転がり軸受の剥離について
定義: スポーリングとは何ですか?
剥離 （スポール、フレーキング、または小さい場合はピッチングとも呼ばれる）は、転がり接触疲労によってベアリングの軌道面または転動体の表面から材料が局所的に剥離、欠け、または破壊することです。スポールは、材料片が表面から剥がれ落ち、粗く損傷した領域を残したクレーター、ピット、またはチップとして現れます。転動体がスポールの上を通過すると、衝撃力が発生し、特徴的な 振動 特定の ベアリング故障頻度.
剥離は、ベアリングの疲労寿命の終わりを示す最も一般的な通常のベアリング故障モードです。これは、 着る （段階的な材料除去）または ピット （腐食による表面損傷）。剥離は以下によって検出できる。 振動解析 ベアリングが完全に故障する数か月前に故障が発生する可能性があるため、予知保全プログラムの重要なターゲットとなります。.
剥離の物理的メカニズム
転がり接触疲労過程
剥離は進行性の疲労プロセスを通じて発生します。
- 周期的荷重: 転動体がレース上の点を通過するたびに、ヘルツ接触応力（通常1000～3000 MPa）が発生します。
- 地下せん断応力: 最大せん断応力は表面よりわずかに下（通常0.2～0.5 mmの深さ）で発生します。
- 亀裂の発生: 数百万回または数十億回のサイクルの後、表面下の応力集中により微細な亀裂が発生する。
- 亀裂の伝播: 亀裂は表面と平行に成長し、その後表面に向かって枝分かれし、材料の奥深くまで進む。
- 材料の分離: 亀裂ネットワークは材料片を分離する
- 破片の形成: 孤立した物質が剥がれ落ち、クレーターや穴が残る
典型的な破片特性
- サイズ： 最初は直径1～5mmだが、10～20mm以上に成長することがある。
- 深さ： 硬化ケースの深さ0.2～2 mm
- 形： 底と縁が粗い不規則なクレーター
- 位置： ほとんどの場合、荷重ゾーンの外輪で発生します
- 外観： 最初は鋭いエッジを持つ金属的で明るい表面ですが、操作を続けると暗くなります。
原因と要因
通常の疲労寿命
- すべてのベアリングには有限の疲労寿命があります（L10寿命 - 90%はこの時点で生き残りました）
- 剥離は寿命末期の故障モードとして予想される
- 適切なベアリングの選択により、アプリケーションに十分な寿命が保証されます
- 計算されたL10寿命以上で発生した場合は欠陥ではない
早期剥離の原因
- オーバーロード: ベアリング定格を超える荷重は寿命を大幅に短縮します（寿命∝ 1/荷重³）
- 潤滑不良: 膜厚が不十分だと表面応力が増大する
- 汚染： ひび割れの原因となる応力集中部を形成する粒子
- ずれ: エッジローディングにより局所的に高い応力が生じる
- 誤ったインストール: 取り付け時の損傷により早期故障が発生する
- 腐食： 亀裂の発生源となる表面ピット
- 材料欠陥: 軸受鋼中の介在物
振動による剥離検出
初期段階（マイクロスポール）
- スポール 直径1～2mm未満
- ベアリング故障周波数における小さなピーク エンベロープスペクトル
- 標準では表示されない場合があります FFT スペクトラム
- エンベロープ内の振幅: 0.5～2 g
- 残存寿命: 通常6～18ヶ月
中等度
上級ステージ
- 破片は10 mmを超え、複数の破片になることもある
- 非常に高い振幅の断層周波数ピーク
- 多数の倍音（4～8以上）
- 複雑なサイドバンド構造
- ノイズフロアの上昇
- 振幅: > 10 g
- 残りの寿命：数日から数週間
重篤/危機的段階
- 広範囲の剥離、複数の欠陥
- 広帯域ノイズが支配的
- 個々の故障頻度が不明瞭になる可能性がある
- 全体的に非常に高い振動
- ベアリングからの可聴ノイズ
- 体温上昇
- 差し迫った故障 – 即時交換が必要
進行と二次損傷
破片の成長
一度発生すると、破片は次第に大きくなります。
- 破片の端に衝撃荷重がかかると高い応力が生じる
- 隣接した材料がより急速に疲労する
- 破片は外側に広がり、深くなる
- 指数関数的な成長率 - 小さな破片が数週間で大きくなる可能性がある
二次被害
剥離により破片が発生し、連鎖的な損傷を引き起こします。
- 破片生成: 破片からの金属粒子がベアリング内を循環する
- 三体摩耗： 破片は研磨剤として機能する
- 二次破片: 破片の粒子が他の領域で新たな破砕を引き起こす
- 急速な劣化： 複数の破片が存在すると、破損が加速する
- 完全な失敗: 最終的にベアリングはすべての荷重支持能力を失う
対応と是正措置
検出時
- 診断の確認: 故障周波数がベアリング形状と一致することを確認する
- 重大度を評価する: 振幅と倍音に基づいてステージを決定する
- 監視の強化: 重症度に応じて月単位から週単位または日単位に変更する
- 交換スケジュール: 適切なダウンタイム中にベアリングの交換を計画する
- ベアリングの調達: 交換品を注文する（正しいモデルと仕様を確認してください）
緊急インジケーター
次の場合は即時シャットダウンをお勧めします:
- 1週間以内に振動振幅が2倍に増加
- ベアリング温度が急激に上昇する（1シフトで5℃以上）
- ベアリングからの軋み音、キーキー音、またはざらつき
- 複数のベアリング周波数が存在（複数の欠陥）
- 潤滑剤の損失または目に見える汚染
設計とメンテナンスによる予防
設計フェーズ
- 適切な寿命定格（L10 > 必要寿命）を持つベアリングを選択する
- 適切な潤滑システムを提供する
- 効果的なシーリングの設計
- 動作条件に適した冷却を確保する
インストールフェーズ
- クリーンインストールの実践
- 適切な取り付けツール（取り付け時の損傷を防ぐ）
- ベアリングクリアランスが正しいことを確認する
- 正確な位置合わせ
運用フェーズ
- エンベロープ解析機能を備えた振動監視プログラム
- 潤滑プログラム（間隔、量、品質）
- 温度監視
- 動的負荷を最小限に抑える優れたバランス品質
剥離はベアリングの疲労寿命の避けられない終点ですが、ベアリングの適切な選択、取り付け、潤滑、および状態監視により、ベアリングの寿命を最大限に延ばし、故障を早期に検出して二次的な損傷を防ぎ、計画的で費用対効果の高いメンテナンスを行うことができます。.
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