Riedėjimo elementų defektų supratimas
Riedėjimo elemento defektai tai riedėjimo elementų guolio rutuliukų ar ritinėlių pažeidimai, defektai ar netobulumai. Jiems priskiriami paviršiaus ištrupėjimai, įtrūkimai, įterptas užterštumas, medžiagų intarpai, korozija ir geometriniai netobulumai. Kai pažeistas rutuliukas ar ritinėlis sukasi guolyje, jis atsitrenkia ir į vidinį, ir į išorinį riedėjimo takelį, todėl susidaro vibracija ties rutuliuko sukimosi dažnis (BSF) su savybėmis šoninės juostos atstumais narvelio, arba pagrindinio traukinio, dažnis (FTF). Riedėjimo elementų defektai yra vienas iš keturių klasikinių lokalių guolių defektai, taip pat vidinių, išorinių ir narvelio gedimų.
Jie pasitaiko rečiau nei riedėjimo takų defektai ir sudaro maždaug 10-15 % guolių gedimų, tačiau atsiradę sukuria savitą, kartais klaidinantį požymių rinkinį ir gali greitai progresuoti iki visiško guolio gedimo. Kadangi defektas sukasi kartu su elementu, o ne lieka fiksuotas apkrovos zonoje, jo vibracija elgiasi kitaip nei riedėjimo takelio defekto – tai ir diagnostinė užuomina, ir galvos skausmas stebint tendencijas.
1. Apibrėžimas: Kas yra valcavimo elementų defektai?
Riedėjimo elementas – rutuliukas rutuliniame guolyje, cilindrinis, adatinis arba kūginis ritinėlis ritininiame guolyje – yra komponentas, kuris iš tikrųjų perneša apkrovą tarp dviejų žiedų riedėdamas. Jo paviršius yra tiksliai apdorotas, kiaurai grūdintas guolio plieno paviršius, kuris turi išlikti geometriškai tobulas, kad riedėtų švariai. Bet koks šio paviršiaus pažeidimas, atsiradęs gaminant ar eksploatuojant, tampa įtempių koncentratoriumi ir smūgio šaltiniu.
Kiekvieną kartą, kai elemento defektas paliečia lenktynes, jis sukelia nedidelį impulsą. Šių smūgių pasikartojimo dažnį lemia guolio geometrija (rutuliuko skersmuo, žingsnio skersmuo, kontaktinis kampas ir elementų skaičius), todėl galima apskaičiuoti defekto signatūros dažnį, kuris neabejotinai skiriasi nuo darbinis greitis arba jo harmonikos.
2. Riedėjimo elementų defektų tipai
Paviršiaus įskilimai
Dažniausiai pasitaikantis riedėjimo elemento defektas. Dėl riedėjimo kontakto nuovargio nuo paviršiaus atskyla medžiagos dalelė, palikdama kraterį arba duobutę. Iš pradžių ištrupėjimai paprastai būna 0,5-3 mm skersmens, tačiau jie didėja, nes aštrūs ertmės kraštai daužo riedėjimo takelius ir paskleidžia tolesnes nuolaužas. Kiekvienas ištrupėjimo perėjimas per takelį sukelia smūgį, kuris generuoja vibraciją ties BSF ir dažnai dominuojančiu 2×BSF. (Žr. pleiskanojimas pagrindiniam nuovargio mechanizmui.)
Įtrūkimai
Įtrūkimai atsiranda dėl perkrovos, smūginių pažeidimų arba nuovargio ir gali būti paviršiniai arba požeminiai. Įtrūkis plinta tol, kol gabalas išsilaisvina, ir tada jis tampa įtrūkimu. Įtrūkimus sunku aptikti, kol tai neįvyko, o sunkiais atvejais rutulys gali įtrūkti ir suskilti, todėl staiga įvyksta katastrofiškas gedimas.
Medžiagų intarpai
Gamybos defektas: guolio pliene įstrigusi pašalinė medžiaga arba tuštuma. Įterpimai sukuria įtempių koncentraciją, dėl kurios prasideda priešlaikinis nuovargis, paprastai nepastebimas tol, kol aplink įterptą vietą neatsiranda atplaišų. Švarus, aukštos kokybės guolių plienas yra vienintelė reali prevencija.
Įterptasis užterštumas
Į elemento paviršių įspaustos kietos dalelės - purvas, šlifavimo grūdeliai, metalo drožlės - suformuoja iškilusį iškilimą, kuris kiekvieno važiavimo metu daužo lenktynes. Šis įdubimas taip pat tampa įtempių didintuvu, dėl kurio gali atsirasti įtrūkimų. Rezultatas - smūginė vibracija BSF, o pagrindinė priežastis beveik visada būna netinkamas sandarinimas arba filtravimas - ta pati įvykių grandinė, apie kurią kalbama guolių tepimas švara.
