Почему новое ОПУ быстро вышло из строя после замены — 10 основных причин

Новое опорно-поворотное устройство (ОПУ) в нормальных условиях не должно получать значительный люфт, разрушение дорожек или повреждение зубчатого венца вскоре после установки. Если новый поворотный подшипник быстро начал стучать, хрустеть, вращаться рывками или получил повреждение зубьев, причина далеко не всегда находится в самом ОПУ.

Очень часто новый подшипник устанавливается в узел, где не была устранена первоначальная причина выхода из строя старого ОПУ.

В результате новое устройство снова работает:

• с изношенным пиньоном;
• на деформированной посадочной поверхности;
• с неправильным зубчатым зазором;
• с повреждённым крепежом;
• без достаточной смазки;
• с превышением расчётных нагрузок.

И даже качественное новое ОПУ в таких условиях может получить преждевременные повреждения.

Ниже рассмотрим 10 основных причин, почему новое ОПУ быстро выходит из строя после замены, и что необходимо проверить, чтобы дорогостоящий ремонт не пришлось выполнять повторно.

1. Не проверили посадочные поверхности перед установкой ОПУ

Одна из наиболее серьёзных ошибок — демонтировать старый подшипник и сразу установить новый, не проверив состояние верхней и нижней посадочных поверхностей.

Для нормальной работы кольца ОПУ должны иметь правильную опору.

Проблему могут создавать:

• деформация рамы;
• вмятины;
• коррозия;
• остатки старой краски;
• сварочные наплывы;
• заусенцы;
• загрязнения;
• локальные возвышения;
• нарушение плоскостности.

Если поверхность имеет значительное отклонение, после затяжки болтов кольцо нового ОПУ может деформироваться.

Производитель Rothe Erde отдельно указывает, что присоединительные конструкции должны обладать достаточной жёсткостью, а монтажные поверхности должны соответствовать требованиям по плоскостности. При выходе поверхности за допуски рекомендуется механическая обработка.

Что происходит с новым ОПУ

При деформации кольца нагрузка перестаёт равномерно распределяться между телами качения.

Отдельные шарики или ролики начинают воспринимать повышенную нагрузку.

В дальнейшем возможны:

локальная перегрузка → питтинг → выкрашивание дорожки → увеличение люфта → разрушение ОПУ.

Поэтому перед монтажом нового подшипника необходимо проверить не только само ОПУ, но и конструкцию, на которую оно устанавливается.

2. Неправильно затянули болты крепления ОПУ

Опорно-поворотный подшипник и его болтовое соединение работают как единый несущий узел.

Ошибки при затяжке крепежа могут значительно сократить срок службы нового ОПУ.

На практике встречаются:

• недостаточная затяжка;
• чрезмерная затяжка;
• неравномерная затяжка;
• неправильная последовательность;
• применение неподходящих болтов;
• повреждённая резьба;
• повторное использование крепежа, который уже потерял необходимые свойства;
• загрязнения между кольцом и монтажной поверхностью.

Особенно опасна ситуация, когда часть соединения затянута сильнее, а часть слабее.

Кольцо может получить дополнительную деформацию, а соединение — начать работать с микроперемещениями.

Rothe Erde обращает внимание, что требуемый момент затяжки зависит не только от класса прочности крепежа, но и от состояния резьбы, трения контактных поверхностей и применяемого способа затяжки.

Важно

Нельзя выбирать момент затяжки только по диаметру болта из случайной таблицы.

Необходимо учитывать требования изготовителя:

• машины;
• ОПУ;
• крепёжного соединения.

3. Оставили старый изношенный пиньон

Это одна из наиболее важных причин повреждения нового зубчатого венца.

Новый ОПУ + сильно изношенный пиньон = высокий риск ускоренного износа нового венца.

Старый пиньон за время эксплуатации уже получил собственный профиль износа.

На его зубьях могут присутствовать:

• выработка;
• питтинг;
• задиры;
• заострение;
• сколы;
• изменение профиля;
• неравномерный износ.

