A gördülőcsapágyak lepattogzásának megértése
Definíció: Mi a lepattogzás?
Lepattogzás (más néven lepattogzás, leválás vagy gödrösödés, ha kicsi) a csapágyfutópályák vagy gördülőelemek felületéről történő anyaglokális lepattogzása, lepattogzása vagy törése a gördülő érintkezési fáradás miatt. A lepattogzás kráterként, gödörként vagy lepattogzásként jelenik meg, ahol egy anyagdarab levált a felületről, durva, sérült területet hagyva maga után. Amikor a gördülőelemek áthaladnak egy lepattogzáson, ütőerőket hoznak létre, amelyek jellegzetes rezgés konkrétan csapágyhiba-frekvenciák.
A lepattogzás a leggyakoribb és leggyakoribb csapágymeghibásodási mód, amely a csapágy kifáradási élettartamának végét jelzi. Ez különbözik a következőktől: viselet (fokozatos anyageltávolítás) vagy gödrösödés (korrózió okozta felületi károsodás). A lepattogzás kimutatható a következőkön keresztül: rezgéselemzés hónapokig, mielőtt a csapágy teljesen meghibásodna, így ez a prediktív karbantartási programok kulcsfontosságú célpontja.
A lepattogzás fizikai mechanizmusa
Gördülő érintkezési fáradási folyamat
A lepattogzás progresszív fáradási folyamaton keresztül alakul ki:
- Ciklikus betöltés: Minden alkalommal, amikor egy gördülőelem áthalad a futópálya egy pontján, Hertzi érintkezési feszültséget hoz létre (jellemzően 1000-3000 MPa).
- Felszín alatti nyírófeszültség: A maximális nyírófeszültség a felszín alatt keletkezik (jellemzően 0,2-0,5 mm mélységben).
- Repedéskezdeményezés: Milliónyi vagy milliárd ciklus után mikroszkopikus repedés alakul ki a felszín alatti feszültségkoncentrációnál.
- Repedésterjedés: A repedés a felülettel párhuzamosan növekszik, majd a felület felé és az anyagba mélyülve elágazik
- Anyagszétválasztás: A repedéshálózat izolál egy anyagdarabot
- Foltképződés: Az izolált anyag kiszabadul, krátert vagy gödröt hagyva maga után
Tipikus Spall jellemzők
- Méret: Kezdetben 1-5 mm átmérőjű, de 10-20 mm-re vagy nagyobbra is megnőhet.
- Mélység: 0,2-2 mm mélyen az edzett tokba
- Alak: Szabálytalan kráter durva aljjal és szélekkel
- Elhelyezkedés: Leggyakrabban a külső futópályán a terhelési zónában
- Megjelenés: Fémes, fényes felület éles szélekkel kezdetben; folyamatos működéssel sötétedik
Okok és közreható tényezők
Normál fáradtság élet
- Minden csapágy véges kifáradási élettartammal rendelkezik (az L10 élettartam – a 90% eddig fennmaradt)
- A lepattogzás a várható élettartam végi meghibásodási mód
- A megfelelő csapágyválasztás biztosítja az alkalmazás megfelelő élettartamát
- Nem hibáról van szó, ha a számított L10 élettartamon vagy azon túl jelentkezik
Korai lepattogzás okai
- Túlterhelés: A csapágy névleges értékét meghaladó terhelések drasztikusan csökkentik az élettartamot (Élettartam ∝ 1/Terhelés³)
- Rossz kenés: A nem megfelelő filmvastagság növeli a felületi feszültséget
- Szennyeződés: Feszültségemelőket hoznak létre, amelyek repedéseket indítanak el
- Eltolódás: Nagy lokális feszültségeket okozó peremterhelés
- Helytelen telepítés: A szerelés során bekövetkező sérülések, amelyek korai meghibásodásokat okozhatnak
- Korrózió: Felszíni gödrök, amelyek repedéskiindulási helyként működnek
- Anyaghibák: Csapágyacél zárványai
Lepattogzás rezgésérzékelése
Korai stádium (mikrofolt)
- Forgács < 1-2 mm átmérőjű
- Kis csúcsok a csapágyhiba-frekvenciákon burkológörbe spektrum
- Standardban nem biztos, hogy látható FFT spektrum
- Amplitúdó a burokban: 0,5-2 g
