Přehled testovaných ložisek, detekce a charakter poškození

Transkript

1 Přehled testvaných lžisek, detekce a chaakte pškzení 1 Valivá lžiska 1.1 Valivá lžení Rzdíl mezi kluzným a valivým ulžením je lidstvu znám již p mnh tisíc let. Příkladem může být vznik dávných staveb, skládajících se z hmných blků (nejčastěji kvádů) kamene. Můžeme s učitu jisttu předpkládat, že ve většině případů byla dpava těžkých těles ealizvána pstřednictvím valivých elementů (např. kmeny stmů). Tímt způsbem se daly přemístit i něklikatunvá tělesa. Ob. 1 Ukázka ůzných typů lžisek [1] Dnešní dba dispnuje kmpaktními lžiskvými systémy se značným mnžstvím pžadvaných velikstí a únsnstí. Sučasné elementy pužívané ve valivých lžiscích se vyjadřují celu řadu ůzných tvaů (kuličky, válečky, sudečky, jehly, atd.) viz b. 1. Nejen valivé elementy mhu být vybeny z tadičních i netadičních mateiálů, ale i například klece viz b. 2 (kvvé, plastvé) a díky nvým duhům pvlaků lze dsáhnut i vyšší dlnsti valivých pvchů. Ob. 2 Ukázka lžiska s plastvu klecí [2] Ob. 3 Ukázka pittingu na kuličce lžiska [3] 1

2 1.2 Optřebení valivých plch Nejčastějším ptřebením, kteé se vyskytuje u valivých lžisek, je tzv. pitting (b 3). Takt nazvané ptřebení vzniká jak důsledek cyklickéh zpevňvání mateiálu pd zatížením (plastické demace, zpevňvání miknevnstí pvchu). Pvtním příznakem je vznik mikthlin na pvchu a v malé hlubce pd pvchem cyklicky namáhanéh mateiálu. Větvením únavvých thlin a následným dlupváním pvchu vzniká dlíčkvé ptřebení (pitting). Rzšiřváním pškzení a dlupváním větších vstev mateiálu vzniká další stádium pškzení nazvané temínem spalling neb laking (dpadávání, dlupvání mateiálu) viz b. 4. Ob. 4 Ukázka spaingu (lakingu) na vnějším kužku lžiska [4] 1.3 Testvací stanice a kuličkvá lžiska Testvací stanice SA67 (b. 5), na kteé pbíhá ealizace tht pjektu (FRVŠ G1), je učena p tvanlivstní zkušky adiálních lžisek. V sučasné dbě jsu testvána jednřadá kuličkvá lžiska, kteá jsu asi nejvíce zšířena v půmyslu a běžných pvzech. Hlavními důvdy vlby tht typu lžiska jsu tedy: pužití v šikých půmyslvých dvětvích, přijatelná cenvá plitika a mžnst elativně snadné demntáže. P testvání se pužívají jak zakytvaná lžiska (s náplní maziva), tak i nezakytvaná lžiska, ke kteým je mžné nastavit intenzitu vnějšíh přísunu maziva. Ob. 5 Expeimentální zkušební stanice SA67 p tvanlivstní zkušky lžisek [5] 2

3 Katalgy výbců udávají jedntlivé typy a vaianty nmalizvaných lžisek. V našem případě je testvané lžisk značen jak Pvní dvjčíslí značuje typ lžiska (62 jednřadé kuličkvé lžisk). Pslední dvjčíslí značuje nmalizvaný půmě vnitřníh kužku lžiska p nasazení na hřídel d (00 d=10 mm, 01 d=12 mm, 02 d=15 mm, 03 d=17 mm, 04 d=20 mm). Od 04 je dvjčíslí násben pěti, až d půměu 495 mm. U změů menších než 10 mm, neb větších než 495 je míst dvjčíslí připjen čísl vyjadřující vnitřní půmě v mm. 1.4 Chaakteistické lžiskvé ekvence Otáčkvé ekvence jedntlivých částí lžiska jsu vypčteny z bvdvých ychlstí spludvalujících se částí (vnitřní kužek, střed kuličky, klec, vnější kužek). Za předpkladu, že se vnější kužek zpavidla netáčí, je výpčet ekvencí pškzení jedntlivých částí lžiska následující [6]: e i b c n d = 1 csα 2 ds n d = 1+ csα 2 d s d s d = 1 csα 2d d s 1 d = 1+ csα 2 d s 2 Ob. 6 Ukázka lžiska 6204 [7] kde: e [Hz] - ekvence dpvídající závadě vnějšíh kužku i [Hz] - ekvence dpvídající závadě vnitřníh kužku b [Hz] - ekvence dpvídající závadě kuličky, neb válečku c [Hz] - ekvence dpvídající závadě klece [Hz] - ekvence daná elativními táčkami vnitřníh a vnějšíh kužku n [-] - pčet kuliček, neb válečků d s [m] - ztečný půmě lžiska d [m] - půmě kuliček lžiska α [-] - stykvý úhel 3

