Diagnostika okvar valjnih ležajev: utrujenostna razpadanja, obraba, korozija ali električna erozija — in kaj vam vsak vzorec pove, kaj popraviti

Najprej izključite električno erozijo, pred okrivitvijo utrujenosti

Na motorju z frekvenčnim pretvornikom je pravilno žlebiranje ali vzorec pralne deske po obodu tekalne površine električna erozija, ne utrujenost¹⁵. Mehanizem je slepi gredni tok: tok prečka tanko oljno plast in mikrokraterizira tekalno površino, kraterji pa postopoma prerasli v žlebirni vzorec¹⁴.

Zato žlebirna tekalna površina še naprej odpoveduje po vsakem popravljanju mazanja in poravnave — pot toka še obstaja in le njegova prekinitev ustavi ponavljanje^15,21.

En dobavitelj poroča, da slepi gredni tokovi nad 1.5 V prebijejo oljno plast in povzročijo mikrokraterje¹⁴; to vrednost jemljite kot vrednost, ki jo je poročal en vir, ne kot prag za pregled, in vprašajte dobavitelja pogona ali motorja, kakšne dokaze o toku lahko zagotovijo.

Istega poškodbe lahko napačno preberete kot razpadanje, če pogona sploh ne upoštevate, zato preverite vrsto motorja in ureditev pogona, preden se odločite za diagnozo utrujenosti¹⁵.

Ali je razpadanje utrujenost ob koncu življenjske dobe ali prezgodnja utrujenost?

Jamice ali luščenje na tekalnih površinah in kotalnih elementih je utrujenost: ciklična obremenitev sčasoma sčasoma odnese material in to je priračunano pri izračunani življenjski dobi^15,21. Diagnostično vprašanje ni, ali je razpadanje nastalo, ampak ali je nastalo prezgodaj — prezgodnje razpadanje kaže na preobremenitev, ne na napake ležaja²¹.

Preden sprejmete razlago preobremenitve, si oglejte porazdelitev obrabe: utrujenostno razpadanje so jamice na tekalni površini od ciklične obremenitve, medtem ko je obraba zaradi neusklajenosti težja na eni strani tekalne površine¹⁵. Enostranska obrabljena cona vas usmeri k poravnavi gredi in ležišča, ne k nosilnosti.

Če je vzorec enakomerno jamčenje in delovne ure so pod izračunano življenjsko dobo, je naslednje za preverjanje pot obremenitve^15,21.

Korozija ali abrazivna obraba: dve degradirani površini, dva različna popravka

Korozija se kaže kot rjavkasto rdeče jamice ali rja na tekalni površini ali kroglicah in izhaja iz vdora vlage, okvare tesnila, slabega shranjevanja ali napačnega maziva^15,21. Abrazivna obraba je videti drugače: matna obrabljena površina na tekalnih površinah in kotalnih elementih, ki jo povzroča onesnaženo mazivo z abrazivnimi delci²¹.

Čeprav se oboje kaže kot degradirana tekalna površina, potrebujeta različne popravke. Korozija vas usmeri k tesnjenju in pogojem shranjevanja; abrazivna obraba k čistosti maziva in filtraciji ali pogostejši izmenjavi maziva²¹.

Onesnaženje je opisano kot glavni vzrok prezgodnje obrabe, zato je, če je površina matna namesto zarjavela, osumljenec mazivo in njegovo okolje¹⁹.

Najprej izključite poškodbe zaradi montaže in vibracij v mirovanju

Udrtine nastanejo, še preden ležaj sploh začne teči, zato jih izključite, preden katerikoli znak pripisujete obratovalnemu vzroku. Montaža s kladivom namesto nasadnega pritiska pušča udrtine po brinelu pod naključnimi koti¹⁵.

Vibracije med shranjevanjem ali prevozom mirovanja ležaja puščajo eliptične udrtine na razmiku kroglic — lažni brinel¹⁵. Geometrija vzorca ju razlikuje: naključni koti kažejo na način montaže, elipse na razmiku kroglic pa na to, kako je bil ležaj shranjen ali premikan¹⁵.

Če najdete kateri koli od teh vzorcev, je korektivni ukrep v vašem montažnem postopku ali skladišču, ne v obratovalnih pogojih.

Potrdite način okvare z nadzorom, ki ga viri podpirajo

Analiza vibracij in termografija lahko opozorita na razvijajočo se okvaro, preden povzroči izpad, zato ju uporabljajte za potrditev trenda, ne za poimenovanje načina okvare z enim odčitkom¹⁰.

Ležaj nad 300°F v stanju izklopa je verjetno v končni fazi okvare in čas za odziv je lahko ure, ne dni — takrat se osredotočite na omejevanje sekundarne poškodbe gredi in ležišča⁵.

• ✓Preverite, ali ima stroj frekvenčni pretvornik, preden sprejmete diagnozo utrujenosti [S15]
• ✓Primerjajte ugotovljene delovne ure z izračunano življenjsko dobo L10 za dejansko obremenitev [S10]
• ✓Oglejte si porazdelitev obrabe: enakomerno jamčenje nasproti enostranski obrabi [S15]
• ✓Preverite barvo in strukturo površine tekalne poti: rja nasproti matne obrabljenega kovine [S21]
• ✓Iščite eliptične udrtine na razmiku kroglic nasproti udrtin po brinelu pod naključnimi koti [S15]
• ✓Sledite temperaturnemu in vibracijskemu trendu ležaja; sprememba je enako pomembna kot absolutna vrednost [S5]

Prilagodite korektivni ukrep mehanizmu, ki ste ga našli

Vsaka diagnoza nakazuje drugačen popravek. Pri električnem jamčenju so za preprečevanje ponovitve priporočeni izolirani ležaji ali ozemljevalni obroči gredi²¹.

