Презентация Аксёнов Е.В._20.03.2024

1.

Доклад по программе
«Проблематика выбора подшипников
при проектировании изделий»
на тему
«Исследование причин разрушения
роторных подшипников в эксплуатации»
Докладчик:
Начальник бригады отдела прочности
СГК ПАО «ОДК-Кузнецов»
Аксёнов Е.В.

2.

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ
2
Проблема
Фото, иллюстрирующие проблему
Разрушение роторных подшипников качения в эксплуатации. Отбраковка
подшипников после стендовых испытаний.
Периметр:
1. Парк эксплуатируемых наземных энергетических установок.
2. ГТД в процессе предварительных испытаний на предприятии.
Цель: исключение причин отбраковки роторных подшипников и
минимизация вероятности аварийных съёмов эксплуатируемых изделий.
Сформулирована
проблема:
участившиеся
случаи
разрушения
подшипников, а также возникновения недопустимых отклонений.
Немедленные/быстрые меры для ограничения распространения
проблемы
1.
2.
3.
4.
Комплексная работа по программе на проведение работ для
установления причин съема с эксплуатации изделия
Анализ стружки на масляных фильтрах.
Исследование характера дефекта в центральной заводской
лаборатории.
Анализ условий сборки опорного узла.
Мероприятия
1. Формирование программы на исследование причин отбраковки
подшипников.
2. Авторский надзор операций «Входной контроль» и «Монтаж»
подшипников.
3. Смена поставщика подшипников.
4. Установка заглушек и чехлов для исключения попадания пыли и
грязи.
5. Выполнять периодический контроль проб масла в соответствии с
технологией испытания изделия.
6. Увеличить тонкость фильтрации масла.
7. Расчётное проектирование усиленных подшипников.
8. Экспериментальное определение осевых усилий на подшипники.

3.

3
Руководящие документы
1. И ОДК 345-2020 – Типовая инструкция по входному контролю подшипников и отдельных деталей:
- проверка сопроводительной документации
- комплектность
- контроль правил хранения
- сравнение с фотоэталонами
- проверка качества вращения
- контроль геометрических параметров.
2. Внутренние документы на базе И ОДК 345-2020
3. Фотоэталоны ЕПК, ВНИПП.
По внутренним документам контролируются также отклонения после испытаний и эксплуатации
Не допускаются :
1. Отклонения, превышающие нормы по фотоэталонам
2. Трещины, забоины
3. Коррозия
4. Цвета побежалости
5. Надиры, износы
6. Повреждения от посторонних частиц
Допускаются:
1. Незначительные риски, не превышающие фотоэталонные
2. Засветления на центрирующей поверхности сепаратора и на посадочных диаметрах
3. Кольцевые риски на роликах до 5мкм
4. След проворачивания на посадочных поверхностях колец без недопустимого износа
5. Отложения продуктов разложения масла
Качество изготовления, твёрдость, геометрия дорожки качения, соответствие марки материала гарантируются разработчиком

4.

4
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ПРОБЛЕМЫ
Отсутствие возможности доработки дефектов
Отсутствие возможности удаления нагара с сепараторов (серебрение)
Наличие грязи, «стружки» и прочих включений в масле
Брак подшипников как с малым ресурсом (после испытаний) так и при
эксплуатации
Отсутствие возможности контроля полного цикла сборки в производстве
Отсутствие системы своевременного диагностирования начала развития
дефекта в эксплуатации
Необъективные заключения завода-изготовителя

5.

5
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Крышка промежуточной опоры КНД
Подшипник 4А126130Р8У: допущен для дальнейшей эксплуатации (сб.14). Наработка: 639ч.00 мин./63286ч.42мин.
Подшипник 4А126130Р8У: забракован.
Свидетельство №87Н39 от 01.02.2024 г. ЦЗЛ
В соответствии Руководству по эксплуатации и ремонту
АПК и инструкции 36.000.000И14 забракован
шарикоподшипник
Дорожка трения с пятнами «шелушения» х10

6.

