Диагностика на търкалящи лагери
Начало > Механични системи > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 3, 2008
Част IV. Анализ на състоянието на контактните повърхности между гривните и търкалящите тела на демонтирани търкалящи лагери
Обект на разглеждане в предходен брой на сп. Инженеринг ревю бе диагностиката на демонтирани търкалящи лагери с анализ на следите от износване, които се наблюдават върху контактните повърхности между търкалящите тела и лагерните гривни (т. нар. пътища на търкаляне) при нормална експлоатация. В настоящия брой на списанието продължаваме темата с диагностика и анализ на следите от износване, които се наблюдават върху търкалящите тела и лагерните гривни при неправилна експлоатация на лагера.
Както вече бе подчертано, при работата на всеки търкалящ лагер се наблюдават следи от износване по пътищата на търкаляне на гривните и върху търкалящите тела. Дали тези следи могат да се считат за нормални или необичайни, т.е представляват следи от неправилна експлоатация, в голяма степен зависи от условията на работа на лагера. Например, лагерите могат да имат абсолютно нормални следи, които свидетелстват за предимно радиално натоварване. Но ако се наблюдават следи, които са типични за аксиално натоварване, това би могло да бъде индикация за неправилно монтиране на лагера. Следователно, за правилния анализ на следите трябва да са известни и условията на монтаж. Въпреки това съществуват някои основни признаци за неправилна експлоатация, които могат да се определят посредством вида на следите по пътищата на търкаляне.
В таблица 1 са систематизирани различни повреди на елементите лагерите, вследствие на неправилната им експлоатация и най-вероятните повреди за появата им.
Следи при неправилно смазване
От външния вид на следите и микроскопския анализ на грапавостта на контактните повърхности се осигурява възможност да се направят заключения за качеството на смазване на лагера. Ако следите са матови с малки грапавини от надраскване, може да се счита, че между гривните и търкалящите тела съществува стабилен маслен филм или слой и натоварването е умерено (вж. част III от цикъла статии Диагностика на търкалящи лагери, Инженеринг ревю, бр. 1/2008).
Колкото по-тънък или разкъсан е масленият филм между контактните повърхности, толкова по-голямо е влиянието му върху интензивността на износване на тези повърхности. На фигура 1 е показана следа от износване върху пътя на търкаляне на вътрешна лагерна гривна.
Когато натоварването на контактните повърхности е голямо, следите, които се наблюдават върху тях, са светли, гладки, полирани от високото налягане и често са лъскави, като контрастират с неработните части на пътищата на търкаляне. На фиг. 2 е показан видът на следа, полирана от високото налягане.
От натрупаната статистическа информация за техническото състояние на търкалящи лагери може да се направи заключението, че причини за появата на тези повреди са недостатъчно количество на смазочно вещество в лагера или неподходящ за условията, при които работи лагерът (температура и честота на въртене), вискозитет на смазката. В стандарта БДС ISO 281 и фирмените каталози за търкалящи лагери на водещи производители е дадена методика за отчитане на влиянието на тези фактори върху дълготрайността на лагера чрез изчисляване на т. нар. коригирана дълготрайност.
За предпазване на лагерите от повреди вследствие на неправилно мазане се препоръчват следните мерки:
l
да се осигури мазането на лагера с достатъчно количество смазка;
l
да се избере смазка, чийто вискозитет е подходящ за условията на работа на лагера;
l
да се използва смазка с подходящи добавки (присадки);
l
да се използват лагери с повърхностно покритие на елементите им.
Следи в случай на замърсяване на лагера или на смазката
Основно правило при използването на търкалящи лагери е поддържането на чистота в процеса на съхранение, монтаж и експлоатация на лагера. Като резултат от използването на неправилни начини на монтаж, мръсни ръце и инструменти, замърсена смазка или лошо уплътняване на лагера, в елементите му се получават повреди и той излиза от строя, независимо от неговото качество. Практиката показва, че предотвратяването на повредите, предизвикани от замърсяване или от корозия, винаги е по-евтино от смяната на лагера с нов.
Замърсяването на лагера или на смазката може да стане с твърди частици или с течности, при което се наблюдава и различен вид на следите по пътищата на търкаляне. При замърсяване с твърди частици се образуват вдлъбнатини - т.нар. ямички, в резултат от преминаването на чужди тела по пътищата на търкаляне. Микроскопското наблюдение на следите дава възможност за разграничаване на вида на вдлъбнатините, образувани от частици от меки материали, стомана или твърди минерали. На фигури 3, 4 и 5 с увеличение е показан външният вид на подобни следи. Чужди частици с големи размери и твърдост могат да доведат до значително намаляване дълготрайността на лагера поради умора. При замърсяване с голям брой малки твърди частици се получават многобройни малки вдлъбнатини, с което се увеличава интензивността на абразивното износване на елементите на лагера (фиг. 1).
