Основные причины поломок подшипников в напорном оборудовании

При идеальных условиях работы срок эксплуатации узла качения или скольжения зависит от усталости металла, когда в структуре колец, шариков, или роликов накапливаются необратимые напряжение, разрушающие целостность подшипника. На практике срок службы шарикоподшипников или роликоподшипников зависит не только от нагрузки. На время работы влияет периодичность смазки, чистота окружающей среды и другие факторы.

Производители напорного оборудования должны учитывать любые причины, снижающие срок службы подшипника. Ведь погружной или поверхностный насос обязан отработать заданный промежуток времени, не подвергая риску потребителей воды. Поэтому в список причин поломок водяного оборудования входят все возможные факторы, влияющие на срок службы подшипника — от напряжения, возникшего в момент посадки внутреннего кольца на вал ротора до массы узла вращения, от которой зависит инерция при смене угловой скорости. И далее по тексту мы рассмотрим самые распространенные из них.

Основные причины поломок подшипников напорного оборудования

ТОП-10 причин поломок подшипниковых узлов напорного оборудования выглядит следующим образом:

1. Ошибка монтажа (заводской брак) — если сборщики игнорируют допуски на размеры вала и внутреннего кольца, подшипник сломается очень быстро.
2. Деформация вала, изменившая его геометрию — осевое и радиальное биение уничтожит даже сверхпрочный шарикоподшипник.
3. Смещение осей подшипника и вала — дефект балансировки создает избыточные напряжения.
4. Температурные деформации — они провоцируют разрушение всего механизма.
5. Просчеты при отводе тепла от узла качения, в том числе — использование воды вместо охлаждающей жидкости. В этом случае наблюдают пересыхание смазки, что сказывается на плавности хода и сроке службы.
6. Биение потока воды — гидравлические удары могут разрушить и подшипник и связанный с ним ротор.
7. Кавитационный эффект — схлопывание пузырьков сопровождается выделением энергии и гидравлическими микроударами.
8. Вибрации корпуса или колец подшипника — они провоцируют усталость металла.
9. Использование некачественной смазки — из-за этого возникает перегрев узлов качения и колец.
10. Несоответствие рабочих характеристик подшипника фактическим требованиям — постоянные перегрузки разрушают даже сверхнадежные модели.

Механика разрушения подшипника предполагает перегрев колец и тел качения, появление трещин в металле или пластиковом сепараторе и частичный или полный распад узла. Следствием поломки станет заклинивание ротора. В 9 из 10 случаев разрушение запускает перегретый или грязный смазочный материал.

Чистая смазка с правильно подобранной консистенцией гарантирует как минимум 30-летний срок службы подшипника. Если ее температура поднимется хотя бы на 10 градусов, срок службы снизится до 15 лет. Аналогичный эффект дает загрязнение смазки водой. Если в масле присутствует хотя бы тысячная доля жидкости, срок службы узла качения падает в два раза. При содержании воды в масле на уровне 5-6 процентов, срок службы уменьшается на порядок.

Причины проникновения воды в подшипник и связанные с этим проблемы

Вода проникает в смазку по следующим причинам:

• из-за разгерметизации заводской упаковки при транспортировке;
• вследствие конденсации атмосферной влаги на холодном металле;
• при повреждении уплотнителя — в этом случае вода может проникнуть в узел качения даже при мойке оборудования;
• при резком охлаждении сальника радиального подшипника — в этом случае внутри узла появится конденсат.

Типичные проблемы, создаваемые водой: точечная коррозия на внутренней поверхности тел качения и колец (пятна ржавчины усиливают трение); быстрое старение шарика или ролика, страдающего от абразивного износа (в любой воде есть соли металлов и песчинки), изменение концентрации масла, что приводит к изменению схемы смазывания. Последствия засорения узла качения стоит рассмотреть более подробно.

Последствия засорения смазочного материала

Если допустить засорение смазки, подшипник и насос столкнутся со следующими проблемами:

• ускоренный износ сепаратора — мягкие полимеры и латунь не могут противостоять абразивной нагрузке;
• объем абразивных частиц будет увеличиваться в геометрической прогрессии, из-за присоединения к ним металлических крупинок, выпавших из кольца или сепаратора;
• изменение геометрии дорожек и тел качения — из-за этого деградируют рабочие характеристики подшипника;
• заклинивание вала — при критической массе загрязнений ротор зажмет в узле качения.

Поэтому производители насосов не рекомендуют использовать поставляемое оборудование в сильно загрязненной среде, а также предупреждают о последствиях применения отработанного смазочного материала.

К мерам профилактики случаев засорения относят: постоянную ревизию и замену уплотнителей (манжет и сальников), монтаж дополнительного защитного кожуха, фильтрацию смазки при циркуляционном снабжении маслом подшипника, переход на гидродинамическую системы смазывания, с частотой подаваемого материала. Последнее действие рекомендовано при угловой скорости свыше 300 тысяч об/мин, а также при увеличении периода обслуживания до 25 000 часов.