Pochopenie odlupovania vo valivých ložiskách
Definícia: Čo je to odlupovanie?
Odlupovanie (tiež nazývané odlupovanie, odlupovanie alebo jamkovanie, keď je malé) je lokalizované odlupovanie, odštiepenie alebo lom materiálu z povrchu ložiskových krúžkov alebo valivých telies v dôsledku únavy materiálu z valivého kontaktu. Odlupovanie sa prejavuje ako kráter, priehlbina alebo trieska, kde sa kus materiálu odlomil od povrchu a zanechal drsnú, poškodenú oblasť. Keď valivé telesá prechádzajú cez odlupovanie, generujú rázové sily, ktoré vytvárajú charakteristické vibrácie pri konkrétnom frekvencie porúch ložísk.
Odlupovanie je najbežnejším a najnormálnejším spôsobom poruchy ložiska, ktorý predstavuje koniec únavovej životnosti ložiska. Je odlišný od opotrebovať (postupné odstraňovanie materiálu) alebo jamkovanie (poškodenie povrchu spôsobené koróziou). Odlupovanie je zistiteľné prostredníctvom analýza vibrácií mesiace predtým, ako ložisko úplne zlyhá, čo z neho robí kľúčový cieľ programov prediktívnej údržby.
Fyzikálny mechanizmus odlupovania
Proces únavy pri valivom kontakte
Odlupovanie sa vyvíja v dôsledku progresívneho procesu únavy:
- Cyklické zaťaženie: Vždy, keď valivý prvok prejde bodom na dráhe, vytvorí Hertzovo kontaktné napätie (typicky 1000 – 3000 MPa).
- Podpovrchové šmykové napätie: Maximálne šmykové napätie sa vyskytuje mierne pod povrchom (typicky v hĺbke 0,2 – 0,5 mm)
- Iniciácia trhliny: Po miliónoch alebo miliardách cyklov sa mikroskopická trhlina začína tvoriť pri koncentrácii podpovrchového napätia.
- Šírenie trhlín: Trhlina rastie rovnobežne s povrchom, potom sa rozvetvuje smerom k povrchu a hlbšie do materiálu
- Separácia materiálu: Sieť trhlín izoluje kus materiálu
- Tvorba odlupovania: Izolovaný materiál sa uvoľňuje a zanecháva kráter alebo jamu
Typické charakteristiky odlupovania
- Veľkosť: Spočiatku má priemer 1 – 5 mm, môže narásť na 10 – 20 mm alebo viac
- Hĺbka: 0,2 – 2 mm hlboko do kaleného puzdra
- Tvar: Nepravidelný kráter s drsným dnom a okrajmi
- miesto: Najčastejšie na vonkajšom krúžku v zóne zaťaženia
- Vzhľad: Kovový, spočiatku lesklý povrch s ostrými hranami; pri ďalšej prevádzke tmavne
Príčiny a prispievajúce faktory
Normálny únavový život
- Všetky ložiská majú obmedzenú únavovú životnosť (životnosť L10 – 90% prežili doteraz)
- Odlupovanie je očakávaný spôsob zlyhania na konci životnosti
- Správny výber ložiska zaisťuje primeranú životnosť pre danú aplikáciu
- Nejde o chybu, ak sa vyskytne počas alebo po vypočítanej životnosti L10.
