Возникновению неисправностей роликовых подшипников могут способствовать многие факторы: конструктивные недостатки и плохое качество подшипников, неправильный монтаж букс, низкое качество, недостаточное или избыточное количество смазки, попадание в буксу посторонних включений, неправильная сборка тележек, сверхдопустимые продольные и осевые нагрузки, динамические удары.
Основными повреждениями, которые приводят к чрезмерному нагреву букс, а затем к полному разрушению подшипников, являются разрывы внутреннего кольца и сколы его бортов, ослабление посадки внутренних колец, изломы сепараторов, ослабление торцового крепления.
Разрывы внутренних колец и сколы (отколы) их бортов происходят в холодном состоянии и в значительной степени зависят от наличия в кольцах больших внутренних напряжений, возникших при изготовлении.
В основном это происходит с кольцами, изготовленными из стали объемной закалки, например, марки ШХ15СГ.
Эта сталь обладает большой хрупкостью и чувствительна к различным поверхностным концентраторам напряжений. Риски от токарной обработки, микроожоги при шлифовании, контактно-усталостное выкрашивание приводят к возникновению и развитию трещин, чему способствуют остаточные напряжения после закалки и отпуска. Кольца из стали ШХ4 регламентированной прокаливаемости изламываются значительно реже.
К трещинам и разрывам внутренних колец могут привести электроожоги, перекосы роликов, сколы торцов роликов, вызывающие эти перекосы.
Электроожоги происходят из-за неправильного заземления электрического провода при выполнении сварочных работ на вагоне, а также вследствие прохождения через буксы обратного тока от системы электроотопления вагонов при питании их от стационарных установок напряжением 3000 В в парке отстоя.
Разрывы колец вызывают заклинивание роликов подшипника. К этому же приводят попадание осколков борта на дорожку качения и недостаточный радиальный зазор, допущенный при монтаже, который еще больше уменьшается при рабочем нагреве.
Ослабление (проворачивание) внутреннего кольца происходит в результате неправильного подбора посадочного натяга.
Если между кольцом и шейкой оказывается масляная прослойка, то какой-то промежуток времени кольцо работает аналогично подшипнику скольжения. Когда же создаются условия трения без смазки детали подшипника, и шейка оси быстро нагреваются и повреждаются.
Они покрываются окалиной, оплавляются латунью сепаратора. Вследствие этого появляются задиры, возникают трещины и сколы.
Усталостные разрушения сепараторов и изломы из-за нарушений технологии изготовления и монтажа происходят обычно в период действия наибольших вертикальных динамических нагрузок (зимнее и весеннее время года) и в первые месяцы эксплуатации.
Установлено, что концентраторы напряжений образуются в виде хвостов горячих трещин в углах окон сепаратора.
При изломе сепаратора его кусочки откалываются и оплавляются, ролики начинают проскальзывать по дорожке качения. Появляются ползуны на образующей роликов и задиры на их торцах. Возникают задиры на дорожке качения и бортах колец. Такое же явление имеет место при недостаточности осевого зазора.
При разборке эксплуатируемых подшипников обнаруживаются дефекты на дорожках качения колец, и образующей роликов:
- усталостные раковины из-за достижения предела выносливости металла;
- коррозионные раковины и предшествующие им поверхностная и точечная коррозия в результате попадания в смазку воды и длительного отстоя вагонов в парке ожидания;
- шелушение (рябина) вследствие проскальзывания роликов по дорожкам качения;
- электроожоги в виде небольших точек-кратеров в результате кратковременного прохождения электрического тока через подшипник или в виде рифления, если прохождение тока является длительным;
- вмятины из-за попадания в подшипник твердых включений;
- различные забоины и задиры вследствие небрежности монтажа и демонтажа.
На посадочных поверхностях наружных и внутренних колец и закрепительных втулок обнаруживается коррозия (фретинг-процесс), как результат микроперемещений в условиях знакопеременного радиального нагружения.
На торцах роликов и бортах колец — задиры типа «елочки», обусловленные воздействием осевых сил при отсутствии масляной пленки на трущихся поверхностях. Трещины и изломы упорных колец — от неравномерных деформаций при их креплении торцовой гайкой.
На вагоноремонтных предприятиях производится текущий ремонт роликовых подшипников, который заключается в разборке, осмотре и браковке деталей, исправлении небольших дефектов, сборке и парной комплектовке подшипников с заменой отдельных деталей.
Установлены два вида текущего ремонта подшипников — без переборки роликов и с переборкой. Детали с незначительными дефектами, например ролики и кольца с мелкими рисками, наминами, вмятинами и небольшой коррозией, не бракуют.
При ремонте рабочую поверхность роликов шлифуют, зачищают торцы от задиров и заусенцев и кольца от коррозии, запиливают острые углы в месте примыкания перемычки к телу сепаратора, восстанавливают чеканку сепаратора, зачищают борта у наружных колец и закрепительные втулки.
Сепараторы подшипников подвергают химической очистке (осветлению) для определения трещин визуально или с помощью люминесцентной дефектоскопии.
Химическую очистку с предварительным обезжириванием и промывкой в горячей и холодной воде выполняют в водном растворе смеси ортофосфорной, уксусной и азотной кислот с небольшим добавлением соляной кислоты.