Riedėjimo guolių ištrupėjimo supratimas
Skilimas — dar vadinamas atsilupimu, pleiskanojimu arba, jei nedidelis, duobutėmis — tai lokali medžiagos atsilupimo, atskilimo arba lūžio vieta guolio bėgių takelių ar riedėjimo elementų paviršiuje, kurią sukelia riedėjimo sąlyčio nuovargis. Atsilupimas atrodo kaip krateris arba duobutė toje vietoje, kur atsilupo grūdinto plieno gabalėlis, palikdamas šiurkštų, aštrių kraštų įdubimą. Kiekvieną kartą, kai rutulys ar ritinėlis pervažiuoja tą kraterį, jis sukelia nedidelį mechaninį smūgį, o šie pasikartojantys smūgiai plinta vibracija nuspėjamais guolių gedimų dažniai — požymis, leidžiantis analitikui aptikti gedimą gerokai prieš guolio užstrigimą.
Atsilupimas yra dažniausias ir, tam tikra prasme, labiausiai normalus guolio gedimo tipas: tai reiškia natūralią guolio nuovargio tarnavimo trukmės pabaigą. Tai skiriasi nuo dėvėti (laipsniškas, pasiskirstęs medžiagos nuostolis) ir dėl korozijos sukelto įdubimas. Svarbiausia, kad atsilupimas nustatomas per vibracijos analizė dar keletą mėnesių prieš tai, kai guolis visiškai sugenda, todėl tai tampa pagrindiniu kiekvieno nuspėjamoji priežiūra programa.
1. Atsilupimo fizinis mechanizmas
Riedėjimo sąlyčio nuovargis
Atsilupimas nėra staigus reiškinys, o ilgalaikio nuovargio proceso matoma kulminacija:
- Ciklinė apkrova: kiekvienas riedėjimo elemento praėjimas sukelia Hertz'o kontaktinį įtempį bėgimo takelyje, paprastai 1000–3000 MPa, sutelktas kontaktiniame plote, mažesniame už ryžio grūdą.
- Po paviršiumi esantis šlyties įtempis: didžiausias kintamasis šlyties įtempis susidaro ne paviršiuje, o šiek tiek žemiau jo, paprastai 0.2–0.5 mm giliai.
- Įtrūkio susidarymas: Po milijonų – dažnai milijardų – įtempių ciklų mikroskopinis įtrūkimėlis susidaro po paviršiumi esančioje įtempių sankaupos vietoje, dažniausiai prie pliene esančio nemetalinio intarpio.
- Įtrūkio plitimas: įtrūkimai plinta lygiagrečiai su paviršiumi, o vėliau išsišakoja tiek paviršiaus link, tiek giliau į medžiagą.
- Medžiagos atsiskyrimas: įtrūkimų tinklas galiausiai atskiria plieno gabalą.
- Atsilupimo susidarymas: kad ta izoliuota medžiaga atsiskiria, palikdama būdingą kraterį.
Kadangi pažeidimai prasideda po paviršiumi, guolis gali jau po kelių dienų parodyti matomą atsilupimą, nors jo bėgimo takeliai plika akimi vis dar atrodo lyg veidrodis — būtent todėl po paviršiumi vykstantis nuovargis yra nematomas atliekant apžiūrą, tačiau jį gali užfiksuoti vibracijos jutiklis.
Tipinės atsilupimo savybės
- Dydis: pradžioje 1–5 mm skersmens, vėliau išauga iki 10–20 mm ar daugiau.
- Gylis: 0,2–2 mm giliai į sukietėjusį paviršių.
- Forma: netaisyklingos formos krateris su nelygiu dugnu ir dantytu kraštu.
- Vieta: dažniausiai ant išorinio žiedo apkrovos zonoje.
- Išvaizda: iš pradžių ryškus, aštrių kontūrų ir metalinis, o toliau veikiant tamsėjantis.
2. Priežastys ir veiksniai
Įprastas nuovargio tarnavimo laikas
- Kiekvienas guolis turi ribotą nuovargio tarnavimo laiką — L10 gyvenimas, ta riba, iki kurios tikimasi, kad išliks 90 % guolių populiacijos.
- Atsilupimas yra numatytas eksploatacijos pabaigos etapas; jei jis pasiekiamas pasibaigus apskaičiuotam L10 tarnavimo laikui arba vėliau, tai nėra defektas, o sėkmingas konstrukcijos sprendimas.
- Tinkamai parinkus guolius užtikrinama, kad L10 tarnavimo laikas gerokai viršys reikalaujamą eksploatacijos trukmę. Šį tarnavimo laiką galite apskaičiuoti atsižvelgdami į apkrovą ir greitį naudodamiesi mūsų Guolio L10 tarnavimo laiko skaičiuoklė (ISO 281).
