Почему греется подшипник: причины, диагностика и алгоритм действий

Нагрев подшипника — это не отдельная неисправность, а диагностический сигнал. За одним и тем же симптомом «горячий корпус» может стоять переизбыток смазки, перекос валов, начальная стадия питтинга, неправильно подобранный класс NLGI или просто высокая температура окружающей среды. Разные причины требуют принципиально разных действий: где-то достаточно открыть пробку слива и сбросить лишнюю смазку, а где-то любой контакт с подшипником ускорит катастрофическое разрушение. В этом материале — систематический разбор: какая температура считается нормальной, что происходит внутри подшипника при перегреве, 15+ типовых причин с указанием частоты встречаемости, температурный алгоритм действий по методике SKF и распространённые ошибки, которые превращают «тёплый» подшипник в аварию.

Какая температура подшипника считается нормальной

Прежде чем разбираться с причинами перегрева, нужно понять, от какого порога мы отсчитываем «греется». Большинство механиков ориентируются на тактильное ощущение: «не могу удержать руку — значит, горячий». Это плохой ориентир. Рука перестаёт удерживаться на металле уже при 55 °C, а нормальная рабочая температура многих промышленных подшипников выше этого порога.

Базовый ориентир: 82 °C на корпусе

Для большинства точно установленных и правильно смазанных подшипников качения температура корпуса до 82 °C (180 °F) считается приемлемой. Это эмпирическое правило, выработанное SKF и подтверждённое практикой обслуживания промышленного оборудования. Превышение этого порога — повод включить мониторинг и искать причину, но не повод немедленно останавливать оборудование.

Skin-температура и реальная температура подшипника

Критически важный момент, который часто упускают: измеренная пирометром или ИК-камерой температура — это температура поверхности корпуса (skin temperature). Реальная температура наружного кольца подшипника на 8–14 °C выше. То есть если корпус показывает 82 °C, то наружное кольцо уже работает при 90–95 °C, а зона контакта тел качения — ещё горячее.

Если на корпусе есть отложения (грязь, краска, старая смазка, технологические налипания), измеренная температура будет ниже реальной ещё сильнее — отложения работают как теплоизолятор и не дают теплу нормально рассеиваться. Парадокс: чем грязнее корпус, тем «холоднее» он кажется на пирометре, при том что подшипник внутри уже в красной зоне.

Эмиссивность поверхности при ИК-замере

Для корректного измерения пирометр или ИК-камеру нужно настраивать под материал поверхности. Тёмная углеродистая сталь имеет коэффициент излучения около 0,95. Нержавеющая сталь, оцинковка, алюминий — существенно ниже (вплоть до 0,1–0,3 для полированных поверхностей). Если оставить настройку «по умолчанию» 0,95 на блестящем корпусе, прибор покажет температуру намного ниже реальной — и не из-за того, что подшипник холодный, а из-за того, что отражённое излучение интерпретируется как излучение самого корпуса.

Зоны температур и действия

Стандартизированная шкала, на которую опираются службы надёжности крупных промышленных предприятий:

Важное дополнение: само по себе абсолютное значение температуры — не единственный критерий. Скорость её изменения часто важнее. Скачок температуры более чем на 28 °C от привычного режима работы узла — повод для расследования, даже если абсолютное значение остаётся в зелёной зоне. И наоборот: если узел исторически работает при 95 °C и эта температура стабильна годами — это нормальный режим для конкретной машины, а не аварийный сигнал.

Тепловой баланс подшипника: откуда берётся нагрев

Чтобы понимать причины перегрева, нужно держать в голове базовую физику. Подшипник в работе — это система с постоянным тепловыделением и теплоотводом. Пока баланс соблюдается, температура стабильна. Когда тепловыделение начинает превышать теплоотвод, температура растёт до новой точки равновесия. Если эта новая точка выше критической — начинается лавинообразный процесс.

