ベアリングとギアのピッティングを理解する
ピット これは、軸受の軌道面、転動体、または歯車の歯面に、小さな空洞、クレーター、あるいは窪みが形成される現象である。これは、2つの全く異なるメカニズムによって生じる： 疲労ピット、転がり接触疲労の初期段階の現象であり、 腐食孔食、表面から材料が除去される電気化学的腐食による現象である。転がり軸受において、ピッチングは通常、初期段階または軽度の 剥離; 歯車においては、これは歯の破損や一般的な故障とは区別される、独立した故障モードとして認識されている ギア摩耗.
その原因が何であれ、ピットは表面粗さや応力集中を引き起こし、それによって 振動 およびノイズ。これを放置すると、個々のピットが亀裂発生源となり、ピットが融合してより大きな剥離箇所となり、最終的に部品は破損へと向かっていく。損傷がまだ小さく、進行も緩やかな段階で早期に発見することこそが、モニタリングを行う最大の目的である。
1. ピッティングの種類
疲労ピッチング（機械的）
疲労ピットは、繰り返される転がり接触と周期的な 地中応力 それが課すもの。それは2つの規模で現れる：
- マイクロピッティング： 直径約10～50マイクロメートルの非常に小さなピットで、表面にマットな灰色の質感を与え、肉眼ではほとんど確認できません。これは高応力領域に集中して発生し、薄い潤滑膜で動作する歯車や高速回転する軸受によく見られます。条件によっては安定化することもあれば、マクロピッティングへと進行することもあります。
- マクロピッティング（初期ピッティング）： 直径約1～5mm、深さ0.1～0.5mmの明瞭なクレーターで、地中の疲労亀裂が地表まで進み、薄片が剥離することで形成されます。通常、これらはより大きな剥離へと拡大し、破損に至るまでには数ヶ月から数年を要することがありますが、まさにこの期間が状態監視の活用対象となるのです。
腐食ピッチング（化学的）
孔食は、荷重によるものではなく、電気化学的腐食によって生じます。表面に接触した水分、酸、またはプロセス用化学薬品が、錆色の浅い孔を形成し、その内部には腐食生成物が堆積していることがよくあります。疲労ピッチングとは異なり、孔食は荷重が集中する領域に限定されず広範囲に及ぶ傾向があり、通常は疲労ピットよりも浅い位置から発生しますが、各孔は応力集中点として機能し、その後の疲労亀裂の発生源となります。効果的なシールと防食潤滑剤が、最初の防御策となります。
電気ピッチング
電気ピッチングは、軸受を電流が流れ、油膜を介してアーク放電が発生し、微細なクレーターが形成されることによって生じます。典型的な特徴は、規則的な帯状に密接に並んだクレーター、すなわち洗濯板や波状の「フルーティング」パターンです。これは、VFD（可変周波数ドライブ）で駆動されるモーターにおいて、軸の接地が不十分な場合に頻繁に見られ、多くの 電気的な不具合、そして通常、観察するとその特徴的な規則的な模様によって識別される。
2. 検出方法
振動解析
ピッティングは、特徴的な振動の進行パターンを生じさせます。初期段階では、高周波振動がわずかに増加しますが、欠陥が大きくなるにつれて、断続的な 軸受欠陥周波数 が現れる。 BPFO, BPFI または BSF 損傷した表面によって異なり、その振幅と高調波数は増加する。 エンベロープ分析 これは、初期段階のピットを検出するための最も効果的な手段である。なぜなら、通常の信号が支配的になるずっと前に、広帯域のバックグラウンドから微弱な反復的な衝撃波を分離できるからである。 スペクトラム.
目視検査
目視検査を行うには、分解またはボアスコープによる検査が必要です。検査員は、灰色のつや消し状の箇所（マイクロピッティング）や目に見えるクレーター状の凹み（マクロピッティング）を確認し、その数や大きさを計測して損傷の程度を評価するとともに、記録および今後の検査との比較のため、写真を撮影します。
オイル分析
中の摩耗金属粒子 オイルサンプル 活性物質の除去を明らかにする。フェログラフィーは、ピッチングによる粒子の形状と通常の摩耗による粒子の形状を区別し、粒子濃度の増加は、損傷が安定しているのではなく進行中であることを裏付ける。
超音波検査
ピッチングによる表面粗さは、ベアリングの 超音波 排出ガスを検出でき、携帯型検出器を用いればこれを非侵襲的に追跡することができます。超音波検査は、振動による異常が明確に現れる前に問題を検知できることが多いため、スペクトルモニタリングを補完する有用な手段となります。
3. 原因と予防
疲労ピッチング
- 適切な軸受定格： 要求される耐用年数を十分に上回るL10寿命を持つ軸受を選択してください。
- 適切な潤滑： 凹凸が接触しないよう、適切な膜厚（ラムダ比が約3以上）を維持する。
- 清潔さ: 表面にへこみを生じさせ、応力集中を引き起こす汚染物質の侵入を防ぐ。
- アライメント 以下の原因によるエッジローディングを回避する ずれ.
