Vgradnja in razstavljanje industrijskih ležajev: pot sile, temperaturno območje segrevanja in znaki poškodbe

Izločite vsak postop, ki ležaj zabija skozi kotalne elemente

Ležaj poškoduje ne orodje, ampak pot obremenitve. Sila pri vgradnji mora delovati na obroč, ki se vgrajuje, in se nikoli ne sme prenašati skozi kotalne elemente¹.

Če sila gre samo na notranji obroč, se lahko kroglice pritisnejo na zunanji obroč in poškrbajo tekalno površino, kar se potem pokaže kot hrup v obratovanju²⁸.

Notranji obroč je del, ki sedi na vrteči se gredi, zato je naravna točka pritiska za nasad na gred — prav zato pa je treba nasprotni obroč podpreti, ne pa pustiti, da reakcijo prenese skozi komplet kroglic²¹.

Udaranje ali neposredno obremenjevanje zunanjega obroča med vgradnjo poškoduje tekalno površino, povzroča hrup in poslabša sposobnost ležaja, da nosi zunanje obremenitve¹⁵. Ko se oba obroča vgrajujeta hkrati, podporna plošča deluje enakomeren pritisk na oba²⁸.

Viri ne opisujejo korak za korakom postopka podpore nasprotnega obroča niti velikosti sile, zato je ureditev reakcije postavka postopka, ki ga je treba zapisati in preveriti, ne številka iz vira.

Stiskanje ali vgradnja s segrevanjem: kateri nasad potisne izbiro k segrevanju

Ležaj z valjasto vrtino se običajno vgrajuje na gred z nasadnim pritiskom ali pa se segreje, da se pred sestavljanjem razširi notranji premer, kot nasad z krčenjem¹⁵. Izbira je odvisna od tipa ležaja in oblike nasada.

Notranji obroči tipično zahtevajo nasadni interferenčni pritisk in pri večjih ležajih ali večjem prerastku vgradnja s segrevanjem zmanjšuje tveganje poškodbe tekalne površine pri stiskanju¹⁵. To je mehanizem za preferenco: stiskanje velikega obroča z velikim prerastkom zahteva visoko aksialno silo in vsak del te sile, ki doseže komplet kroglic ali valjčkov, poškrba tekalno površino.

Predhodno segretje obroča odstrani večino sile, potrebne za njegovo osaditev. Pri tesnih nasadih segrevanje ležaja ali ohlajanje gredi poenostavi vgradnjo¹.

Če nasadni pritisk zahteva zunanji obroč, se ležaj lahko namesto tega ohladi s suhim ledom, da se pred vgradnjo skrči, in v tem primeru je najprej potrebna zaščita pred rjo¹⁵.

Pred katero koli potjo preverite, da se mere ležaja ujemajo z ležiščem in gredjo ter da so obdelane kontaktne površine pravokotne; neujemajoče mere ali nepravokotne površine povzročajo ekscentričnost in koncentracijo napetosti pri stiskanju¹⁵.

Postavite temperaturno območje segrevanja, ki ga znate zagovarjati

Poročana praksa vgradnje je, da se ležaj segreje na med 80 in 100 C za nasadni interferenčni pritisk na gred²⁰.

Krajše časovne indukcijske odmike na 225 C se je izkazalo, da se izognejo omehčanju, tudi ko je bila jekla sama po martenzitni premeni popuščena pri 150 C, in 40-sekundni odmik na 230 C je naveden kot trdnostno enakovreden enourni obdelavi pri 150 C²⁰.

Razlog, zakaj je zgornja meja pomembna, je metalurška: ležajno jeklo, popuščeno pri nizki temperaturi, se pri dolgotrajnem obratovanju nad približno 200 C omehča, kar je njegova najvišja dovoljena obratovalna temperatura²⁰. Kratek indukcijski odmik ni enako izpostavljanje kot zadrževanje v peči ali olju in viri ju obravnavajo ločeno.

Tega, kar viri ne storijo, je, da bi katero koli od teh vrednosti naredili vladajoči maksimum za določen tip ležaja. Območje zapišite kot mejo postopka, ki jo postavite z dobaviteljem ležajev, in povprašajte po meji temperaturne razlike ter najvišji temperaturi zadrževanja za točno tisti ležaj, ki ga vgrajujete.

Preverite, da nasadni pritisk ni požrl obratovalno zračnost

Ko se notranja obloga ležaja vgrajuje na gred z nasadnim pritiskom, se zunanji premer notranje obloge razširi, kar zmanjša izdelano, torej delavniško notranjo zračnost¹⁶. Če tega učinkovitega zmanjšanja notranje radialne zračnosti ni pravilno izračunano, delavniške zračnosti morda ne bo ostalo dovolj, da bi sploh ostala katera koli obratovalna zračnost¹⁶.

Nekaj notranje zračnosti je nujno, da se prepreči prekomerno nastajanje toplote, njena izguba pa vodi v toplotni beg: začetno obratovanje ustvarja toploto, višja temperatura ležaja ustvari negativno notranjo zračnost, ta ustvari še več toplote in tako naprej, dokler ležaj ni preveč vroč za svoje mazanje in ne odpove hitro¹⁶.

To je preizkus izbire prav toliko kot preizkus vgradnje — nasad, ki ga določite, in razred zračnosti, ki ga naročite, se morata presojati skupaj, viri pa ne objavljajo številke zmanjšanja zračnosti za odštevanje. Vprašajte dobavitelja, kakšno zmanjšanje zračnosti povzroči določen nasad pri tej velikosti ležaja.

Orodje: kaj zahteva izbrana metoda in kaj izločiti

Izbira orodja je eden od dejavnikov, ki vplivajo na uspešnost vgradnje in operativno življenjsko dobo ležaja, zato jo uredite pred začetkom dela, ne pri stroju¹³.

