждения в подшипнике могут возникнуть вплоть до полного его разрушения в том случае, если через него проходит электрический ток. Это чаще всего происходит при плохой изоляции. Очень часто во время сварки сам узел или сварочное оборудование не имеют заземления.

Влияет на стойкость колец и дисбаланс ротора. Если работа ротора ведётся на высоких скоростях, необходима его балансировка, иначе на внутреннем кольце появится выработка, обычно с одной стороны.

Несоосность между внешним кольцом и валом, на который он насажен, между валом и корпусом подшипника приводят также к сколам на поверхности, усталостности на поверхности.

Конечно, не нужно выпускать из внимания и заводской брак. Он может быть проявлен как в самом подшипнике, так и при его установке в узел, когда инструмент (ролики) оставляют вмятины на кольце.

Также брак может быть при изготовлении самого подшипника. Это или брак в металле или брак сборки узла. Также неправильное применение подшипника может быть причиной его разрушения. Каждый подшипник имеет свой режим работы, на который он рассчитан при выпуске и его нарушение приводит к поломке.

Конечно, при выпуске подшипники имеют свой ресурс, который обычно выдерживается, если соблюдаются определённые условия его эксплуатации.

Также важно следить за качеством и количеством смазки в подшипнике. Если есть возможность, подшипник вынимается, очищается от грязи, промывается. Затем добавляется смазка.

Практически без смазки подшипник не работает. Его принцип работы основан на беспрепятственном вращении всех его частей.

Применение уплотнителя или применение подшипника с крышкой дает дополнительный срок службы подшипника. Иногда расходы на замену подшипника или простой оборудования обойдутся дороже самого подшипника хорошего качества.

Источник

Шариковые подшипники

Что это? Шариковый подшипник — это тип подшипника качения, в котором в качестве тел качения используются стальные шарики. Это самый многочисленный вид подшипников, благодаря относительно невысокой стоимости и способности воспринимать радиальные и небольшие осевые нагрузки при высокой скорости вращения. Применяются в качестве опор тел вращения (валов, колёс и т.п.).

Из чего изготавливают подшипники качения шариковые?

У шариковых подшипников высокие нагрузки и малая площадь контакта между шариком и дорожками качения колец. Поэтому к материалам предъявляются высокие требования к износостойкости и выносливости. Изготавливают детали подшипников из подшипниковой стали индукционной (только верхний слой дорожек качения) закалки, объемной закалки. Для особых условий работы — из высокотемпературной, низкотемпературной подшипниковых сталей и керамики.

Из нержавеющей стали: для работы в агрессивной среде (щелочи, кислоты). Из коррозионностойкой стали типа 95Х18, X65Cr14, X105CrMo17 в соответствии со стандартами ISO 683-17:1999 и EN 10088-1:1995.

Низкотемпературные подшипники: для работы в условиях низких температур (до – 60 градусов: холодильные камеры, оборудование в условиях высокогорья, северных широт). Готовое решение предлагает компания BECO: подшипники серии BLS ZZ60 изготовлены из легированной стали AISI 52100, снабжены низкотемпературной смазкой и защитными крышками.

Какое назначение у шариковых подшипников однорядных, двухрядных?

Однорядные. Это самые простые и востребованные подшипники качения для применения в малонагруженных конструкциях с радиальной и частично односторонней осевой нагрузкой. В конструкциях с двусторонней нагрузкой практикуется попарная установка в каждой опоре.

Двухрядные. Применяются в конструкциях со средними радиальными и переменными (двусторонними) осевыми нагрузками.

Какое назначение у самоустанавливающихся шариковых подшипников?

Как правило, самоустанавливающиеся подшипники (изобретены компанией SKF около 100 лет назад) — это двухрядные сферические шариковые подшипники, имеющие сферическую дорожку качения наружного кольца. Это позволяет компенсировать прогибы валов под нагрузкой или несоосность опор при сборке в пределах до 3-х градусов. Но они не предназначены для работы в конструкциях с осевыми нагрузками.

Для работы с обычными нагрузками и без особых требований к окружающей среде используются открытые шариковые подшипники. Тела качения открыты, ничем не защищены.

Для работы в пыльной, влажной, агрессивной среде или в среде с экстремальными температурами применяются закрытые подшипники. У них тела качения частично, либо полностью изолированы (обеспечена герметичность) от внешней среды. Для этого применяют защитные уплотнения в виде металлических шайб или каучуковые, полимерные уплотнения. Другое назначение уплотнений — удержание смазки. Подшипники закрытого типа заполнены смазкой на заводе изготовителе на весь срок службы и не требуют замены или пополнения смазки, если это не предусмотрено конструкцией подшипника наличием смазочного отверстия.