Источники тепла в подшипнике

• Трение в зоне контакта тел качения и дорожек. Это основной штатный источник. Чем выше скорость и нагрузка, тем больше тепла. Грамотный подбор смазки минимизирует этот компонент за счёт формирования гидродинамической плёнки.
• Внутреннее трение в смазке. Смазка имеет собственную вязкость, и её перемешивание (особенно если её слишком много) выделяет тепло. Это тот самый эффект «смазочного перемалывания» — churning.
• Трение уплотнений. Контактные уплотнения (особенно резиновые манжеты и лабиринтные с пружиной) дают свой вклад в тепловыделение, особенно на высоких оборотах.
• Внешний нагрев. Тепло, передающееся в подшипник через вал (от горячих рабочих сред, барабанов сушильных машин, валов экструдеров) или через корпус (от ближайших источников тепла).

Пути отвода тепла

• Через корпус подшипникового узла — конвективный теплообмен с окружающим воздухом. Основной канал отвода.
• Через вал. Часть тепла уходит в массивный вал и рассеивается дальше по конструкции.
• Через смазку — особенно эффективно в проточных масляных системах, где масло циркулирует и охлаждается во внешнем радиаторе.

Термический разгон (thermal runaway)

Это ключевое понятие, которое объясняет, почему подшипник в одной ситуации работает годами при 90 °C, а в другой — выходит из строя за сутки при тех же 90 °C. Дело в зависимости вязкости масла от температуры.

Что это означает на практике: смазка, рассчитанная производителем на работу при 80 °C, при 110 °C имеет вдвое меньшую вязкость. Толщина гидродинамической плёнки падает, в зоне контакта металл начинает соприкасаться с металлом, трение скачком возрастает, выделяется ещё больше тепла, температура растёт ещё, вязкость падает ещё, плёнка становится ещё тоньше — и так до катастрофы. Сколько смазки ни добавляй, восстановить плёнку при такой температуре уже невозможно. Это и есть точка термического разгона.

Параллельный эффект, который усугубляет деградацию: при температуре подшипника выше 65 °C срок службы самой смазки сокращается вдвое на каждые +10 °C (правило Аррениуса для скорости окисления масел). То есть смазка, рассчитанная на 5000 часов работы при 70 °C, отработает только 2500 часов при 80 °C, 1250 часов при 90 °C и около 600 часов при 100 °C. Узел будет работать, но в режиме кратной перерасходки смазочных материалов и резкого уменьшения межсервисного интервала.

Причины перегрева подшипника

Конкретные причины, ранжированные по частоте встречаемости в реальной практике обслуживания промышленного оборудования. Подшипник может греться по одной причине или, чаще, по комбинации из 2–3 факторов.

1. Проблемы со смазкой

Самая частая группа причин — по разным оценкам, 50–70% всех случаев перегрева подшипников связаны со смазкой.

• Переизбыток смазки. Самая распространённая ошибка обслуживания. Когда подшипник заполняется смазкой более чем на 50–70% свободного объёма, тела качения начинают «перемалывать» смазку, что генерирует тепло за счёт внутреннего трения. Парадоксально, но именно «от души зашприцеванный» подшипник греется чаще, чем недосмазанный. Норма: 30–50% свободного объёма для большинства подшипников качения, до 70% — для медленных узлов.
• Недостаток смазки или её полное отсутствие. Происходит при пропуске межсервисного интервала, выдавливании смазки через изношенные уплотнения, при работе после длительного простоя с осевшей смазкой. Без масляной плёнки трение скачком возрастает, и подшипник выходит на термический разгон за минуты.
• Неподходящая вязкость базового масла. Слишком высокая вязкость для данной скорости — повышенное внутреннее трение и нагрев. Слишком низкая — тонкая плёнка, металл-к-металлу, нагрев. Для высокоскоростных подшипников (электродвигатели, шпиндели) нужна низкая вязкость 60–150 мм²/с при 40 °C, для тяжелонагружённых низкоскоростных — 200–500 мм²/с и выше.
• Несовместимая смазка после долива. Загустители разных типов (например, литиевое мыло и полимочевина) при смешивании разрушают структуру друг друга. Получается «жижа», которая не удерживает базовое масло в зоне контакта. Подшипник работает фактически на сухую.
• Окислившаяся, отработавшая смазка. Старая смазка темнеет, становится твёрдой или, наоборот, расслаивается. Ухудшается её способность формировать плёнку. Видимый признак: смазка из узла выходит чёрной, с запахом горелого, иногда с металлическим блеском от продуктов износа.
• Смазка не по сезону. Зимняя летняя смазка остаётся жёсткой при холодном пуске, что в первые минуты работы создаёт повышенное трение. Летом смазка с низкой высокотемпературной стабильностью «течёт» через уплотнения и узел работает на голодном пайке.
• Превышение температурного предела загустителя. Каждый загуститель имеет свой потолок: литиевое мыло — 120 °C, литиевый комплекс — 140 °C (пик 200 °C), кальциевый комплекс — 150 °C. При превышении смазка теряет структуру, базовое масло отделяется и вытекает. Подробный разбор температурных пределов — в опорной статье по смазкам для промышленных подшипников.

