Як перевірити підшипники електродвигуна?

У промислових електродвигунах використовують кулькові та роликові радіальні підшипники, радіально-упорні, сферичні та циліндричні роликові підшипники, а у великих машинах — підшипники ковзання. Конструкція вузла може передбачати фіксуючий і плаваючий підшипник, пружинне підтискання, мастило пластичним матеріалом або масляну ванну, а також ізоляцію від струмів через підшипник.

Методика перевірки залежить від типу підшипника й конструкції вузла — підшипники кочення й ковзання діагностують різними методами.

Перевірку необхідно проводити:

• при появі шуму, перегріві або зростанні вібрації;
• при збільшенні струму двигуна чи нестабільному обертанні;
• після аварійної зупинки, заклинювання чи тривалого простою;
• після монтажу, заміни муфти, центрування чи ремонту ротора або вала;
• після потрапляння води чи забруднення;
• при повторному виході з ладу одного й того самого підшипника;
• під час планового технічного обслуговування та перед введенням двигуна в експлуатацію.

До найпоширеніших несправностей належать втомне викришування, точкові раковини, задири, корозія, фретинг, бринелювання, електроерозійні пошкодження, руйнування сепаратора, нестача чи надлишок мастила, неправильна посадка та підшипникові струми.

Можливі ознаки — гул, свист, скрегіт, тріск, удари, локальний перегрів, вібрація, осьове чи радіальне переміщення вала, важке обертання, витікання чи потемніння мастила, металева стружка та повторне ослаблення кріплення.

• контактний термометр і тепловізор;
• віброметр і віброаналізатор;
• ультразвуковий прилад та технічний стетоскоп;
• тахометр, індикатор годинникового типу, щупи, мікрометр;
• прилад для контролю мастила та мегомметр;
• осцилограф і прилад для вимірювання напруги на валу;
• ендоскоп, знімач, індукційний нагрівач, балансувальний верстат.

Температуру вимірюють на корпусі підшипникового щита, біля зовнішнього кільця, вбудованим датчиком чи тепловізором, враховуючи навантаження, швидкість, тип мастила та попередні значення. Найбільш інформативним є не окреме число, а тенденція — підозрілими є швидке зростання, різниця між двома опорами та нестабільна температура.

Причини нагрівання — нестача чи надлишок мастила, неправильний тип мастила, забруднення, вода, надмірний натяг посадки, провертання кільця, перекіс, дисбаланс, надмірне осьове навантаження, підшипникові струми та пошкодження доріжок.

Шум оцінюють на слух, технічним стетоскопом або ультразвуковим приладом. Рівномірний гул вказує на знос доріжок чи надмірний натяг, шурхіт — на забруднення чи нестачу мастила, тріск — на електричні розряди чи сторонні частинки, а періодичні удари — на локальну раковину або пошкодження одного тіла кочення.

Загальний рівень вібрації вимірюють у горизонтальному, вертикальному та осьовому напрямках на обох підшипникових вузлах, фіксуючи середньоквадратичне значення швидкості, прискорення, переміщення та спектр. Зростання загальної вібрації може бути спричинене не лише підшипником, а й дисбалансом, неспіввісністю, ослабленням чи резонансом.

Дефекти елементів підшипника створюють характерні повторювані імпульси, за якими спектральний аналіз дозволяє виявляти пошкодження внутрішнього чи зовнішнього кільця, тіл кочення або сепаратора. На ранній стадії загальна вібрація може залишатися невисокою — тоді корисний аналіз обвідної високочастотної вібрації, який дозволяє раніше виявити мікродефекти доріжок, недостатнє мастило чи забруднення.

Ультразвуковий контроль дозволяє виявляти тертя, недостатнє мастило, початкові пошкодження та електричні розряди раніше за помітне зростання температури чи загальної вібрації, а також використовується для оптимізації кількості мастила під час змащування.

Осьове переміщення перевіряють індикатором чи датчиком переміщення. Надмірний осьовий люфт може бути спричинений зношенням підшипника, неправильним складанням, відсутністю фіксуючих елементів чи зношенням упорних поверхонь; занадто малий зазор також небезпечний, оскільки може блокувати теплове розширення вала. Радіальний люфт оцінюють аналогічно, а надмірне переміщення може означати внутрішній знос підшипника чи слабку посадку.

Перед ручною перевіркою двигун потрібно повністю відключити, заблокувати повторний запуск і перевірити відсутність напруги. При ручному обертанні вал повинен рухатися плавно, без різких змін опору, скреготу чи заклинювання — але навіть серйозний початковий дефект може не відчуватися вручну через низьку швидкість, відсутність навантаження чи те, що мастило приховує дрібні дефекти. Тому ручне прокручування не замінює вібраційну діагностику.

Перевіряють кількість мастила, колір, запах, консистенцію, наявність води, металеві частинки, пил та ознаки перегріву.

• темне або чорне мастило — перегрів, окиснення, зношення чи електричні розряди;
• світле емульсійне мастило — потрапляння води;
• тверде або сухе мастило — старіння чи довгий інтервал обслуговування;
• надмірно рідке мастило — перегрів чи руйнування загусника.

Нестача мастила проявляється свистом, високочастотним шумом і зростанням температури, а надлишок — перемішуванням мастила, додатковим опором, витіканням через ущільнення та можливим потраплянням у обмотку. Змішування несумісних мастил може спричинити розрідження, затвердіння чи корозію, тому перед заміною типу мастила потрібно перевірити сумісність.