4 2 Vnitřní vůle lžiska 2.1 Malá vnitřní vůle lžiska Neddžení učité veliksti vnitřní vůle lžiska může znamenat značné zatížení valivých elementů i bez půsbení vnějšíh zatížení. Nalisvání lžiska na hřídel, neb hřev vlivem pvzních pdmínek dkáže značně zmenšit adiální vůli. V případě hřevu, kde zpavidla dchází k většímu zahřívání vnitřníh ze dvu kužků lžiska, může situace vyústit až k vytvření negativní vůle. Velké přetížení kntaktními silami pak vede k apidnímu zkácení živtnsti lžiska a případně k nečekané haváii. 2.2 Velká vnitřní vůle lžiska Příliš velká vůle bvykle způsbuje nevnměné zlžení zatížení, tedy zlžení zatížení na menší pčet elementů, a tím i k přetížení v lkálním místě lžiska. 3 Živtnst lžiska Živtnstí lžiska se zumí jeh schpnst plnit pžadvané unkce, p kteé byl lžisk navžen. Živtnst lžiska je dba chdu až d jeh přeušení i vlivem jiných příčin, než je únava mateiálů. Za uplynutí živtnsti lze například pvažvat: ztžení klece, pasknutí valivéh tělesa, neb kužku lžiska, zadření lžiska, překčení učité teplty, neb pžadvané přesnsti lžiska [8] [9]. 4 Tvanlivst lžiska Tvanlivst lžiska lze zdělit na tvanlivst skutečnu a tvanlivst vypčtenu. 4.1 Tvanlivst skutečná je dba chdu lžiska až d vzniku dlíčkvéh ptřebení (pittingu) na někteé z valivých plch. Vyjadřuje se v pčtu celkvých táček, neb v pčtu celkvých hdin chdu při stanvené ekvenci táčení. Vzhledem k velkému zptylu skutečné tvanlivsti (až dvacetinásbné) služí ientace dle vypčtené tvanlivsti. 4.2 Tvanlivst vypčtená (základní tvanlivst) se získává ze séie expeimentálních zkušek pvedených za stejných pdmínek p 20 až 30 lžisek. S tvanlivstní pavděpdbnstí 90 % se učila knstanta C (základní dynamická únsnst), kteá je uvedena v katalzích výbců. Zatížení F lze dplnit násbením sučiniteli (pavděpdbnsti haváie, pužitéh mateiálu a pvzními pdmínkami). Pdbné inmace lze nalézt například na manuál knstuktéa. Existuje základní závislst mezi zatížením a tvanlivstí lžiska: 3 F * LN = knst. knst. = C L N C = F m 6.10 kde: C [N] - dynamická únsnst kul. lžiska F [N] - zatížení kul. Lžiska ( m [-] - expnent chaakteizující typ valivých elementů L N [t] - celkvý pčet táček (tvanlivst lžiska) L h [h] - celkvý pčet hdin (tvanlivst lžiska) n [min -1 ] - táčky hnacíh ústjí L h = C F m n Uvedené vnice mají mezení p extémní (maximální a minimální) hdnty zatížení, ekvenci táčení, veliksti teplty, maziva a další [9]. 4

