Почему подшипники выходят из строя: 12 причин преждевременного отказа

Подшипник может быть рассчитан на длительную работу, но на практике некоторые узлы выходят из строя значительно раньше ожидаемого срока. Повреждение дорожек качения, износ, коррозия, разрушение сепаратора или трещина кольца часто являются лишь следствием. Чтобы новый подшипник не повторил судьбу предыдущего, необходимо определить именно первопричину отказа.

К преждевременному выходу подшипников из строя могут привести неправильное смазывание, загрязнение, попадание воды, ошибки монтажа, неверная посадка, недостаточный рабочий зазор, несоосность валов, перегрузка, электрические токи и другие факторы.

В этой статье разберем 12 основных причин преждевременного отказа подшипников, характерные признаки повреждений и последовательность проверки узла. Отдельно рассмотрим, почему новый подшипник может быстро выйти из строя после замены и почему простой установки новой детали зачастую недостаточно.

Почему подшипник может выйти из строя раньше расчетного срока

Срок службы подшипника зависит не только от качества самого изделия. Подшипник является частью механической системы, и на его работу одновременно влияют:

• величина и направление нагрузки;
• скорость вращения;
• внутренний зазор;
• посадка на вал и в корпус;
• геометрия посадочных поверхностей;
• тип и количество смазочного материала;
• температура;
• соосность валов;
• вибрация;
• загрязнение и влажность;
• качество уплотнения;
• правильность монтажа и обслуживания.

Поэтому ситуация, когда один и тот же тип подшипника в одном механизме работает годами, а в другом выходит из строя через несколько месяцев, вполне возможна. Условия эксплуатации подшипниковых узлов могут существенно различаться.

Если подшипники в одном и том же оборудовании приходится регулярно менять, это серьезный повод искать повторяющуюся первопричину, а не воспринимать каждую замену как отдельный случай.

Повреждение подшипника и причина отказа — не одно и то же

При анализе неисправности важно различать вид повреждения и причину, которая его вызвала.

Например, на дорожке качения можно обнаружить выкрашивание. Но само выкрашивание еще не отвечает на вопрос, почему оно возникло раньше ожидаемого срока. Его развитие могли ускорить недостаточная смазочная пленка, загрязнение, перегрузка, неправильная посадка или сочетание нескольких факторов.

В международной практике повреждения подшипников классифицируют по нескольким основным группам:

• усталость контакта качения;
• износ;
• коррозия;
• электрическая эрозия;
• пластическая деформация;
• трещины и разрушение.

При диагностике задача заключается не только в том, чтобы назвать тип повреждения, но и восстановить цепочку событий: что произошло с узлом, почему это произошло и какое изменение необходимо внести, чтобы отказ не повторился.

12 основных причин выхода подшипников из строя

1. Недостаточное смазывание

Недостаток смазочного материала или слишком тонкая смазочная пленка — одна из наиболее важных причин ускоренного повреждения подшипников.

Смазка должна разделять контактирующие поверхности и уменьшать непосредственное взаимодействие металла с металлом. Если смазочной пленки недостаточно, возрастает трение и ускоряется повреждение рабочих поверхностей.

Причинами недостаточного смазывания могут быть:

• слишком редкие интервалы повторного смазывания;
• недостаточное количество смазки;
• нарушение подачи смазочного материала;
• утечка через уплотнения;
• неподходящая вязкость базового масла;
• слишком высокая рабочая температура;
• деградация смазочного материала;
• неправильно организованная система смазывания.

На проблему могут указывать изменение цвета или состояния смазки, повышение температуры, рост шума и вибрации, а также характерные следы износа на рабочих поверхностях.

Если подшипник одновременно сильно нагревается, рекомендуем также материал почему греется подшипник: 10 причин перегрева и что делать.

2. Избыток или неправильно подобранная смазка

Принцип «чем больше смазки, тем лучше» для подшипников не работает.

Чрезмерное заполнение корпуса пластичной смазкой увеличивает сопротивление вращению. При высоких скоростях это способно вызвать дополнительный нагрев, ухудшение состояния смазочного материала и проблемы с уплотнениями.

Не менее важен правильный выбор продукта. Следует учитывать:

• вязкость базового масла;
• класс консистенции;
• рабочую температуру;
• скорость вращения;
• нагрузку;
• условия влажности и загрязнения;
• совместимость с ранее применявшейся смазкой.