Після зняття підшипник оглядають до очищення, фіксуючи розподіл мастила, забруднення, сліди перегріву та положення кілець. Потім перевіряють внутрішнє й зовнішнє кільце, доріжки кочення, тіла кочення, сепаратор та ущільнення.

На доріжках можуть бути раковини, викришування, задири, вм’ятини, корозія чи сліди електричних розрядів. Втомне викришування — дрібні раковини й відшарування поверхні — свідчить про тривалу експлуатацію чи перевантаження і підлягає заміні. Бринелювання — вм’ятини від удару під час монтажу чи транспортування; хибне бринелювання виникає через малі коливальні переміщення нерухомого підшипника при зберіганні чи транспортуванні.

Електроерозійні пошкодження виникають, коли струм проходить через вал, мастильну плівку та тіла кочення, створюючи мікродугу в місці пробою. Ознаки — матова сіра поверхня, дрібні кратери, поперечні канавки з характерним «пральним» рисунком, темне мастило та високочастотний шум.

Основні причини — живлення від частотного перетворювача, синфазна напруга, магнітна асиметрія, неправильне заземлення чи пошкодження ізоляції підшипника. Для перевірки застосовують вимірювання напруги на валу, осцилограф, контроль заземлювального пристрою та огляд доріжок — звичайний мультиметр часто не показує короткі високочастотні імпульси.

Перевіряють діаметр, овальність, конусність та шорсткість посадки на валу й у підшипниковому щиті. Ознаки слабкої посадки — блискуча поверхня, коричневий чи червоний пил, сліди переміщення та нестабільна вібрація. Надмірний натяг зменшує внутрішній зазор і підвищує температуру, а недостатній — спричиняє провертання кільця, фретинг та нагрів.

Для посадки з натягом підшипник часто нагрівають індукційним нагрівачем, який дозволяє рівномірно нагріти кільце, контролювати температуру та виконати розмагнічування після нагріву. Після монтажу перевіряють легкість обертання, осьове переміщення, відсутність заклинювання, шум, вібрацію, температуру та витікання мастила.

1. 01Зібрати історію: шум, температуру, вібрацію, дату змащування, навантаження та попередні ремонти.
2. 02Оглянути вузол під час роботи — витікання, шум, температуру, кріплення та ущільнення.
3. 03Виміряти вібрацію у трьох напрямках на обох опорах.
4. 04Проаналізувати спектр — частоту обертання, гармоніки, підшипникові частоти та обвідну.
5. 05Перевірити ультразвук, особливо при підозрі на нестачу мастила чи початковий дефект.
6. 06Зупинити двигун, виконати ручне прокручування та перевірку люфтів.
7. 07За можливості від’єднати приводний механізм, щоб відрізнити шум двигуна від муфти чи насоса.
8. 08Демонтувати підшипник, зберігши його положення, і зафіксувати стан мастила.
9. 09Оглянути доріжки, тіла кочення, сепаратор і кільця, а також виміряти посадки.
10. 10Встановити первинну причину, а не обмежуватися формулюванням «підшипник зношений».
11. 11Замінити або відновити вузол з урахуванням посадок, мастила, центрування та захисту від струмів.
12. 12Провести контрольні випробування — шум, температуру, вібрацію та роботу під навантаженням.

Заміна необхідна при викришуванні доріжок, тріщинах кілець, пошкодженні тіл кочення, значній корозії, електроерозійних канавках, сильному перегріві, надмірному люфті чи повторюваних ударах.

• додавати мастило без діагностики — перегрів може бути спричинений його надлишком, натягом чи пошкодженням доріжок;
• визначати стан лише за температурою або лише за шумом;
• використовувати ударний монтаж, коли зусилля передається через тіла кочення;
• встановлювати новий підшипник на зношену посадку;
• змішувати мастила без перевірки сумісності чи перегрівати підшипник;
• повторно використовувати демонтований підшипник без оцінки;
• замінювати підшипник без встановлення причини, особливо при повторному дефекті.

• використовувати правильний тип підшипника та дотримуватися посадок і рекомендованого мастила;
• не перевищувати кількість мастила та дотримуватися інтервалів змащування;
• контролювати ущільнення, центрування, балансування та ремінне натягнення;
• вести тренди температури та вібрації;
• захищати від струмів через підшипник і правильно зберігати двигуни, періодично провертаючи вали.

• Чому гріються підшипники?
• Чому двигун шумить?
• Чому двигун сильно вібрує?
• Як перевірити ротор?
• Як виміряти биття вала?
• Як виконати балансування ротора?
• Що таке струми через підшипник?

ТОВ ВКФ «Електропромремонт» виконує комплексну діагностику, ремонт і випробування підшипникових вузлів промислових електричних машин.

До переліку робіт входять:

• вібраційна діагностика, спектральний аналіз та аналіз обвідної;
• тепловізійна та ультразвукова діагностика;
• перевірка осьового і радіального люфту;
• дефектація підшипників і вимірювання посадок;
• відновлення посадочних місць, ремонт валів і підшипникових щитів;
• заміна підшипників з монтажем через індукційний нагрів;
• діагностика струмів через підшипник;
• динамічне балансування ротора та лазерне центрування.