உருளும் உறுப்பு பேரிங்குகளில் ஸ்பால்லிங்கைப் புரிந்துகொள்ளுதல்
Spalling — சிறியதாக இருக்கும்போது ஸ்பால், ஃப்ளேக்கிங் அல்லது பிட்டிங் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது — என்பது உருளும் தொடர்பு சோர்வினால் (rolling contact fatigue) ஏற்படும், ஒரு பேரிங்கின் ரேஸ்வேக்கள் அல்லது உருளும் உறுப்புகளின் மேற்பரப்பிலிருந்து பொருள் உள்ளூராக ஃப்ளேக்காகவோ, சிப்பிங்காகவோ அல்லது முறிவாகவோ வெளியேறுவதாகும். ஒரு ஸ்பால் என்பது கடினப்படுத்தப்பட்ட எஃகின் ஒரு செதில் உடைந்து வெளியேறி, கரடுமுரடான, கூர்மையான விளிம்புள்ள பள்ளத்தை விட்டுச்செல்லும் பள்ளம் அல்லது குழியாகத் தோன்றுகிறது. ஒரு பந்து அல்லது உருளை அந்தப் பள்ளத்தின் மீது உருளும் ஒவ்வொரு முறையும் அது ஒரு சிறிய இயந்திர தாக்கத்தை அளிக்கிறது, மேலும் அந்த மீண்டும் மீண்டும் ஏற்படும் தாக்கங்கள் கதிர்வீசுகின்றன vibration at predictable கொண்டு பழுது அதிர்வெண்கள் — பேரிங் முற்றிலும் முடங்கும் முன்பே, பல காலம் முன்னதாகவே ஒரு பகுப்பாய்வாளர் இக்குறைபாட்டைப் பிடிக்க உதவும் கையொப்பம் (signature) இதுவே.
ஸ்பால்லிங் என்பது மிகவும் பொதுவான மற்றும், ஒரு வகையில், மிகவும் normal பேரிங் செயலிழப்பு முறை: இது ஒரு பேரிங்கின் சோர்வு வாழ்நாளின் இயற்கையான முடிவைக் குறிக்கிறது. இது wear (படிப்படியான, பரவலான பொருள் இழப்பு) என்பதிலிருந்தும், அரிப்பினால் தூண்டப்பட்ட pitting. முக்கியமாக, ஸ்பால்லிங் ஐக் கண்டறிய முடியும் vibration analysis பேரிங் முற்றிலும் செயலிழக்கும் சில மாதங்களுக்கு முன்பே, இது ஒவ்வொரு அதிர்வுக் கண்காணிப்பு திட்டத்தின் மூலக்கல் இலக்காக ஆக்குகிறது முன்ஜ்ஞாணம் பராமரிப்பு programme.
1. ஸ்பால்லிங்கின் இயற்பியல் வழிமுறை
Rolling contact fatigue
ஸ்பால்லிங் என்பது திடீர் நிகழ்வு அல்ல, மாறாக ஒரு நீண்ட சோர்வு செயல்முறையின் புலப்படும் உச்சக்கட்டமாகும்:
- சுழற்சி ஏற்றுதல் (Cyclic loading): ஒரு உருளும் உறுப்பின் ஒவ்வொரு கடப்பும் ரேஸ்வேயின் மீது ஒரு ஹெர்ட்ஸியன் தொடர்பு அழுத்தத்தை விதிக்கிறது, பொதுவாக 1000–3000 MPa, ஒரு அரிசி மணியைவிடச் சிறிய தொடர்புப் பகுதியில் குவிந்துள்ளது.
- Subsurface shear stress: அதிகபட்ச மாறுபடும் வெட்டு அழுத்தம் மேற்பரப்பில் அல்ல, மாறாக அதற்குச் சற்றுக் கீழே ஏற்படுகிறது, பொதுவாக 0.2–0.5 mm deep.
- பிரிப்பு தொடக்கம்: லட்சக்கணக்கான — பெரும்பாலும் கோடிக்கணக்கான — அழுத்த சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு, மேற்பரப்புக்குக் கீழுள்ள ஒரு அழுத்தச் செறிவில், அடிக்கடி எஃகில் உள்ள உலோகம் அல்லாத உள்ளடக்கல் ஒன்றில், ஒரு நுண்ணிய விரிசல் உருவாகத் தொடங்குகிறது.