При подборе смазочного материала ориентируйтесь на реальные условия эксплуатации. В каталоге IMS представлены смазочные материалы SKF для различных температур, нагрузок и скоростей.

3. Загрязнение подшипника

Твердые частицы, пыль, металлическая стружка и другие загрязнения могут попадать в зону контакта между телами качения и дорожками.

В зависимости от размера и твердости частиц они способны создавать вмятины, царапины и абразивный износ. Повторное прохождение тел качения через поврежденные участки создает дополнительные локальные напряжения и может ускорить дальнейшее разрушение поверхности.

Загрязнение часто попадает в узел:

• через поврежденное или неправильно подобранное уплотнение;
• во время монтажа;
• при повторном смазывании;
• через загрязненные инструменты;
• из соседних изнашивающихся компонентов;
• через плохо отфильтрованное масло.

Особенно важно контролировать чистоту при монтаже нового подшипника. Даже качественный подшипник начинает работу в неблагоприятных условиях, если загрязнение попало внутрь еще до первого запуска.

4. Вода, влага и коррозия

Вода и повышенная влажность представляют отдельную опасность. Коррозия повреждает поверхность дорожек и тел качения, после чего при вращении поврежденные зоны подвергаются повторной нагрузке.

Источниками воды могут быть:

• мойка оборудования;
• конденсат;
• пар;
• технологические жидкости;
• наружная влажная среда;
• неисправные уплотнения.

Коррозионные следы особенно характерны для оборудования, которое длительно находится в остановленном состоянии во влажной среде.

Для загрязненных и влажных условий большое значение имеет правильное уплотнение подшипникового узла. Для закрытых радиальных шарикоподшипников полезно понимать разницу между защитными шайбами и контактными уплотнениями — подробнее в статье SKF 2RS1 и 2Z: какое исполнение подшипника выбрать.

5. Ошибки при монтаже

Подшипник можно повредить еще до того, как оборудование будет запущено.

Одна из типичных ошибок — передача монтажного усилия через тела качения. Например, если кольцо с натягом устанавливается на вал, усилие должно прикладываться к соответствующему кольцу, а не передаваться через шарики или ролики.

К распространенным ошибкам относятся:

• удары молотком непосредственно по подшипнику;
• передача усилия через тела качения;
• перекос при запрессовке;
• повреждение посадочных поверхностей;
• неправильный нагрев;
• загрязнение во время установки;
• ошибки при монтаже подшипника с коническим отверстием;
• неправильное осевое фиксирование.

Некоторые монтажные повреждения становятся заметны не сразу. Подшипник может нормально пройти первый запуск, после чего постепенно начинают расти шум, вибрация и температура.

Для снижения риска повреждений при монтаже используются специализированные инструменты SKF для технического обслуживания, монтажа и демонтажа.

6. Неправильная посадка и рабочий зазор

Посадка влияет на форму колец и фактический внутренний зазор подшипника после установки.

При чрезмерном натяге внутреннее кольцо расширяется сильнее расчетного, а наружное кольцо при плотной посадке в корпусе может сжиматься. В результате рабочий зазор уменьшается.

Слишком малый рабочий зазор способен привести к:

• повышенным внутренним нагрузкам;
• росту температуры;
• увеличению трения;
• изменению шума;
• сокращению ресурса.

Но и слишком свободная посадка может быть проблемой: кольцо способно перемещаться относительно посадочной поверхности, вызывая износ и фреттинг.

Поэтому исполнение C3 нельзя использовать как универсальное решение для любого перегревающегося или часто выходящего из строя подшипника. Подробнее: что означает зазор C3 в подшипниках SKF и когда он нужен.

7. Несоосность валов и перекос

Несоосность соединенных машин создает дополнительные нагрузки на подшипники, муфты и другие элементы привода.

Проблема может появиться:

• после ремонта;
• после демонтажа двигателя или насоса;
• из-за неправильной первоначальной установки;
• после изменения основания;
• из-за тепловых деформаций;
• из-за состояния фундаментных болтов или опор.

В зависимости от конструкции подшипника допустимая способность компенсировать перекос различается. Если фактическая несоосность превышает возможности узла, распределение нагрузки становится неблагоприятным.

Сопутствующими признаками могут быть повышенная вибрация, нагрев, посторонний шум и ускоренный износ муфты.

Для проверки взаимного положения соединенных машин применяются инструменты SKF для центровки валов.

