Надежность подшипников

Постулат No. 1:
«Подшипники невиновны, пока не будет доказано обратное».
Современные подшипники, выпускаемые признанными качественными брендами, только в исключительных случаях имеют дефекты. Эти производители применяют стратегии нулевых дефектов, и брак на производстве исчисляется единицами на миллион — ppm (parts per million). Ранее подшипники выходили из строя из-за усталости, вызванной дефектами материала, конструкции или производственного процесса.

Сегодня подавляющее большинство подшипников выходят из строя по внешним причинам:
Несоответствующая смазка.
Несоответствующий подшипник (тип и/или исполнение).
Загрязнение.
Несоосность.
Повреждения при установке.
Неправильный монтаж.
Перегрузка.
Плохое качество посадки подшипника на валу и/или в корпусе.
Ложное бринеллирование (Википедия англ.).
Электрическая эрозия.
Таким образом, поскольку надежность подшипников не зависит в большей степени от производителя, отказы должны рассматриваться в проактивном ключе:

Каждый отказ подшипника — это задача по идентификации причин выхода подшипника из строя, определению и выработке действий во избежание повторного отказа.
Постулат No. 2:
Как долго должны работать подшипники?
Ответ на этот вопрос чрезвычайно важен, поскольку он говорит нам — является ли отказ подшипника естественным или преждевременным. Если подшипник достиг рекомендуемого срока службы, поздравляем! Просто замените его, самым профессиональным способом.

Но если подшипник не достиг рекомендуемого срока службы, то отказ был преждевременным. Тогда основной целью является поиск негативных факторов, вызвавших отказ и нахождение возможных исправлений, чтобы избежать повторения одного и того же сбоя!

Будьте предельно осторожны и избегайте «замыливания глаза»: «Этот Подшипник всегда ломается каждые 10 месяцев»!

Ведущие производители подшипников указывают рекомендации по ресурсам подшипников для типичных применений, например: «Механизмы, работающие кратковременно или периодически, где требуется высокая эксплуатационная надежность ……… от 8 000 до 12 000 часов». «Механизмы для непрерывной работы в течение 24 часов … 40 000 — 50 000 часов».

Такая рекомендация, например, означает, что подшипники в электродвигателях должны работать в течение 5 лет с надежностью 90% (L10h), а половина подшипников может служить до 5 расчетных сроков службы (L50h).

Примером тому является то, что несколько производителей высокоэффективных электродвигателей обеспечивают гарантию на срок до 7 лет! Это означает, что эти двигатели следует смазывать и контролировать их состояние, но не разбирать их в течение 7 лет.

Постулат No. 3:
3 шага к надежности подшипников качения.
Для достижения требуемой надежности ваших подшипников следуйте трем основным шагам:

1. Правильный подшипник для каждого применения.
Каждое применение должно быть детально проанализировано, чтобы определить оптимальные подшипники и их точные характеристики. Правильный подшипник должен учитывать не только тип и размер подшипника, чтобы соответствовать нагрузкам (основное обозначение), но также и исполнение (дополнительные суффиксы), необходимое для условий работы.

2. Правильный монтаж.
Используйте правильные способы монтажа и инструменты, чтобы избежать повреждений подшипников и других деталей машин.

3. Правильная смазка.
Для обеспечения оптимальной смазки для каждого узла необходимо определить требуемые характеристики по меньшей мере 5 свойств смазочного материала с указанием соответствующих методов испытаний ASTM, DIN или ISO.

Постулат No. 4:
“Подшипники настолько хороши, насколько хороша их смазка”.
Это утверждение не требует доказательств, поскольку каждый подшипник выходит из строя, как только смазка выходит из строя. Никакой подшипник не способен избежать контакта металла с металлом!
Например, сферический подшипник 241/900 весом 3 350 кг на цементной мельнице заклинил после 105 часов работы из-за неправильной смазки! Он должен был работать годы! В данном случае была использована промышленная консистентная смазка EP2 вместо рекомендованной специальной высоковязкой консистентной смазки на основе сульфата кальция.
Некоторые статистические отчёты показывают, что 55% или даже больше преждевременных отказов подшипников вызваны ненадлежащей смазкой.
Полностью правильная смазка должна включать следующее:
Правильный смазочный материал.
Правильный метод/система смазки.
Применение в правильном месте.
Правильный объем.
Правильное повторное смазывание.
Квалифицированный персонал, выполняющий смазку, с достаточными знаниями и подготовкой.
Постулат No. 5:
“Подшипники качения должны достигать монтажа будучи нетронутыми!”
Лучший способ избежать загрязнения новых подшипников очень прост: хранить их в оригинальной упаковке до установки, запечатанными, как девственницы в средние века!

Если новые подшипники все еще находятся в своей оригинальной упаковке, обозначения являются оригинальными и полными, соответствуют необходимым требованиям к подшипникам, нет необходимости открывать упаковку до момента, когда всё будет готово к их монтажу.

Мы всегда знали, что загрязнение «очень сильно» уменьшает срок службы подшипника. Но мы не знали, что «очень сильно» было до 2000 года, когда в формулу ISO 281 был включен коэффициент загрязнения ?c.