- விரிசல் பரவல்: விரிசல் மேற்பரப்புக்கு இணையாக வளர்ந்து, பின்னர் மேற்பரப்பை நோக்கியும் பொருளுக்கு ஆழமாகவும் கிளைகளாகப் பிரிகிறது.
- Material separation: இந்த விரிசல் வலையமைப்பு இறுதியில் எஃகின் ஒரு பகுதியைத் தனிமைப்படுத்துகிறது.
- Spall formation: அந்தத் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட பொருள் பிய்ந்து வெளியேறி, அதற்கேயான குழியை விட்டுச் செல்கிறது.
சேதம் மேற்பரப்புக்குக் கீழே தொடங்குவதால், ஒரு பேரிங்கின் தடப்பாதைகள் கண்ணுக்குக் கண்ணாடி போல் பளபளப்பாகத் தோன்றும் நிலையிலேயே, தெரியக்கூடிய ஸ்பால் ஒன்றை உருவாக்குவதற்கு சில நாட்களே இருக்கக்கூடும் — மேற்பரப்புக்குக் கீழுள்ள சோர்வு (subsurface fatigue) ஆய்வுக்குப் புலனாகாதது ஆனால் அதிர்வு உணரியால் கேட்கக்கூடியது என்பதற்கு இதுவே சரியான காரணம்.
Typical spall characteristics
- Size: தொடக்கத்தில் 1–5 mm விட்டம், 10–20 mm அல்லது அதற்கு மேலாக வளர்கிறது.
- Depth: கடினப்படுத்தப்பட்ட வெளிப்பகுதிக்குள் 0.2–2 mm ஆழம்.
- Shape: கரடுமுரடான அடிப்பகுதி மற்றும் சிதைந்த விளிம்புகளுடன் கூடிய ஒழுங்கற்ற குழி.
- Location: பெரும்பாலும் சுமை மண்டலத்திற்குள் வெளிப் பந்தயப் பாதையில் (outer race).
- Appearance: தொடக்கத்தில் பளபளப்பாக, கூர்விளிம்புகளுடன் உலோகத் தன்மையுடன்; இயக்கம் தொடர்வதால் கருமையாகிறது.
2. காரணங்களும் பங்களிக்கும் காரணிகளும்
Normal fatigue life
- ஒவ்வொரு பேரிங்கிற்கும் வரையறுக்கப்பட்ட சோர்வு ஆயுள் உண்டு — L10 life, அதாவது ஒரு தொகுப்பில் 90% பேரிங்குகள் பிழைத்திருக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படும் புள்ளி.
- ஸ்பாலிங் என்பது எதிர்பார்க்கப்படும் ஆயுள் முடிவு நிலை; கணக்கிடப்பட்ட L10 ஆயுளில் அல்லது அதற்கு மேல் அதை அடைவது ஒரு குறைபாடு அல்ல, மாறாக ஒரு வடிவமைப்பு வெற்றியாகும்.
- சரியான பேரிங் தேர்வு, L10 ஆயுள் தேவையான சேவை ஆயுளை வசதியாக மீறுவதை உறுதி செய்கிறது. சுமை மற்றும் வேகத்திற்கு எதிராக அந்த ஆயுளை எங்களுடைய இதைக் கொண்டு அளவிடலாம் கருவி L10 ஆயுட்டு கணக்கீடி (ISO 281).
Premature spalling
L10 ஆயுளுக்கு மிகவும் முன்னதாகவே ஸ்பால்கள் தோன்றும்போது, ஏதேனும் ஒரு வெளிப்புறக் காரணம் கிட்டத்தட்ட எப்போதும் செயல்பாட்டில் இருக்கும்:
- Overloading: ஆயுள் சுமையின் கனத்துடன் (Life ∝ 1/Load³) குறைகிறது, எனவே சிறிதளவு அதிக சுமை கூட சேவை ஆயுளை வெகுவாகக் குறைக்கிறது.
- மோசமான மசகூட்டல்: an inadequate film lets asperities touch, raising surface stress.
- Contamination: கடினமான துகள்கள் தடப்பாதையில் பள்ளம் ஏற்படுத்தி, விரிசல்களை விதைக்கும் அழுத்த உயர்வுகளை உருவாக்குகின்றன.