2. Ошибки монтажа

Вторая по частоте группа — около 15–25% случаев. Особенно если перегрев начался сразу после замены или ремонта.

• Несоосность валов. Угловое или параллельное смещение валов сверх допуска приводит к тому, что подшипник работает с постоянным перекосом тел качения, кромочными нагрузками на дорожки и повышенным внутренним трением. Перегрев в этом случае сопровождается характерной вибрацией с гармониками 1×, 2× оборотной частоты.
• Чрезмерный натяг при посадке внутреннего кольца на вал. При чрезмерной посадке (например, при неправильном выборе класса посадки или при подгонке вала под подшипник «с запасом») внутреннее кольцо растягивается, выбирая радиальный зазор. Подшипник работает практически без зазора или с преднатягом, который не предусмотрен. Греется с первых минут после пуска.
• Перекос наружного кольца в посадочном отверстии. Возникает при некачественной обработке корпуса, деформации корпуса при затяжке болтов, при использовании треснувших корпусов. Аналогичные последствия — кромочные нагрузки и нагрев.
• Неправильный преднатяг сопряжённой пары. Для конических роликовых и радиально-упорных шариковых подшипников преднатяг — штатный параметр, но превышение допустимого значения резко увеличивает трение и тепловыделение. Типичный сценарий: «затянули поплотнее, чтобы люфта не было».
• Деформация при монтаже. Удары молотком по кольцам, попытка запрессовки через тела качения, перегрев горелкой — всё это оставляет дефекты на дорожках, которые становятся очагами повышенного трения и нагрева.
• Закладка смазки в герметичный (закрытый) подшипник через уплотнение. Смазка остаётся снаружи, уплотнение повреждается, в подшипник попадает грязь, начинается ускоренный износ. Закрытые подшипники (RS, 2RS, ZZ) шприцевать нельзя в принципе.

3. Эксплуатационные перегрузки

• Превышение расчётной нагрузки. Оборудование часто эксплуатируется в режимах, не предусмотренных проектом — увеличенный вес транспортируемого продукта, уплотнённый график работы, дополнительный навесной узел. Подшипник, рассчитанный на 10 тонн, при 13 тоннах работает с ускоренным расходом ресурса и повышенным тепловыделением.
• Превышение предельной скорости. Каждый типоразмер подшипника имеет предельную скорость вращения, выше которой смазка не успевает формировать стабильную плёнку и ускоряются центробежные эффекты в сепараторе. Перевод привода на повышенную частоту через ЧРП без замены подшипниковой группы — типичная причина «вдруг начавшегося» перегрева.
• Дисбаланс ротора и вибрации. Разбалансированный ротор передаёт на подшипник переменную нагрузку, амплитуда которой может многократно превышать статическую. Тепловыделение растёт пропорционально этой амплитуде.
• Загрязнение узла. Попадание абразивных частиц через изношенные уплотнения превращает смазку в притирочную пасту. Дорожки качения изнашиваются ускоренно, повышается трение.
• Попадание воды. Вода вымывает смазку, смешивается с ней, образуя эмульсию (для смазок на минеральном масле и литиевом мыле — типичная картина). Эмульсия не удерживает плёнку, подшипник работает на сухую с ускоренной коррозией дорожек.