Коэффициент загрязнения превысил наши худшие опасения! Я использую 2 примера в моих курсах. Расчет срока службы подшипника с использованием этой формулы для радиальных подшипников, которые сильно загрязнены при их распаковке, подвергаясь воздействию всех обычных загрязнений в ремонтной мастерской и измеряются при ремонте вала/узла. Эти подшипники имеют коэффициент загрязнения 0,1! Для сравнения нераскрытый подшипник напрямую от завода имеет коэффициент 0,8. Расчетный срок службы в 12 раз больше для второго подшипника! И сколько стоит эта огромная выгода? Нисколько!

Постулат No. 6:
Стоимость подшипников несоизмеримо меньше потерь от их отказов
Суммарные потери от отказов подшипников в большинстве случаев огромны. Особенно когда в учет идет стоимость не произведенной продукции из-за простоя вызванного отказом. В большинстве отчетов, которые я видел, цена включает только стоимость ремонта, в то время как стоимость простоя может быть в 10 или даже в 100 раз больше. Простой пример: отказы радиальных шарикоподшипников 6210 в фетровых валиках станка по производству бумаги (см. эскиз)

Эти подшипники должны служить примером того, как избегать избыточной несоосности с ролико-сферическическими подшипниками во время работы вала, когда вся нагрузка должна ложиться на ролико-сферический подшипник. В этом случае было решено увеличить скорость механизма и т.о. давление фетра также увеличилось соответственно тому как увеличенная несоосность роликов привела к неожиданно высоким нагрузкам на радиальный шарикоподшипник, что привело к преждевременным отказам. Цена каждого подшипника была 50 USD. Согласно управляющему заводом каждый отказ приводил к простою в 2ч, с суммарной стоимостью 15 000 USD в час из-за потерь производства. Таким образом, отношение 50 к 30 000! Это был старый станок, представьте стоимость современного, для примера такого крупнейшего производящего 28 000 тонн в день. Я уверен, что есть примеры и похуже! В этом случае я рекомендовал заменить подшипник простой втулкой с диаметром, достаточно большим, чтобы избежать чрезмерной несоосности ролико-сферического подшипника, но с достаточным зазором чтобы не касаться корпуса во время работы. Цена 20 USD.

Заключение: всегда учитывайте суммарную стоимость отказов.
Постулат No. 7:
Неправильные подшипники — 2-я главная причина преждевременных отказов!
Мой опыт в полевых условиях показывает, что неправильный подшипник — вторая главная причина преждевеременных отказов. Итак, почему?

Мне ясно, что недостаток знаний в обозначениях подшипников — причина большинства этих ошибок. Например: катастрофический отказ подшипников осевой нагрузки в центробежном насосе на фабрике API. Обозначения двух подшипников сделало очевидным то, что они не были предназначены для установки в пару, что, в свою очередь, привело к неправильной промежуточной нагрузке между 2мя подшипниками, что и привело к тяжелой перегрузке. У этих подшипников должен был быть суффикс UA обозначающий соответствующее назначение, предусмотренное производителем.

Неправильный внутренний зазор. Я спрашиваю в начале своих курсов: «Что значит C3?» — и, по моему опыту, большинство участников не знают, хотя верный внутренний зазор наиболее критичен для правильной работы подшипников.
Неправильный тип внутренних уплотнений. Это общее заблуждение что закрытые подшипники (-2Z или ZZ) уплотнены в то время как это не так: есть небольшая щель между металлическим уплотнением и внутренним кольцом для избегания контакта, которая позволяет смазке вытекать и грязи проникать внутрь. Подшипники с контактными уплотнениями наиболее герметичны и обозначены для работы в загрязненных средах. Только взгляните на различные коэффициенты загрязнения по ISO 281: 0,5 для закрытого подшипника и 0,85 с уплотнением.
Постулат No. 8:
Используйте “Tribological Formula” чтобы продлить жизнь подшипникам!
Я назвал формулу для расчета времени жизни подшипника из ISO 281-2000 (и более поздних) «Tribological Formula».

Трибологисты говорят о 3х типах износа:
Усталость или расслаивание.
Адгезивный износ.

Абразивный износ
Эта формула для вычисления срока жизни подшипника учитывает aISO коэффициент. Этот коэффициент учитывает причины трех видов износа, указанных выше:
Причина 1: Соотношение между приложенной нагрузкой и пределом усталостной нагрузки для соответствующего подшипника
Причина 2: Условия смазки, в основном отношение Каппа, то есть отношение между фактической вязкостью смазки и минимальной требуемой вязкостью, чтобы избежать контакта металла с металлом. Причина 3: Загрязнение в отношении твердых частиц, выраженное как код ISO 4406, то есть количества частиц более 4, 6 и 14 микрон на мл. смазки. Перед публикацией этой формулы мы говорили о «серьезных повреждениях твердых частиц», но не смогли количественно определить «серьезные повреждения». Теперь у нас есть официальный инструмент для количественного определения этого типа повреждения, и факт заключается в том, что его огромное влияние удивило большинство из нас. Представьте себе, что этот коэффициент axyz может иметь значение от почти 0 (ноль) до 50, что является верхним пределом.

 
https://prokazan.ru/page4390/