Korozijos ir drėgmės padaryta žala
Patekęs vanduo arba kondensatas sukelia rūdžių dėmes, įdubimas, ir paviršiaus šiurkštumas. Korodavusios sritys yra nuovargio pradžios vietos. Tinkamas sandarinimas ir koroziją slopinantys tepalai užkerta tam kelią.
Brinkinimas ir įdubimas
Smūginė apkrova – guolio numetimas, smūgis tvarkant arba statinė perkrova – elemento paviršiuje palieka nuolatinių įdubimų. Klaidingas brinelinimas taip pat gali atsirasti dėl vibracijos, kai mašina stovi. Šie įdubimai sukelia smūgius ir įtempių koncentraciją; vaistas nuo jų yra atsargus tvarkymas ir teisingas montavimas.
3. Vibracijos parašas
Dažnio turinys
Valcavimo elementų defektai sukuria atpažįstamą raštą vibracijos spektras:
- Pirminis dažnis: BSF, paprastai 2-3 kartus didesnis už darbinį greitį.
- Stipri antroji harmoninė: 2×BSF dažnai būna didesnis už pagrindinį, nes kiekvieno elemento sukimosi metu defektas patenka į abi lenktynes.
- Atstumas tarp šoninių dažnių juostų: FTF (narvelio dažnio) šoninės juostos - ne 1× šoninės juostos. Tai pagrindinis požymis, pagal kurį galima atskirti vidinį gedimą.
- Raštas: BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF ir t. t., sudarant “tvorą” iš viršūnių, išdėstytų narvelio dažniu.
Kadangi poveikis yra trumpalaikis ir aukšto dažnio, jis paprastai paslepiamas neapdorotame spektre ir aiškiai išryškėja tik po demoduliavimo. Gaubtinės analizė ištiesina ir filtruoja signalą, kad atskleistų pasikartojimo dažnį, o gautas signalas apvalkalo spektras čia BSF/FTF šeima yra labiausiai matoma. Glaudžiai susijusios guolių gedimų dažniai for the inner race, outer race, and cage round out the diagnostic toolkit.
Keturių guolių gedimų atskyrimas
| Funkcija | Išorinė lenktynių lenktynė (BPFO) | Vidinės lenktynės (BPFI) | Riedėjimo elementas (BSF) |
|---|---|---|---|
| Pirminis dažnis | BPFO (3-5×) | BPFI (5-7×) | BSF (2-3×) |
| Atstumas tarp šoninių dažnių juostų | Nėra arba minimalus | ±1× (veleno greitis) | ±FTF (narvo greitis) |
| Amplitudės stabilumas | Santykinai stabilus | Stabilus | Kintamas (priklauso nuo kamuoliuko padėties) |
| Įvykis | Dažniausiai (~40%) | Dažnas (~35%) | Mažiausiai paplitęs (~10-15%) |
Amplitudės kintamumas
Kamuoliukų defektams būdinga tai, kad išmatuota amplitudė svyruoja tarp rodmenų:
- Kai sugedęs elementas rieda per apkrovos zoną, smūgiai būna stiprūs, o amplitudė - didelė.
- Kai tas pats elementas yra neapkrautoje guolio pusėje, kontaktas yra lengvas ir amplitudė sumažėja.
- Ši moduliacija priklauso nuo narvelio dažnio (todėl FTF šoninės juostos) ir gali būti paprasta. tendencijos nepastovus, tačiau pats faktas, kad lygis kyla ir leidžiasi, rodo, kad yra riedėjimo elemento gedimas.
4. Progresas ir pasekmės
Defektų vystymasis
- Iniciacija: nedidelis paviršiaus įtrūkimas arba požeminis įskilimas.
- Mikroskopinis šuolis: išsilaisvina nedidelis medžiagos gabalėlis.
- Atšokų augimas: smūgiai į įskilimo kraštus platina pažeidimus.
- Keletas įskilimų: cirkuliuojančios nuolaužos šlifuoja paviršių ir sukelia naujus defektus.
- Rutuliuko suirimas: sunkiais atvejais visas rutuliukas įtrūksta ir subyra.
- Visiška nesėkmė: guolis praranda apkrovos laikomąją galią ir dažnai užsikerta.
Antrinė žala
- Lenktynių žala: defektinis elementas subraižo ir vidinį, ir išorinį riedėjimo takelį.
- Nuolaužų cirkuliacija: dilimas skatina trijų kūnų dilimą visame guolyje.
- Narvo žala: grublėtas elementas dėvi narvelio kišenes.