После установки нового ОПУ такой пиньон начинает работать с совершенно новым профилем зубьев.

Контакт может происходить не по нормальной рабочей поверхности, а только на отдельных участках.

Возникает повышенное контактное давление.

Результат:

износ → микротрещины → питтинг → сколы → разрушение зубьев.

Поэтому перед установкой нового ОПУ необходимо обязательно проверить состояние приводной шестерни.

Подробнее о проверке зубчатой пары и пиньона мы также рассматриваем в материале:

Производство и установка ОПУ — контроль пиньона и зубчатого венца

IMO отдельно указывает, что при сборке отдельных элементов пиньонной передачи необходимо правильно выставить пятно контакта и боковой зазор для нормальной работы и ресурса системы.

4. Неправильно выставили зазор между пиньоном и ОПУ

Даже совершенно новый пиньон не спасёт зубчатый венец, если неправильно отрегулировано зацепление.

Существует две противоположные ошибки.

Слишком маленький зазор

Может возникнуть:

• сильный нагрев;
• шум;
• повышенное трение;
• нагрузка на зубья;
• ускоренный износ;
• заклинивание;
• разрушение зубчатого венца.

Слишком большой зазор

Появляются:

• удары при начале поворота;
• удары при реверсе;
• повышенный свободный ход;
• ударные нагрузки на пиньон;
• повреждение боковых поверхностей зубьев.

При этом зазор необходимо проверять не в одной произвольной точке.

Rothe Erde требует контролировать зубчатый зазор после окончательной фиксации подшипника по окружности и указывает для своих конструкций минимальный ориентир порядка 0,03–0,04 × модуль в обозначенной зоне минимального зазора. Конкретное значение для другого ОПУ необходимо брать из документации его изготовителя.

Например, если:

m = 10,

то 0,03–0,04 × m соответствует примерно:

0,30–0,40 мм.

Но использовать эту цифру как универсальную норму для любого ОПУ нельзя.

Также необходимо контролировать пятно контакта зубьев.

Подробнее о причинах повреждения венца:

Причины разрушения зубьев ОПУ

5. Новое ОПУ неправильно смазывают

Недостаточная смазка способна быстро вывести из строя даже качественный поворотный подшипник.

Необходимо различать две отдельные зоны:

Дорожки качения

Смазка требуется:

• шарикам или роликам;
• дорожкам качения;
• сепараторам;
• внутренней полости.

Зубчатый венец

Зубья требуют отдельного обслуживания.

Наличие смазки внутри дорожек качения ещё не означает, что пиньон и зубчатый венец защищены.

При недостатке смазки возрастает трение и ухудшается защита рабочих поверхностей от износа и коррозии.

Rothe Erde требует смазывать дорожки качения и зубчатую передачу после установки и указывает, что при повторной смазке подшипник должен вращаться или достаточно поворачиваться, чтобы свежая смазка распределялась по окружности.

Подробная инструкция:

Как правильно и как часто смазывать ОПУ

Частая ошибка

После установки нового ОПУ механик делает несколько качков шприцем в одну пресс-маслёнку и считает обслуживание завершённым.

На большом поворотном подшипнике этого может быть недостаточно.

Необходимо обслуживать все предусмотренные точки подачи смазки и обеспечивать её распределение по кольцу.

6. В новое ОПУ попадает вода, песок и грязь

Новое ОПУ может быстро потерять ресурс, если были повреждены:

• уплотнения;
• грязесъёмники;
• защитные элементы;
• соединения системы смазки.

Особенно опасны:

• карьерная пыль;
• песок;
• цементная пыль;
• металлическая пыль;
• вода;
• мойка высоким давлением непосредственно возле уплотнений.

Загрязнённая смазка фактически превращается в абразивную смесь.

Абразив циркулирует между телами качения и дорожками и постепенно повреждает рабочие поверхности.

В результате могут появиться:

• риски;
• матовость дорожек;
• питтинг;
• выкрашивание;
• увеличение люфта.