Pri poškodbah zaradi mazanja je spremenljivka sam režim: tako pretirano kot premalo mazanja lahko povzročita okvaro, zato popravite količino in vrsto namesto da preprosto dodajate mazivo¹⁹.

Kjer visoka temperatura, visoka hitrost ali močno onesnaženje premagajo mast, lahko olje odvaja toploto in izpira onesnaževalce, prehod z masti na olje pa je smer, kamor kažejo ti pogoji². Mazivo, ki v teh pogojih izgublja viskoznost, omogoča stik kovine s kovino in nazadnje zagozdenje — to je mehanizem za vzorcem izsušitve².

Pri utrujenosti in obrabi zaradi neusklajenosti je popravek v poti obremenitve in poravnavi, ne v mazivu¹⁵.

Ali je bila življenjska doba res kratka? Uporabite zvezo obremenitev–življenjska doba

Trajnost L10 sledi kubični zvezi z obremenitvijo: podvajanje ekvivalentne dinamične obremenitve skrajša izračunano življenjsko dobo na približno eno osmino^11,12. Formula je L10 = (C/P)³ × 1,000,000 obratov, kjer je C osnovna dinamična nosilnost in P ekvivalentna dinamična obremenitev¹².

Zato majhna preobremenitev da velik primanjkljaj življenjske dobe, prezgodnje razpadanje pa je dokaz o obremenitvi, ne o izdelavi ležaja¹¹.

Navedene vrednosti L10 dajejo grobo pričakovanje za primerjavo: en dobavitelj navaja 30.000 do 100.000 ur za stožčaste valjčne ležaje pri pravilnem mazanju, poravnavi in normalni obremenitvi, drugi pa 40.000 do 100.000 ur kot teoretično vrednost, ki se pogosto navaja za ležaje motorjev^10,14.

Oba razpona sta objavila dobavitelja, zato ju uporabite kot preverjanje, ali je bila opažena življenjska doba kratka, ne kot zagotovljeno življenjsko dobo za vašo uporabo.

Koliko okvare pripada samemu ležaju?

Viri se ne strinjajo, ali so okvare pretežno posledica uporabe ali ležaja, in to nesoglasje ni rešeno^14,15. Na splošno je pojasnjena materialna stran: skozi pobojena GCr15/AISI 52100 dosega HRC60+ z visoko odpornostjo proti obrabi in utrujenostno trdnostjo, zato je to pogosto ležajno jeklo^1,6.

Enako relevantno je, česa merilo ABEC ne nadzoruje, ko se odločate, ali zamenjati ležaj: ne zajema sestave materiala, toplotne obdelave, kakovosti kletke, obdelave površine, notranje zračnosti ali kakovosti mazanja²². Višji razred natančnosti torej ni pot do daljše življenjske dobe proti korenski vzroki v mazanju ali onesnaženju.

Če vaša diagnoza kaže na uporabo, sprememba razreda ležaja tega ne bo popravila.

Deleži okvar, ki jih viri navajajo drugače

Dva vira dajeta različne odgovore na isto vprašanje — kakšen delež okvar povzroča uporaba in kakšen ležaj. Obe vrednosti prihajata s strani na ravni dobaviteljev, zato nobene ne smete citirati v poročilu kot industrijske statistike brez preverjanja njene osnove.

Česa viri ne ugotavljajo

• Noben vir ne zagotavlja morfologije na ravni povečave za ločevanje utruddenostnega luščenja od obrabe, korozije in električne erozije — za to je potreben laboratorij ali specializiran vir.
• Noben vir ne obravnava magnetno-prahovega preiskovanja, preiskovanja s penetranti, frekvenčne analize BPFO/BPFI/BSF/FTF, udarnih pulzov, merjenja električnega toka ali analize maziva kot diagnostičnih metod za te načine poškodb.
• Noben vir ne kvantificira hitrosti obrabe, hitrosti korozije ali krivulj časa do okvare pri različnih obratovalnih pogojih.
• Noben vir ne opisuje vsebine ISO 15243 ali terminologije ANSI/ABMA o načinih okvar, zato nobenega ni mogoče uporabiti za razvrščanje poškodbe.
• Noben vir ne obravnava korozijsko odpornih materialov ali prevlek, določenih tipov nadgradnje tesnil, postopkov popravljanja naravnanja ali revizije postopka montaže kot korektivnih ukrepov.
• Noben vir ne obravnava vibracij kot korenskega vzroka utruddenostnega luščenja ali pretirane temperature kot ločenega vzroka poleg izsušitve maziva.
• Noben vir ne obravnava izbire tipa tesnila ali zaščitnega pokrova ali izbire notranje zračnosti kot konstrukcijskih dejavnikov pri preprečevanju okvar.
• Noben vir ne zagotavlja celovite porazdelitve korenskih vzrokov za vse načine poškodb.