Veerelaagrite killustumise mõistmine
Definitsioon: Mis on kildumine?
Killustumine (nimetatakse ka killuks, koorumiseks või auklikuks tekkimiseks, kui see on väike) on materjali lokaalne koorumine, mõranemine või purunemine laagrirõngaste või veerelementide pinnalt veeremiskontakti väsimuse tõttu. Killuke ilmub kraatri, augu või killuna, kus materjalitükk on pinnalt lahti murdunud, jättes maha kareda, kahjustatud ala. Kui veerelemendid liiguvad killust üle, tekitavad nad löögijõude, mis loovad iseloomuliku vibratsioon konkreetsel laagri rikete sagedused.
Killuminektsioon on laagri kõige levinum ja tavalisem rikkeviis, mis tähistab laagri väsimuse eluea lõppu. See erineb ... kandma (materjali järkjärguline eemaldamine) või aukude tekitamine (korrosioonist tingitud pinnakahjustus). Killud on tuvastatavad läbi vibratsiooni analüüs kuid enne laagri täielikku riket, mistõttu on see ennustavate hooldusprogrammide peamine sihtmärk.
Killustumise füüsiline mehhanism
Veereva kontakti väsimusprotsess
Murenemine tekib progresseeruva väsimusprotsessi kaudu:
- Tsükliline laadimine: Iga kord, kui veerev element möödub võistlusrajal punktist, tekitab see hertsi kontaktpinge (tavaliselt 1000–3000 MPa).
- Pinnasealune nihkepinge: Maksimaalne nihkepinge tekib veidi pinna all (tavaliselt 0,2–0,5 mm sügavusel)
- Pragude tekkimise algus: Pärast miljoneid või miljardeid tsükleid tekib mikroskoopiline pragu maa-aluse pinge kontsentratsiooni juures
- Pragude levik: Pragu kasvab pinnaga paralleelselt, seejärel hargneb pinna poole ja sügavamale materjali sisse
- Materjalide eraldamine: Pragude võrgustik isoleerib materjalitüki
- Kildude moodustumine: Isoleeritud materjal vabaneb, jättes maha kraatri või augu
Tüüpilised spallide omadused
- Suurus: Algselt 1-5 mm läbimõõduga, võib kasvada 10-20 mm-ni või rohkem.
- Sügavus: 0,2–2 mm sügavusele karastatud korpusesse
- Kuju: Ebakorrapärane kraater kareda põhja ja servadega
- Asukoht: Kõige sagedamini koormustsooni välisjooksul
- Välimus: Metalliline, esialgu teravate servadega läikiv pind; tumeneb edasisel töötamisel
Põhjused ja soodustavad tegurid
Normaalne väsimuselu
- Kõigil laagritel on piiratud väsimuspiir (L10 eluiga – 90% on siiani püsinud)
- Killuminektsioon on eeldatav rikkeviis eluea lõpus
- Õige laagrivalik tagab rakendusele piisava eluea
- See ei ole defekt, kui see ilmneb arvutatud L10 eluea jooksul või pärast seda.
