Как проверить подшипники электродвигателя?

В промышленных электродвигателях используют шариковые и роликовые радиальные подшипники, радиально-упорные, сферические и цилиндрические роликовые подшипники, а в крупных машинах — подшипники скольжения. Конструкция узла может предусматривать фиксирующий и плавающий подшипник, пружинное поджатие, смазку пластичным материалом или масляную ванну, а также изоляцию от токов через подшипник.

Методика проверки зависит от типа подшипника и конструкции узла — подшипники качения и скольжения диагностируют разными методами.

Проверку необходимо проводить:

• при появлении шума, перегреве или росте вибрации;
• при увеличении тока двигателя или нестабильном вращении;
• после аварийной остановки, заклинивания или длительного простоя;
• после монтажа, замены муфты, центровки или ремонта ротора или вала;
• после попадания воды или загрязнения;
• при повторном выходе из строя одного и того же подшипника;
• во время планового технического обслуживания и перед вводом двигателя в эксплуатацию.

К самым распространённым неисправностям относятся усталостное выкрашивание, точечные раковины, задиры, коррозия, фретинг, бринеллирование, электроэрозионные повреждения, разрушение сепаратора, нехватка или избыток смазки, неправильная посадка и подшипниковые токи.

Возможные признаки — гул, свист, скрежет, треск, удары, локальный перегрев, вибрация, осевое или радиальное перемещение вала, затруднённое вращение, утечка или потемнение смазки, металлическая стружка и повторное ослабление крепления.

• контактный термометр и тепловизор;
• виброметр и вибpоанализатор;
• ультразвуковой прибор и технический стетоскоп;
• тахометр, индикатор часового типа, щупы, микрометр;
• прибор для контроля смазки и мегомметр;
• осциллограф и прибор для измерения напряжения на валу;
• эндоскоп, съёмник, индукционный нагреватель, балансировочный станок.

Температуру измеряют на корпусе подшипникового щита, у наружного кольца, встроенным датчиком или тепловизором, учитывая нагрузку, скорость, тип смазки и предыдущие значения. Наиболее информативно не отдельное число, а тенденция — подозрительны быстрый рост, разница между двумя опорами и нестабильная температура.

Причины нагрева — нехватка или избыток смазки, неправильный тип смазки, загрязнение, вода, чрезмерный натяг посадки, проворачивание кольца, перекос, дисбаланс, чрезмерная осевая нагрузка, подшипниковые токи и повреждение дорожек.

Шум оценивают на слух, техническим стетоскопом или ультразвуковым прибором. Равномерный гул указывает на износ дорожек или чрезмерный натяг, шуршание — на загрязнение или нехватку смазки, треск — на электрические разряды или посторонние частицы, а периодические удары — на локальную раковину или повреждение одного тела качения.

Общий уровень вибрации измеряют в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях на обеих подшипниковых опорах, фиксируя среднеквадратичное значение скорости, ускорение, перемещение и спектр. Рост общей вибрации может быть вызван не только подшипником, но и дисбалансом, несоосностью, ослаблением или резонансом.

Дефекты элементов подшипника создают характерные повторяющиеся импульсы, по которым спектральный анализ позволяет выявлять повреждения внутреннего или наружного кольца, тел качения или сепаратора. На ранней стадии общая вибрация может оставаться невысокой — тогда полезен анализ огибающей высокочастотной вибрации, позволяющий раньше выявить микродефекты дорожек, недостаток смазки или загрязнение.

Ультразвуковой контроль позволяет выявлять трение, недостаток смазки, начальные повреждения и электрические разряды раньше заметного роста температуры или общей вибрации, а также используется для оптимизации количества смазки при смазывании.

Осевое перемещение проверяют индикатором или датчиком перемещения. Чрезмерный осевой люфт может быть вызван износом подшипника, неправильной сборкой, отсутствием фиксирующих элементов или износом упорных поверхностей; слишком малый зазор также опасен, поскольку может блокировать тепловое расширение вала. Радиальный люфт оценивают аналогично, а чрезмерное перемещение может означать внутренний износ подшипника или слабую посадку.

Перед ручной проверкой двигатель нужно полностью отключить, заблокировать повторный запуск и проверить отсутствие напряжения. При ручном вращении вал должен двигаться плавно, без резких изменений сопротивления, скрежета или заклинивания — но даже серьёзный начальный дефект может не ощущаться вручную из-за низкой скорости, отсутствия нагрузки или того, что смазка скрывает мелкие дефекты. Поэтому ручное прокручивание не заменяет вибрационную диагностику.

Проверяют количество смазки, цвет, запах, консистенцию, наличие воды, металлические частицы, пыль и признаки перегрева.

• тёмная или чёрная смазка — перегрев, окисление, износ или электрические разряды;
• светлая эмульсионная смазка — попадание воды;
• твёрдая или сухая смазка — старение или долгий интервал обслуживания;
• чрезмерно жидкая смазка — перегрев или разрушение загустителя.

Нехватка смазки проявляется свистом, высокочастотным шумом и ростом температуры, а избыток — перемешиванием смазки, дополнительным сопротивлением, утечкой через уплотнения и возможным попаданием в обмотку. Смешивание несовместимых смазок может вызвать разжижение, затвердевание или коррозию, поэтому перед сменой типа смазки нужно проверить совместимость.