6
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1)
В «Классификаторе дефектов и повреждений подшипников качения «ЦВТ-22»» приводится
следующая информация:

7.

7
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Промежуточная опора КСД
Подшипник 4А126130Р8У: забракован.
На сепараторе видны участки повреждения слоя покрытия,
наблюдается основной металл, что не допускается согласно
п. 3.2.2 (б) инструкции 36.000.000И22.

8.

8
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Средняя опора КВД
Подшипник 45-1126734РУ: забракован.
Раковины на
одной из
дорожек
качения

9.

9
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Анализ дефекта подшипника средней опоры КВД
Дефект «усталостные раковины»

10.

10
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Анализ дефекта подшипника средней опоры КВД
Раковины вследствие вмятин
- Попадание
инородных
частиц
- Монтаж (силы
монтажа
передаются на
кольца через тела
качения)

11.

11
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Анализ дефекта подшипника средней опоры КВД
Раковины вследствие чрезмерного предварительного натяга

12.

12
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Анализ дефекта подшипника средней опоры КВД
Раковины вследствие некруглости посадочной поверхности

13.

13
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Анализ дефекта подшипника средней опоры КВД
Нормальный усталостный износ

14.

ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Опора ТВД сборка 15
14
Подшипник 6-2672832Р6У1: забракован.
Шелушение (поверхность мелких выкрашиваний неровная, с
вырывами)
После предыдущих двух сборок также забракован

15.

15
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (1). Опора ТНД
Поверхностные разрушения
После предыдущих двух сборок также забракован

16.

16
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (2). Разрушение РУП КНД
Подшипник 4А126130Р8У: забракован.
Отчёт № 34/23 от 2 августа 2023 г. ЦЗЛ УГМЕТ
Выводы:

17.

17
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (2). Разрушение РУП КНД. Анализ дефекта
Литературный источник: «Диагностирование дефектов и неисправностей машин и механизмов.
Омск: Изд-во ОмГТУ, 2017»
Предполагаемые причины разрушения сепаратора
Деформация и разрушение сепараторов относятся к наиболее опасным типам повреждений. Именно эти
проблемы могут стать причиной заклинивания и отказа подшипников и развития тяжелейших аварийных
ситуаций, приводящих к повреждению дорогостоящих узлов промышленного оборудования.
Возможные причины повреждения сепараторов:
Плохое крепление;
Нарушение соосности подшипника и вала;
Грубый монтаж с неподходящими инструментами;
Чрезмерная вибрация;
Чрезмерная скорость вращения, внезапные ускорения и замедления;
Превышение диапазона рабочих температур;
Недостаточная или загрязненная смазка.
• Нарушение сборки подшипников, действия больших осевых нагрузок, выкрашивание дорожек качения,
усталостное разрушение приводит к выходу из строя сепаратора.
• Нагрев внутреннего кольца из-за высокой скорости при перегрузке может привести к ликвидации
радиального зазора, заклиниванию тел качения и разрушению сепаратора, иногда одновременно с
кольцами и телами качения. Такое же явление возможно при повышении контактного трения из-за
повышенного изнашивания, а также в результате появления усталостных трещин в местах концентраторов
напряжений, например, в углах окон массивных сепараторов роликов подшипников.
• Недостаток и нарушения качества смазки приводят к оплыванию тел качения, наволакиванию материала на
поверхности дорожек и износу сепаратора.

18.

18
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (2). Разрушение РУП КНД. Анализ дефекта
Литературный источник
Предполагаемые причины разрушения сепаратора
Рисунок – пример повреждений сепаратора

19.

19
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (2). Опора ТВД
Подшипник 6-2672832Р6У1: забракован.
Дальнейшее развитие приведет
к усталостному выкрашиванию
( п.1 по табл. 6 И14).

20.

20
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (2). Опора ТВД. Анализ дефектов
Предполагаемые причины дефекта «размазывание»

21.