Rothe Erde отдельно предупреждает, что при мойке нельзя допускать проникновения воды и моющих средств через уплотнения в дорожки качения.

Если из относительно нового ОПУ начинает выходить коричневая или ржавая смазка, необходимо проверить возможность попадания влаги.

7. Новый ОПУ не соответствует реальным нагрузкам машины

Очень опасная ситуация возникает, когда новый подшипник выбирается исключительно по размерам.

Например, совпали:

• наружный диаметр;
• внутренний диаметр;
• высота;
• крепёжные отверстия;
• зубчатый венец.

Это означает, что ОПУ можно физически установить.

Но это ещё не доказывает его нагрузочную совместимость.

Поворотные подшипники воспринимают одновременно:

Fa — осевую нагрузку;

Fr — радиальную нагрузку;

Mk — опрокидывающий момент.

Rothe Erde и IMO прямо рассматривают ОПУ как подшипники для совместного восприятия осевых, радиальных сил и опрокидывающего момента.

Если найденный аналог имеет недостаточную нагрузочную способность, он может:

• идеально совпасть по отверстиям;
• нормально вращаться после установки;
• правильно войти в зацепление с пиньоном,

но всё равно начать быстро разрушаться при реальной работе машины.

Это особенно важно для:

• экскаваторов;
• автокранов;
• башенных кранов;
• перегружателей;
• буровых установок;
• сваебойной техники;
• лесозаготовительной техники.

Поэтому при производстве или подборе аналога необходимо учитывать не только размеры, но и рабочие характеристики.

Подробнее:

Изготовление и подбор аналога ОПУ по техническим характеристикам

8. Аналог ОПУ подобрали только по наружным размерам

Эта причина связана с нагрузками, но её стоит рассматривать отдельно.

Представим два ОПУ:

D = одинаковый d = одинаковый H = одинаковый

Количество отверстий также совпадает.

Внешне подшипники практически одинаковые.

Однако внутри могут отличаться:

• диаметр шариков;
• количество тел качения;
• диаметр дорожки;
• угол контакта;
• внутренний зазор;
• материал колец;
• глубина закалки;
• конструкция сепараторов.

Таким образом, одинаковые присоединительные размеры не означают одинаковую конструкцию и одинаковый ресурс.

Если номер оригинального ОПУ неизвестен, желательно сначала максимально точно идентифицировать старый подшипник.

Полезная инструкция:

Как измерить ОПУ без чертежа

Необходимо определить как минимум:

• D;
• d;
• H;
• расположение отверстий;
• тип отверстий;
• PCD;
• внутреннее или наружное зацепление;
• модуль;
• количество зубьев;
• ширину зубчатого венца.

Но для полноценного аналога этого недостаточно — далее проверяется конструкция и нагрузочная способность.

9. Старую причину разрушения вообще не нашли

Это одна из наиболее недооценённых ошибок.

Предположим, старое ОПУ разрушилось.

Его демонтировали.

Установили новое.

Но никто не выяснил:

почему разрушилось старое?

Если причина осталась, повреждение может повториться.

Например, причиной была:

Деформированная рама

Новое ОПУ снова деформируется после затяжки.

Изношенный редуктор поворота

Пиньон получает неправильное положение относительно венца.

Повреждённые подшипники выходного вала

Пиньон перемещается под нагрузкой и нарушает зацепление.

Неправильная работа оборудования

Машина систематически получает нагрузки выше расчётных.

Попадание воды

Новое ОПУ снова начинает корродировать.

Недостаточная смазка

Новый подшипник начинает работать практически в тех же условиях, в которых разрушился старый.

Поэтому перед установкой нового ОПУ желательно выполнить дефектовку старого подшипника.

Характер повреждения часто помогает определить первоначальную причину.

Например:

• равномерный естественный износ;
• локальное выкрашивание;
• разрушение только одного участка дорожки;
• облом зубьев;
• повреждение только одной стороны зуба;
• коррозия;
• перегрев

могут указывать на разные проблемы.