• ✓Uporabljajte namensko razvita orodja za vgradnjo in razstavljanje; improvizirana orodja, kot je bakrena palica, niso priporočena, ker lahko deformirajo ležaj, poškodujejo kotalne elemente ali povzročijo odpoved ležaja [S13].
• ✓Pri večjih ležajih z nasadnimi pritiski za enakomeren pritisk uporabljajte stiskalnico ali hidravlični sistem namesto udarne sile [S1].
• ✓Izogibajte se kladivom in pretirani sili med vgradnjo, ki lahko poškodujejo ležaj in okolico [S1].
• ✓Pri uporabi tulca jo držite v sredini in klikajte rahlo, da se izognete ekscentričnosti ali poškodbi [S13][S28].
• ✓Pri sočasni vgradnji notranjega in zunanjega obroča uporabite podporno ploščo za enakomeren pritisk na oba obroča [S28].
• ✓Pred vgradnjo novega ležaja se prepričajte, da je številka modela pravilna, preverite, ali radialna zračnost izpolnjuje veljavno zahtevo, in pregledajte nasadne površine za praskami, prahom ali ostanki peščene forme, po potrebi jih očistite z brusnim kamnom ali krpo [S13].
• ✓Če se vgrajuje rabljen ležaj, preverite površine kroglic ali valjčkov za zadri, praskami ali razpokami [S13].

Branje znakov, da je vgradnja ali razstavljanje že naredilo škodo

Hrup po vgradnji ne pomeni nujno pokvarjenega ležaja. Pogosti vzroki vključujejo poškodbo tekalne površine od nepravilnega obremenjevanja zunanjega obroča, ekscentrično vgradnjo, slabe pogoje stiskanja ali nezadostno mazanje²⁸.

Ker več teh vzrokov daje isti simptom, identifikacija korenskega vzroka pomeni pregledati način vgradnje, pogoje nasada in mazanje skupaj, namesto da se ležaj zamenja in postopek ponovi²⁸. Temperatura je drugi pokazatelj.

Ležaj, ki obratuje med 250 in 300 F, je verjetno na kateri koli stopnji odpovedi, preostala življenjska doba pa je lahko zelo spremenljiva; v tem trenutku uporabite druge napovedovalne tehnologije, kot so analiza vibracij, infrardeče in ultrazvočno preskušanje, in povečajte pogostost spremljanja, dokler niso sprejeti ukrepi⁵.

Kategorije vidne škode, ki jo razstavljanje lahko potrdi, vključujejo napačen brinelling, fretting korozijo, udrtine, razpoke, abrazivno obrabo, korozijo in predčasno luščenje od kontaktne utrujenosti¹⁸.

Viri ne podajajo sprejemnih pragov za preostalo zračnost, obeh odstopanj ali vibracij, niti preslikave korenskih vzrokov za natiranje, električno erozijo ali poškodbo kletke in tesnila od vgradnje, zato sprejemni merili po vgradnji ostajata postavki, ki ju preverja kupec.

Trgovske posledice in preverjanja, ki jih viri ne morejo podati

Napaka v postopku ima ceno v dobavni verigi poleg cene popravila. V enem opisanem primeru v jeklarni je prvotni izdelovalec navedel štiritedenski rok dobave proti 72-urni dobavi križno nadomeščenega ležaja³⁰.

Prav ta kontrast je uporabni del primera; določen ležaj, rezultat inšpekcijskega pregleda in številka zastojev so lastno pripovedovanje tega ponudnika in jih ne smemo brati kot tržni merilo.

Dostopnost orodij je drugi trgovski vzvod: dobavitelji založijo snemalce, indukcijske grelce, orodja za vgradnjo in razstavljanje, orodja za poravnavo in infrardeče termometre kot pot do vgradnje in odstranjevanja brez poškodb¹⁹.

Nekateri izdelovalci ležajev ponujajo tudi popravilo in obnovo, servisno inženirstvo ter usposabljanje pred in po prodaji, kar je pot za razmislek, ko zgodovina okvar kaže na postopek, ne na ležaj¹⁸.

Noben vir v tem naboru ne navaja, kako se obravnava garancijski zahtevek po nepravilni vgradnji, niti ne primerja stroška nakupa orodij z oddajanjem dela zunaj, zato je treba oboje urediti z dobaviteljem in z lastnim upravljanjem vzdrževanja.

Kjer se viri ne strinjajo ali molčijo o številkah

Nobena od številk spodaj ni uveljavljena kot specifikacija s tem naborom virov. Vsaka vrstica prikazuje, kaj se dejansko poroča, in kaj preveriti, preden številko zapišete v postopek.

Česa viri ne ugotavljajo

• Noben vir ne navaja najvišje temperature segrevanja ali meje temperaturne razlike kot odločilne specifikacije za določeno vrsto ležaja.
• Noben vir ne navaja mej sile ali toplote pri razstavljanju, meril za izbiranje vlečnega orodja ali navodil za točko reakcije.
• Noben vir ne navaja izrecnega postopka podpore nasprotnega obroča med stiskanjem.
• Noben vir ne navaja območij zmogljivosti orodij ali specifikacij nadzora temperature.
• Noben vir ne navaja pragov sprejemanja preostale zračnosti, izbijanja ali vibracij po montaži.
• Noben vir ne povezuje korenskih vzrokov zdrsa (smearing), električne erozije ali poškodbe kletke in tesnila z montažo.
• Noben vir ne obravnava garancijskih posledic nepravilne montaže in ne primerja stroškov orodja z oddajo dela zunanjim izvajalcem.
• Noben vir ne navaja veljavne ISO, DIN ali proizvajalčeve norme oziroma zahteve po certificiranju osebja za montažo ali razstavljanje.