Príčiny predčasného odlupovania
- Preťaženie: Zaťaženia presahujúce menovitú hodnotu ložiska drasticky znižujú životnosť (životnosť ∝ 1/zaťaženie³)
- Slabé mazanie: Nedostatočná hrúbka filmu zvyšuje povrchové napätie
- Kontaminácia: Častice vytvárajúce stúpačky napätia, ktoré iniciujú trhliny
- Nesprávne zarovnanie: Zaťaženie okrajov vytvárajúce vysoké lokálne napätia
- Nesprávna inštalácia: Poškodenie počas montáže spôsobujúce predčasné poruchy
- Korózia: Povrchové jamy slúžiace ako miesta vzniku trhlín
- Materiálne chyby: Inklúzie v ložiskovej oceli
Detekcia vibrácií pri odlupovaní
Skoré štádium (mikroodlupovanie)
- Spall priemer < 1 – 2 mm
- Malé vrcholy pri frekvenciách porúch ložísk v obálkové spektrum
- V štandardnom režime nemusí byť viditeľné Rýchla premena funkcie (FFT) spektrum
- Amplitúda v obálke: 0,5 – 2 g
- Zostávajúca životnosť: zvyčajne 6 – 18 mesiacov
Stredné štádium
- Priemer odlupovania 2 – 10 mm
- Jasné píky frekvencie porúch v spektrách FFT aj obálky
- 2-3 harmonické viditeľné
- Začiatok bočné pásmo formácia
- Amplitúda: 2-10 g
- Zostávajúca životnosť: 2-6 mesiacov
Pokročilé štádium
- Odlupovanie > 10 mm, môže ísť o viacero odlupovaní
- Špičky frekvencie porúch s veľmi vysokou amplitúdou
- Početné harmonické (4 – 8 alebo viac)
- Komplexná štruktúra bočného pásma
- Zvýšená hladina hluku
- Amplitúda: > 10 g
- Zostávajúca životnosť: Dni až týždne
Závažné/kritické štádium
- Rozsiahle odlupovanie, viaceré defekty
- Dominantný širokopásmový šum
- Jednotlivé frekvencie porúch sa môžu zakryť
- Veľmi vysoké celkové vibrácie
- Počuteľný hluk z ložiska
- Zvýšená teplota
- Bezprostredné zlyhanie – potrebná okamžitá výmena
Progresia a sekundárne poškodenie
Rast odlupovania
Keď sa odlupovanie začne, postupne rastie:
- Rázové zaťaženie na odlupovacích hranách vytvára vysoké napätie
- Susedný materiál sa rýchlejšie unavuje
- Šupka rastie smerom von a do hlbšieho priestoru
- Exponenciálna rýchlosť rastu – malé odlupovanie sa môže v priebehu niekoľkých týždňov zväčšiť
Sekundárne poškodenie
Odlupovanie vytvára trosky, ktoré spôsobujú kaskádovité poškodenie:
- Tvorba trosiek: Kovové častice z odlupovania cirkulujú v ložisku
- Trojbodová abrázia: Nečistoty fungujú ako lapovacia pasta
- Sekundárne odlupovanie: Častice trosiek iniciujú nové odlupovanie v iných oblastiach
- Rýchle zhoršenie: Akonáhle sa vyskytnú viaceré odlupovania, porucha sa zrýchľuje
- Úplné zlyhanie: Ložisko nakoniec stratí všetku nosnosť
Reakcia a nápravné opatrenia
Pri detekcii
- Potvrdenie diagnózy: Overte, či frekvencia porúch zodpovedá geometrii ložiska
- Posúdenie závažnosti: Určenie stupňa na základe amplitúdy a harmonických
- Zvýšiť monitorovanie: Zmena z mesačného na týždenný alebo denný režim v závislosti od závažnosti
- Naplánovať výmenu: Naplánujte výmenu ložísk počas primeranej prestoje
- Obstarať ložisko: Objednať náhradu (overiť správny model a špecifikácie)
Núdzové indikátory
Okamžité vypnutie sa odporúča, ak:
- Zdvojnásobenie amplitúdy vibrácií za menej ako jeden týždeň
- Rýchlo stúpajúca teplota ložiska (> 5 °C za jednu smenu)
- Počuteľné škrípanie, pískanie alebo drsnosť ložiska
- Prítomnosť viacerých frekvencií ložísk (viaceré chyby)
- Strata maziva alebo viditeľná kontaminácia
Prevencia prostredníctvom návrhu a údržby
Fáza návrhu
- Vyberte ložiská s dostatočnou životnosťou (L10 > požadovaná životnosť)
- Zabezpečte správny mazací systém
- Navrhnite účinné tesnenie
- Zabezpečte dostatočné chladenie pre prevádzkové podmienky
Fáza inštalácie
- Čisté postupy inštalácie
- Správne montážne nástroje (zabránia poškodeniu pri inštalácii)
- Skontrolujte správnu vôľu ložiska
- Presné zarovnanie
Fáza prevádzky
- Program na monitorovanie vibrácií s analýzou obálky
- Mazací program (intervaly, množstvá, kvalita)
- Monitorovanie teploty
- Dobrá kvalita vyváženia pre minimalizáciu dynamického zaťaženia
Odlupovanie je nevyhnutným konečným bodom únavovej životnosti ložiska, ale správnym výberom ložiska, jeho inštaláciou, mazaním a monitorovaním stavu je možné maximalizovať jeho životnosť a poruchy je možné odhaliť dostatočne včas, aby sa predišlo sekundárnemu poškodeniu a umožnila sa plánovaná a nákladovo efektívna údržba.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 