Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Виды разрушения подшипников качения принято различать не по внешнему сходству повреждений, а по механизму и первопричине их возникновения. Систематизированную основу для этого даёт международный стандарт ISO 15243:2017, который распределяет все наблюдаемые в эксплуатации повреждения на шесть основных групп и ряд подгрупп. Правильная идентификация вида разрушения — усталостного выкрашивания, абразивного износа, бринеллирования, коррозии или электроэрозии — позволяет установить действительную причину отказа и устранить её, а не бороться со следствием.
Опора качения выходит из строя задолго до выработки расчётного ресурса в подавляющем большинстве случаев именно из-за внешних факторов: загрязнения, дефицита смазочного материала, перекоса, перегрузки, прохождения тока. Поэтому анализ характера повреждения дорожек и тел качения — рабочий инструмент диагностики, а не формальность. Ниже разобраны признаки каждого вида разрушения, его причины и способы выявления на ранней стадии.
Стандарт ISO 15243:2017 «Подшипники качения. Повреждения и отказы. Термины, характеристики и причины» действует распространяется на подшипники со стальными кольцами и телами качения и классифицирует виды разрушения, возникающие после установки изделия в узел и в процессе эксплуатации. В его основу положен видимый отличительный признак на рабочих поверхностях, поскольку по одному лишь внешнему виду причину установить удаётся не всегда: схожие следы могут порождаться разными механизмами, и нередко несколько процессов протекают одновременно.
Все эксплуатационные повреждения распределены на шесть основных групп с подгруппами. Эта структура — общий язык для дефектовки и отправная точка любого разбора отказа.
Начальное повреждение далеко не всегда сразу приводит к отказу: подшипник часто продолжает работать, а первичный дефект порождает вторичные. При запоздалой остановке оборудования следы первопричины затираются развивающимся выкрашиванием, и однозначно установить исходный механизм становится невозможно.
Усталость качения — следствие многократно повторяющихся контактных напряжений в зоне контакта тел качения с дорожками. Это естественный механизм, который ограничивает ресурс даже идеально смонтированного и смазанного подшипника; именно на нём построен расчёт номинального ресурса. Внешне усталость проявляется как изменение микроструктуры металла и выкрашивание (спеллинг, флекинг) частиц с поверхности. Термин «питтинг» применяют к ранней, точечной стадии выкрашивания.
При циклическом нагружении максимальные касательные напряжения по Герцу действуют на некоторой глубине под поверхностью. Там зарождаются микротрещины — чаще всего у неметаллических включений в подшипниковой стали. Трещины развиваются, выходят к поверхности, и происходит отслаивание материала. Глубина и место зарождения зависят от нагрузки, рабочей температуры, чистоты и микроструктуры стали. Высокая твёрдость рабочих поверхностей (для стали ШХ15 и её аналогов 100Cr6, SAE 52100 — порядка 61–65 HRC после закалки и низкого отпуска) снижает пластическое течение, но не отменяет усталостный механизм.
Зарождается от повреждения самих вершин микронеровностей при недостаточной толщине смазочной плёнки: контакт металл-металл вызывает микротрещины и микровыкрашивание (матовые, сероватые участки). Ускоряют процесс дефицит смазки, неподходящий смазочный материал, повышенная температура, грубая шероховатость, а также вмятины от частиц и при монтаже — выступы вокруг вмятины прорывают масляную плёнку.
L10 = (C / P)p
C
P
p
p = 3
p = 10/3
C / P = 5
L10 = 53 = 125
Усталость — единственный вид разрушения, заложенный в расчёт ресурса. Все прочие виды считаются устранимыми и при правильной эксплуатации не должны определять долговечность опоры.
Износ — это прогрессирующее удаление материала с поверхности при взаимодействии скользящих или катящихся с проскальзыванием поверхностей. В подшипниках он проявляется в двух формах.
Удаление материала под действием твёрдых частиц (износ при трёх телах). Частица царапает и срезает металл при скольжении; поверхности матовеют в степени, зависящей от размера и природы абразива. По мере выработки частиц становится больше — процесс самоускоряется и завершается отказом. При очень мелком абразиве вместо матовости возможен полирующий эффект — поверхности приобретают зеркальный блеск. Основные источники абразива: загрязнение при сборке и обслуживании, продукты износа сопряжённых деталей, неэффективное уплотнение и недостаточная фильтрация смазки.