- Hátralévő élettartam: jellemzően 6-18 hónap
Mérsékelt stádium
- 2-10 mm átmérőjű repedés
- Tiszta hibafrekvencia-csúcsok mind az FFT, mind a burkológörbe spektrumokban
- 2-3 felharmonikusok látható
- Kezdete oldalsáv képződés
- Amplitúdó: 2-10 g
- Hátralévő élettartam: 2-6 hónap
Előrehaladott stádium
- 10 mm-nél nagyobb lepattanás, több lepattanás is lehet
- Nagyon nagy amplitúdójú hibafrekvencia csúcsok
- Számos felharmonikus (4-8 vagy több)
- Komplex oldalsáv-szerkezet
- Megemelt zajszint
- Amplitúdó: > 10 g
- Hátralévő élettartam: Napoktól hetekig
Súlyos/kritikus stádium
- Kiterjedt lepattogzás, többszörös hibák
- Szélessávú zaj domináns
- Az egyes hibafrekvenciák elhomályosulhatnak
- Nagyon magas összvibráció
- Hallható zaj a csapágyból
- Magasabb hőmérséklet
- Közvetlen meghibásodás – azonnali csere szükséges
Progresszió és másodlagos károsodás
Foltos növekedés
A kialakulás után a foltok fokozatosan növekednek:
- Az ütőterhelés a lepattanások szélein nagy feszültséget hoz létre
- A szomszédos anyagok gyorsabban fáradnak ki
- A foltok kifelé és mélyebbre növekszenek
- Exponenciális növekedési ütem – a kis foltok hetek alatt naggyá válhatnak
Másodlagos kár
A lepattogzás törmeléket hoz létre, amely lépcsőzetes károkat okoz:
- Törmelékképződés: A repedésekből származó fémrészecskék keringenek a csapágyban
- Háromtestes kopás: A törmelék simítóanyagként működik
- Másodlagos töréspontok: A törmelékrészecskék új repedéseket indítanak el más területeken
- Gyors romlás: Ha több lepattanás van jelen, a meghibásodás felgyorsul
- Teljes kudarc: A csapágy végül elveszíti minden teherbírását
Válasz és korrekciós intézkedések
Észleléskor
- Diagnózis megerősítése: Ellenőrizze, hogy a hiba gyakorisága megfelel-e a csapágy geometriájának
- Súlyosság felmérése: A fokozat meghatározása az amplitúdó és a harmonikusok alapján
- Fokozott monitorozás: Váltson haviról hetire vagy napira a súlyosságtól függően
- Ütemezett csere: A csapágycserét a megfelelő állásidőre kell tervezni
- Csapágy beszerzése: Csererendelés (ellenőrizze a helyes modellt és specifikációkat)
Vészjelzők
Azonnali leállítás javasolt, ha:
- A rezgés amplitúdójának megduplázódása kevesebb mint egy hét alatt
- A csapágy hőmérséklete gyorsan emelkedik (> 5°C egy műszak alatt)
- Hallható csikorgás, sikítás vagy érdesség a csapágyból
- Több csapágyfrekvencia jelen van (több hiba)
- Kenőanyag-veszteség vagy látható szennyeződés
Megelőzés tervezés és karbantartás révén
Tervezési fázis
- Válasszon megfelelő élettartamú csapágyakat (L10 > szükséges élettartam)
- Biztosítson megfelelő kenőrendszert
- Hatékony tömítés tervezése
- Biztosítsa a megfelelő hűtést az üzemi körülmények között
Telepítési fázis
- Tiszta telepítési gyakorlatok
- Megfelelő szerelési szerszámok (a szerelési sérülések elkerülése érdekében)
- Ellenőrizze a megfelelő csapágyhézagot
- Precíz igazítás
Műveleti fázis
- Rezgésfigyelő program burkológörbe-analízissel
- Kenési program (intervallumok, mennyiségek, minőség)
- Hőmérséklet-felügyelet
- Jó kiegyensúlyozottság a dinamikus terhelések minimalizálása érdekében
A lepattogzás a csapágyfáradási élettartam elkerülhetetlen végpontja, de a megfelelő csapágyválasztással, beszereléssel, kenéssel és állapotfelügyelettel a csapágy élettartama maximalizálható, és a hibák elég korán észlelhetők ahhoz, hogy megelőzzék a másodlagos károsodást és lehetővé tegyék a tervezett, költséghatékony karbantartást.