5 5 Příčiny puch lžisek Zde je bsažen puze kátký výbě hlavních příčin pškzení lžisek [8] a další příčiny je mžné dstudvat z dstupných inmačních zdjů [10]. 5.1 Pitting - Nejčastější puchu lžisek v pvzu bývá vznik únavvéh ptřebení pitting (b. 3), kteé se zvíjí d dalších stádií pušení pvchu laking, spalling (b. 7). Mateiál dpadávající z místa vzniku pittingu se dstává mezi valivé plchy a pškzuje lžisk s ještě větší ychlstí. Tam kde je t z knstukčníh hlediska mžné, se využívá tě valivých plch p dstanění nečistt ze sustavy. Rychlst vzniku únavvéh ptřebení valivých plch je vlivněna celu řadu aktů, jedním z hlavních je přítmnst a duh maziva v místě kntaktu. Mezi další vlivňující akty patří například zatížení, pvzní teplta a další. Ke zvýšené dlnsti vůči únavvému ptřebení lze dspět také zvlením vhdné technlgie bábění valivých plch. Ob. 7 Flaking na vnitřním kužku lžiska [10] 5.2 Místní tvalé demace - vznikají v důsledku vlivů jak jsu (nespávné nalisvání lžiska, při přepavě velkých lžisek vlivem vibací, neb přítmnstí vniku cizíh tvdéh tělesa d lžiska). Tvalé demace vlivem nespávnéh nalisvání mhu vzniknut v případě, kdy je přenášena lisvací síla přes valivé elementy lžiska. Přepava lžisek nadměných velikstí může způsbit zatížení přes elementy a splu s vibacemi dchází k takzvanému alse binelling nespávnému binellvání (b. 8). Aby se zabánil takt vzniklému pškzení, jedntlivé části lžiska se vypdkládají (dlehčují). V případě půjezdu valivéh elementu přes tvdé cizí těles se může také vytvřit tvalá místní demace d dáhy lžiska. Ob. 8 False binelling na vnitřním kužku lžiska [10] 5.3 Nadměný tě - je nejčastějším pjevem pškzení u klecí lžisek, následkem je pak ztáta přesnsti, neb zvětšení vůle lžiska. 5.4 Vnik ýh - ve valivých plchách v důsledku nedstatku maziva a velkéh zatížení. 5

6 5.5 Thliny a lmy - jsu nebezpečné z hlediska náhléh vzniku a tím i nebezpečí haváie. Paskliny v lžisku vznikají zpavidla nadměným zatížením, demacemi kužků vlivem nalisvání lžiska, neb se mhu šířit d místa pušenéh pvchu (spallingu, lakingu). Ob. 9 Thliny na vnitřním kužku lžiska [10] 5.6 Ohřev a bjemvé ppuštění - jsu způsbeny extémními pvzními pdmínkami (nadměné zatížení, nedstatek maziva, velké ychlsti táčení, přívd tepla z vnějšku, atd.) Obecně platí, že se vnitřní kužek lžiska vlivem své menší plchy zahřívá více (např. až 30 ) než kužek vnější, ale v paxi spíše více záleží na samtné knstukci ulžení (dvdu tepla). 5.7 Půchdu elektickéh pudu lžiskem - může způsbit jiskření mezi kntakty a pškzení pvchu jak valivých elementů, tak i kužků lžiska. Ob. 10 Electical Csin na vnitřním kužku lžiska [10] 5.8 Vnější pškzení lžiska - suvisí s jeh ulžením. Typickými ukazateli na vnější pškzení jsu: uvlnění vnitřníh kužku lžiska z hřídele a následná stykvá kze, zapříčiněná vlhkstí. Ob. 11 Fetting na vnitřním kužku lžiska [10] 6

7 6. Pužitá liteatua a dstupné zdje [1] THB Beaings C., Ltd. Pducts, [nline]. [cit ]. URL: < [2] PEM Plant Engineeing and Maintenance, [nline], [cit ]. URL: < [3] CHALOUPKA, P. Pcesy kntaktníh pškzení lžiskvých mateiálů. Bn: Vyské učení technické v Bně, Fakulta stjníh inženýství, s. Veducí bakalářské páce Ing. Filip Ht, [nline], [cit ]. URL: < [4] Allied Beaings Supply Cpany, [nline], [cit ]. URL: < [5] SUCHANEK, D. Úpava zkušebníh zařízení lžisek p aplikaci metdy akustické emise. Bn: Vyské učení technické v Bně, Fakulta stjníh inženýství, s. Veducí diplmvé páce dc. Ing. Pavel Mazal, CSc. [nline], [cit ]. URL: < [6] KREIDL, M., ŠMÍD, R.: TECHNICKÁ DIAGNOSTIKA, senzy metdy analýza signálu. 1. vydání, BEN technická liteatua, Paha 2006, 408 stan, ISBN [7] SKF Lžiska, a.s., [nline], [cit ]. URL: < [8] BOHÁČEK, F.: Části a mechanismy stjů II, Hřídele, tiblgie, lžiska, PC-DIR spl. s... Nakladatelství Bn 1983, ISBN [9] ZKL, a. s., [nline], [cit ]. URL: < [10] NSK Ltd., [nline], [cit ]. URL: < 7