8. Перегрузка и ударные нагрузки

Подшипник должен соответствовать фактической нагрузке оборудования. Если реальные усилия существенно превышают расчетные, ресурс узла уменьшается.

Причиной перегрузки могут стать:

• изменение технологического режима;
• чрезмерное натяжение ремней;
• ударные нагрузки;
• заклинивание соседних элементов;
• неправильная регулировка;
• несоосность;
• неправильно выбранный размер или тип подшипника.

Очень большие статические или ударные нагрузки способны вызвать пластические вмятины на дорожках качения. После запуска такие дефекты становятся источником вибрации и дополнительных динамических нагрузок.

9. Дисбаланс, вибрация и механическая слабина

Повышенная вибрация не всегда возникает из-за неисправного подшипника. Иногда подшипник сам становится жертвой другой проблемы оборудования.

Источниками могут быть:

• дисбаланс ротора;
• загрязнение рабочего колеса вентилятора;
• поврежденный шкив;
• механическая слабина;
• дефекты крепления;
• резонанс;
• несоосность;
• проблемы зубчатого зацепления.

Поэтому при повторяющихся отказах полезно контролировать состояние машины в целом, а не ограничиваться осмотром снятого подшипника.

Для этого используются инструменты SKF для измерения вибрации. Если перед отказом подшипник начал заметно шуметь, дополнительно ознакомьтесь со статьей почему шумит подшипник: причины гула, свиста, стука и вибрации.

10. Электрическая эрозия

В электродвигателях и некоторых других электрических машинах ток может проходить через подшипник.

В зоне контакта электрический разряд повреждает поверхность дорожек и тел качения. Со временем на рабочих поверхностях могут формироваться многочисленные микроповреждения и характерная рифленая структура.

Риск особенно важен для определенных электродвигателей с частотно-регулируемым приводом, где могут возникать токи через вал и подшипниковый узел.

С развитием повреждения обычно увеличиваются:

• шум;
• вибрация;
• повреждение смазочного материала;
• риск преждевременного отказа.

Для выявления подобных проблем в каталоге IMS представлены средства SKF из раздела измерение электрического разряда.

11. Неэффективное уплотнение

Уплотнение выполняет две критически важные задачи: помогает удерживать смазочный материал внутри узла и препятствует попаданию загрязнений и влаги снаружи.

Если уплотнение перестает выполнять свою функцию, одновременно могут возникнуть две проблемы:

• смазочный материал уходит из зоны работы;
• внутрь попадают вода, пыль или абразивные частицы.

Поэтому при анализе поврежденного подшипника необходимо осматривать не только кольца, тела качения и сепаратор, но и уплотнения, посадочные поверхности и состояние прилегающего пространства.

Особенно важно искать эту причину, если в узле одновременно наблюдаются следы загрязнения, воды и недостаточного смазывания.

12. Неправильно выбранный подшипник или режим работы

Даже правильно смазанный и качественно установленный подшипник может работать ненадежно, если его конструкция не соответствует задаче.

При выборе необходимо учитывать не только внутренний и наружный диаметры и ширину. Значение имеют:

• тип нагрузки;
• ее величина;
• скорость вращения;
• требуемый ресурс;
• рабочая температура;
• возможный перекос;
• осевое перемещение вала;
• загрязнение;
• тип смазывания;
• посадка;
• внутренний зазор;
• исполнение уплотнений.

Одинаковые наружные размеры еще не означают, что два подшипника взаимозаменяемы по условиям работы.

Если точная маркировка неизвестна, используйте материал подбор подшипников SKF по размерам и маркировке, а для расшифровки полного обозначения — расшифровку обозначений подшипников SKF.

Как по виду повреждения понять, что проверять

Осмотр снятого подшипника может значительно сузить круг возможных причин. Однако один и тот же внешний признак иногда возникает по разным механизмам, поэтому таблицу ниже следует использовать как направление диагностики, а не как окончательный диагноз.

Почему новый подшипник быстро выходит из строя после замены

Если старый подшипник заменили, а новый снова вышел из строя через короткое время, вероятность повторяющейся проблемы в самом узле особенно высока.

