Диагностирование моторно-осевых подшипников

Для уменьшения потерь масла из круга циркуляции и исключения возможности попадания в него смазки тяговой зубчатой передачи, а также влаги и пыли из атмосферы вкладыши выполнены за одно целое с комбинированным контактно-лабиринтным уплотнением. Кроме того, вкладыши выполнены биметаллическими с баббитовой заливкой на бронзовой основе для лучшей приработки и во избежание задиров шеек осей колесных пар. Расточка внутренней поверхности вкладышей также производится по гиперболе, но под шейки осей диаметром 210 мм, чтобы сохранить жесткость биметаллических вкладышей на уровне бронзовых.

Систему смазывания заправляют осевым маслом. Масло заливают в польстерные камеры по нижнюю кромку окна вкладыша, а в маслосборник – по кромку заправочного отверстия 6. В процессе эксплуатации работу насоса проверяют через контрольную пробку 5.

 

2. Основные неисправности и дефекты роликов моторно-осевого подшипника

 

Основные неисправности и дефекты роликов моторно-осевого подшипника представлены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1 – Неисправности и дефекты моторно-осевых роликов

 

Неисправности и дефекты моторно-осевых роликов
Дефекты роликов	Брак, ремонт или годность роликов
Трещины и изломы	Ролики браковать.
Сколы краев роликов (рисунок 1.5, а)	Ролики браковать.
Усталостные выкрашивания на поверхностях качения колец, роликах.	Кольца и ролики браковать. Допускается использовать наружные кольца с раковинами общей площадью не более 50 мм с обязательной отметкой в монтажном журнале. ПРИМЕЧАНИЕ: После установки колец в буксу раковины должны находиться в ненагруженной зоне.
Крупные вмятины и задиры на кольцах и роликах	Детали браковать.
Мелкие вмятины и риски на поверхностях качения колец и роликов	Кольца и ролики зачистить шлифовальной шкуркой с зернистостью 5 или 6 с маслом при вращении на станке. После зачистки допускаются невыведенные следы вмятин и рисок.
Ползуны (лыски) на роликах (рисунок 1.5, б)	Ролики браковать.
Гранность и волнообразный накат (бринелирование) на кольцах и роликах	Детали браковать.
Рифление на поверхностях качения колец и роликов.	Детали браковать.
Штриховые задиры (рябина, шелушение) на поверхностях качения колец и роликов.	Разрешается оставлять без исправления.
Задир на роликах и дорожке качения колец.	Разрешается зачищать шлифовальной шкуркой с зернистостью 5 или 6 с маслом задиры с края поверхности качения длиной не более 5 мм, глубиной 0,1 мм и шириной до 1 мм. После зачистки допускаются невыведенные следы задиров.
Блестящие круговые полоски на роликах.	Допускаются без исправления.
Матовая поверхность на роликах и кольцах.	Допускается без исправления.
Задиры в виде “елочки” на рабочей поверхности бортов колец	Неглубокие задиры в виде рисок допускаются без исправления. Глубокие с признаками выкрашивания зачистить при вращении кольца шлифовальной шкуркой с зернистостью 5 или 6 с маслом. Обязательна проверка колец на наличие трещин.
Задиры в виде “елочки” на торцах роликов (рисунок 1.6)	Неглубокие задиры в виде рисок допускаются без исправления. Глубокие с признаками выкрашивания зачистить шлифовальной шкуркой с зернистостью 5 или 6.
Раковины на торцах роликов и рабочей поверхности бортов колец.	Детали браковать.
Перегрев деталей – четко выраженные (синие, фиолетовые) цвета побежалости на кольцах и роликах.	Детали браковать.
Сколы на бортах внутренних и наружных колец.	Не допускаются. Детали браковать.
Потемнение поверхностей качения (от серого до черного цвета) колец и роликов, возникшее вследствие их окисления.	Обычно наблюдается после работы подшипников на смазке, содержащей серу, а также при длительном прохождении через подшипник небольшого тока. Разрешается оставлять без исправлений.
Сплошной след ожога электротоком (цепочка слившихся или близко расположенных точек) на поверхностях качения.	Детали браковать.
Ожоги электротоком поверхностей качения колец и роликов в виде отдельных разбросанных точек.	Допускаются без исправления, если поперечный размер каждой точки не превышает 2 мм. Плотность точек в местах их скопления не должна превышать 3 шт. на 1 см
Коррозия на рабочих поверхностях деталей подшипника с проникновением в глубь металла	Детали браковать. При точечной коррозии разрешается оставлять без исправления, если размеры точек и их плотность не превышают норм.
Слабая коррозия на поверхностях качения колец и роликов.	Детали зачистить шлифовальной шкуркой с зернистостью5 или 6 с маслом  (при вращении). После зачистки допускаются следы не выведенной коррозии.
Коррозия на нерабочих поверхностях колец и роликов.	Детали зачистить шлифовальной шкуркой с зернистостью 5 или 6 с маслом (при вращении). После зачистки допускаются не выведенные следы коррозии.

