Автопромподшипник

Диагностика неисправностей ступичных подшипников

Подшипники качения широко применяются в механизмах машин, даже в самых тяжелых условиях они отличаются высокой степенью надежности. Преждевременные поломки встречаются крайне редко. Неисправности подшипников качения в первую очередь становятся заметны по необычному поведению опоры в процессе эксплуатации. При исследовании поврежденных подшипников можно определить всевозможные признаки. Как правило, для определения причины неисправности одного лишь визуального осмотра подшипника недостаточно; в том числе необходимо учитывать состояние прилегающих деталей, смазки и уплотнений, а также условий эксплуатации. Планомерные действия при исследовании неисправности облегчают поиск ее причин.
Причины неисправностей.
Срок службы ступичных подшипников расчитан в среднем на пробег до 1000000 км. Однако реальная картина сильно отличается от расчетной. Некоторые неестественные условия могут привести к преждевременному повреждению ступичного подшипника и сократить его ресурс.
- В 70% случаев причиной неисправности является ненадлежащая смазка: избыточная, недостаточная или неподходящая смазка.
- В 18% случаев речь идет о загрязнении: внутрь подшипника попадает влага или твердый материал. Поэтому важны уплотнения, так как при повреждении уплотнений может выходить смазка, а внутрь попадать загрязнения.
- В 10% случаев причиной является неправильный монтаж: чрезмерное усилие, перегрев, неправильная регулировка и зазор, слишком сильная затяжка конической втулки и т.д.

Износ или повреждение подшипников ступиц колес или ступиц представляет опасность. По крайней мере, это может привести к несвоевременной и дорогостоящей поломке на дороге. Лучше всего заменить подшипники ступиц колес или ступичный узел до их отказа. Но как вы можете знать, когда это должно быть сделано? Диаграмма (рис. 1), созданная на основании миллионов данных по статистике замены подшипников, показывает, что реальный пробег автомобиля когда наверняка нужно произвести замену подшипников - находится между 130000 и 190000 км.
Поэтому, для максимальной безопасности и надежности, производители подшипников рекомендуют вам проверять подшипники ступиц колес во время каждой замены тормозных колодок, независимо от возраста автомобиля. И всегда нужно обращать внимание на первые признаки износа подшипников, такие как шум при движении или необычное притормаживание при повороте руля.
Общие формы неисправностей подшипников качения:

- Перегрев.
- Разрушение наружного кольца.
- Перекос.
- Слишком плотная посадка.
- Усталость материала.
- Вмятины в телах качения.
- Загрязнение.
- Неправильная смазка.
- Коррозия.
- Повреждение кромок подшипника.
- Задиры.
- Неправильный вектор нагрузки.

Опыт показывает, что большинство "дефектных" деталей, возвращаемых дистрибьюторам, на самом деле таковыми не являются. Обычно их преждевременная поломка происходит из-за других факторов: от повреждений, вызванных смежными компонентами и системами, сбоями в их работе, до неправильной установки.
При диагностике неисправностей автомобильных компонентов следует учитывать такие признаки, как царапины, вмятины, полосы, изменение цвета, появление слишком гладких поверхностей и т.д. Во многих случаях эти признаки сразу помогут установить причину поломки детали. При диагностике неисправностей в режиме эксплуатации автомобиля, следует обращать внимание на шумы. Подшипник в исправном состоянии издает ровный, почти неразличимый звук. Если слышно похрустывание, скрежет или иной необычный звук, то необходимо установить его причину. Необычное поведение подшипника в процессе эксплуатации указывает на неисправность
(табл. 1).

Поведение при эксплуатации	Возможные причины	Результат
Неравномерный ход	Повреждения колец и тел качения	Увеличивающаяся вибрация колес; повышенный люфт; вибрации в рулевом механизме
	Слишком большой зазор в подшипнике	Усиливающиеся удары
	Загрязнение	Усиливающаяся вибрация
Необычный шум при вращении (гул или свист)	Слишком малый зазор в подшипнике
Необычный шум при вращении (грохот или неравномерный стук)	Слишком большой зазор в подшипнике; повреждения поверхности качения; загрязнение; неисправная смазка
Постепенное изменение шума при вращении	Изменение зазора в подшипнике из-за температурного воздействия; повреждение дорожки качения

Неисправности подшипников, как правило, проявляются ухудшением эксплуатационных качеств. Внезапный выход из строя встречается реже, например при монтаже или отсутствии смазки, что приводит к быстрой поломке. В зависимости от условий эксплуатации с момента повреждения до фактического выхода подшипника из строя может пройти некоторое время, при определенных обстоятельствах - несколько месяцев.

Диагностика неисправности ступичных подшипников "Овальная деформация".