Най-честият случай на замърсяване на смазката с течности включва попадането на вода в лагера. В малки обеми тя би могла да бъде смесена със смазочното вещество. Резултатът е намаляване на смазочния му ефект и по контактните повърхности често се наблюдават следи като показаните на фиг. 2. Когато в лагера има големи количества влага, се появяват матови следи. Полирани следи от натоварване с повреда от умора могат също така да се появят вследствие на корозия или претоварване.
Причини за появата на тези повреди са лошо или неефективно уплътняване на лагера, условия на монтаж, които допускат замърсяването му, попадане на производствени остатъци (например леярски пясък), разлика в температурите (поява на конденз) и използване на замърсена смазка.
За предпазване от замърсяване на лагера или смазката се препоръчва да се вземат следните мерки:
l
да се подобри конструкцията на уплътнението;
l
да се осигурят условия за чистота при монтажа, както и добро измиване на лагера и монтажните повърхности;
l
цялостно промиване на смазочната система преди въвеждането й в експлоатация или след ремонтни работи, както и преди първото завъртане на лагера.
Следи, причинени от ра-диален натяг на гривните
В случай на вредно радиално предварително натоварване, т.е. затягане на гривните, при въртенето на лагера по пътищата на търкаляне и върху двете гривни се наблюдават обиколни пръстеновидни следи, чийто вид е показан на фиг. 6. Такива следи биха могли да се получат и при прегряване на лагера в резултат от изменение на работните условия.
Причини за появата на подобни следи са: висока стегнатост на сглобката между гривната и вала; твърде голяма разлика между температурите на вътрешната и външната гривни. Трябва да се отбележи, че ако лагерът не се върти, например в процеса на монтаж, ако е налице висока стегнатост, се получават вдлъбнатини (ямички) по пътищата на търкаляне, с разположение, съответстващо на стъпката на търкалящите тела. При бавно завъртане (с ръка) се чува характерен шум от преминаване на сачмите през тези вдлъбнатини, за което се е наложило наименованието "лагерът брои".
Следи, предизвикани от овална деформация
Наблюдават се във вид на няколко отделни площи по периферията на неподвижната гривна. Следи, предизвикани от овална деформация, са показани на фиг. 7.
Сред причините за тяхното възникване е овалност на отвора в корпуса или на шийката на вала, която се получава при механичната обработка, вследствие на различна твърдост на материала по периферията на монтажната повърхнина или наличието на отвори, намиращи се в близост до леглото на лагера. Причина, водеща до появата на описаните следи, са различна твърдост по периферията на отвора и голяма стегнатост на сглобката с външната гривна, както и продължително съхранение във вертикална позиция на големи лагери и модели с тънки гривни.
Следи, причинени от вредно аксиално предва-рително натоварване
(наричано още осов натяг на гривните). Такива следи се наблюдават само при двуопорни валове (фиг. 8а) с двустранно фиксиран лагер в едната (лявата) опора, който поема аксиалното натоварване, и с плаващ лагер в другата (дясната) опора. Типичният вид на наблюдаваните следи, изместени спрямо вертикалната ос на лагера върху пътищата на търкаляне на двустранно фиксирания лагер, се вижда на фигура 8б. Причината за възникването на описаните следи е аксиалното натоварване (вж. фиг. 4 от статията в брой 1/2008 г.). Незначителна част от аксиалното натоварване би могла да се разпредели върху опорното чело на плаващия лагер.
Сред причините за появата на показаните следи са некоректна работа на плаващия лагер, например неточно избрана сглобка, топлинно разширение в радиално направление, изкривяване на вала, корозия от триене, т.е. фретинг корозия. Друга причина за следите е по-голямо от заложеното топлинно разширение в аксиално направление.
За предпазване от неправилна работа на лагерите при подобни схеми на лагеруване се препоръчва да се провери сглобката и точността на формата на контактуващите повърхности; да се анализират и променят условията на монтаж и работа; да се използват лагери с осова подвижност между гривните и търкалящите тела.
Следи от несъосност (разцентроване)
Наблюдават се при сачмени лагери, като следите върху неподвижната гривна са диагонално разположени спрямо вертикалната ос на лагера - фигури 11 и 12. Характерно за ролковите лагери при наклоняване на гривните една спрямо друга, е че следите са по-изразени в единия край на пътя на търкаляне, отколкото в другия - фиг. 13.
Причините за появата на показаните следи могат да бъдат - деформация на вала; несъосност на лагерните отвори в корпуса или неперпендикулярност на опорните чела на вала и корпуса; замърсяване на контактните повърхности на гривните при монтаж; голяма радиална хлабина в лагера в комбинация с натоварване с въртящ момент.
За предпазване от такива повреди е препоръчително да се вземат следните мерки:
l
за очакваните стойности на наклона на гривните една спрямо друга да се избере подходящ тип на лагера - сачмен, ролков, самонагаждащ или несамонагаждащ, както и подходяща радиална хлабина, като се отчетат характеристиките на съответния тип лагери от каталога на производителя;
l
да се осигурят условия за чистота при монтажа.
Вижте още от Механични системи
Новият брой 9/2024