10. После замены ОПУ не контролировали первые признаки неисправности

После установки нового ОПУ нельзя ограничиваться принципом:

Поставили — вращается — значит всё хорошо.

После монтажа необходимо проверить работу всего поворотного узла.

Rothe Erde включает в процедуру ввода в эксплуатацию тестовые запуски, оценку характера вращения, пятна контакта зубчатой передачи, базовые измерения и смазку.

Необходимо обратить внимание на:

• посторонний шум;
• периодические щелчки;
• удары;
• рывки;
• нагрев;
• состояние смазки;
• появление металлических частиц;
• изменение люфта;
• состояние крепежа;
• работу зубчатой передачи.

Особенно важно контролировать люфт

После установки нового ОПУ желательно получить исходное контрольное значение.

Затем его можно сравнивать с последующими измерениями.

Если за короткое время люфт начинает быстро увеличиваться, продолжать эксплуатацию без выяснения причины нельзя.

Подробнее:

Ремонт или замена ОПУ — оценка износа и люфта

Как понять причину повреждения нового ОПУ по характеру дефекта

Разные повреждения могут указывать на разные проблемы.

Быстро появился люфт

Необходимо проверить:

• дорожки качения;
• фактические нагрузки;
• плоскостность;
• крепёж;
• смазку;
• загрязнение;
• правильность подбора ОПУ.

Повреждаются зубья

В первую очередь проверить:

• пиньон;
• боковой зазор;
• пятно контакта;
• модуль;
• профиль зубьев;
• редуктор поворота;
• смазку зубчатого венца.

Подробнее:

Почему разрушаются зубья ОПУ

ОПУ начало хрустеть

Возможны:

• повреждение дорожки;
• загрязнение;
• разрушение тела качения;
• повреждение сепаратора;
• металлические частицы внутри подшипника.

Новый ОПУ туго вращается

Необходимо проверить:

• деформацию монтажных поверхностей;
• правильность установки;
• зубчатый зазор;
• редуктор;
• пиньон;
• внутренний зазор самого ОПУ.

Не следует сразу делать вывод о браке подшипника.

Появилась металлическая стружка

Необходимо определить источник частиц.

Это могут быть:

• зубчатый венец;
• пиньон;
• дорожки качения;
• тела качения;
• другие элементы поворотного механизма.

Если вместе со смазкой появляются заметные металлические частицы, требуется диагностика.

Что нужно проверить до установки нового ОПУ

Перед монтажом рекомендуется пройти следующий чек-лист.

Старое ОПУ

• определить причину выхода из строя;
• проверить характер износа;
• осмотреть дорожки;
• осмотреть зубчатый венец.

Посадочные поверхности

• очистить;
• удалить коррозию;
• проверить заусенцы;
• проверить повреждения;
• проверить плоскостность.

Пиньон

• проверить профиль зубьев;
• проверить питтинг;
• проверить сколы;
• проверить неравномерный износ.

Редуктор поворота

• проверить выходной вал;
• проверить подшипники;
• проверить люфт;
• проверить крепление.

Новое ОПУ

• сверить номер;
• проверить D, d, H;
• проверить отверстия;
• проверить зубчатый венец;
• проверить модуль;
• проверить количество зубьев;
• проверить соответствие требуемым нагрузкам.

Крепёж

• проверить болты;
• резьбу;
• класс прочности;
• состояние отверстий;
• схему затяжки.

После монтажа

• выставить зубчатый зазор;
• проверить пятно контакта;
• выполнить смазку;
• выполнить контрольный поворот;
• проверить шум;
• измерить исходный люфт.

Нужно ли менять пиньон при каждом новом ОПУ?

Нет, автоматическая замена не обязательна.

Если ведущая шестерня:

• не имеет значительной выработки;
• не имеет сколов;
• не имеет трещин;
• не имеет выраженного питтинга;
• сохраняет правильный профиль,

она потенциально может использоваться дальше.

Но устанавливать новое ОПУ со старым пиньоном без осмотра зубьев нельзя.

Может ли неправильная смазка быстро испортить новое ОПУ?

Да.