Priešlaikinis atsilupimas
Kai atplaišos atsiranda gerokai anksčiau nei pasiekiamas L10 tarnavimo laikas, beveik visada tai lemia išorinės priežastys:
- Perkrovimas: Tarnavimo laikas mažėja proporcingai apkrovos kubui (Tarnavimo laikas ∝ 1/Apkrova³), todėl net nedidelis perkrovimas smarkiai sutrumpina tarnavimo laiką.
- Nepakankamas tepimas: netinkama plėvelė leidžia nelygumams liestis, dėl to padidėja paviršiaus įtempiai.
- Užterštumas: kietos dalelės įdubina bėgių takelį ir sukuria įtampos koncentracijos taškus, kuriuose atsiranda įtrūkimai.
- Nesuderinimas: apkrovos veikimas kraštu sutelkia įtempius viename sąlyčio gale.
- Netinkamas montavimas: montavimo pažeidimai lemia ankstyvus gedimus.
- Korozija: paviršiaus įdubos tampa parengtomis įtrūkimų susidarymo vietomis.
- Medžiagų defektai: įterpimai guolio pliene.
Dažnai nepastebimas veiksnys, pagreitinantis procesą, yra dinaminė apkrova, atsirandanti dėl netinkamo rotoriaus balansavimo: liekamoji disbalansas dinaminė apkrova prie statinės guolio apkrovos prideda sukimosi jėgą, o dėl šio kubinio ryšio net nedidelis dinaminės apkrovos padidėjimas gali smarkiai sutrumpinti nuovargio trukmę. Todėl tinkamas rotorių balansavimas yra ne tik vibracijos mažinimo priemonė, bet ir veiksmingas būdas prailginti guolio tarnavimo laiką.
3. Vibracijos nustatymas pagal intensyvumo lygį
Didžiausia atsilupimo diagnostinė vertė yra ta, kad šis reiškinys pasireiškia anksti ir progresuoja pagal aiškiai atpažįstamą eigą. Jo nustatymas labai priklauso nuo gaubtinės analizė, kuris demoduliuoja aukšto dažnio smūginių svyravimų apvalkalą, kad atskleistų pagrindinį defekto dažnį.
Ankstyvoji stadija (mikro-spall)
- Atskilimai, kurių skersmuo neviršija 1–2 mm.
- Nedideli smailės, atitinkančios lūžio dažnius apvalkalo spektras.
- Dažnai nepastebima standartiniame FFT spektras.
- Apgaubos amplitudė: maždaug 0,5–2 g.
- Likęs tarnavimo laikas: paprastai 6–18 mėnesių.
Vidutinio sunkumo etapas
- Atskilimai, kurių skersmuo 2–10 mm.
- Aiškios trikčių dažnio smailės tiek FFT, tiek amplitudės spektruose.
- Nuo dviejų iki trijų harmonikos matomų defektų dažnio.
- Pradžia šoninė juosta sankaupos aplink viršūnes.
- Amplitudė: maždaug 2–10 g.
- Likęs tarnavimo laikas: 2–6 mėnesiai.
Pažengusi stadija
- Atskilimas didesnis nei 10 mm, galbūt keli atsilupimai.
- Labai didelės amplitudės gedimo dažnių smailės.
- Daugybė harmonikų – nuo keturių iki aštuonių ar daugiau.
- Sudėtinga šoninės juostos struktūra.
- Padidėjęs foninis triukšmas.
- Amplitudė: virš 10 g.
- Likęs tarnavimo laikas: nuo dienų iki savaičių.
Sunkus / kritinis etapas
- Platus paviršiaus atsilupimas su daugybe defektų.
- Spektre pradeda dominuoti plačiajuosčio dažnio triukšmas.
- Dėl to triukšmo atskirų gedimų dažniai tampa neaiškūs.
- Labai stiprus bendras vibravimas, girdimas guolių triukšmas ir kylanti temperatūra.
- Gresia gedimas — reikia nedelsiant pakeisti.
Norėdami tai įgyvendinti, turite žinoti tikslius dažnius, kuriuos reikia stebėti. Jie priklauso nuo guolio geometrijos ir veleno sukimosi greičio, todėl juos reikia iš anksto apskaičiuoti naudojant Guolių defektų dažnio skaičiuoklė - gautas BPFO, BPFI, BSF ir FTF Šios reikšmės tiksliai nurodo, kurioje spektro vietoje pasirodys kiekvieno komponento atsilupimas.
4. Pažanga ir antriniai pažeidimai
Atsilupimo augimas
Susiformavus atplaišai, ji palaipsniui didėja, o šis augimas dažniausiai yra eksponentinis, o ne linijinis:
- Smūginė apkrova atsilupimo kraštuose sukelia vietinį didelį įtempį.