- Greitas gedimas: sugedus vienam elementui, greitai sugenda ir kiti, todėl laiko tarpas tarp pastebimo gedimo ir gedimo yra trumpas.
5. Bendrosios priežastys
Gamybos ir medžiagų defektai
- Vidiniai intarpai arba tuštumos elemento medžiagoje.
- Netinkamas terminis apdorojimas, dėl kurio kietumas yra nepakankamas arba netolygus.
- Paviršiaus apdailos defektai.
- Geometriniai netobulumai, pvz., neapvalūs rutuliukai.
Įrengimo pažeidimai
- Smūgis tvarkant - guolio numetimas arba smūgis į jį.
- Brinelinimas dėl statinės perkrovos arba klaidingas brinelinimas dėl vibracijos nejudant.
- Užteršimas, atsiradęs montuojant, kai dalelės įsiterpia į paviršių.
Darbo sąlygos
- Netinkamas tepimas, sukeliantis paviršiaus įtrūkimus ir mikro suvirinimą.
- Perkrovos, kurios pagreitina riedėjimo kontakto nuovargį.
- Per guolį teka klaidžiojanti elektros srovė, dėl kurios atsiranda įbrėžimų ir įdubimų.
- Korozinė aplinka, veikianti elementų paviršius.
- Užterštumas kietosiomis dalelėmis, sukuriantis įdubimus.
6. Aptikimas, diagnozė ir korekciniai veiksmai
Vibracijos analizė
- Apskaičiuokite BSF ir FTF konkrečiai guolio geometrijai - a Guolių defektų dažnio skaičiuoklė paverčia veleno sukimosi greitį ir guolio matmenis tiesiai į BPFO, BPFI, BSF ir FTF.
- Ieškokite BSF smailės apvalkalo spektre.
- Patikrinkite FTF šoninės juostos modelį - tai vienintelis patikimiausias riedėjimo elemento gedimo patvirtinimas.
- Patikrinkite 2×BSF, kurio amplitudė dažnai viršija pagrindinį garsą.
- Atlikite kelis matavimus; tikėtinas amplitudės kintamumas pats savaime yra patvirtinantis faktas.
Lauke visa ši seka – plačiajuosčio lygio matavimas, spektro fiksavimas ir apvalkalo analizė – yra būtent tokia guolių diagnostika, kuriai skirtas nešiojamasis dviejų kanalų analizatorius. Balanset-1A įrašo pačios mašinos guolių korpusų FFT spektrą ir laiko bangos formą, kai mašina veikia darbiniu greičiu, todėl analitikas gali nustatyti BSF šeimą ir jos FTF šalutines juostas vietoje, neišardydamas mašinos, o tada klasifikuoti pažeidimą naudodamasis įrankiu, pvz. Guolių pažeidimų klasifikatorius (ISO 15243). Tas pats prietaisas taip pat leidžia įsitikinti, kad guolio gedimas yra tikras, o ne tik konstrukcinis defektas, ir tik tada jį pakeisti.
Fizinis patikrinimas
- Išardykite guolį ir atskirai apžiūrėkite kiekvieną rutuliuką ar ritinėlį.
- Ieškokite skilimų, įtrūkimų, įsisenėjusių medžiagų, korozijos
- Pajuskite paviršiaus šiurkštumą - lygūs ir grūdėti elementai.
- Patikrinkite geometrinį tikslumą (ne apvalus).
- Kiekvieną defektą nufotografuokite techninės priežiūros protokolui.
Korekciniai veiksmai ir pagrindinė priežastis
Nedelsiant reikia padidinti stebėsenos dažnumą, atsižvelgiant į defekto sunkumas, suplanuokite guolio keitimą ir patikrinkite riedėjimo takus dėl antrinių pažeidimų. Ilgalaikis problemos sprendimas – pagrindinių priežasčių analizė: peržiūrėkite guolio parinkimą ir įvertinimą, patikrinkite tepimo tinkamumą, suraskite taršos šaltinius, patikrinkite montavimo praktiką ir apsvarstykite galimybę patobulinti guolio specifikaciją, jei gedimas buvo ankstyvas. Šių išvadų įtraukimas į struktūrizuotą būklės stebėjimas programa yra tai, kas vienkartinę nesėkmę paverčia nesėkme, kurios buvo išvengta.
Riedėjimo elementų defektai, nors ir retesni nei riedėjimo takelių defektai, tačiau norint juos tiksliai diagnozuoti, reikia aiškiai suprasti jų savitą BSF parašą su FTF šalutinėmis juostomis. Ankstyvas aptikimas, atliekamas atlikus apvalkalo analizę, leidžia planuoti techninę priežiūrą gerokai anksčiau, nei defektas virsta dideliu guolio pažeidimu ir galimu katastrofišku gedimu.