Особенно опасны:

• недостаток смазки;
• загрязнённая смазка;
• попадание воды;
• несовместимые смазочные материалы;
• отсутствие смазки зубчатого венца.

Полная инструкция:

Смазка опорно-поворотного устройства

Может ли ОПУ подходить по размерам, но не выдерживать нагрузку?

Да.

Совпадение:

D + d + H + отверстий

подтверждает в первую очередь геометрическую совместимость.

Для подтверждения полноценной взаимозаменяемости необходимо дополнительно оценить:

Fa + Fr + Mk, конструкцию подшипника, крепёж и зубчатое зацепление.

Поворотные подшипники предназначены для одновременного восприятия комбинированных нагрузок, поэтому размер сам по себе не определяет грузоподъёмность.

Когда причина может быть в качестве самого нового ОПУ

Нельзя исключать и дефект самого подшипника.

Проблемы могут быть связаны с:

• материалом колец;
• геометрией дорожек;
• неправильной термообработкой;
• недостаточной глубиной закалки;
• качеством тел качения;
• нарушением геометрии зубчатого венца;
• производственным браком.

Но прежде чем делать вывод:

«Новое ОПУ оказалось некачественным»,

необходимо проверить весь узел.

Очень часто причиной является сочетание нескольких факторов:

старый пиньон + неправильный зазор + недостаточная смазка, например.

Подробнее о критериях качества:

Чем отличаются качественные ОПУ от некачественных

Что делать, если новое ОПУ уже начало люфтить

Если после замены прошло сравнительно небольшое время и появился заметный люфт, желательно не продолжать эксплуатацию до полного разрушения.

Необходимо:

1. Измерить люфт индикатором.
2. Зафиксировать результат.
3. Проверить болтовое соединение.
4. Проверить посадочные поверхности.
5. Проверить пиньон.
6. Измерить зубчатый зазор.
7. Проверить пятно контакта.
8. Проверить смазку.
9. Проверить её на наличие металлических частиц.
10. Проверить редуктор поворота.
11. Сопоставить фактические нагрузки с характеристиками ОПУ.
12. Сравнить результаты с требованиями производителя.

Не следует пытаться устранить значительный внутренний люфт простой дополнительной затяжкой болтов.

Основные причины быстрого выхода нового ОПУ из строя — кратко

1. Неровная или деформированная посадочная поверхность.

2. Ошибки затяжки крепёжных болтов.

3. Изношенный старый пиньон.

4. Неправильный боковой зазор зубчатого зацепления.

5. Недостаточная или неправильная смазка.

6. Попадание воды, песка и загрязнений.

7. Недостаточная нагрузочная способность ОПУ.

8. Неправильно подобранный аналог только по размерам.

9. Не устранена первоначальная причина разрушения старого ОПУ.

10. После монтажа не проводился контроль состояния нового узла.

Главный вывод

Если новое ОПУ быстро вышло из строя после замены, не следует автоматически считать причиной качество нового подшипника.

Опорно-поворотное устройство является частью сложной системы:

рама → болтовое соединение → ОПУ → зубчатый венец → пиньон → редуктор поворота → система смазки.

Неисправность одного элемента способна существенно сократить ресурс остальных.

Поэтому правильная замена ОПУ должна включать не только демонтаж старого и монтаж нового подшипника, но и:

диагностику причины старого повреждения → проверку посадочных поверхностей → проверку пиньона → проверку редуктора → контроль крепежа → проверку нагрузки → регулировку зацепления → смазку → контроль после запуска.

Такой подход значительно снижает риск повторного повреждения дорогостоящего опорно-поворотного устройства.

Полезные материалы по теме

• Как правильно и как часто смазывать ОПУ
• Причины разрушения зубьев ОПУ
• Ремонт или замена ОПУ — люфт и степень износа
• Как измерить ОПУ без чертежа
• Как определить модуль зуба ОПУ
• Как посчитать количество зубьев ОПУ
• Подбор и производство аналога ОПУ
• Чем отличаются качественные ОПУ от некачественных