- Misalignment: விளிம்புச் சுமை தொடர்பின் ஒரு முனையில் அழுத்தத்தைச் செறிவாக்குகிறது.
- Incorrect installation: mounting damage initiates early failures.
- Corrosion: surface pits act as ready-made crack initiation sites.
- Material defects: பேரிங் எஃகில் உள்ள உள்ளடக்கல்கள்.
அடிக்கடி கவனிக்கப்படாத ஒரு துரிதப்படுத்தி, மோசமான ரோட்டார் சமநிலையால் ஏற்படும் இயக்கவியல் சுமையாகும்: எஞ்சிய unbalance நிலையான பேரிங் சுமைக்கு ஒரு சுழலும் விசையைச் சேர்க்கிறது, மேலும் அந்தக் கனச் சார்பு வழியாக இயக்கவியல் சுமையில் ஏற்படும் சிறிய அதிகரிப்பு கூட சோர்வு ஆயுளை வியத்தகு அளவில் குறைக்கக்கூடும். எனவே ரோட்டார்களை நன்கு சமநிலைப்படுத்தி வைத்திருப்பது வெறுமனே அதிர்வு வசதிக்கான நடவடிக்கை மட்டுமல்ல, உண்மையான பேரிங் பாதுகாப்பு நடவடிக்கையாகும்.
3. Vibration Detection by Severity Stage
நோய்க்கணிப்பு அடிப்படையில் ஸ்பாலிங்கின் பெரிய மதிப்பு என்னவெனில், அது தன்னை முன்கூட்டியே அறிவித்து, அடையாளம் காணக்கூடிய வரிசையில் தீவிரமடைகிறது. கண்டறிதல் பெரிதும் இதைச் சார்ந்துள்ளது envelope analysis, இது உயர்-அதிர்வெண் தாக்க ஒலிகளை மாற்றி, அடிப்படையான குறைபாட்டு வீதத்தை வெளிப்படுத்துகிறது.
Early stage (micro-spall)
- Spall under 1–2 mm diameter.
- இதில் பேரிங் குறைபாட்டு அதிர்வெண்களில் சிறிய உச்சங்கள் சூழ்நிலை ஸ்பெக்ட்ரம்.
- வழக்கமான இதில் பெரும்பாலும் புலனாகாது FFT spectrum.
- உறை வீச்சு (Envelope amplitude): தோராயமாக 0.5–2 g.
- Remaining life: typically 6–18 months.
Moderate stage
- Spall 2–10 mm diameter.
- FFT மற்றும் உறை நிறமாலைகள் இரண்டிலும் தெளிவான குறைபாட்டு-அதிர்வெண் உச்சங்கள்.
- Two to three harmonics குறைபாட்டு அதிர்வெண்ணின் இது புலப்படுகிறது.
- Onset of sideband formation around the peaks.
- வீச்சு: தோராயமாக 2–10 g.
- Remaining life: 2–6 months.
Advanced stage
- Spall larger than 10 mm, possibly several spalls.
- Very high-amplitude fault-frequency peaks.
- ஏராளமான இசைக்கூறுகள் (harmonics), நான்கு முதல் எட்டு அல்லது அதற்கு மேல்.
- A complex sideband structure.
- An elevated noise floor.
- வீச்சு: 10 g-க்கு மேல்.
- எஞ்சிய ஆயுள்: நாட்கள் முதல் வாரங்கள் வரை.
Severe / critical stage
- பல குறைபாடுகளுடன் கூடிய விரிவான ஸ்பாலிங்.
- பரந்தலை இரைச்சல் (Broadband noise) நிறமாலையில் ஆதிக்கம் செலுத்தத் தொடங்குகிறது.
- தனிப்பட்ட குறைபாட்டு அதிர்வெண்கள் அந்த இரைச்சலால் மறைக்கப்படுகின்றன.
- மிக அதிக ஒட்டுமொத்த அதிர்வு, கேட்கக்கூடிய பேரிங் இரைச்சல் மற்றும் உயரும் வெப்பநிலை.
- செயலிழப்பு உடனடியானது — உடனடியாக மாற்றுவது அவசியம்.