Характеризуется переносом материала с одной поверхности на другую с фрикционным нагревом и иногда вторичной закалкой или отпуском участка. При недостаточной смазке и проскальзывании локальный разогрев вызывает схватывание контактирующих поверхностей. Типичная ситуация — слабо нагруженные тела качения, испытывающие резкое ускорение при входе в нагруженную зону. В отличие от постепенного абразивного износа, заедание возникает внезапно; в тяжёлых случаях доходит до прихватывания. Сюда же относят проскальзывание кольца по посадочному месту (крип) при недостаточном натяге.
Появление видимой дорожки обкатки после приработки не является признаком повреждения — это естественный след стабилизации режима работы.
Пластическая деформация — это остаточные вмятины на дорожках и телах качения, возникающие, когда местные напряжения превышают предел текучести материала. Сюда относят истинное бринеллирование (от перегрузки) и вдавливание частиц.
Образуется при статической или ударной перегрузке: тела качения вдавливаются в дорожку, оставляя отпечатки с шагом, равным шагу тел качения. Характерные причины — удар при транспортировке и монтаже, запрессовка с приложением усилия через тела качения, перегрузка неподвижного подшипника. Допустимый уровень статической нагрузки нормирует ГОСТ 18854-2013 (ISO 76:2006) через базовую статическую грузоподъёмность C0.
C0
s0 = C0 / P0
P0
0,0001
Твёрдые частицы (продукты износа, окалина, абразив), попавшие в контакт, прокатываются и оставляют вмятины с приподнятыми краями. Эти выступы выходят за пределы масляной плёнки и инициируют поверхностную усталость (см. раздел о выкрашивании). Мягкие частицы оставляют вмятины без острых кромок и менее опасны.
Истинное бринеллирование — результат однократной статической или ударной перегрузки и относится к пластической деформации. Его не следует путать с ложным бринеллированием, которое имеет коррозионно-фрикционную природу и рассмотрено ниже.
Коррозия — результат химической реакции на поверхности металла. Стандарт выделяет коррозию от влаги и фрикционную коррозию.
При контакте деталей с влагой или агрессивными средами (вода, кислоты) поверхности окисляются, образуется ржавчина, затем коррозионные питтинги, а на их месте — выкрашивание. Специфическая форма проявляется в зоне контактов при простоях: вода в смазке или деградировавший смазочный материал реагируют с поверхностью, и со временем появляются тёмные участки с шагом тел качения, переходящие в питтинги. Причины — конденсат, разгерметизация уплотнений, обводнённая или старая смазка.
Возникает на сопрягаемых поверхностях при микроперемещениях.
Фреттинг-коррозия развивается между кольцом и посадочным местом при недостаточном натяге: микроскольжение при циклической нагрузке окисляет контактирующие поверхности, образуется коричнево-рыжий или чёрный порошок-оксид, посадка ослабевает, кольцо может «дышать» и трескаться.
Ложное бринеллирование — следствие микроколебаний и вибрации тел качения относительно дорожек в стоящем или вибрирующем узле при недостаточном восстановлении смазочной плёнки. Образуются углубления с шагом тел качения, внешне похожие на отпечатки бринеллирования, но это следы микроизноса и окисления, а не пластическая вмятина. Типичная ситуация — транспортировка собранных машин и подшипники, длительно стоящие под вибрацией.
Электроэрозия возникает, когда через контакт тел качения и дорожек проходит электрический ток. В точке контакта площадь мала, плотность тока высока, и при размыкании контакта происходит локальное расплавление металла. Стандарт различает две формы.
Прохождение значительного тока (например, при сварке на агрегате с замыканием через подшипник или при пробое) вызывает оплавление с образованием кратеров, наплывов и зон вторичной закалки. Повреждение, как правило, явно выраженное и локальное.
Длительное прохождение слабого тока (характерно для приводов с частотным регулированием и паразитных подшипниковых токов) формирует множество мелких кратеров. На дорожках и телах качения появляется характерная стиральная доска — поперечная рифлёная структура (рифление, флютинг), а поверхность матовеет, приобретая серый оттенок. Рифление повышает вибрацию и шум и ускоряет дальнейшее разрушение.
Рифлёный «стиральный» рельеф на дорожках — практически однозначный признак прохождения тока утечки, а не механического повреждения. Устранение требует разрыва токовой цепи через подшипник (изоляция, токосъём, заземление вала), а не только замены опоры.
Эта группа объединяет нарушения сплошности колец и тел качения, при которых напряжения превышают предел прочности материала.
