Valivé Ložiská Typy poškodenia ložísk

Transkript

1 Valivé Ložiská Typy poškodenia ložísk 71672B Copyright SPM

2 Bearing failures Poškodenia ložísk Normálna únava Predčasná únava vrúbkovaním (cudzie častice) Predčasná únava oterom Opotrebenie leštením Povrchová únava Rozmazanie Korózia Elektrický prúd Drobenie (Odlupovanie) Trhliny 71672B Copyright SPM

3 Poškodenia ložísk Nesprávné mazání Plánovaná únava materiálu Jiné d vody Nesprávná instalace Iba 25% všetkých ložísk v priemyselných aplikáciách dosahujú vypočítanú trvanlivosť. Môže byť veľa dôvodov, napr. ťažší náklad, než sa predpokladalo, nedostatočné mazanie, nedbalé zaobchádzanie, neefektívne tesnenia, atď. Tým, že sa skúmajú vady ložísk, je možné vytvoriť si názor na príčinu škody, a prijať potrebné opatrenia, aby sa zabránilo, aby porucha sa opakovala B Copyright SPM

4 Normálna únava Keď valivé ložisko sa otáča, a je zaťažené na určitú úroveň, je vystavená fenoménu únavy. K tomu dochádza, keď telo vytvára vysoké valcovanie, striedanie napätia pod povrchom obežnej dráhy. Najnebezpečnejšie napätia sú šmykové napätia, ktoré mení smer pri každom prechode valivého telesa. Ak sú dostatočne vysoké, tieto tlaky spôsobujú prasklinu, ktorá sa vytvára pod povrchom obežnej dráhy. S odstupom času tá trhlina rastie, až nakoniec materiál nad trhlinou vytrhne B Copyright SPM

5 Únava vrúbkovaním V prípade, že mazivo obsahuje veľké a ťažké cudzie častice, existuje riziko ťažkých odtlačkov na plochách pri priebežnom kontakte. Zvýšené vady, kvôli posunu materiálu ťažkým vrúbkovaním, pôsobia podpovrchovú únavu. Dôvodom je koncentrácia zaťaženia na vyvýšený okraj okolo zárezu B Copyright SPM

6 Únava kvôli oteru Abrazívne opotrebenie je pomerne mierna forma opotrebovania a nespôsobuje žiadne veľké problémy, kým vnútorná geometria ložiska sa príliš nemení. Abrazívnemu opotrebeniu dochádza medzi dvoma spájanými dielmi, u ktorých dochádza k vzájomnému posuvu. Posuvný pohyb spôsobuje abrazívne opotrebenie povrchu v podstate rovnakým spôsobom, ako keď je povrch šmirgľovaný. Obrázok ukazuje, ako ku sklzu dochádza v súdečkových ložiskách. Obvodová rýchlosť valčeka bude najvyššia v strede dráhy, kde priemer je najväčší. Priemer na koncoch valčeka je menšia, čo znamená nižšie obvodové rýchlosti. Tento rozdiel v obvodovej rýchlosti vedie ku sklzu pri priebežnom kontakte B Copyright SPM

7 Korózia Korózia je snáď najčastejší dôvod pre krátku životnosť ložísk, hlavne u papierenských strojoch. Riziko korózie je najvyššia u stojacích ložiskách, napr. náhradné valce. Keď dôjde k otáčaniu takéhoto ložiska, prítomná voda sa dostáva do maziva. Táto voda sa hromadí v spodnej časti ložiska. Koncentrácia vody bude najvyššia v určitej vzdialenosti od valivého kontaktu, viď. obrázok. Dôvodom je to, že voľná voda v oleji, ktorý je ťažší ako olej, bude klesať, až kým sa natrafí na vhodnú medzeru medzi valcom a dráhou. Vzniknutá hrdza zvyčajne vedie k predčasnému poškodeniu, rozšírenému odlupovaniu, materiál vystavený štrukturálnej zmene a oblasť nosnej plochy je znížená do tej miery, že dochádza k preťaženiu. Fotografia ukazuje vplyv, ku ktorému došlo v dôsledku hlbokej korózii v statických podmienkach B Copyright SPM

8 Rozmazanie K rozmazaniu, rovnako ako u väčšiny iných s mazaním súvisiacich poškodeniach, dochádza medzi dvoma dotykovými plochami. Rozdiel je v tom, že k rozmazaniu dochádza pri valcovom kontakte, keď sa olejový film rozdelí v dôsledku vysokej klznej rýchlosti a / alebo zaťaženia. Teplota v týchto kontaktných miestach môže byť tak veľká, že dochádza k zrúteniu olejového filmu. Obe plochy sa spájajú spoločne, v miestach dochádza ku kontaktu kov kov. Tento proces pôsobí ako zvárací materiál, častice sa prenášajú z jednej strany na druhú, čo vedie k vyššiemu treniu. Tento jav sa nazýva tiež oterom, alebo opotrebením lepením. Rozmazanie je najnebezpečnejší typ poškodenia povrchu, povrchy sú čím ďalej drsnejšie, dochádza k nedostatočnej hrúbke mazacieho filmu B Copyright SPM