Перед установкой еще одного подшипника необходимо проверить:

1. Правильность полного обозначения. Совпадают ли тип, размеры, внутренний зазор и исполнение?
2. Состояние вала. Нет ли износа, овальности, повреждения или неправильного размера посадочного места?
3. Состояние корпуса. Сохранилась ли требуемая геометрия посадочного отверстия?
4. Посадку. Не слишком ли большой или маленький натяг?
5. Монтаж. Не передавалось ли усилие через тела качения?
6. Смазывание. Правильны ли продукт, количество и интервалы?
7. Уплотнение. Не попадает ли в узел вода или загрязнение?
8. Центровку. Не изменилось ли положение оборудования после ремонта?
9. Ременную передачу. Не перетянуты ли ремни?
10. Вибрацию. Нет ли дисбаланса, слабин или других механических дефектов?
11. Температуру. Не работает ли узел в аномально горячем режиме?
12. Электрические токи. Актуально прежде всего для электродвигателей.

Если каждый новый подшипник выходит из строя примерно одинаковым образом, это особенно важная информация: повторяемость повреждения помогает найти устойчивую первопричину.

Почему разрушается сепаратор подшипника

Поврежденный сепаратор часто воспринимают как самостоятельную причину отказа. Но к моменту разборки он может быть уже вторично разрушен после развития другой неисправности.

На состояние сепаратора могут влиять:

• ударные и динамические нагрузки;
• сильная вибрация;
• неправильный монтаж;
• проблемы смазывания;
• заклинивание или повреждение тел качения;
• неподходящий рабочий режим;
• значительное развитие других повреждений подшипника.

Поэтому обнаружение разрушенного сепаратора не должно завершать расследование причины отказа. Необходимо осмотреть кольца, дорожки, тела качения, смазку и посадочные поверхности.

Почему на дорожке подшипника появляется выкрашивание

Выкрашивание представляет собой потерю материала рабочей поверхности после развития усталостного повреждения.

Однако важно определить, произошло ли оно в результате длительной нормальной работы или процесс был ускорен неблагоприятными условиями.

Следует проверить:

• соответствие нагрузки расчетным условиям;
• качество смазывания;
• чистоту смазочного материала;
• наличие вмятин от загрязнений;
• посадку;
• распределение нагрузки;
• несоосность;
• историю вибрации и температуры оборудования.

Какие признаки появляются перед отказом подшипника

Не каждый отказ происходит мгновенно. Во многих случаях состояние узла изменяется постепенно, и это можно обнаружить до серьезного разрушения.

К возможным признакам относятся:

• рост вибрации;
• изменение привычного звука;
• повышение рабочей температуры;
• изменение состояния смазки;
• появление металлических частиц;
• люфт;
• неравномерное вращение;
• повторяющиеся проблемы с уплотнениями;
• изменение поведения оборудования под нагрузкой.

При этом отдельный признак сам по себе не всегда позволяет точно определить вид неисправности. Намного информативнее сочетать несколько методов контроля и отслеживать тренд параметров во времени.

Как правильно расследовать преждевременный отказ подшипника

Если задача заключается именно в поиске первопричины, важно сохранить как можно больше информации до разборки.

1. Зафиксируйте симптомы. Шум, вибрацию, температуру и обстоятельства остановки.
2. Запишите режим работы. Скорость, нагрузку, температуру окружающей среды и продолжительность работы.
3. Проверьте историю обслуживания. Когда меняли подшипник, смазку, ремни, муфту или другие элементы?
4. Не очищайте поврежденный подшипник сразу. Состояние смазки и загрязнений может содержать важную информацию.
5. Сфотографируйте узел до демонтажа. Зафиксируйте положение деталей и следы утечек.
6. Осмотрите уплотнения. Есть ли следы попадания загрязнений или выхода смазки?
7. Осмотрите посадочные места. Ищите следы проворачивания, фреттинга и износа.
8. Осмотрите все элементы подшипника. Не только наиболее очевидно поврежденную часть.
9. Сопоставьте характер повреждения с условиями работы.
10. Устраните первопричину до установки нового изделия.

Такой подход значительно полезнее схемы «снять поврежденный подшипник — установить новый — запустить оборудование».

Как предотвратить повторный выход подшипника из строя

После определения причины необходимо изменить именно тот фактор, который привел к повреждению.

Диагностика подшипников до аварийного отказа

Для критичного оборудования выгоднее обнаруживать ухудшение состояния до того, как подшипник разрушится и вызовет внеплановую остановку.

В зависимости от оборудования применяют:

• контроль вибрации;
• контроль температуры;
• акустический контроль;
• анализ состояния смазочного материала;
• периодические осмотры;
• контроль центровки и состояния привода.

