Контактирующие поверхности деталей машин характеризуются микрорельефом и волнистостью, которыми в начальный момент работы узлов трения определяется площадь фактического контакта и давления. В процессе эксплуатации под действием рабочих нагрузок и деформаций образуется рабочий рельеф, состоящий из впадин и выступов. Их размеры зависят от внутреннего строения материала деталей и процессов пластической деформации. При относительном движении в поверхностных слоях контактирующих деталей подшипников качения возникают упругопластические деформации, вызывающие появление вторичных (физических, химических, механических) процессов изнашивания и разрушения .
1. Износ схватыванием I-го рода наблюдается при трении скольжения. Характеризуется возникновением адгезионных связей между деталями (рис. 1). Условия возникновения: малая скорость относительного движения (до 1 м/с при контакте двух стальных деталей); высокое давление, превышающее предел текучести на площадках фактических контактов; отсутствие смазки или защитной пленки окислов между трущимися деталями; низкая температура нагрева поверхностных слоев (до 100 °С). В подшипниках качения данный вид износа появляется на начальной стадии проворачивания внутреннего кольца подшипника на валу.
Как проявляется: На контактной поверхности детали из менее прочного материала образуются хаотически расположенные вырывы, а на детали из прочного материала – налипания. Налипшие частицы высокой твердости способствуют развитию вторичных процессов местной пластической деформации и микрорезанию поверхностей трения. Силы трения определяются геометрическими характеристиками рабочих рельефов, площадью контактных поверхностей и прочностью металлических связей. Коэффициент трения чрезвычайно высок (4-6 единиц).
Разрывы металлических связей приводят к увеличению площади фактических контактов и уменьшению давления на поверхность трения. Интенсивность пластических деформаций снижается, на деталях появляются устойчивые пленки окислов, и износ схватыванием I-го рода переходит в окислительный.
2. Окислительный износ развивается в условиях трения качения и трения скольжения со скоростями относительного движения деталей 1,5-7 м/с, при отсутствии смазывания. При граничной смазке интервал скоростей увеличивается до 20 м/с. Механизм разрушения – образование и разрушение твердых пленок окислов, возникающих на поверхностях контактирующих деталей. Эти процессы характерны для узлов трения, детали которых изготовлены из материалов с высокой твердостью и повышенным пределом текучести.
Как проявляется: Вид деталей характеризуется появлением матовых поверхностей, состоящих из пленок химических соединений металла с кислородом. Это наиболее благоприятный вид износа. Скорость изнашивания минимальна по сравнению с другими видами механического износа. Коэффициент трения зависит от формы трущихся поверхностей и составляет порядка 0,3- 0,7 при отсутствии смазывания.
3. Износ схватыванием II-го рода также наблюдается при трении скольжения и возникает при большом давлении и скорости относительного движения свыше 4 м/с. Сочетание данных условий обуславливает большие потери на трение, высокий градиент и интенсивное возрастание температуры в поверхностных слоях сопрягающихся деталей (до 1600 °С).
Как проявляется: Внешний вид поверхности – вырывы частиц на деталях из менее прочного материала, чередующиеся с примерно одинаковыми расстояниями. Температура поврежденной поверхности 600-1400 °С заметно снижает механические свойства материала детали, металл размягчается, приводя к его налипанию на поверхности более прочной детали. Для подшипников качения износ схватыванием II-го рода проявляется в виде заеданий, часто предшествующих полному разрушению.
4. Осповидный износ возникает при трении качения, переменных или знакопеременных нагрузках и высоких давлениях, достигающих предела выносливости материала трущихся деталей. Многократные нагружения вызывают усталостные повреждения контактирующих поверхностей деталей. На плоскостях максимальных напряжений внутри детали зарождаются трещины. Их развитие приводит к разрыву контактной поверхности, что принципиально меняет характер взаимодействия деталей.
Как проявляется: В местах образования сколов на контактных поверхностях появляются осповидные углубления. Осповидное выкрашивание – наиболее характерный вид износа для деталей подшипников качения, проявляющийся через 5-7 лет работы.
Обнаружить осповидное выкрашивание во время осмотра механического оборудования чрезвычайно трудно. Детали подшипников практически недоступны для визуального осмотра. Поворот шарика на угол 60° не позволил бы обнаружить повреждение шарикоподшипника, показанное на рисунке. Осмотр должен предварять результаты технического диагностирования.
5. Абразивный износ развивается при трении скольжения при условии наличия на поверхностях трения абразивных частиц, деформирующих микрообъемы поверхностных слоев и вызывающих процессы микрорезания.
Как проявляется: На поверхностях трения появляются однозначно ориентированные по отношению к направлению движения риски. Скорость изнашивания зависит от размеров, формы, количества, свойств абразива и материала деталей, от относительной скорости и давления на контактирующих поверхностях.
6. Электроискровой износ происходит в подшипниках асинхронных двигателей с полупроводниковыми частотными преобразователями (регуляторами) из-за высокой частоты коммутации тиристоров, которая вызывает прохождение высокочастотных контурных токов через подшипники.
Также несимметрия магнитного поля электродвигателя создает разность электрического потенциала по концам ротора, которая вызывает прохождение кругового тока вокруг двигателя через подшипники.
Как проявляется: Электрическая коррозия возникать в течение нескольких недель или даже дней, как правило, обычного (не токоизолированного) подшипника хватает на один год эксплуатации.
Имеет следующие характерные признаки:
- Рифление поверхности на дорожках качения колец в виде повторяющихся бороздок.
- Серо матовые потускневшие участки на дорожках качения.
- Кратеры и точечные выплавления на поверхности тел качения подшипника.
Так же электрическая дуга оказывает температурное воздействие на смазку подшипника, что вызывает ее окисление и коксование.
Внешне проявляется в виде почернения смазки при этом ее консистенция становиться более густой. Старение смазки ослабляет несущую способность масляной пленки (клина) между шариками и кольцами подшипника, что приводит к ускоренному выходу из строя подшипника уже по термомеханическим причинам.
Во период эксплуатации работа двигателя сопровождается повышенным уровнем шума и вибрацией подшипников.
Заземляющие кольца от ЮВТЕК — надежное решение для заземления роторов электродвигателей любых типов и мощностей! Мы изготавливаем кольца диаметром до 600 мм, обеспечивая высокую безопасность и эффективность.
👉 Подписывайтесь на наш канал про Заземляющие кольца!