После снятия подшипник осматривают до очистки, фиксируя распределение смазки, загрязнение, следы перегрева и положение колец. Затем проверяют внутреннее и наружное кольцо, дорожки качения, тела качения, сепаратор и уплотнения.

На дорожках могут быть раковины, выкрашивание, задиры, вмятины, коррозия или следы электрических разрядов. Усталостное выкрашивание — мелкие раковины и отслоение поверхности — свидетельствует о длительной эксплуатации или перегрузке и подлежит замене. Бринеллирование — вмятины от удара при монтаже или транспортировке; ложное бринеллирование возникает из-за малых колебательных перемещений неподвижного подшипника при хранении или транспортировке.

Электроэрозионные повреждения возникают, когда ток проходит через вал, смазочную плёнку и тела качения, создавая микродугу в месте пробоя. Признаки — матовая серая поверхность, мелкие кратеры, поперечные канавки с характерным «стиральным» рисунком, тёмная смазка и высокочастотный шум.

Основные причины — питание от частотного преобразователя, синфазное напряжение, магнитная асимметрия, неправильное заземление или повреждение изоляции подшипника. Для проверки применяют измерение напряжения на валу, осциллограф, контроль заземляющего устройства и осмотр дорожек — обычный мультиметр часто не показывает короткие высокочастотные импульсы.

Проверяют диаметр, овальность, конусность и шероховатость посадки на валу и в подшипниковом щите. Признаки слабой посадки — блестящая поверхность, коричневая или красная пыль, следы перемещения и нестабильная вибрация. Чрезмерный натяг уменьшает внутренний зазор и повышает температуру, а недостаточный — вызывает проворачивание кольца, фретинг и нагрев.

Для посадки с натягом подшипник часто нагревают индукционным нагревателем, который позволяет равномерно нагреть кольцо, контролировать температуру и выполнить размагничивание после нагрева. После монтажа проверяют лёгкость вращения, осевое перемещение, отсутствие заклинивания, шум, вибрацию, температуру и утечку смазки.

1. 01Собрать историю: шум, температуру, вибрацию, дату смазывания, нагрузку и предыдущие ремонты.
2. 02Осмотреть узел во время работы — утечки, шум, температуру, крепление и уплотнения.
3. 03Измерить вибрацию в трёх направлениях на обеих опорах.
4. 04Проанализировать спектр — частоту вращения, гармоники, подшипниковые частоты и огибающую.
5. 05Проверить ультразвук, особенно при подозрении на нехватку смазки или начальный дефект.
6. 06Остановить двигатель, выполнить ручное прокручивание и проверку люфтов.
7. 07По возможности отсоединить приводной механизм, чтобы отличить шум двигателя от муфты или насоса.
8. 08Демонтировать подшипник, сохранив его положение, и зафиксировать состояние смазки.
9. 09Осмотреть дорожки, тела качения, сепаратор и кольца, а также измерить посадки.
10. 10Установить первичную причину, а не ограничиваться формулировкой «подшипник изношен».
11. 11Заменить или восстановить узел с учётом посадок, смазки, центровки и защиты от токов.
12. 12Провести контрольные испытания — шум, температуру, вибрацию и работу под нагрузкой.

Замена необходима при выкрашивании дорожек, трещинах колец, повреждении тел качения, значительной коррозии, электроэрозионных канавках, сильном перегреве, чрезмерном люфте или повторяющихся ударах.

• добавлять смазку без диагностики — перегрев может быть вызван её избытком, натягом или повреждением дорожек;
• определять состояние только по температуре или только по шуму;
• использовать ударный монтаж, когда усилие передаётся через тела качения;
• устанавливать новый подшипник на изношенную посадку;
• смешивать смазки без проверки совместимости или перегревать подшипник;
• повторно использовать демонтированный подшипник без оценки;
• заменять подшипник без установления причины, особенно при повторном дефекте.

• использовать правильный тип подшипника и соблюдать посадки и рекомендованную смазку;
• не превышать количество смазки и соблюдать интервалы смазывания;
• контролировать уплотнения, центровку, балансировку и натяжение ремней;
• вести тренды температуры и вибрации;
• защищать от токов через подшипник и правильно хранить двигатели, периодически проворачивая валы.

• Почему греются подшипники?
• Почему двигатель шумит?
• Почему двигатель сильно вибрирует?
• Как проверить ротор?
• Как измерить биение вала?
• Как выполнить балансировку ротора?
• Что такое токи через подшипник?

ТОВ ВКФ «Электропромремонт» выполняет комплексную диагностику, ремонт и испытания подшипниковых узлов промышленных электрических машин.

В перечень работ входят:

• вибрационная диагностика, спектральный анализ и анализ огибающей;
• тепловизионная и ультразвуковая диагностика;
• проверка осевого и радиального люфта;
• дефектация подшипников и измерение посадок;
• восстановление посадочных мест, ремонт валов и подшипниковых щитов;
• замена подшипников с монтажом через индукционный нагрев;
• диагностика токов через подшипник;
• динамическая балансировка ротора и лазерная центровка.