9 Rozmazanie Rozmazanie na povrchu valca zo sudečkového ložiska. Fotka so zväčšením 100x B Copyright SPM

10 Vyhladená plocha Môže dôjsť u ložiskách s nízkou hrúbkou mazacieho filmu. Všeobecne vyhladená plocha je dôsledkom nerovností prichádzajúcich do priameho kontaktu, pri zmiešanom mazaní, alebo prevádzkovaní na hranici potrebných mazacích podmienok (obr.a). Pri dotyku trecie sily sa zvýšia na určitú veľkosť, vytvárajú sa malé praskliny na povrchu, a tieto trhliny môžu sa rozvinúť do mikrotrhliny (obr. B a C). Všeobecne sa jedná o mikrotrhliny, nie sú viditeľné voľným okom, pretože sú len veľkosti niekoľkých µm. Povrch, vyzerá šedý a bez lesku, ale pod mikroskopom je možné vidieť množstvo trhlín. Mikrotrhliny môžu byť tiež spôsobené tým, že EP prísady boli príliš agresívne, a to najmä pri zvýšených teplotách B Copyright SPM

11 Vyhladená plocha Fotografie zobrazujú vyhladený povrch v pokročilom štádiu, t.j. ako mikrotrhliny sa vyvinuli pre stredne veľké trhliny 10 až 100 µm veľkosti. Častice z mikrotrhliny môžu tiež zvýšiť abrazívne opotrebenie. Najlepší spôsob, ako sa vyhnúť vyhladenému povrchu je zvýšiť hrúbku olejového filmu B Copyright SPM

12 Opotrebenie leštením Rovné plochy vzhľadom k lešteniu a k plastickej deformácii nerovností Obežné dráhy nových súdkových ložísk sú lesklé, ale nie zrkadlovo. Preto zrkadlové povrchy guľového, valčekového ložiska ešte neznamenajú, že počas prevádzky došlo k zarovnaniu plochy. Najobvyklejšie vysvetlenie zrkadlovo lesklých obežných dráh u valivého ložiska je, že ložisko je zle mazané. Tenký olejový film umožňuje kontaktu kov na kov, ktorý vedie k opotrebeniu a plastickej deformácii nerovností. Zrkadlový povrch je výhodou tak dlho, kým opotrebenie z plastickej deformácie povrchových nerovností je mierne, je teda "liečba" povrchu obmedzená iba na nerovností. Povrchy nie sú schopní vytvoriť olejový film, napriek zlepšeniu drsnosti povrchu v dôsledku leštenia. Viskozita oleja je príliš nízka a existuje mnoho veľmi malých brúsnych znečisťujúcich častíc v oleji Ložisko bolo s nepretržitým leštením opotrebené, dochádza k zníženiu rozmerov a zvýšeniu radiálnej vôle v ložisku B Copyright SPM

13 Prechod elektrického prúdu Keď elektrický prúd prechádza ložiskom, t.j. prechádza z jedného krúžku na druhý prostredníctvom valivých teliesok, dôjde k jeho poškodeniu. Na styčných plochách sa vytvára povrch podobný procesu zvárania elektrickým oblúkom. Materiál sa zahrieva na vysokú teplotu, čo vedie k sfarbeniu oblasti, kde je materiál, popustený alebo roztavený. Malé krátery sa môžu tiež tvoriť na miestach, kde kov sa nerozpustil B Copyright SPM

14 Prechod elektrického prúdu Fotografia ukazuje na zvlnenú vrstvu (zvlnenie), spôsobené prechodom elektrického prúdu, na vonkajšom krúžku naklápacieho valčekového ložiska B Copyright SPM

15 Odlupovanie (drobenie) Drobeniu dochádza v dôsledku únavy, a to buď, že ložisko dosiahlo koniec svojej normálnej životnosti, alebo tým, že veľkou záťažou, vznikajú zárezy, v dôsledku korózie, prechodu elektrického prúdu alebo nedostatočného mazania. Ak je zistené drobenie v ranom štádiu, keď škoda nie je príliš rozsiahla, je často možné určiť jeho príčinu a prijať opatrenia, aby sa zabránilo, aby sa škoda rozšírila, alebo sa opakovala. Pri odlupovaní, keď proces sa dostáva do určitej fázy, môže byť detekovaná z hlučnosti a vibrácie. V tejto fáze je tu veľké riziko škody na iných strojných častiach B Copyright SPM

16 71672 B Copyright SPM B Copyright SPM