4. Внешние тепловые факторы

• Высокая температура окружающей среды. Цеха металлургии, цементные заводы, котельные, печные участки — здесь воздух может прогреваться до 50–60 °C. При такой температуре окружения базовый теплоотвод через корпус резко снижается, и подшипник, штатно работающий в обычных условиях, начинает греться.
• Нагрев через вал. Барабаны сушильных машин, валы экструдеров, шнеки термообработки — тепло от рабочей зоны идёт по валу к подшипниковым узлам. Для таких применений требуется специальный класс зазора подшипника (C3 или C4 — увеличенный радиальный зазор) и термостойкие смазки с верхним пределом 150–200 °C.
• Излучение и конвекция от соседних источников. Расположение подшипникового узла рядом с горячим трубопроводом, выпуском двигателя, теплообменником — недооценённый фактор. Иногда достаточно установить экран-отражатель, чтобы температура корпуса упала на 10–15 °C.

5. Деградация подшипника как причина перегрева

Если все предыдущие группы — это причины, которые приводят к перегреву и преждевременному выходу из строя, то на этой стадии подшипник греется уже потому, что он повреждён. По стандарту ISO 15243 повреждения подшипников делятся на шесть категорий — усталостные, износные, коррозионные, электроэрозионные, пластические деформации и трещины. Любое из них на развитой стадии повышает внутреннее трение и сопровождается ростом температуры.

• Питтинг и спалинг дорожек. Усталостное выкрашивание материала с дорожек качения — нормальный конечный сценарий ресурсного износа. Сначала появляются микропиттинги, затем — глубокие выкрашивания. Тела качения проходят через эти каверны, что генерирует ударные нагрузки, шум и тепло.
• Износ сепаратора. Сепаратор удерживает тела качения на равных дистанциях. При его износе — особенно у латунных и стальных сепараторов — тела качения начинают сталкиваться друг с другом, что резко повышает трение. Часто такой подшипник греется неравномерно по окружности.
• Бринеллирование (вмятины от ударов). Возникает при ударе по неподвижному подшипнику, при транспортной вибрации (частая проблема насосов в резерве), при монтаже без подкладки. На дорожках появляются вмятины с шагом тел качения. Подшипник работает с пульсирующей нагрузкой и характерным гулом, температура повышенная.
• Электроэрозия. Прохождение токов утечки через подшипник (характерно для электродвигателей с частотным управлением без правильного заземления вала) выжигает на дорожках микроскопические каверны и создаёт стиральную доску — fluting. Подшипник греется и шумит. Решение — установка токоотводящих колец или подшипников с керамическими телами качения.

Принципиальный момент: на этой стадии бесполезно искать причину снаружи. Подшипник нужно менять, а параллельно — определять, что именно привело его к такому состоянию, чтобы новый не повторил судьбу.

Алгоритм действий при обнаружении горячего подшипника

Стандартизированный порядок реагирования, основанный на методике SKF и практике служб надёжности крупных производств. Главное правило: не торопитесь и не действуйте «по интуиции».

Шаг 1. Корректно измерьте температуру

Используйте пирометр или ИК-камеру с правильно настроенной эмиссивностью. Очистите корпус от пыли, грязи, отложений в точке замера. Зафиксируйте значение и точку, где замер сделан. Если есть температурная история узла — сравните с предыдущими замерами. Помните о поправке: реальная температура подшипника на 8–14 °C выше показаний с корпуса.

Шаг 2. Определите зону

По таблице зон выше — норма, осторожность, тревога, авария или останов. От зоны зависит дальнейший порядок действий.

Шаг 3. Действуйте по зоне

• Норма (до 82 °C). Никаких внеплановых действий не требуется. Записать значение в журнал, продолжить плановое наблюдение.
• Осторожность (82–93 °C). Включить учащённый мониторинг (раз в смену). Проверить нагрузку, скорость, чистоту оборотной воды/охлаждающего воздуха. Сверить показания с историческим режимом этого узла.
• Тревога (93–121 °C). Проверить, не было ли недавнего шприцевания (после шприцевания нормально подскок на 14–17 °C, который стабилизируется за 30 минут – несколько часов). Если шприцевания не было — провести внеплановую диагностику: виброанализ, замер уровня смазки, проверка соосности. Подключить виброанализ, ультразвук, тепловизор — комплексный подход поможет локализовать причину.
• Авария (121–149 °C). Готовить плановую остановку для замены подшипника. Не шприцевать — добавление смазки в подшипник на этой стадии может стать «спусковым крючком» для немедленного отказа. Минимизировать пуски/остановы и резкие изменения нагрузки.
• Останов (выше 149 °C). Немедленный останов оборудования. Дальше работать — это риск катастрофического разрушения с разлётом тел качения, повреждением вала и корпуса. Время реакции — часы, не дни.

