Mehaanilise kulumise mõistmine
Definitsioon: Mis on mehaaniline kulumine?
Mehaaniline kulumine on materjali järkjärguline eemaldamine tahketelt pindadelt mehaanilise tegevuse teel, kui pinnad on koormuse all suhtelises liikumises. Pöörlevates masinates mõjutab kulumine laagreid, hammasrattaid, tihendeid, sidureid ja kõiki libiseva või veereva kontaktiga komponente. Erinevalt väsimusest või purunemisest tingitud äkilistest riketest on kulumine järkjärguline lagunemisprotsess, mis suurendab lõtku, vähendab mõõtmete täpsust ja muudab pinna omadusi aja jooksul.
Kulumismehhanismide mõistmine on masinate töökindluse seisukohalt ülioluline, sest kulumine on vältimatu kõigis liikuvate osadega mehaanilistes süsteemides. Kuigi seda ei saa täielikult välistada, aitavad õiged konstruktsiooni-, määrimis-, materjalivaliku- ja hooldustavad minimeerida kulumismäärasid ja maksimeerida komponentide eluiga.
Peamised kulumismehhanismid
1. Abrasiivne kulumine
Tööstusmasinate kõige levinumad kulumismehhanismid:
- Kahe keha hõõrdumine: Ühele pinnale kinnitunud kõvad osakesed kraabivad vastaspinda (nagu liivapaber)
- Kolme keha hõõrdumine: Pindade vahelised lahtised osakesed toimivad jahvatuskeskkonnana
- Välimus: Siledad, poleeritud pinnad suunatud kriimustustega
- Hind: Proportsionaalne osakeste kõvaduse, koormuse ja libisemiskaugusega
- Levinud: Laagrid, käigud, saastumisele avatud tihendid
2. Liimkulumine (kortsumine/hõõrdumine)
Tekib siis, kui määrdekile puruneb:
- Mehhanism: Otsene metall-metalli kontakt loob mikroskoopilised keevisõmblused
- Protsess: Keevitatud ühenduskohad rebenevad, kandes materjali pindade vahel
- Välimus: Karedad, rebenenud pinnad; materjal on määrdunud või üle kandunud
- Progressioon: Võib pärast algust kiiresti süveneda (rasketel juhtudel katastroofiline)
- Ennetamine: Piisav määrimine, EP (äärmusrõhu) lisandid, pinnatöötlus
3. Erosiivne kulumine
Materjali eemaldamine vedeliku voolu abil koos kaasahaaratud osakestega:
- Põhjus: Abrasiivseid osakesi kandev suure kiirusega vedelik või gaas
- Levinud: Pumba tiivikud, klapipesad, torustiku kurvid
- Välimus: Sujuvalt erodeerunud pinnad, materjali kadu voolusuunas
- Hind: Proportsionaalne osakeste kiiruse, kõvaduse ja kontsentratsiooniga
4. Söövitav kulumine
Keemiline rünnak koos mehaanilise toimega:
- Korrosioon moodustab pinnale oksiidi- või muu ühendikihi
- Mehaaniline tegevus eemaldab kihi, paljastades värske metalli
- Korrosioon jätkub äsja paljastunud pinnal
- Sünergiline efekt: kulumiskiirus on suurem kui kummagi mehhanismi puhul eraldi
- Levinud keemiliselt agressiivses keskkonnas
5. Kandevõime
Esineb näiliselt statsionaarsetel liidestel:
- Mehhanism: Väikese amplituudiga võnkuv liikumine (mikromeetrites) kokkusurutud pindade vahel
- Tulemus: Oksiidipuru moodustumine, pinna auklikkus, lõpuks lahtiminek
- Välimus: Punakaspruun (raudoksiid) või must pulber; pinnal esineb süvendeid
- Levinud kell: Pressliited, poltidega ühendused, kahanemisliited, mis kogevad vibratsiooni
- Ennetamine: Suurendage häireid, vähendage vibratsiooni, pinnatöötlusi
6. Kavitatsioonierosioon
- Aurumulli kokkuvarisemine tekitab tugeva lokaalse rõhu
- Eemaldab materjali korduva löögikoormuse abil
- Levinud pumba tiivikutes ja ventiilides
- Iseloomulik auklik välimus
