Заводское восстановление подшипников позволяет уменьшить время простоев, расходы, отходы и поддерживать устойчивость рабочих процессов.
Как увеличить срок службы подшипников, чтобы снизить простои, затраты и объём отходов? Ключ к решению проблемы – заводское восстановление подшипников .
Анализ соотношения затраты/выгода показывает, что экономия расходов может составить от 50 до 80 % стоимости нового подшипника. Кроме того заводское восстановление изношенных подшипников массой 100 кг позволяет уменьшить массу выбросов углекислого газа на 350 кг.
В авиационной промышленности демонтаж подшипников для последующего восстановления во время техобслуживания или капитального ремонта является обычной практикой. Подшипники затем возвращаются в эксплуатацию.
Очевидна необходимость в международном стандарте (ISO) для обеспечения стандартизации процедур и используемой в справочной документации терминологии. К настоящему моменту выполнено согласование только по австрийскому национальному стандарт,у издание 2011 г.
Для восстановления изношенных подшипников было введено пять классов.
Можно описать ресурс подшипника, предназначенного для восстановления, с учётом изменения геометрической формы и напряжения сдвига τ (τₒ, τᵤ), вследствие удаления деформированных компонентов и замены роликов на новые.
Ресурс и надёжность подшипников
Подшипник качения не может эксплуатироваться бесконечно, если только не соблюдаются идеальные условия эксплуатации и не превышаются предельные значения усталостной нагрузки; рано или поздно наступает усталость материала.
Подповерхностная усталость
Ресурс определяется как промежуток времени до появления первых признаков усталости. Ресурс подшипника является функцией количества оборотов, совершённых подшипником, и величиной нагрузки. Усталость является результатом напряжения сдвига, которое возникает циклически под рабочей поверхностью колец и тел качения.
N Количество циклов нагружения
τ0 Максимальное ортогональное напряжение сдвига [Па]
τᵤ Напряжение сдвига предела усталости [Па]
z0 Глубина максимального ортогонального напряжения сдвига [Па]
a Полуось контакта в поперечном направлении [м]
l Длина контактной поверхности дорожки качения [м]
e Экспонента Вейбулла
c, h Экспонента связи в уравнении связи напряжения и ресурсаС течением времени эти напряжения вызывают образование подповерхностных трещин, которые затем достигают поверхности. Когда тела качения проходят по поврежденной поверхности кольца, с неё откалываются частицы материала. Такое явление известно как усталостное выкрашивание.
Другие виды повреждений
Известны и другие виды повреждений, возникающих вследствие длительного использования в неблагоприятных условиях или при неправильной установке. В ISO 15243 приведён обзор типов таких повреждений, однако существует необходимость в пересмотре данного стандарта по повреждениям и выходу из строя подшипников качения.
В середине 50-х годов Арвид Пальмгрен, ведущий специалист, занимавшийся теоретическими исследованиями в области подшипников, предложил концепцию ремонта подшипников вместо их замены: «Средний срок службы значительно превышает расчётный срок службы, и восстановление подшипников с меньшим ресурсом возможно только путём замены поврежденных элементов».
Нельзя сказать, что подшипник непригоден к использованию после возникновения выкрашивания или других повреждений. Факт повреждения выявляется по повышению уровня шума и вибрации. Технология ремонта подшипников, обеспечивающая увеличение долговечности и надёжности подшипника, применяется в течение десятков лет.
Результаты
Восстановленные подшипники имеют почти такие же показатели ресурса и надёжности, как и новые подшипники. С учётом масштаба работ по восстановлению, результаты определения напряжений с использованием таких методов неразрушающего контроля, как рентгеновская дифракция (XRD) , метод Баркхаузена , микромагнитные
испытания (3M), спектроскопия неупругих волн (NEWS) , резонансная ультразвуковая спектроскопия поверхностных акустических волн (RUSSAW) и ультразвуковая дефектоскопия с использованием фазированной антенной решётки показывают наглядные значения коэффициента ресурса, LF. Значение коэффициента ресурса находится в диапазоне от 0,87 до 0,99 ресурса нового подшипника.
Классификация работ по восстановлению подшипников
Далее приведена классификация работ, осуществляемых при восстановлении подшипников качения.
В зависимости от степени износа работы по восстановлению подшипников можно разделить на пять классов.
Хотя операции внутри конкретных классов пронумерованы, фактическая последовательность выполнения работ не имеет прямого отношения к данной нумерации. Должны быть соблюдены специальные соглашения между компанией техобслуживания и оператором.
Могут понадобиться меры по консервации между отдельными операциями. Например, когда дорожка качения повреждена в результате возникшей подповерхностной усталости, данное повреждение не относится к восстановлению класса III. В то же время, при наличии легко устранимого повреждения (возникшая на поверхности усталость) дорожек качения вследствие наличия грязи, дорожки качения легко восстанавливаются путём притирки или шлифования.
Дополнительные работы
Для восстановления подшипника (класс II) или заводского восстановления 1-го уровня (класс III) ремонтируемые подшипники разбираются, компоненты подвергаются осмотру, и измеряется твёрдость колец подшипников. Компоненты, подлежащие восстановлению, подвергаются размерному контролю. При необходимости, боковые поверхности подшипников, внутренний и наружный диаметры шлифуются или полируются согласно допускам. Может выполняться
Класс 0 – Технический контроль плакирование никелем или хромом для восстановления оригинальных проектных размеров.
При восстановлении (класс II) удаляется значительный объём материала, при этом удаляются легко устранимые повреждения и изменяется объём материала, подверженного напряжениям. Поверхность обрабатывается до достижения проектных размеров или с более высокой точностью. Затем в подшипник устанавливаются новые тела качения, диаметр которых равен диаметру ранее установленных тел качения подшипника с добавлением двойного значения глубины снятого материала, если это необходимо согласно требованиям к зазору. Новые тела качения должны иметь тот же номинальный диаметр, но при этом должен учитываться зазор подшипника.
Сепараторы проверяются на предмет трещин и при необходимости плакируются. В отдельных случаях сепараторы заменяются. Обычно новые тела качения устанавливаются внутри сепаратора, и подшипник повторно собирается.
При 1-м уровне заводского восстановления (класс III) для более крупных подшипников возможно применение более глубокого шлифования внутренних и внешних дорожек качения. Кроме того, могут быть применены другие методы механической обработки (например, токарная обработка деталей высокой твёрдости). Убираются легко устранимые повреждения, а объём материала, подвергающегося напряжениям, изменяется. Поверхность обрабатывается до достижения проектных размеров или с более высокой точностью. Затем в подшипник устанавливаются новые тела качения, диаметр которых равен диаметру ранее установленных тел качения, с добавлением двойного значения глубины снятого материала на кольце. В случае цилиндрических роликоподшипников качения длина и диаметр роликов увеличиваются. Диаметр новых роликов обычно превышает номинальный диаметр ранее установленных. Такое увеличение размеров тел качения требует увеличения размера гнёзд сепаратора или замены сепаратора.
При наличии чётко определённых процедур и классификаций можно обеспечить выполнение процедур восстановления подшипников в соответствии со стандартами поставщиков услуг.