Главное преимущество регулярного мониторинга — возможность увидеть изменение состояния во времени. Рост вибрации или температуры относительно обычного режима конкретной машины часто информативнее единичного измерения без истории.

Нужно ли менять подшипник при первых признаках неисправности

Не всегда. Решение зависит от характера и степени развития повреждения, критичности оборудования и результатов диагностики.

Но если подтверждено серьезное повреждение рабочих поверхностей, сепаратора или колец, одной корректировкой смазывания проблема уже не устраняется.

При этом установка нового подшипника без устранения исходной причины также не является полноценным ремонтом.

Если требуется подобрать замену, оригинальные позиции представлены в каталоге подшипников SKF.

Главное о причинах выхода подшипников из строя

Преждевременный отказ подшипника редко следует рассматривать изолированно от остального оборудования.

Среди ключевых факторов:

• неправильное или недостаточное смазывание;
• загрязнение;
• вода и коррозия;
• ошибки монтажа;
• неправильная посадка и рабочий зазор;
• несоосность;
• перегрузка;
• повышенная вибрация;
• электрическая эрозия;
• проблемы с уплотнениями;
• неправильный выбор подшипника.

Если один и тот же узел регулярно выходит из строя, наиболее эффективный подход — не очередная замена детали, а анализ характера повреждения и поиск первопричины.

Industrial Motion Solutions поставляет оригинальные подшипники SKF, смазочные материалы, инструменты для монтажа и обслуживания, оборудование для контроля вибрации, температуры и центровки валов.

Если необходимо подобрать подшипник или оборудование для диагностики конкретного промышленного узла, свяжитесь со специалистами IMS.

FAQ — частые вопросы о выходе подшипников из строя

Почему подшипник быстро выходит из строя?

Наиболее вероятные причины — неправильное смазывание, загрязнение, вода, ошибки монтажа, неправильная посадка, несоосность, перегрузка, повышенная вибрация или неподходящее исполнение подшипника. Для определения точной причины необходимо осмотреть повреждение и проанализировать условия эксплуатации.

Почему новый подшипник снова быстро сломался?

Если новый подшипник повторно выходит из строя через короткое время, следует искать устойчивую проблему узла: неправильную посадку, перекос, нарушение смазывания, загрязнение, перегрузку, повреждение посадочных мест или ошибку при выборе исполнения.

Почему разрушается сепаратор подшипника?

Повреждение сепаратора может быть связано с ударными нагрузками, сильной вибрацией, неправильным монтажом, проблемами смазывания или развитием других повреждений внутри подшипника. Разрушенный сепаратор не всегда является исходной причиной отказа.

Почему на подшипнике появляется выкрашивание?

Выкрашивание связано с усталостным повреждением рабочих поверхностей. Его развитие может ускоряться из-за неблагоприятной нагрузки, плохого смазывания, загрязнения, вмятин, неправильного распределения нагрузки и других факторов.

Может ли недостаток смазки разрушить подшипник?

Да. Недостаточная смазочная пленка ухудшает условия контакта, повышает трение и ускоряет износ и повреждение рабочих поверхностей. Однако избыток или неправильно подобранная смазка также могут создавать проблемы.

Почему подшипник ржавеет внутри?

Коррозия обычно связана с проникновением воды, влаги или других агрессивных жидкостей. Необходимо проверить уплотнения, условия мойки оборудования, образование конденсата и состояние смазочного материала.

Почему подшипник выходит из строя из-за несоосности?

Несоосность изменяет распределение нагрузки и может создавать дополнительные усилия в подшипниковом узле. В результате увеличиваются вибрация, температура и напряжения, что способно сокращать ресурс подшипника.

Как понять, что подшипник скоро выйдет из строя?

Возможными ранними признаками являются рост вибрации, изменение привычного шума, повышение температуры и изменение состояния смазочного материала. Наиболее эффективно отслеживать не единичное значение, а изменение этих параметров во времени.

Как определить причину разрушения подшипника?

Нужно сопоставить характер повреждений колец, дорожек, тел качения и сепаратора с состоянием смазки, уплотнений, посадочных поверхностей и рабочим режимом оборудования. Также полезно изучить историю температуры, вибрации, нагрузки и обслуживания.

Достаточно ли просто заменить неисправный подшипник?

Если подшипник достиг естественного конца ресурса и остальные условия работы исправны — замены может быть достаточно. При преждевременном или повторяющемся отказе необходимо определить и устранить первопричину, иначе новый подшипник может получить аналогичное повреждение.