Kulumiskiirust mõjutavad tegurid
Töötingimused
- Koormus: Suuremad koormused suurendavad kulumiskiirust (sageli lineaarne seos)
- Kiirus: Liugteekond ajaühiku kohta mõjutab kulumist
- Temperatuur: Kõrgemad temperatuurid kiirendavad enamikku kulumismehhanisme
- Määrimine: Piisav määrimine vähendab oluliselt kulumist
Materjali omadused
- Kõvadus: Kõvemad materjalid peavad abrasiivsele kulumisele paremini vastu
- Vastupidavus: Vastupidav liimikulumisele ja löökidele
- Ühilduvus: Erinevad materjalid kuluvad vähem kui identsed materjalid
- Pinna viimistlus: Siledamad pinnad kuluvad sageli aeglasemalt (madalam hõõrdumine)
Keskkonnategurid
- Saastetase (tolm, osakesed)
- Niiskus ja söövitavad ained
- Äärmuslikud temperatuurid
- Abrasiivsete või söövitavate protsessimaterjalide olemasolu
Kulumise tuvastamine
Vibratsiooni jälgimine
- Järkjärguline suurendamine: Kokkuvõttes vibratsioon tase tõuseb aeglaselt kuude/aastate jooksul
- Kõrgsageduslik sisu: Pinna ebatasasusest tingitud suurenenud lairiba vibratsioon
- Kliirensi mõjud: Mitmekordne harmoonilised suurenenud mängust
- Komponendipõhine: Laagrisagedused laagrite kulumise korral; hammasrataste sagedus käigukasti kulumise korral
Õli analüüs
- Osakeste loendamine: Osakeste kontsentratsiooni suurenemine näitab aktiivset kulumist
- Spektrograafiline analüüs: Elementaarne koostis määrab kulumisallikad (raud hammasratastest, vask laagritest jne).
- Ferrograafia: Osakeste morfoloogia eristab kulumistüüpe (lõikamine, hõõrdumine, väsimus)
- Trendid: Kasvukiirus näitab kulumise raskusastet
Mõõtmete mõõtmine
- Kliirensi mõõtmised (laagri lõtk, hammasratta lõtk)
- Võlli läbimõõdu mõõtmine laagrikaeladel
- Hammasratta hamba paksuse mõõtmine
- Võrrelge uute mõõtmete ja kulumispiiridega
Temperatuuri jälgimine
- Kulumisest tulenev hõõrdumise suurenemine tõstab temperatuuri
- Laagri või hammasratta temperatuuri trend
- Järsud muutused viitavad üleminekule tugevale kulumisele
Ennetamine ja tõrje
Määrimine
- Kõige tõhusam kulumise vältimise meetod
- Eraldage pinnad määrdekilega
- Kasutage tingimuste jaoks õiget viskoossust
- Säilita puhtus
- Regulaarne määrdeainevahetus
Saastumise kontroll
- Tõhus tihendus abrasiivsete osakeste eemaldamiseks
- Filtreerimine tsirkuleerivates määrdesüsteemides
- Puhtad kokkupaneku- ja hooldustavad
- Keskkonnakaitse (ümbrised, katted)
Materjali valik
- Kasutage suure kulumiskoormusega rakenduste jaoks kulumiskindlaid materjale
- Pinnatöötlused (kõvendamine, katmine, nitrideerimine)
- Materjalide ühilduvus (vältige identsete materjalide libisevat kokkupuudet)
- Ohverduskulumispinnad, mida on lihtne vahetada
Disaini optimeerimine
- Minimeerige kontaktrõhku piisava ala abil
- Vähendage libisemist (kasutage võimalusel veerevat kontakti)
- Optimeeri pinnaviimistlust
- Tagage kulumispindadele piisav määrimine
Mehaaniline kulumine on vältimatu kõigis liikuvate osadega masinates, kuid selle kiirust saab kontrollida korraliku määrimise, saastumise kontrolli, sobivate materjalide ja hea disaini abil. Kulumise jälgimine vibratsioonianalüüsi, õlianalüüsi ja mõõtmete mõõtmise abil võimaldab ennustavaid hooldusstrateegiaid, mis vahetavad kulunud komponendid enne riket, optimeerides nii seadmete töökindlust kui ka hoolduskulusid.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 