Шаг 4. После останова — определите коренную причину

Самое важное и самое частое нарушение порядка: подшипник заменили, оборудование запустили, через месяц новый подшипник греется так же. Это означает, что коренная причина не была найдена — заменили следствие, а не устранили причину. После замены обязательно выполните: проверку соосности валов лазерным центровщиком, балансировку ротора, проверку посадочных мест, замер зазоров уплотнений, проверку количества и типа смазки. Старый подшипник желательно разобрать и проанализировать характер износа — он расскажет, какая нагрузка и какая ошибка привели к выходу из строя.

Чего нельзя делать с горячим подшипником

Несколько действий, которые часто кажутся очевидными, но в реальности ускоряют разрушение или приводят к катастрофе.

• Поливать водой. Самый опасный «инстинктивный» ответ. Вода на сильно нагретом корпусе может вызвать его разрушение от термошока. Часть воды через зазоры неизбежно попадёт в подшипник, что приведёт к разрушению масляной плёнки и коррозии. Кроме того, наружное кольцо охладится быстрее внутреннего — радиальный зазор выберется, нагрузка на тела качения скачком возрастёт, ресурс упадёт. Особенно критично для подшипников малых размеров с малыми штатными зазорами.
• Шприцевать смазку в подшипник в зоне аварии или останова. На этих стадиях добавление свежей смазки часто становится «последней каплей», после которой разрушение происходит за минуты. Логика проста: нагретая до 130–150 °C свежая смазка в горячем подшипнике мгновенно теряет вязкость, добавляет внутреннего трения от перемешивания, и итоговое тепловыделение скачком возрастает.
• Принудительно охлаждать корпус снаружи (вентилятор, обдув). Допустимо в зоне тревоги для замедления разгона. В зоне аварии и выше — повышает риск катастрофического отказа из-за разности температурного расширения колец.
• Менять подшипник без расследования причины. Если новый подшипник установить в узел с несоосностью, неправильной смазкой или перегрузкой — он повторит судьбу старого, только быстрее. Замена без диагностики — гарантированный возврат проблемы через 1–6 месяцев.
• Игнорировать «привычно горячий» узел. Если узел в журнале регулярно показывает 100–110 °C, это не норма — это хроническая проблема, которую надо решать. Каждые 10 °C сверх 65 °C сокращают срок службы смазки вдвое; вы переплачиваете за смазочные материалы и сокращаете ресурс самого подшипника.
• «Долить смазки на всякий случай». Если причина перегрева — переизбыток смазки (что встречается чаще, чем недостаток), долив только усугубит проблему. Сначала диагностика, потом действия.

Профилактика: как не допустить перегрева

Подавляющее большинство случаев перегрева подшипников — следствие либо неправильного подбора смазки, либо нарушений в монтаже и эксплуатации. И то, и другое профилактируется системно.

Правильный подбор смазки

• Смазка подбирается по пяти параметрам: тип подшипника, температурный диапазон работы (с учётом окружающей среды и нагрева через вал), внешние условия (вода, пыль, химия), нагрузка/обороты, класс NLGI. Подробный разбор подбора — в опорной статье.
• Для электродвигателей — специальные высокоскоростные смазки на полимочевине или литиевом комплексе с низкой вязкостью базового масла (SKF LGHP 2, ВНИИНП 207, ЦИАТИМ 221). Стандартный «литол на любой случай» в скоростных подшипниках — частая причина перегрева. См. материал по подбору смазки для электродвигателей.
• При замене типа смазки — обязательная промывка подшипника растворителем перед закладкой нового продукта.

