Основные дефекты подшипников опор ротора

1.5. Основные дефекты подшипников опор ротора

Роторы компрессора - турбины опираются на роликовые и шариковые подшипники, расположенные в опорах. Роликовые подшипники, воспринимают радиальные нагрузки, шариковые - радиальные и осевые.

         Повреждения и разрушения подшипников могут быть разделены на следующие группы:

         1) разрушения от усталости металла;

         2) повреждения от повышенного износа;

         3) разрушения, вызванные изменением зазоров и посадок между деталями подшипника и опорами ротора;

         4) разрушения и повреждения из-за недостатка смазки.

         Усталостные разрушения проявляются в виде ямок или выкрашивания материала дорожек колец и тел вращения. Этому явлению способствуют:

         - дефекты материала;

Рекомендуемые материалы

         - неуравновешенность ротора;

         - нарушение ТУ при сборке и монтаже;

         - прижоги при шлифовании;

         - коррозионные повреждения;

         - вмятины и забоины.

         Основные нагрузки на подшипник определяются центробежными силами от тел качения, поэтому чаще всего разрывается внешнее кольцо. Износ деталей выше допустимого приводит к увеличению радиальных зазоров, что определяет смещение ротора. Чрезмерный износ может вызвать повреждение других деталей, омываемых маслом.

         Кроме тел качения, износу подвергаются сепаратные кольца (по причине неправильного монтажа - переноса).

         При некоторых условиях работы возможно проскальзывание внутреннего кольца относительно тел качения из-за наличия радиального зазора. При этом на дорожке качения образуются следы схватывания и наволакивания металла в результате чего овальность внутренней дорожки достигает 0,1...0,2 мм.

         Причинами изменения зазоров и посадок в соединениях при работе двигателя являются:

         1) изменение размеров деталей при запуске в условиях низких температур (тела качения нагреваются быстрее колец и может произойти заклинивание подшипника);

         2) проворачивание колец на валу или в корпусе из-за неверной сборки.

         При недостаточной смазке (масляное голодание) имеет место оплавление и износ тел качения, наволакивание их материала на дорожки колец, износ сепаратора. При временном прекращении подачи масла беговые дорожки имеют гладкую приработанную поверхность, а наплавленный слой равномерно распределен по окружности.

         При масляном голодании тела качения нагреваются быстрее колец, что может привести к заклиниванию подшипника, т.е. возникает скольжение тел качения по беговой дорожке и их быстрый износ. При этом в первую очередь разрушается подшипник средней опоры, то есть происходит смещение ротора в осевом направлении, после чего наступает износ деталей ротора и его резкое торможение.

         При разрушении подшипника турбины возможно воспламенение масла и пожар в двигателе.

         Отмечают изнашивание сепаратора роликового подшипника турбины по наружному диаметру. Причиной дефекта является изменение геометрии наружного кольца подшипника при затяжке гайки крепления крышки лабиринта. При затяжке гайки передний бурт наружного кольца подшипника уменьшается на 0,02 мм, что уменьшает зазор между этим буртом и сепаратором.

         На беговых дорожках внутреннего и наружного кольца роликового подшипника отмечаются следы проскальзывания роликов с образованием прижогов и цветов побежалости на части дуги беговых дорожек (~). Наличие цветов побежалости на обоймах свидетельствует о повышении температурного режима подшипника, вызванного проскальзыванием роликов вследствие возможного выбора радиального зазора при неблагоприятных сочетаниях допусков и недостаточном охлаждении подшипников.

         Отмечают точечное выкрашивание в окнах сепаратора роликоподшипника вследствие недостаточной выносливости дюралюминиевого сепаратора (Д1Т). Для повышения сопротивления усталости применяют бронзовые сепараторы (БрАЖМЦ 10-3-1,5), обладающие лучшими антифрикционными свойствами и повышенной прочностью (600 МПа вместо 380 МПа). Дюралюминиевые сепараторы заменяют на бронзовые в радиально-упорном шарикоподшипнике, где имеются усталостные поломки перемычек сепараторов. Усиливают перемычки сепараторов также исключением проточки по наружному диаметру. Вводят виброгалтовку сепаратора с последующим серебрением глубиной слоя 0,012…0,02 мм, увеличивают фаски на окнах под шарики и уменьшают допустимые отклонением окон от номинального положения. Вводят люминесцентный контроль сепаратора, улучшают смазывание и охлаждение подшипника.

         Характерный дефект, являющийся следствием недостаточного эффективного смазывания и охлаждения подшипника - неравномерное изнашивание шариков. Шарик принимает форму эллипсоида, у которого максимальная разница в размере осей доходит до 0,026 мм.

         В результате перекоса наружного кольца шарикоподшипника отмечается неравномерный след качения шариков на беговых дорожках колец, повреждение поверхностей шариков и беговых дорожек, неравномерная нагрузка на шарики. Перекос вызывается деформацией корпуса под действием момента от несимметрично приложенной осевой силой, а также вследствие теплового и эксплуатационного коробления сепаратора.

         Наблюдается разрушение подшипника коробки приводов агрегатов. Дефект обнаруживается по сигналу датчика наличия стружки в масле. При осмотре на маслофильтре обнаруживают бронзовую и стальную стружки. На перемычках сепаратора обнаруживают усталостные трещины с началом от острой кромки, которая недостаточно притуплена. Причиной дефекта являются погрешности при изготовлении сопрягаемых деталей подшипникового узла, приводящие к нарушению кинематики подшипника, повышенному тепловыделению и последующему выходу из строя, что усугубляется также наличием разъема внутреннего кольца и относительно малым радиальным зазором в подшипнике. Для устранения дефекта скругляют острые кромки, осуществляют двойную виброобработку и серебрение сепараторов, улучшают технологию сборки узла.

         Отмечают случаи разрушения межвального подшипника турбины. Внешние признаки разрушения:

         1) повышение вибрации на опоре турбин до 100…120 мм/c;

Вместе с этой лекцией читают "4 Основные функции обеспечения жизнедеятельности организма".

         2) повышение температуры масла на выходе из турбины;

         3) заклинивание роторов после остановки.

         На внутренней обойме подшипника появляются грубые следы трения, ролики приобретают одностороннюю выработку. Сепаратор и наружная обойма свариваются между собой. Причиной дефекта является выбор зазора плавания сепаратора вследствие перегрева, который происходит из-за масляного голодания, вызванного отклонениями при изготовлении каналов, подводящих масло к межвальному подшипнику.

         Устраняют дефект улучшением смазывания и обеспечением стабильности подвода масла к межвальному подшипнику.

         В повреждениях, замеченных у радиально-упорных подшипниках отмечаются случаи разрыва сепаратора. Из-за возникающей в результате нагружения усталости материала происходит разрыв боковых перемычек. Как следствие на таких разрушенных изделиях с разрушенными сепараторами осевая сила оказывается заниженной, близкой к нулю. Причина дефекта - повышенный перекос кольца.

         Таким образом, ресурс работы подшипников качения определяется сопротивлением усталости; износостойкостью; контактной выносливостью.