- 負荷コントロール： 過負荷を避けること — 転がり軸受の寿命は、おおむね荷重の3乗に比例して低下する。
孔食
- 確実な密閉： ベアリングキャビティに湿気が入らないようにしてください。
- 適切な潤滑剤： 腐食防止剤を含む配合剤を使用する。
- 耐食性材料： 湿潤環境での使用には、ステンレス製ベアリングを指定してください。
- ストレージ保護： 予備のベアリングを湿気から保護してください。
- 結露防止： 筐体内部での結露を引き起こす温度変化を避けてください。
電気ピッチング
予防措置の中心は、ベアリングへの電流流入を防ぐことです。具体的には、VFD駆動モーターにおける適切なシャフトの接地、機械の一端に絶縁ベアリングを採用すること、セラミック（非導電性）の転動体を使用すること、および電流を排除または最小限に抑えるための一般的な対策などが挙げられます。 軸受電流.
4. 歯車のピッチング
歯車の歯面におけるピッチングには、特有の性質がある。これは、噛み合い領域内の歯面側面に発生し、転がり運動と滑り運動が組み合わさって接触応力が最大となるピッチ線付近に集中して生じる。この損傷は、 ギア噛み合い周波数、しばしば両脇を サイドバンド 軸の回転速度に伴うピッチの変化に加え、音色の変化や歯面の目に見えるピットも確認されます。設計によっては、いわゆる「初期」のピットが多少生じても許容範囲内であり、表面が馴染むにつれて安定することもありますが、過度なピットは荷重支持面積を減少させ、最終的には歯の破損につながります。噛み合わせ周波数とそのサイドバンドを監視し、定期的に歯面を点検することが、幅広い種類の ギアの欠陥.
5. 深刻度の評価と決定
軸受の場合、損傷の程度は通常、荷重領域のどの程度が影響を受けているかによって判断されます：
- 初期: 荷重領域の約5%未満の場所に、散在する微小なピットがいくつか見られる。
- ライト： 荷重領域の面積の約5～25％にわたり、目視で確認できるピッチングが見られる。
- 適度： 面積の25～50％以上にわたって広範囲にピットが生じ、それらが融合し始めている。
- 厳しい： 50％以上に欠けが生じ、それがさらに拡大して欠損となっている場合 — 直ちに交換すること。
これらの評価は、明確な対応策に結びつきます。初期段階から軽度のピッチングの場合は、監視下で稼働を継続できます。中程度のピッチングの場合は、1～3か月以内に計画的な交換が必要です。重度のピッチングの場合は、できるだけ早く交換する必要があります。また、激しい振動や高温を伴う急速な進行が見られる場合は、 緊急停止. 適切なアラームを設定し、 トリップレベル これらの段階に対して、そして 傾向 時間の経過とともに、生の測定データをメンテナンスの判断材料へと変えていく。
6. ピッティングの適応箇所と、バランス調整の効果
ピッチングは部品の劣化における重要な中間段階であり、一般的な表面摩耗よりも深刻ですが、早期に発見すれば対処可能な場合が多いです。また、ピッチングが単独で発生することはほとんどなく、位置ずれによるエッジロードや、 共振 疲労を早める要因となるほか、ローターに起因する動的軸受荷重の増加も同様である アンバランスしたがって、ローターのバランスを適切に保つことは、早期のピット発生を防ぐための重要な要素であり、次のような携帯型2チャンネルアナライザーは、 バランセット-1A その価値を十二分に証明している：それは稼働している 詳細な振動解析（エンベロープ また、現場でのベアリングやギアのピッチングを早期に発見するためのスペクトル診断を行い、さらに フィールドバランシング これにより、損傷の原因となる転がり接触応力が低減されます。適切な潤滑、シール、およびアライメントと組み合わせることで、チームはピッチングを早期に発見し、壊滅的な剥離に至るはるか前に、自らのスケジュールに合わせて対策を講じることが可能になります。