இதைச் செயலாக மாற்ற, எந்தெந்த அதிர்வெண்களைத் தேட வேண்டும் என்பதை நீங்கள் துல்லியமாக அறிந்திருக்க வேண்டும். அவை பேரிங்கின் வடிவவியல் மற்றும் தண்டு வேகத்தைப் பொறுத்தவை, எனவே அவற்றை முன்கூட்டியே கணக்கிடுங்கள் தாங்கி குறைபாடு அதிர்வெண் கணக்கிடுபவர் — அதன் விளைவாக கிடைக்கும் BPFO, BPFI, BSF and FTF மதிப்புகள், ஒவ்வொரு கூறிலும் ஏற்படும் ஸ்பால் ஸ்பெக்ட்ரத்தில் எங்கு தோன்றும் என்பதைத் துல்லியமாக உங்களுக்குக் காட்டுகின்றன.
4. முன்னேற்றம் மற்றும் இரண்டாம் நிலைச் சேதம்
Spall growth
ஒரு முறை ஸ்பால் உருவான பிறகு அது படிப்படியாக வளர்கிறது, மேலும் இந்த வளர்ச்சி நேர்கோட்டில் இல்லாமல் அதிவேக (எக்ஸ்போனென்ஷியல்) முறையில் இருக்க முனைகிறது:
- ஸ்பால் விளிம்புகளில் ஏற்படும் தாக்க சுமை, அந்தந்த இடத்தில் அதிக அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது.
- அருகிலுள்ள உலோகம், புதிய ரேஸ்வேயை விட விரைவாகச் சோர்வடைகிறது (ஃபேட்டிக்).
- ஒவ்வொரு சுழற்சியிலும் ஸ்பால் வெளிப்புறமாகவும் ஆழமாகவும் விரிவடைகிறது.
- இந்தச் செயல்முறை தன்னைத்தானே ஊட்டத் தொடங்கியதும், ஒரு சிறிய ஸ்பால் சில வாரங்களுக்குள் பெரிய ஸ்பாலாக மாறிவிடும்.
இரண்டாம் நிலை சேதம்
ஸ்பாலிங், படிப்படியாகப் பரவும் சேதத்தைத் தூண்டும் கழிவுகளையும் (debris) உருவாக்குகிறது:
- Debris generation: ஸ்பாலில் இருந்து வரும் உலோகச் செதில்கள் மசகு எண்ணெயில் சுழன்று கொண்டிருக்கின்றன.
- Three-body abrasion: அந்தக் கழிவு ஒரு லேப்பிங் கலவை போலச் செயல்பட்டு, நன்றாக இருக்கும் மேற்பரப்புகளையும் கீறிவிடுகிறது.
- Secondary spalls: உட்பதிந்த துகள்கள் புதிய ரேஸ்வேயில் பள்ளங்களை உருவாக்கி, வேறு இடங்களில் புதிய ஸ்பால்கள் தோன்றுவதற்கு வித்திடுகின்றன.
- விரைவான சீரழிவு: once several spalls coexist, failure accelerates sharply.
- முழுமையான தோல்வி: இறுதியில் பேரிங் அதன் முழு சுமை தாங்கும் திறனையும் இழக்கிறது.
5. பதிலளிப்பு மற்றும் திருத்த நடவடிக்கைகள்
Upon detection
- நோயறிதலை உறுதிப்படுத்துங்கள்: அளவிடப்பட்ட கோளாறு அதிர்வெண், பேரிங்கின் வடிவவியலுடன் பொருந்துகிறதா என்பதைச் சரிபார்க்கவும் — அது தற்செயல் நிகழ்வோ அல்லது harmonic of something else.
- தீவிரத்தை மதிப்பீடு செய்யுங்கள்: வீச்சு (amplitude) மற்றும் ஹார்மோனிக் எண்ணிக்கையைப் பயன்படுத்தி, மேலே உள்ள நிலை அளவுகோலில் கோளாற்றை வைத்துப் பார்க்கவும்.
- Increase monitoring: தீவிரம் அதிகரிக்கும்போது, கண்காணிப்பு இடைவெளியை மாதந்தோறும் என்பதிலிருந்து வாரந்தோறும் அல்லது தினந்தோறும் என இறுக்கவும்.
- Schedule replacement: ஒரு பொருத்தமான தருணத்தில் பேரிங் மாற்றுவதைத் திட்டமிடுங்கள் shutdown window.
