Срок службы подшипников: Как долго они могут прослужить?

Каков срок службы подшипника?

Прежде всего, необходимо уточнить, что вопрос "Как долго можно использовать подшипник?" подразумевает, что подшипник уже находится в эксплуатации, и спрашивает о сроке его использования.

В данном обсуждении не учитывается время хранения неиспользованных подшипников.

Срок использования подшипника также зависит от другого стандарта, т.е. при каком состоянии подшипник считается непригодным для использования?

Как правило, мы считаем подшипник вышедшим из строя, когда он больше не может обеспечивать заданные характеристики во время работы. Отказ подшипника подразделяется на две ситуации:

• Во-первых, подшипник полностью теряет свою функциональность и не может вращаться.
• Во-вторых, подшипник частично теряет свои рабочие характеристики, но может продолжать работать. Однако при этом возникают аномалии в точности работы, вибрации и т.д. системы вала.

Четкие объяснения двух вышеперечисленных типы подшипников неисправностей можно найти в соответствующих стандартах анализа отказов подшипников. Однако следует заметить, что признание "неисправного" подшипника "непригодным" зависит от конкретной ситуации пользователя.

Как правило, существует несколько способов определения точки, в которой подшипник становится "непригодным":

Исходя из определения подшипника усталостное разрушениеИменно тогда на поверхности тела качения или дорожки качения появляются первые усталостные сколы. В этот момент подшипник испытывает усталостное разрушение. Другими словами, достигнув этого состояния, подшипник становится "непригодным".

Определить, когда подшипник становится "непригодным", можно несколькими способами:

Во-первых, согласно определению усталостного разрушения подшипника, это момент, когда на поверхности тела качения или дорожки качения появляется первый усталостный скол. В этот момент подшипник испытывает усталостное разрушение. Другими словами, в этом состоянии подшипник становится "непригодным для использования".

Во-вторых, в реальных условиях эксплуатации при появлении первого усталостного скола рабочее состояние подшипника иногда существенно не меняется. Например, может не наблюдаться заметного увеличения вибрации подшипника. Особенно на ранних стадиях разрушения его бывает трудно обнаружить. В этот момент температура подшипника обычно нормальная. По мнению многих пользователей, этот подшипник все еще "пригоден к использованию".

В-третьих, если вышеописанная ситуация продолжает развиваться, разрушение подшипника прогрессирует, что в конечном итоге приводит к увеличению вибрации и температуры подшипника. В это время вы можете определить, является ли подшипник "непригодным для использования", в соответствии со стандартами вибрации или температуры соответствующего оборудования. Таким образом, стандарт "непригодности" определяется соответствующими стандартами. До достижения этого стандарта, хотя подшипник уже может быть "больным", он все еще "пригоден к использованию".

В-четвертых, в некоторых случаях, когда требования к точности вала невысоки, даже в описанной выше ситуации, пока подшипник может вращаться, он считается пригодным для использования. Он не считается "непригодным" до того дня, когда его заклинит и он не сможет вращаться.

Поэтому, прежде чем анализировать вопрос о том, "как долго можно еще использовать подшипник", необходимо определить, что является стандартом для "все еще пригодного к использованию". В противном случае невозможно будет обсуждать такую пригодность.

Факторы, влияющие на удобство использования подшипника

Ранее мы уже обсуждали различные критерии для определения пригодности подшипника и ввели понятие "отказ подшипника". При обсуждении пригодности подшипника к эксплуатации сначала необходимо установить стандарт, а затем изучить факторы, влияющие на него в рамках этого стандарта.

Как правило, расчет базового номинального срока службы является распространенным методом проверки подшипников. Для нашего обсуждения мы можем использовать определение из этого расчета, т.е. время до появления первого отказа в подшипнике.

Как известно, подшипник состоит из таких компонентов, как тела качения, сепараторы, дорожки, уплотнения и смазка. В целом, если какая-либо часть подшипника выходит из строя, то весь подшипник считается вышедшим из строя или "непригодным для использования".