Это готовая опора (корпус) из чугуна, стали, нержавеющей стали, алюминия или термопласта с уже установленным однорядным подшипником качения шариковым, системой смазки и защитным уплотнением. Они самоустанавливающиеся (наружное кольцо подшипника и корпус имеют сферическую поверхность), способны компенсировать осевые отклонения разнесённых опор. Применяются, когда необходима простота сборки, установки, быстрая замена узлов с подшипниковыми опорами (сельхозмашины, ткацкие станки, конвейерное, строительное, пищевое оборудование и др.). В тяжело нагруженных корпусных подшипниковых узлах применяются разъемные корпуса из чугуна и двухрядные шариковые или роликовые самоустанавливающиеся подшипники.

Где лучше приобретать шариковые подшипники?

Компания Техноберинг — это крупнейший магазин, шариковых подшипников, официальный сайт дистрибьютера ведущих производителей ISB, INA-FAG, NSK, SKF, Beco. Вся продукция сертифицирована, соответствует ГОСТ РФ и стандартам ISO.

Если подшипники нужны «на вчера» по принципу «поставил и забыл», приобретайте в компании с долголетней репутацией, широкой линейкой сертифицированной продукции и легкодоступным оперативным складом.

Опытные, толковые специалисты Техноберинга подскажут, быстро подберут и порекомендуют наиболее оптимальный вариант подшипника из нескольких возможных.

Сайт подшипников Техноберинг — надёжный поставщик качественных решений для подшипниковых узлов!

Источник

Перегрев подшипника. Причины и рекомендации по устранению.

Перегрев подшипника. Причины и рекомендации по устранению.

В тех системах, где в конструкции используется подшипник, достаточно часто возникает проблема перегрева. Мы постарались собрать наиболее часто встречаемые проблемы + наши небольшие комментарии по устранению и/или предотвращению.

1. Избыток/ недостаток смазки в подшипнике.
Уровень смазки в подшипнике должен быть чуть-чуть ниже середины нижнего тела качения. Корпус же должен быть наполнен смазкой от 1/3 до ½ свободного объема.

2. Загрязнение смазки твердыми частицами, её обводнение или окисление (часто бывает из-за повреждения сальника).
Решение этой проблемы очевидно – срочная замена смазки. И, по возможности, устранение попадания твердых частиц.

3. Ошибки в установке подшипника (это может быть недостаточные осевые и радиальные зазоры у подшипника, чрезмерный натяг при посадке, перекос колец подшипника из-за осевых отклонений при монтаже, повреждение рабочей поверхности тел качения и т.д.).
Из-за неправильной установки подшипника эксплуатационная нагрузка на его рабочие поверхности приходится под неправильными узлами. Что и привод к чрезмерному нагреву рабочих поверхностей детали и сокращению сроков эксплуатации. Устранение проблемы – демонтаж и установка согласно нормативам.

4. Чрезмерная нагрузка на подшипник. Это может произойти из-за нарушения балансировки вращающихся деталей – вала и др.).

5. Разрушение или износ деталей. В данном случае с проблемой справить поможет замена подшипника на новый (мы серьезно, не пытайтесь что-то заменить или еще раз смазать – ему уже ничем не поможешь).

6. Загрязнение подшипника в период установки или эксплуатации. Устранение: демонтируйте подшипник, промойте его или хорошо очистите детали и снова установите.

7. Неправильный подбор подшипника. Решение этой проблемы заключается в замене подшипника на другую модель, которая будет соответствовать нормативам.

И не забывайте, что нормальной температурой подшипника считается температура не выше 65°С или примерно на 30° больше температуры окружающей среды.
Небольшой перегрев подшипника возможен сразу после замены или наполнения смазкой. Происходит это из-за повышенного сопротивления добавленного смазочного материала, который в самом начале работы начинает принимать своё нормальное состояние внутри подшипника. В связи с чем мы настоятельно советуем не выводить узел на максимальные обороты сразу после смазочных процедур и при закладке смазки рекомендуем прокатывать подшипник пальцем руки.

В нашем интернет-магазине вы можем приобрести подшипники, который будет удовлетворять потребности систем, а также сервисное обслуживание, которое поможет предотвратить и устранить всё вышеперечисленное.

Источник