Растрескивание часто является вторичным следствием других механизмов: фреттинг ослабляет посадку и провоцирует усталостный излом кольца, а сильное скольжение даёт термические трещины. Поэтому при изломе важно искать первичную причину, а не ограничиваться констатацией факта разрушения.
Виды разрушения подшипников качения выявляют двумя дополняющими путями: визуальной дефектовкой снятого узла по признакам ISO 15243 и контролем состояния работающей машины. Для последнего основной инструмент — вибрационный анализ.
Общий уровень вибрации на невращающихся частях оценивают по среднеквадратичному значению виброскорости согласно стандартам серии ГОСТ Р ИСО 20816 (общее руководство — ГОСТ Р ИСО 20816-1-2021; промышленное оборудование мощностью свыше 15 кВт — ГОСТ Р ИСО 20816-3-2023). Эта серия заменила прежние стандарты серии ГОСТ ИСО 10816. Однако ранние дефекты подшипников проявляются в области высоких частот, поэтому для них измеряют виброускорение и применяют специальные методы. Руководство по диагностированию по параметрам вибрации даёт ГОСТ Р ИСО 13373-3-2016 (приложение по подшипникам качения), а общие методы — ГОСТ Р ИСО 13373-1-2009.
Локальный дефект дорожки или тела качения возбуждает удары, которые модулируют высокочастотные резонансы конструкции. Демодуляция сигнала (анализ огибающей) выделяет частоту следования ударов даже на фоне сильной широкополосной вибрации и считается надёжным средством распознавания дефектов на ранней стадии. Положение дефекта определяют по характеристическим частотам, которые зависят только от геометрии подшипника и частоты вращения.
BPFO = (Z/2) · fr · (1 − (Dw/Dpw) cos α)
BPFI = (Z/2) · fr · (1 + (Dw/Dpw) cos α)
BSF = (Dpw/(2 Dw)) · fr · (1 − (Dw/Dpw)2 cos2 α)
FTF = (fr/2) · (1 − (Dw/Dpw) cos α)
Z
fr
Dw
Dpw
α
По мере развития повреждения в спектре сначала появляются одиночные пики на характеристических частотах, затем их гармоники; дефект внутреннего кольца сопровождается боковыми составляющими с шагом частоты вращения из-за прохождения дефекта через нагруженную зону.
По ISO 15243:2017 — шесть основных групп: усталость качения, износ, коррозия, электроэрозия, пластическая деформация и растрескивание (излом). Каждая делится на подгруппы, например износ — на абразивный и адгезионный, а коррозия — на коррозию от влаги и фрикционную.
Истинное бринеллирование — это пластическая вмятина от статической или ударной перегрузки; на дне отпечатка сохраняются следы исходной обработки. Ложное бринеллирование имеет фрикционно-коррозионную природу: углубления образуются от микроколебаний и вибрации без вращения, дно содержит продукты износа и окисления. По стандарту это разные группы повреждений.
Как отслаивание материала (спеллинг) с образованием раковин на дорожках или телах качения. Ранняя стадия — точечный питтинг. Подповерхностная усталость начинается от включений на глубине максимальных напряжений, поверхностная — от повреждения вершин микронеровностей при дефиците смазки.
Рифлёная «стиральная доска» с матовой серой поверхностью — типичный признак электроэрозии от тока утечки. Слабый ток, проходящий через подшипник (например, в приводах с частотным регулированием), оставляет множество мелких кратеров, складывающихся в рифлёный рельеф. Устранение требует разрыва токовой цепи через опору.
Расчётный ресурс учитывает только усталость при нормальных условиях. На практике долговечность чаще определяют устранимые факторы: загрязнение и абразивный износ, дефицит или деградация смазки, перекос, перегрузка, коррозия, прохождение тока. Они сокращают фактический ресурс относительно расчётного.
Вибродиагностикой. Общий уровень виброскорости контролируют по ГОСТ Р ИСО 20816, а ранние дефекты — по виброускорению с применением анализа огибающей и поиском пиков на характеристических частотах (BPFO, BPFI, BSF, FTF). Методики приведены в ГОСТ Р ИСО 13373-1 и ГОСТ Р ИСО 13373-3.
Часто да, но не всегда: схожие следы дают разные механизмы, а развитое повреждение затирает первопричину. Поэтому осмотр ведут до очистки, сохраняют смазку, учитывают условия эксплуатации и при необходимости привлекают металлографию и анализ загрязнения.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.