Рисунок 1.5 – Ролики с отколами и ползунами

а) отколы; б) ползуны (лыски)

 

Рисунок 1.6 – Повреждение торцов цилиндрических роликов (надиры типа «елочка»)

 

2 МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ  РОЛИКОВ МОТОРНО-ОСЕВЫХ ПОДШИПНИКОВ

 

2.1 Виды и методы контроля  роликов моторно-осевых подшипников

 

Ультразвуковой контроль моторно-осевых подшипников

 

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн, излучаемых в контролируемое изделие, отражаться от дефектов с последующей регистрацией эхо-сигналов индикаторами дефектоскопов.

К преимуществам ультразвукового контроля относятся:

- высокая чувствительность  при выявлении внутренних несплошностей  в контролируемых объектах;

- высокая точность определения  координат дефектов.

К недостаткам этого контроля можно отнести:

- низкую помехоустойчивость  к поверхностным дефектам;

- невозможность контроля  качества акустического контакта.

Часто возникающие дефекты в подшипниках, которые выявляются неразрушающим контролем, а это – несплошности в металле (трещины), средствами ультразвуковой дефектоскопии выявляются плохо. Происходит это из-за того, что трещины, как правило, развиваются с поверхности изделия, а не изнутри. Внутренние дефекты должны выявляться на заводах изготовителях, для этого существуют отделы контроля. Внешние дефекты либо видны невооруженным глазом, либо настолько малы, что ультразвуком их не выявить.

 

Вихретоковый контроль подшипников

 

Вихретоковый метод контроля основан на возбуждении в контролируемом изделии вихревых токов и последующем выделении на выходе преобразователя сигнала, амплитуда и фаза которого определяются действующим вторичным полем. Этот метод контроля очень развит в авиации, из-за того, что большинство деталей состоит из немагнитных материалов (к примеру, алюминий). Вихретоковые дефектоскопы компактны, имеют малый вес, что позволяет использовать их где угодно. Можно производить неразрушающий контроль даже в плохо освещенном помещении, так как при наличии дефекта сработает световой и звуковой индикаторы. Дефектоскопирование может производиться и автоматизированными установками, такими как (ВД-211.5). Но, к сожалению, эти установки имеют узкую направленность на какие-то определенные типы подшипников.

Порог чувствительности вихретокового дефектоскопа определяется минимальной глубиной трещины, которая может выявляться с заданными вероятностями ошибок. К ошибкам относятся пропуск и ложное обнаружение дефектов.

Ошибки обусловлены помехами. К помехам относятся:

- шероховатость поверхности  детали;

- локальные изменения  электромагнитных свойств металла;

- изменение зазора между  ВП и металлической поверхностью  детали;

- изменение кривизны контролируемой  поверхности и т.п.

 

Магнитопорошковый контроль подшипников

 

Магнитопорошковый контроль основан на притяжении магнитных частиц силами неоднородных магнитных силовых полей, возникающих над дефектами в намагниченной детали. При магнитопорошковом контроле выявляются поверхностные дефекты типа нарушений сплошности металла: трещины различного происхождения, флокены, закаты, надрывы, волосовины, расслоения, дефекты сварных соединений в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов.

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля является самым высокоточным. Он позволяет выявлять как поверхностные, так и подповерхностные трещины в подшипниках. Суть его заключается в следующем. Деталь необходимо намагнитить, затем нанести магнитный индикатор (порошок или суспензию) и если в детали есть дефект, то в этом месте будет наблюдаться скопление порошка. То есть трещину можно увидеть глазами и с 99% вероятностью можно судить о ее местоположении и длине. Раскрытие трещин, выявляемых данным методом, начинается с 2 мкм. Для проведения неразрушающего контроля подшипников существуют специализированные установки, к примеру установка магнитопорошковой дефектоскопии подшипников (УМДП-01).

К плюсам магнитопорошкового метода можно отнести:

- высокую достоверность контроля,

- наглядность результатов  контроля.

 

 

2.2 Выбор основного метода диагностирования роликов моторно-осевых подшипников

 

Одним из самых эффективных методов диагностирования моторно-осевых подшипников является вихретоковый контроль.

Вихретоковый контроль основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля (ОК) этим полем. В качестве источника электромагнитного поля чаще всего используется индуктивная катушка (одна или несколько), называемая вихретоковым преобразователем (ВТП).

Вихретоковый метод применяется в основном для контроля качества электропроводящих объектов: металлов, сплавов, графита, полупроводников и так далее. Приборы и установки, реализующие вихретоковый метод, широко используются для обнаружения несплошностей материалов (дефектоскопия и дефектометрия), контроля размеров ОК и параметров вибраций (толщинометрия и виброметрия), определения физико-механических параметров и структурного состояния (структуроскопия), обнаружения электропроводящих объектов (металлоискатели) и для других целей.