Извлеките ступичный подшипник из посадочного отверстия.
Проверьте, имеется ли на двух противоположных сторонах верхней поверхности наружного кольца по темному пятну. Убедитесь, что обе поверхности, находящиеся по отношению к темным пятнам под углом 90 градусов, не имеют повреждений. Если это так, то посадочное отверстие деформировано и необходима замена поворотного кулака.
Чтобы убедиться, что в дорожках качения наружного кольца отсутствует выработка, разберите ступичный подшипник на части. При этом сначала удалите уплотнение (например, специальными клещами), а затем демонтируйте узел, состоящий из наружного кольца, внутреннего кольца, сепаратора и шариков.
Очистите дорожки качения наружного кольца и проверьте их на наличие "раковин", совпадающих по расположению с темнымипятнами на внешней стороне наружного кольца. Наличие таких "раковин" указывает на "овальную деформацию" поворотного кулака.

Данный дефект относится к наиболее распространенным, поэтому в процессе диагностики и ремонта мы рекомендуем пользоваться рекомендациями, представленными в табл. 2.

Повреждение дорожки качения.
Это может происходить из-за нескольких причин:

Ударное воздействие на внутреннее кольцо при монтаже подшипника (рис.2).
Попадание в подшипник инородного тела (рис.3).
Попадание в подшипник инородного тела, вызвавшего износ и последующее выкрашивание поверхности кольца (рис.4).
Превышение статической грузоподъемности подшипника.
Падение подшипника или смонтированного узла.

В результате вмятины в телах качения проявляются в виде вдавленных мест в дорожках качения, что усиливает вибрацию подшипника (гул). Сильные вмятины могут привести к преждевременному выходу подшипника из строя. Для того, чтобы такая проблема не возникала, механик должен монтировать и демонтировать подшипник только специальным инструментом, о чем мы еще остановимся в дальнейшем. И применять усилие по запрессовке на плотно посаженное кольцо.

Потемнение поверхности наружного кольца подшипника (рис.5). Скорее всего к такому повреждению привела неверная установка подшипника в кулаке, приведшая к фреттинг-коррозии поверхности наружного кольца и ее потемнению. Для недопущения этого дефекта необходимо при монтаже узлов такого типа использовать антифреттинговую пасту.

Поломка, скол наружного кольца.
Данная поломка происходит по трем причинам:

Ударное воздействие на корпус / наружное кольцо при установке подшипника (рис.6).
Слишком слабый упор колец в корпусе (рис.7).
Осевая предварительная нагрузка из-за неправильного зазора в подшипнике при высоких рабочих температурах

Обычно разлом происходит равномерно по окружности, зачастую в сочетании с отломанными деталями. При осевой нагрузке такие разломы обычно происходят вблизи от середины дорожки качения. При данной проблеме внешняя сторона наружного кольца имеет неправильный вид контактной поверхности. Для недопущения данной неисправности, прежде всего, необходимо соблюдать инструкции по монтажу, обращая особое внимание на правильность установки подшипника и правильный зазор.

Коррозия.
Коррозия происходит из-за проникновения воды через уплотнение. Так же причиной дефекта может стать недостаточная или неправильная смазка (рис.8).

Коррозия всегда приводит к повышению вибрации, сопровождающейся повышенным износом и повышению радиального зазора или потере предварительного натяга. Здесь пожеланий два - правильное хранение подшипника до установки, исключающее попадание коррозийных жидкостей, и использование подходящей смазки.

Отслаивание поверхности дорожки качения.

Причина такого дефекта (рис.9) - нарушение технологии установки - несоответствующее монтажное усилие, вызвавшее превышение предварительного натяга в подшипнике.

Вмятины на уплотнении, повреждения уплотнения.
Это еще один пример (рис.10, 11) неправильного монтажа - воздействия молотка на подшипник. Сюда же можно отнести смещение уплотнения (рис.12) - здесь ударное воздействие при монтаже привело не только кромок внутреннего кольца и поверхности дорожки, но и к смещению уплотнения с исходного положения. Естественно, что подшипник после такой установки ходить не будет.

Перегрев.
Причинами такого состояния (рис.13) могут стать:

Сильное внешнее тепло.
Недостаточный отвод.
Недостаточное охлаждение или смазка.

В результате температурного воздействия цвет колец, тел качения и обоймы изменяется с желтого на синий. Рост температуры может не только ухудшить смазку, но и разрушить ее, что еще больше повысит общую температуру подшипника. А при температуре свыше 200 градусов уменьшается жесткость и прочность подшипника, чтоможет вызвать преждевременный выход из строя.

Пластическая деформация поверхности.

Пластическая деформация (рис. 1) происходит при нагрузках, превышающих предел прочности материала. Статические или ударные перегрузки вызывают пластические деформации с образованием вмятин на поверхностях дорожек качения подшипника, расположенных соответственно шагу тел качения. Это один из немногоих случаев неисправности подшипника, когда его выход из строя произошел не по вине механика или производителя, а из-за собственной вины.
Но на поверхности качения могут быть и откровенные вмятины (риc.2). Это уже несколько другие причины - либо неправильный подбор подшипника, либо нарушение технологии сборки и установки (использованике молотка, падение при транспортировке и установке, монтаж подшипника на вал с приложением усилия на наружное кольцо.
К этой же группе можно отнести и усталость материала (рис.3). Здесь виноват, как правило, установщик - неправильно подобран подшипник (снаружи он может и не отличаться, но, возможно, не предназначен для данного применения).Пластическая деформация поверхности внутреннего кольца (рис.4) указывает на повышенную вибрацию вала.