Правильное количество смазки

• Для подшипников качения общего назначения — 30–50% свободного объёма. Для медленных узлов — до 70%. Для высокоскоростных (выше n×dm = 500 000) — 20–30%.
• Дозировать — по паспорту узла или по инструменту (SKF Dialset, граммовые шприц-дозаторы). На глаз закладывать смазку нельзя — переизбыток сразу даст нагрев.
• Если есть пробка слива — перед шприцеванием открывать её, чтобы излишки могли выйти.

Грамотный монтаж

• Лазерная центровка валов — обязательная процедура для всех муфтовых соединений. Допуск зависит от частоты вращения, в среднем 0,05 мм.
• Посадка подшипника — индукционным нагревателем или гидрораспрессовкой, без ударов по кольцам и без передачи усилия через тела качения.
• Контроль зазоров после монтажа — щупом или индикатором. Для подшипников с увеличенным зазором (C3, C4) — строго по паспорту.
• Проверка момента затяжки крепежа корпуса — перетяжка деформирует посадочное место и приводит к перекосу наружного кольца.

Мониторинг состояния

• Регулярные температурные замеры в одних и тех же точках одним и тем же прибором. Введение журнала или системы непрерывного мониторинга для критичного оборудования.
• Виброанализ — позволяет выявить деградацию подшипника на стадии, когда температура ещё в норме. Характерные частоты повреждений (BPFO, BPFI, BSF, FTF) рассчитываются по геометрии подшипника.
• Ультразвуковой контроль — выявляет недосмазку и начальный износ за 1–3 месяца до температурных проявлений.
• Анализ отработанной смазки — состояние загустителя, содержание продуктов износа, наличие воды. Информативный и недорогой инструмент для крупных узлов.

Когда обращаться к специалисту

Если узел регулярно работает в зоне тревоги или периодически выходит в зону аварии, это хроническая проблема, и её решение требует системной диагностики, а не очередной замены подшипника. Симптомы, при которых стоит пригласить специалиста по надёжности оборудования:

• Подшипник греется выше 110 °C регулярно, при том что условия эксплуатации не предполагают такой температуры (нет нагрева через вал, нормальная окружающая среда).
• Нагрев повторяется на одном и том же узле после замены подшипника — значит, причина не в самом подшипнике, а в окружении.
• Температура нестабильна — то 80 °C, то 120 °C при формально одинаковых условиях работы. Это признак проблем со смазкой, попадания загрязнений или развития повреждения.
• Перегрев сопровождается необычной вибрацией, шумом, изменением тока двигателя.

Профессиональная диагностика обычно включает виброанализ с расчётом подшипниковых частот, ультразвуковое обследование, анализ отработанной смазки, проверку соосности и пересмотр режимов смазывания.

Частые вопросы

Краткие ответы на типовые вопросы по перегреву промышленных подшипников. Для развёрнутого разбора по каждой теме — соответствующие разделы выше.

Заключение

Перегрев подшипника — это не самостоятельная неисправность, а индикатор. За ним всегда стоит конкретная причина: неправильный выбор смазки, переизбыток или недостаток, монтажные ошибки, перегрузка, начавшееся разрушение. Грамотный механик не лечит симптом (заменяя подшипник или поливая корпус водой), а определяет коренную причину и устраняет её.

Базовые ориентиры, которые стоит держать в голове: нормальная температура корпуса — до 82 °C, выше — повод включить мониторинг, выше 121 °C — готовить замену, выше 149 °C — немедленный останов. Реальная температура подшипника всегда на 8–14 °C выше показаний с корпуса. Каждые +28 °C сверх расчётной температуры — это в 2 раза меньшая вязкость смазки и в 2–4 раза меньший срок её службы.

Самая частая корневая причина перегрева — смазка: неподходящий тип, неправильное количество, несовместимый долив или просто отработанный ресурс. Если ваш узел регулярно греется — начинайте диагностику с пересмотра системы смазывания. Подбор смазки под конкретные условия работы (тип подшипника, температурный режим, нагрузка, обороты) разобран в опорном материале по смазкам для промышленных подшипников и в специализированных статьях по электродвигателям, подшипникам качения и скольжения, игольчатым и закрытым подшипникам.