Контрольная работа: Моделирование неисправностей шарикоподшипников качения на примере двухрядного сферического подшипника
рассмотрение задачи по поломке двухрядного сферического шарикоподшипника.
3. Рассмотрение видов повреждений элементов подшипников качения
История развития механического оборудования неразрывно связана с распознаванием повреждений элементов механизмов. Возможные повреждения подшипников качения разделяются на следующие группы:
выкрашивание: на дорожках качения наружных колец в зоне контакта и в диаметрально противоположном секторе; на одной стороне кольца с линейной образующей дорожки качения или под одним рядом тел качения в двухрядном подшипнике; на весьма ограниченном участке местно нагруженного кольца в зоне контакта; по всей дорожке качения и проворачивание местно нагруженного кольца; на дорожках качения шариковых радиальных подшипников; на ограниченном участке длины дорожек качения вращающихся колец с линейным контактом;
повреждения сепараторов: деформация; износ; разрушение; разрыв штампованных сепараторов в двухрядных подшипниках;
повреждения колец: сколы бортов; вмятины от шариков на дорожках качения; износ посадочной поверхности внутреннего кольца, сопровождаемый нагревом всего подшипника и заклиниванием тел качения; вмятины на дорожках качения подшипников с шагом, равным расстоянию между телами качения; вмятины на дорожках качения двухрядных сферических, устанавливаемых в опоры универсальных шарниров; скалывание рабочих бортов внутренних колец радиальноупорных шарикоподшипников с углом контакта 300; глубокие вмятины в зоне контакта в одном ряду тел качения сферических двухрядных подшипников; трещины продольные сквозные на внутренних кольцах с коническим отверстием; увеличенные размеры посадочных поверхностей колец;
повышение температуры подшипников: нагрев подшипников до цветов побежалости; искажение распределения радиального зазора, сопровождаемое нагревом подшипника; нагрев подшипников из-за защемления тел качения вплоть до проворачивания циркуляционно нагруженных колец и сваривании их с валом; оплавление сопрягаемых торцов бортов и роликов;
повреждения тел качения: риски неопределенного направления на шариках радиальноупорных подшипников и матовый цвет шариков в ненагруженном ряду радиальноупорных подшипников;
искажение формы контакта: овальная форма следа контакта тел качения с вращающимся кольцом, пересекающего ось симметрии желоба; потеря точности вращения и дробление инструмента высокоточных и скоростных шпинделей;
износ тел и дорожек качения: абразивный; осповидный; окислительный.
С точки зрения изнашивания, все виды повреждений узлов подшипников можно подразделить на: усталостное изнашивание, абразивное изнашивание,
коррозионно-механическое изнашивание, водородное изнашивание.
4. Разработка причинно-следственных связей между видами и причинами повреждений
Вид классификации, основывающийся на причинно-следственных связях между видами и причинами повреждений, предполагает построение логических причинно-следственных цепочек на основе локализации и определении вида изнашивания. Для этого необходим комплексный подход к распознаванию вида повреждения подшипника качения, который изображен в виде схемы на рисунке 2.
Рис.2. Структурная схема процесса анализа дефекта.
Для определения причины отказа, необходимо идентифицировать силовое воздействие на подшипник. От вида силового воздействия и его направления будет зависеть характер изнашивания данного элемента металлургического оборудования. Вид поверхности отказавшей детали будет в свою очередь тесно связан с характером износа, проявившегося в дефектном узле. Классифицировать вид силового воздействия можно следующим образом: циркуляционная нагрузка; местная нагрузка; осевая нагрузка; нагрузка от перекоса составных частей узла подшипника и т.д.
5. Типичные отказы подшипников качения и их причина
Производство подшипников качения осуществляется в условиях жестких требований к их качеству. Это одни из наиболее точных устройств, выпускаемых в машиностроении. При идеальных рабочих условиях подшипники могут непрерывно эксплуатироваться в течение многих лет. Вследствие того, что рабочие условия редко бывают идеальными, подшипники никогда не реализуют своих потенциальных возможностей с точки зрения ресурса.
Срок службы подшипников качения зависит от условий их производства, хранения, обслуживания, установки, нагрузки и условий работы.
В таблице 1 даны некоторые типы неисправностей подшипников и причины их вызывающие.
Таблица 1. Различные виды повреждений подшипников.
|
Усталостные разрушения поверхности связаны с проблемами смазки, такими как неподходящая смазка, низкая ее вязкость и разрывы смазочной пленки. В начальной стадии развития дефекта поверхность выглядит как бы заиндевелой в некоторых местах, как показано на рис.3. При дальнейшем развитии дефекта поверхность дорожки начинает отслаиваться и растрескиваться (следует отметить, что это отслаивание не столь серьезно как сколы на дорожке). При накоплении усталости в материале дорожки ее поверхность становится шероховатой, подшипник начинает шуметь и излишне нагреваться. Постоянная перегрузка, плохо обработанные и загрязненные поверхности неизбежно ведут к усталостным явлениям. Этого можно избежать или существенно замедлить, если подшипник будет чистым и хорошо смазанным. |
Рис.3. Усталость дорожки качения. Поверхность растрескивается и отслаивается. |
|
Выкрашивание поверхности схоже с усталостью поверхности, но отличается от него более сильной степенью повреждения подшипника и может указывать на то, что подшипник исчерпал ресурс усталости. Рисунок 4 показывает, что растрескивание и сколы поверхностей характеризуются глубокими трещинами и расслаиванием. Это происходит, когда под поверхностные трещины, возникающие в местах дислокации неметаллических включений в стали подшипника, доходят до поверхности. Преждевременное растрескивание часто вызывается плохой посадкой вала, искривлениями корпуса и неправильной установкой, т.е. условиями, вызывающими слишком высокие циклические напряжения. |
Рис.4. Выкрашивание поверхности. Глубокие трещины и расслаивание. |
|
Абразивный износ: Абразивное истирание металла, показанное на рис.5, разрушает поверхности элементов подшипника. В зависимости от типа абразивного износа, поверхность приобретает или тусклый серый металлический цвет или же зеркально полируется. Иногда подшипник вследствие изменения его геометрии из-за износа резко выходит из строя. Мелкая абразивная пыль является обычной причиной такого отказа; эта пыль может попасть в подшипник при установке, через плохие уплотнения или с грязной смазкой. Поэтому при монтаже подшипника рекомендуется протирать каждый элемент чистой тканью перед смазкой и содержать в чистоте рабочие поверхности. Хорошие уплотнения, промываемые уплотнения и чистые смазочные материалы помогут предотвратить загрязнение после установки подшипника |
Рис.5. Абразивный износ. Повреждение поверхности элементов качения |
|
Атмосферная коррозия: Коррозия вызывается влагой, которая попадает в подшипник из атмосферы. Влажный воздух, попадая вовнутрь подшипника, при охлаждении окружающей среды конденсируется, разрывая смазочную пленку в местах контакта тел и дорожек качения. Атмосферную коррозию, показанную на Рис.6, можно предотвратить, используя хороший сальник, консистентную смазку и хорошо смазывая подшипник. В некоторых случаях могут оказаться необходимыми специальные уплотнения, чтобы исключить разбрызгивание смазки. Подшипник необходимо заполнять смазкой при каждой более-менее продолжительной остановке машины. |
К-во Просмотров: 395
Бесплатно скачать Контрольная работа: Моделирование неисправностей шарикоподшипников качения на примере двухрядного сферического подшипника
|