Увеличенный по ширине след характерного цвета на дорожке от тел качения в сторону буртика.

В процессе эксплуатации зазор в подшипнике увеличивается, что обуславливает значительное изменение ширины следа на дорожке от тел качения (рис.5).Перекос может возникнуть и по другим причинам: выгнутые валы; заусеницы или грязь на валу или плечах корпуса; резьба вала имеет неправильную по отношению к гнезду подшипника ось; торцы гаек вала не совпадают с резьбой по оси. Что делать? Достаточно проверить валы и корпуса на наличие отклонений от номинального вращения на плечиках и посадочных местах. А при установке подшипника не нарушать технологию - обрабатывать резьбы и посадочные места за один прием, использовать точные гайки валов.

Повреждение уплотнения.

Такое повреждение (рис.6) вызвано, скорее всего, перекосом при монтаже подшипника, приведшим к контакту с резьбовой частью вала.

Выкрашивание поверхности.

К такому повреждению (рис.7) приводит нарушение технологии установки: был допущен перекос, который и повлек за собой данную неисправность - выкрашивание поверхностей дорожки качения и наружного кольца.

Слишком плотная посадка

На данную причину указывает такой дефект, как след выработки по всей окружности дорожек качения (рис.8). Это происходит из-за длиттельной эксплуатации под высокой нагрузкой, при плохой смазке и при слишком малом зазоре в подшипнике. Думаю, что напоминать, кто виноват в быстром износе подшипника и усталости материала, не стоит. Не забывайте правильно регулировать зазор в подшипнике и его затяжку.

Загрязнение.

Это (рис9) - след пыли, грязи или абразивных частиц из загрязненного рабочего помещения или грязных рук и инструментов. Иногда такой след остается из-за посторонних присадок в смазке или очищающем растворе. А между тем, такие вмятины вызывают сильные вибрации

Дефекты смазки.

Эти дефекты перекликаются с перегревом (см. предидущую часть). Причиной является как ограниченнач, так и перергрев. Естетственно, что происходит изменение света тел качения (синий/коричневый), чрезмерный износ тел качения, сепаратора и колец. Использование правильной смазки и контроль предварительного натяга для снижения рабочей температуры предотвратит данные дефекты (рис.10).

Повреждение кромок подшипника.

Повреждения кромок подшипника (рис.11) происходит из-за недопустимо высокой осевой нагрузки, дефектов опорных кромок, осевой ударной нагрузки или ошибок при монтаже подшипника. В результате этих проблем опорные кромки могут быть выломаны или разломаны, как частично, так и целиком.

Задиры.

У подобных задиров (рис12) целая гамма причин: недостаточная смазка при высоких нагрузках, малое количество или неправильная консистенция смазки, отсутствие гидродинамической смазочной пленки между торцами роликов и буртиком, чрезмерный преднатяг из-за теплового расширения, контакт роликов вследствие износа дорожек качения или перекоса колец. Все это приводит к частичному или обширному свариванию и глубоким царапинам в буртиках и торцах роликов, либо к коксованию смазки в данных областях.

Неправильный вектор нагрузки.

Конструкция радиально-упорных подшипников рассчитана на определенный вектор нагрузки. Если нагрузка имеет противоположный вектор, то эллиптическая контактная поверхность стачивается из-за низкого плеча. Результатом является очень высокая нагрузка и повышениетемпературы, сопровождающиеся нарастающей вибрацией и преждевременным выходом из строя. Визуально - это видимый на телах качения износ в виде ленты, появившийся из-за вращения по краю дорожки (рис.13). Для недопущения данного дефекта необходимо правильно выбирать схему установки радиально-упорного подшипника.

Разрушения при ударе.

Это одна из самых распространенных неисправностей подшипников. Частично мы ее уже рассмотрели в предыдущих разделах. Сейчас остановимся на некоторых важных моментах. Нарушение технологии установки подшипника в ступицу может привести к неправильному положению маслосъемного кольца (рис.14). Поэтому всегда проверяйте расположение внутреннего и внешних колец.
При установке можно повредить подшипник и полуосью, на которую он насаживается. На рис.15 показано повреждение от полуоси и неполная установка внутреннего кольца на полуось.
Еще один случай - сенсорное кольцо разрушено в результате внешних воздействий во время движения (рис.16). Это конечно, вина водителя. Но если имеем повреждение, показанное на рис.17 - крышка АВ5 сломана из-за неправильного обращения или некорректной установки, - то винить надо механика.