Zrozumienie wad elementów tocznych

Urządzenia

Przenośna wyważarka i analizator drgań Balanset-1A

$2,347.12 Pierwotna cena wynosiła: $2,347.12.$1,901.46Aktualna cena: $1,901.46.

Części

Czujnik wibracji

$106.96 Pierwotna cena wynosiła: $106.96.$71.30Aktualna cena: $71.30.

Części

Czujnik optyczny (tachometr laserowy)

$147.36 Pierwotna cena wynosiła: $147.36.$83.19Aktualna cena: $83.19.

Urządzenia

Balanset-4

$8,084.78

Części

Stojak magnetyczny Insize-60-kgf

$54.67

Części

Taśma odblaskowa

$11.88

Urządzenia

Balanser dynamiczny "Balanset-1A" OEM

$2,061.90 Pierwotna cena wynosiła: $2,061.90.$1,663.78Aktualna cena: $1,663.78.

Definicja: Czym są wady elementów tocznych?

Wady elementów tocznych to uszkodzenia, wady lub niedoskonałości kulek lub wałeczków łożysk tocznych. Do wad tych należą odpryski powierzchni, pęknięcia, wbite zanieczyszczenia, wtrącenia materiałowe i niedoskonałości geometryczne. Gdy wadliwy element toczny obraca się w łożysku, oddziałuje na bieżnię wewnętrzną i zewnętrzną, generując wibracja w częstotliwość rotacji piłki (BSF) z charakterystycznymi pasmami bocznymi częstotliwość klatek (FTF) rozstaw.

Wady elementów tocznych zdarzają się rzadziej niż wady bieżni i odpowiadają za około 10–15% uszkodzeń łożysk, lecz gdy już wystąpią, powodują charakterystyczne drgania i mogą szybko doprowadzić do całkowitej awarii łożyska.

Rodzaje wad elementów tocznych

1. Odpryski powierzchniowe

Najczęstsza wada elementów tocznych:

• Przyczyna: Zmęczenie spowodowane kontaktem tocznym powodujące łuszczenie się materiału
• Wygląd: Krater lub wgłębienie na powierzchni kuli/rolki
• Rozmiar: Zwykle początkowo 0,5-3 mm, może urosnąć
• Uderzenie: Ma wpływ na obie rasy, gdy dotyka je defekt
• Częstotliwość: Generuje wibracje w zakresie BSF i 2×BSF

2. Pęknięcia

• Przyczyna: Przeciążenie, uszkodzenie w wyniku uderzenia lub zmęczenie
• Typy: Pęknięcia powierzchniowe lub pęknięcia podpowierzchniowe
• Postęp: Pęknięcie rozprzestrzenia się, aż do momentu, gdy kawałek się uwolni (stanie się odłamkiem)
• Wykrywanie: Trudno wykryć, dopóki nie nastąpi odpryskiwanie
• Niebezpieczeństwo: Może to doprowadzić do nagłej, katastrofalnej awarii, jeśli piłka się rozbije

3. Wtrącenia materiałowe

• Przyczyna: Wady produkcyjne – materiał obcy lub puste przestrzenie w stali łożyskowej
• Efekt: Powoduje koncentrację stresu, inicjuje przedwczesne zmęczenie
• Wykrywanie: Zwykle niewykrywalne do momentu, aż wokół wtrącenia nie rozwinie się odprysk
• Zapobieganie: Wysokiej jakości materiały łożyskowe z czystą stalą

4. Zanieczyszczenia osadzone

• Przyczyna: Twarde cząstki (brud, wióry metalowe) wciśnięte w powierzchnię kuli
• Efekt: Tworzy wypukłość, która ma wpływ na wyścigi
• Postęp: Wgniecenie staje się czynnikiem podnoszącym naprężenia, co może prowadzić do odpryskiwania
• Wykrywanie: Generuje drgania uderzeniowe w BSF

5. Korozja i uszkodzenia spowodowane wilgocią

• Wygląd: Plamy rdzy, wżery, chropowatość powierzchni
• Postęp: Skorodowane obszary stają się miejscami inicjacji zmęczenia
• Zapobieganie: Prawidłowe uszczelnienie, smary odporne na korozję

6. Wgniecenia i odciski

• Przyczyna: Obciążenie udarowe (upuszczenie, wstrząs, uszkodzenia powstałe w wyniku obsługi)
• Wygląd: Trwałe wgniecenia na powierzchni piłki
• Efekt: Wgniecenia powodują uderzenia i koncentracje naprężeń
• Zapobieganie: Ostrożne obchodzenie się, prawidłowe procedury instalacji

Sygnatura wibracji

Treść częstotliwości

Wady elementów tocznych powodują powstawanie charakterystycznych wzorów:

• Częstotliwość podstawowa: BSF (częstotliwość rotacji piłki), zwykle 2-3 razy większa od prędkości biegu
• Druga harmoniczna: 2×BSF często silniejsze niż podstawowe (defekt atakuje obie rasy na obrót)
• Odstęp między wstęgami bocznymi: FTF (częstotliwość klatki) pasma boczne, NIE pasma boczne 1×
• Wzór: BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, tworzenie “płotu sztachetowego” z odstępem FTF