Учитывая различные компоненты подшипника, мы имеем следующее:

Элементы катания и гонки:

Срок службы подшипника обычно определяется его усталостной долговечностью, которая зависит от нагрузки и скорости вращения подшипника. Таким образом, срок службы тел качения и дорожек качения подшипника зависит от нагрузки и скорости вращения подшипника. Разные нагрузки и скорости приводят к разным срокам службы подшипников. Разумеется, инженеры-механики могут увидеть эти факторы при расчете срока службы подшипника.

Проиллюстрируем это простыми словами: подшипник, вращаемый вручную (эквивалентно отсутствию нагрузки, низкой скорости), практически не изнашивается, что подразумевает очень долгий срок службы (почти бесконечный). Однако тот же самый подшипник при большой нагрузке и высокой скорости может быстро выйти из строя. Поэтому, чтобы приблизительно оценить усталостную долговечность подшипника, необходимо учитывать нагрузку и скорость. Простой вопрос типа "как долго может прослужить подшипник?" не может дать ответа.

Клетки:

Сепараторы испытывают переменные нагрузки внутри подшипника и при нормальных условиях также подвергаются усталости. При изменении условий эксплуатации сепараторы могут подвергаться дополнительной нагрузке.

Однако в нормальных условиях нагрузка на сепараторы значительно меньше, чем на тела качения и дорожки качения. Поэтому в большинстве случаев усталостная долговечность сепараторов превышает долговечность подшипника. (Кроме того, на сепараторы, изготовленные из различных материалов, может влиять температура окружающей среды, которую мы не будем здесь рассматривать.

Уплотнения:

Для бесконтактных уплотнений, таких как пылезащитные чехлы, которые обычно не испытывают значительных нагрузок, их усталостный ресурс можно считать практически бесконечным (за исключением аномальных условий). Однако если принять во внимание химические реакции между пылезащитным чехлом и внешней средой, например, загрязняющими веществами (например, медленное окисление), необходима дополнительная оценка.

Срок службы контактных уплотнений, обычно изготовленных из резины, зависит от износа кромки и химических реакций между самим материалом уплотнения и внешней средой, включая загрязняющие вещества (например, медленное окисление). Износ кромки уплотнения зависит от давления на кромку, скорости относительного перемещения и износостойкости материала уплотнения. Производители уплотнений должны иметь соответствующие данные испытаний.

Смазка:

Подшипники качения обычно смазываются консистентной смазкой, срок службы которой можно оценить в соответствии с общим сроком службы смазочных материалов. Заинтересованные читатели могут обратиться к таким книгам, как "Motor Применение подшипников Technology" и "Motor Bearing Failure Diagnosis and Analysis" для расчетов.

Кроме того, смазка в неработающих подшипниках (в нерабочем состоянии) подвержена окислению на воздухе. Эту информацию можно получить у соответствующих производителей.

Как долго можно использовать подшипники?

Обсудив стандарты использования подшипников, факторы, влияющие на срок их эксплуатации, пришло время дать четкий ответ инженерам, которые заинтересованы в результатах.

Правильнее сказать, что это скорее требование, чем ответ. Потому что при проектировании конструкций и выборе подшипников инженерам-мотористам необходимо рассчитывать на основе этого срока службы. В противном случае процесс выбора не будет завершен.

Как правило, требования к сроку службы подшипников в обычных промышленных двигателях малого и среднего размера можно найти в руководствах по проектированию механической части и технических руководствах, предоставляемых поставщиками подшипников.

Хотя в этих рекомендуемых значениях есть некоторые расхождения, в целом они схожи. Обычно при расчетах учитывается срок службы от 20 000 до 40 000 часов.

Обратите внимание, что в этом диапазоне не указаны скорость, нагрузка, тип подшипника и т. д. Таким образом, это конструктивное требование, и если фактический срок службы подшипника не соответствует этому требованию, необходимо провести переговоры с соответствующими производителями.

Даже если такие обсуждения возникают, это не означает, что подшипник не соответствует требованиям, поскольку существует множество значимых факторов.

И наконец, этот диапазон применим только к общепромышленным двигателям. Для специализированного оборудования требования могут отличаться. Например, бытовая техника, ветроэнергетическое оборудование и т. д. Для таких случаев инженеры могут обратиться к соответствующим стандартам.