Объектами вихретокового контроля могут быть электропроводящие прутки, проволока, трубы, листы, пластины, покрытия, в том числе многослойные, железнодорожные рельсы, корпуса атомных реакторов, шарики и ролики подшипников, крепежные детали и многие другие промышленные изделия.

ВТП представляет собой катушку (несколько катушек) индуктивности, которая подключена к источнику переменного тока. Ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле, которое наводит в ней электродвижущую силу (ЭДС) самоиндукции. При размещении ВТП на поверхности детали указанное поле возбуждает в электропроводном поверхностном слое вихревые токи. Вихревые токи создают собственное поле, которое наводит в катушке вихретоковую (стороннюю) ЭДС. Складываясь, обе ЭДС формируют на катушке результирующее напряжение. Так как на дефектной и бездефектной поверхностях вихревые токи имеют разную величину, измеряя амплитуду и (или) фазу результирующего напряжения, можно судить о том, есть или нет в детали дефект.

Дефекты обнаруживаются в той части детали, по которой протекают вихревые токи. Если катушка ВП имеет цилиндрическую форму и приложена к детали торцевой частью, возбуждаемый ей вихревой ток течет по окружности, диаметр которой равен диаметру катушки. Глубина проникновения вихревых токов в пределах от долей миллиметра до нескольких миллиметров. Она зависит от чистоты возбуждающего тока, электропроводности и магнитной проницаемости материала детали.

 

2.3 Вихретоковый дефектоскоп ВД-211.5

 

2.3.1 Назначение и основные характеристики

 

Дефектоскоп ВД-211.5 (МКИЯ. 427672.011 ТУ) предназначен контроля цилиндрических роликов подшипников качения № 2726, используемых в буксовых узлах грузовых и пассажирских вагонов.

Функции дефектоскопа:

- выявление поверхностных трещин;

- накопление информации о контролируемых  роликах и передача ее на  компьютер.

Общий вид электронного блока показан на рисунке 2.1, электромеханического блока – на рисунке 2.2.

 

Рисунок 2.1 – Электронный блок дефектоскопа ВД-211.5:

1 – тумблер СЕТЬ; 2 – светодиодные индикаторы напряжения питания электронного блока; 3 – кнопки цифровой клавиатуры; 4 – кнопка ПУСК, 5 – кнопки переключения режимов (состояний) дефектоскопа; 6 – дисплей; 7 – индикатор ДЕФЕКТ; 8 – аккумуляторная батарея

Рисунок 2.2 – Электромеханический блок дефектоскопа ВД-211.5:

1 – выход лотка забракованных роликов; 2 – подающая кассета; 3 – магнитизатор; 4 – ВП; 5 – приемная кассета.

 

Технические характеристики дефектоскопа приведены в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 – Технические характеристики дефекоскопа ВД-211.5

 

Наименование характеристики	Значение характеристики
Минимальные размеры выявляемых поверхностных искусственных дефектов на цилиндрической поверхности СОП, мм: - по ширине  - по глубине - по длине	0,002 0,1 5,0
Загрузка роликов в дефектоскоп и выгрузка роликов из дефектоскопа	Кассетная
Количество роликов в кассете МКР 15, шт., не более	15
Время контроля одного комплекта, минут, не более	5
Мощность, потребляемая дефектоскопом от сети переменного тока, ВА, не более	1320
Продолжительность непрерывной работы дефектоскопа при температуре окружающей среды плюс 30 °С, ч, не менее	12
Габаритные размеры электромеханического блока, мм, не более	690х590х430
Габаритные размеры электронного блока, мм, не более	260х180х260
Масса дефектоскопа, кг, не более	40

 

Характеристики ввода, хранения и вывода информации. Число контролируемых сепараторов, информация о которых может храниться в памяти дефектоскопа, — не менее 400.

Данные, вводимые и дефектоскоп с помощью кнопок цифровой клавиатуры:

- заводской номер вагона;

- заводской номер подшипника;

- параметр контролируемого ролика;

- год изготовления (две последние цифры) подшипника;

- код предприятия-изготовителя;

- личный номер дефектоскописта;

- тип дефекта (при осмотре и  браковке ролика);

- заключение по дефекту (при  осмотре и браковке ролика).

При проверке роликов в памяти дефектоскопа автоматически фиксируются:

- дата и время проверки;

- уровень сигнала дефекта по  отношению к пороговому значению  в процентах;

- тип дефекта;

- заключение по дефекту.

Форма хранения, вывода и способы обработки информации определены в документе «Пакет программ РМД-1 МКИЯ. НД-03 ПО. Руководство по эксплуатации» МКИЯ. НД-03 РЭ.