21
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (3). Передняя опора КНД
Подшипник 5-32118Р2: забракован
На сепараторе заметно повреждение слоя покрытия,
наблюдается основной Металл, что не допускается согласно п.
3.2.2 (б) инструкции 36.000.000И22.

22.

22
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (3). Промежуточная опора КСД
Подшипник 4А126130Р8У: забракован.
В соответствии с «Руководством по эксплуатации и ремонту авиационных подшипников качения» по табл. 1 (п.6) и лит.
источникам подшипник подлежит браковке при обнаружении дефекта цветов побежалости. На гнездах сепаратора
наблюдается стирание покрытия, что не допускается согласно п. 3.2.2 (б) инструкции 36.000.000И22.

23.

23
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (3). Средняя опора КВД

24.

24
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (3). Средняя опора КВД
Визуальный осмотр подшипника КВД 45-1126734РУ
Подшипник ВД 45-1126734РУ №645а/28 из средней опоры изделия НК-37 №8 с наработкой 42550/2036 ч.
При внешнем осмотре установлено, что на деталях подшипника имеется пригар масла и окисление серебряного покрытия сепаратора.
На наружном кольце
На поверхности наружного диаметра кольца виден след трения при прокручивании шириной ~11мм с надирами материала и образованием голубого
цвета побежалости по краям, рис.2. На дорожке качения кольца при увеличении микроскопа х4,5 крат видны многочисленные отпечатки от попадания
инородных твердых частиц в зону контакта, просматриваются периодически повторяющиеся светлые полосы, ориентированные в осевом
направлении. По краю дорожки качения со стороны маркированного торца наблюдается след трения, вмятины от ударов тел качения и цвета
побежалости сине-голубого цвета.
Внутренние полукольца
На дорожке качения базового полукольца обнаружено местное усталостное выкрашивание материала на длине окружности ~ 11 мм, рис.5.
На внутреннем диаметре базового полукольца наблюдаются пятна схватывания с медным покрытием на посадочной поверхности вала, рис.8.
Сепаратор
Сепаратор разрушен в двух окнах по поперечным перемычкам, рис.9. В зоне разрушения имеется деформация сепаратора. В разрушенных окнах
сепаратора наблюдаются раскатанные следы качения, рис.10.
Тела качения
Тела качения покрыты тонкой золотистой масляной пленкой неравномерно по поверхности. На одном шарике обнаружено усталостное выкрашивание
материала на половине площади поверхности.

25.

25
ОПИСАНИЕ ДЕФЕКТОВ (3). Средняя опора КВД

26.

26
МЕРОПРИЯТИЯ. Моделирование рабочего процесса
Получены рекомендации по изменению геометрии беговых дорожек, подводу и фильтрации масла, размеры тел качения, посадкам в узле, направленные на
повышение надёжности подшипниковых узлов

27.

27
МЕРОПРИЯТИЯ. ООО «ВЗСП»

28.

28
МЕРОПРИЯТИЯ: ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведение авторского надзора операции «Входной контроль»
Провести прокачку внутренней полости коробки приводов агрегатов в присутствии конструктора
При хранении на стеллажах сборочного цеха детали должны быть укрыты чехлами от попадания пыли и грязи
Перед испытанием промывка собранного изделия методом прокачки горячим маслом с целью очистки от
технологических загрязнений
Внедрить
в
стендовую
систему
бак
для
загрязнённого
масла,
а
также
электроприводной
маслонасос
производительностью не менее 40л/мин и фильтр с тонкостью очистки 5мкм
Выполнять периодический контроль проб масла
Замер осевых сил при испытаниях
Вибрографирование изделия на опорах, а также в непосредственной близости к опорным узлам подшипников
Смена поставщика подшипников (ООО «ВЗСП»)
Разработка мероприятий по модернизации подшипников по результатам аналитических и численных исследований
Численный анализ изменения осевых сил в эксплуатации по результатам термомеханического расчёта
Формирование «идентификатора» начала зарождения дефекта по показаниям вибропреобразователей на опорах