- பேரிங்கை வாங்குங்கள்: சரியான மாடலுக்கு ஆர்டர் செய்து, செயலிழப்புக்கு (outage) முன் அதன் விவரக்குறிப்புகளைச் சரிபார்க்கவும்.
Emergency indicators
பின்வருவனவற்றில் ஏதேனும் தோன்றினால் உடனடியாக இயந்திரத்தை நிறுத்துவது அவசியம்:
- ஒரு வாரத்திற்குள் அதிர்வு வீச்சு இரட்டிப்பாதல்.
- பேரிங் வெப்பநிலை விரைவாக உயர்தல் — ஒரு பணிமுறையில் (shift) சுமார் 5 °C-க்கு மேல்.
- பேரிங்கில் இருந்து கேட்கக்கூடிய அரைபடல், கீச்சொலி அல்லது சொரசொரப்பான ஓசை.
- Multiple bearing frequencies present at once, indicating multiple defects.
- மசகு எண்ணெய் இழப்பு அல்லது வெளிப்படையான மாசுபாடு.
6. வடிவமைப்பு மற்றும் பராமரிப்பின் மூலம் தடுப்பு
Design phase
- போதுமான ஆயுள் மதிப்பீடு கொண்ட பேரிங்குகளைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் (தேவையான சேவை ஆயுளை விட L10 கணிசமாக அதிகமாக இருக்க வேண்டும்).
- முறையான மசகு அமைப்பு மற்றும் திறமையான சீலிங்கை வழங்கவும்.
- இயங்கும் சூழ்நிலைகளுக்கு ஏற்ற போதுமான குளிரூட்டலை உறுதிசெய்யவும்.
Installation phase
- பொருத்துகையில் ஏற்படும் சேதத்தைத் தவிர்க்க, சுத்தமான நிறுவல் முறைகளையும் சரியான பொருத்தும் கருவிகளையும் பயன்படுத்தவும்.
- Verify the correct தாங்கி இடைவெளி.
- Achieve precise alignment to avoid edge loading.
Operation phase
- என்வலப் பகுப்பாய்வை உள்ளடக்கிய அதிர்வு கண்காணிப்புத் திட்டத்தை நடத்தவும்.
- ஒழுங்கான மசகு திட்டத்தைப் பேணவும் — சரியான இடைவெளிகள், அளவுகள் மற்றும் தரம்.
- Monitor temperature.
- சோர்வு ஆயுளைக் குறைக்கும் இயங்குநிலைச் சுமைகளைக் குறைக்க, ரோட்டார்களை நன்கு சமநிலைப்படுத்தி வைக்கவும். இது போன்ற ஒரு கையடக்கமான இரு-சேனல் அனலைசர் Balanset-1A ஒரு தொழில்நுட்ப வல்லுநர், சந்தேகத்திற்குரிய பேரிங்கின் என்வலப் ஸ்பெக்ட்ரத்தைக் கண்காணிக்கவும், மேலும் மூல காரணம் ரோட்டார் சமனின்மையாக இருக்கும்போது, அதை இயந்திரத்தின் சொந்த பேரிங்குகளிலேயே களத்தில் சரிசெய்யவும் உதவுகிறது — இதன்மூலம் பேரிங்கை விரைவான ஸ்பாலிங்கை நோக்கித் தள்ளிக்கொண்டிருந்த அந்த இயங்குநிலைச் சுமையே நீக்கப்படுகிறது.
ஸ்பாலிங் என்பது பேரிங் சோர்வின் தவிர்க்க முடியாத இறுதிப் புள்ளி, ஆனால் அது ஒரு திடீர் ஆச்சரியமாக இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. சரியான பேரிங் தேர்வு, சுத்தமான நிறுவல், ஒழுங்கான மசகு மற்றும் நிலை கண்காணிப்புஆகியவற்றின் மூலம், சேவை ஆயுள் அதிகபட்சமாக்கப்படுகிறது மற்றும் இரண்டாம் நிலைச் சேதத்தைத் தடுக்கும் அளவுக்கு ஆரம்பத்திலேயே செயலிழப்பு கண்டறியப்படுகிறது — இதன்மூலம் திட்டமிடப்படாத ஒரு செயலிழப்பு, திட்டமிடப்பட்ட, குறைந்த செலவிலான மாற்றீடாக மாறுகிறது.