- Šalia esanti medžiaga susidėvi greičiau nei nauja bėgių kelio danga.
- Su kiekvienu apsisukimu atplaiša plinta į šonus ir giliau.
- Kai procesas įgauna savaiminį pobūdį, nedidelis atsilupimas per kelias savaites gali išaugti į didelį.
Antrinė žala
Atskilimas taip pat sukelia nuolaužų susidarymą, o tai savo ruožtu sukelia grandininę žalą:
- Atliekų susidarymas: nuo atsilupimo atskilusios metalo dalelės cirkuliuoja tepale.
- Trijų kūnų trintis: kad šios nuolaužos veikia kaip šlifavimo pasta ir įbrėžia kitaip tvirtus paviršius.
- Antriniai atsilupimai: įstrigusios dalelės įdubina naują trasos paviršių ir kitur sukelia naujus atsilupimus.
- Greitas gedimas: Kai susidaro kelios įtrūkimų vietos, gedimas sparčiai progresuoja.
- Visiška nesėkmė: galiausiai guolis visiškai praranda apkrovos laikymo gebą.
5. Reagavimas ir taisomieji veiksmai
Aptikus
- Patvirtinkite diagnozę: patikrinkite, ar išmatuotas gedimo dažnis atitinka guolio geometriją – tai nėra atsitiktinumas ar harmonika kažko kito.
- Įvertinti sunkumą: nustatykite gedimo stadiją pagal aukščiau pateiktą skalę, remdamiesi amplitude ir harmonikų skaičiumi.
- Sustiprinti stebėjimą: didėjant sunkumui, sutrumpinkite intervalą nuo mėnesio iki savaitės ar dienos.
- Suplanuokite keitimą: suplanuoti keitimą tinkamu laiku išjungimas laikotarpiu.
- Įsigykite guolį: užsisakykite tinkamą modelį ir patikrinkite jo technines charakteristikas iki planinio sustabdymo.
Avariniai indikatoriai
Jei pastebite bet kurį iš šių požymių, būtina nedelsiant išjungti įrenginį:
- Vibracijos amplitudė padvigubėjo per mažiau nei savaitę.
- Greitai kyla guolio temperatūra — per vieną pamainą daugiau nei 5 °C.
- Girdimas guolio girgždėjimas, cypimas ar šiurkštumas
- Vienu metu pasireiškia keli guolių vibracijos dažniai, o tai rodo, kad yra keli defektai.
- Tepalo nutekėjimas arba matomi nešvarumai.
6. Prevencija per projektavimą ir priežiūrą
Projektavimo etapas
- Rinkitės guolius, kurių numatomas tarnavimo laikas yra pakankamas (L10 turėtų būti gerokai ilgesnis už reikiamą tarnavimo laiką).
- Užtikrinkite tinkamą tepimo sistemą ir veiksmingą sandarinimą.
- Užtikrinkite, kad aušinimas atitiktų eksploatavimo sąlygas.
Įrengimo etapas
- Naudokite tinkamas montavimo procedūras ir tinkamus montavimo įrankius, kad išvengtumėte montavimo metu padarytos žalos.
- Patikrinkite, ar teisingai guolio laisvumas.
- Pasiekti tikslų lygiavimas kad būtų išvengta apkrovos susikaupimo kraštuose.
Veikimo etapas
- Įgyvendinkite vibracijos stebėjimo programą, apimančią amplitudės analizę.
- Laikykitės griežtos tepimo tvarkos – laikykitės nustatytų intervalų, naudokite reikiamą kiekį ir tinkamos klasės tepalą.
- Stebėkite temperatūrą.
- Rūpinkitės, kad rotoriai būtų gerai subalansuoti, kad būtų sumažintos dinaminės apkrovos, trumpinančios nuovargio trukmę. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A leidžia technikui ne tik stebėti įtartino guolio apvalkalo spektrą, bet ir, jei pagrindinė priežastis yra rotoriaus disbalansas, ištaisyti šią problemą vietoje, pačiame įrenginyje, pašalinant tą pačią dinaminę apkrovą, kuri skatino guolio ankstyvą atsilupimą.
Atsilupimas yra neišvengiama guolio nuovargio pasekmė, tačiau tai neturėtų būti netikėta. Tinkamai parinkus guolį, užtikrinus švarų montavimą, laikantis teisingos tepimo tvarkos ir būklės stebėjimas, taip užtikrinamas maksimalus eksploatacijos laikas, o gedimas nustatomas pakankamai anksti, kad būtų išvengta antrinių pažeidimų ir neplanuotas gedimas būtų paverstas planiniu, nebrangiu keitimu.