Enneaegse killustumise põhjused
- Ülekoormus: Laagri nimiväärtusest suuremad koormused lühendavad oluliselt eluiga (eluiga ∝ 1/koormus³)
- Halb määrimine: Ebapiisav kile paksus suurendab pinnapinget
- Saastumine: Osakesed, mis tekitavad pingetõusereid, mis algatavad pragusid
- Joondumatuse: Servakoormus, mis tekitab suuri lokaalseid pingeid
- Vale paigaldamine: Paigaldamise ajal tekkinud kahjustused, mis põhjustavad varajasi rikkeid
- Korrosioon: Pinnaaugud toimivad pragude tekkimise kohtadena
- Materjalidefektid: Laagriterase lisandid
Killustumise vibratsiooni tuvastamine
Varajane staadium (mikrokildude)
- Spall < 1-2 mm läbimõõt
- Väikesed piigid laagririkete sagedustel ümbriku spekter
- Standardrežiimis ei pruugi see nähtav olla. FFT spekter
- Amplituud ümbrikus: 0,5–2 g
- Järelejäänud eluiga: tavaliselt 6–18 kuud
Mõõdukas staadium
- Killu läbimõõt 2–10 mm
- Selged rikkesageduse tipud nii FFT kui ka ümbrikspektrites
- 2-3 harmoonilised nähtav
- Alguses külgriba moodustis
- Amplituud: 2–10 g
- Järelejäänud eluiga: 2–6 kuud
Edasijõudnud staadium
- Killuke > 10 mm, võib olla mitu killukest
- Väga suure amplituudiga rikkesageduse tipud
- Arvukalt harmoonilisi (4–8 või rohkem)
- Kompleksne külgriba struktuur
- Kõrgendatud müratase
- Amplituud: > 10 g
- Järelejäänud eluiga: päevadest nädalateni
Raske/kriitiline staadium
- Ulatuslik killustumine, mitu defekti
- Lairiba müra domineerib
- Üksikute rikete sagedused võivad hägustuda
- Väga kõrge üldine vibratsioon
- Laagrist kostuv kuuldav müra
- Kõrgenenud temperatuur
- Otsene rike – vajalik on kohene asendamine
Progressioon ja sekundaarne kahjustus
Kildude kasv
Kui see on alanud, kasvavad killud järk-järgult:
- Löögikoormus killustiku servadel tekitab suure pinge
- Kõrvalasuvad materjalid väsivad kiiremini
- Laguneb väljapoole ja sügavamale
- Eksponentsiaalne kasvumäär – väike pragu võib nädalate jooksul suureks kasvada
Teisene kahjustus
Killud tekitavad prahti, mis põhjustab kaskaadkahjustusi:
- Prügi teke: Laagris ringlevad killustikust pärit metalliosakesed
- Kolme keha hõõrdumine: Praht toimib lapitava ühendina
- Teisesejärgulised killud: Prügiosakesed tekitavad uusi kilde teistes piirkondades
- Kiire halvenemine: Kui esineb mitu kildu, kiireneb purunemine
- Täielik ebaõnnestumine: Lõpuks kaotab laager kogu kandevõime
Reageerimine ja parandusmeetmed
Tuvastamisel
- Diagnoosi kinnitamine: Veenduge, et rikete sagedus vastab laagri geomeetriale
- Raskusastme hindamine: Määrake aste amplituudi ja harmooniliste põhjal
- Suurenda jälgimist: Muutke igakuiselt iganädalaseks või igapäevaseks vastavalt raskusastmele
- Ajakava asendamine: Planeeri laagrite vahetamine sobiva seisaku ajal
- Hankige laager: Telli asendustoode (kontrolli õiget mudelit ja spetsifikatsioone)
Hädaolukorra indikaatorid
Soovitatav on kohene sulgemine, kui:
- Vibratsiooni amplituud kahekordistub vähem kui nädalaga
- Laagri temperatuur tõuseb kiiresti (> 5 °C ühe vahetuse jooksul)
- Laagrist kostuv krigisev heli, kriuksumine või kareduse kohin
- Esineb mitu laagrisagedust (mitu defekti)
- Määrdeaine kadu või nähtav saastumine
Ennetamine disaini ja hoolduse kaudu
Projekteerimisetapp
- Valige piisava elueaga laagrid (L10 > nõutav kasutusiga)
- Tagage korralik määrimissüsteem
- Tõhusa tihenduse kujundamine
- Tagage töötingimuste jaoks piisav jahutus
Paigaldamisetapp
- Puhtad paigaldustavad
- Sobivad kinnitusvahendid (vältida paigalduskahjustusi)
- Kontrollige õiget laagrivahe
- Täpne joondamine
Operatsioonifaas
- Vibratsiooni jälgimise programm koos ümbrisanalüüsiga
- Määrimisprogramm (intervallid, kogused, kvaliteet)
- Temperatuuri jälgimine
- Hea tasakaalukvaliteet dünaamiliste koormuste minimeerimiseks
Laagri väsimuse eluea vältimatu lõpp-punkt on purunemine, kuid õige laagri valiku, paigaldamise, määrimise ja seisukorra jälgimise abil saab laagri eluiga maksimeerida ja rikkeid tuvastada piisavalt varakult, et vältida teiseseid kahjustusi ja võimaldada planeeritud ja kulutõhusat hooldust.