Cechy charakterystyczne

Funkcja	Wada rasy zewnętrznej	Wada wyścigu wewnętrznego	Wada elementu tocznego
Częstotliwość podstawowa	BPFO (3-5×)	BPFI (5-7×)	BSF (2-3×)
Odstępy wstęg bocznych	Brak lub minimalne	±1× (prędkość wału)	±FTF (prędkość klatki)
Stabilność amplitudy	Relatywnie stabilny	Stabilny	Zmienna (zależy od położenia piłki)
Występowanie	Najczęściej spotykane (~40%)	Zwykły (~35%)	Najmniej powszechne (~10-15%)

Zmienność amplitudy

Charakterystyczną cechą wad elementów tocznych jest:

• Amplituda zmienia się pomiędzy pomiarami, ponieważ zmienia się obciążenie uszkodzonego elementu
• W przypadku uderzenia piłki w strefę obciążenia: duża amplituda
• W przypadku uszkodzonej kuli naprzeciwko strefy obciążenia: mniejsza amplituda
• Ta zmienność może utrudniać wyznaczanie trendów, ale jest diagnostyczna w przypadku defektów piłki

Postęp i konsekwencje

Rozwój wad

1. Inicjacja: Małe pęknięcie lub wtrącenie powierzchniowe
2. Mikro-odpryski: Mały kawałek materiału odrywa się
3. Wzrost odprysków: Uderzenia w krawędzie defektów rozprzestrzeniają uszkodzenia
4. Wiele odprysków: Wtórne uszkodzenia spowodowane gruzem powodują dodatkowe defekty
5. Fragmentacja piłki: W ciężkich przypadkach może dojść do pęknięcia i rozbicia całej kuli
6. Całkowita porażka: Łożysko traci nośność

Uszkodzenia wtórne

• Uszkodzenia rasowe: Uszkodzona kulka uszkadza wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnię bieżni
• Obieg zanieczyszczeń: Odpryski materiału powodują ścieranie trzech ciał
• Uszkodzenia klatki: Nierówności powierzchni piłki mogą uszkodzić kieszenie klatki
• Szybkie pogarszanie się: Gdy jedna piłka ulegnie uszkodzeniu, szybko pojawią się kolejne

Najczęstsze przyczyny

Wady produkcyjne i materiałowe

• Wtrącenia wewnętrzne lub puste przestrzenie w materiale kuli
• Niewłaściwa obróbka cieplna
• Wady wykończenia powierzchni
• Niedoskonałości geometryczne (nieokrągłe kule)

Uszkodzenia instalacji

• Uderzenie podczas przenoszenia (upuszczenie, uderzenie)
• Odkształcenia Brinella spowodowane przeciążeniem statycznym lub wibracjami podczas postoju
• Zanieczyszczenie podczas instalacji poprzez osadzanie cząstek

Warunki pracy

• Niedostateczne smarowanie powodujące uszkodzenia powierzchni
• Przeciążenie przyspieszające zmęczenie
• Prąd elektryczny przepływający przez łożysko powodujący wżery
• Środowisko korozyjne atakujące powierzchnie piłek
• Zanieczyszczenia twardymi cząsteczkami tworzące wgniecenia

Wykrywanie i diagnostyka

Analiza drgań

• Obliczać BSF oraz FTF dla zamontowanego łożyska
• Wyszukiwanie widmo obwiedni dla szczytu BSF
• Zweryfikuj wzór pasma bocznego FTF (kluczowa funkcja diagnostyczna)
• Sprawdź 2×BSF, które często ma wyższą amplitudę
• Wielokrotne pomiary mogą wykazać zmienność amplitudy

Kontrola fizyczna

• Rozmontuj łożysko i sprawdź każdą kulkę/rolkę osobno
• Sprawdź, czy nie ma odprysków, pęknięć, wbitego materiału i korozji
• Poczuj chropowatość powierzchni (piłki gładkie i szorstkie)
• Sprawdź dokładność geometryczną (odkształcenie)
• Fotografuj wady w celu dokumentacji

Działania korygujące

Natychmiastowa odpowiedź

• Zwiększ częstotliwość monitorowania w zależności od stopnia powagi
• Plan wymiany łożysk
• Zbadaj przyczynę źródłową, aby zapobiec nawrotom
• Sprawdź, czy nie występują wtórne uszkodzenia wyścigów

Analiza przyczyn źródłowych

• Sprawdź dobór łożysk (czy mają odpowiednią nośność?)
• Sprawdź poprawność smarowania
• Sprawdź źródła zanieczyszczeń
• Ocena praktyk instalacyjnych
• W przypadku przedwczesnej awarii należy rozważyć zastosowanie ulepszonej specyfikacji łożyska

Defekty elementów tocznych, choć rzadsze niż defekty bieżni, wymagają zrozumienia charakterystycznej sygnatury częstotliwościowej BSF z pasmami bocznymi FTF, aby umożliwić dokładną diagnozę. Wczesne wykrycie poprzez analizę obwiedni umożliwia zaplanowaną konserwację, zanim defekt przekształci się w poważne uszkodzenie łożyska i potencjalnie katastrofalną awarię.

---

← Powrót do indeksu głównego