Диагностика на търкалящи лагери
Начало > Машини > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 7, 2008
Част VI - причини за повреди, наблюдавани върху търкалящите тела и лагерните гривни, при неправилна експлоатация или при продължителна работа
Основна задача на техническата диагностика е разпознаване състоянието на техническите системи в условия на базата на различна като вид и носител информация. Освен във вид на показания на разнообразни измервателни, регулиращи, сигнални или управляващи устройства, информация постъпва и се анализира и чрез визуални огледи. Според едно от най-наложилите се определения, разпознаването на състоянието на техническите системи е процес за установяване на „диагнозата”. В този процес често трябва да се направи избор на едно от възможните състояния – „изправно” и „неизправно”, а в други случаи е необходимо да се конкретизира неизправността.
Логическият метод на разпознаване се основава на намирането на логически връзки между признаците и състоянието на обекта, като се разглеждат само двоични (прости) признаци, за които са възможни единствено значенията „да” или „не”. Детерминистичното описание на системата, чрез двоични променливи, е приблизителен модел на диагностиката. Обаче е възможно да се използва за началните етапи на разпознаване и е особено перспективен за второто направление на техническата диагностика – откриването и локализирането на неизправностите.
Всичко казано до момента се отнася с пълна сила и за масово използвани машинни елементи като търкалящите се лагери. С цел да се анализира експлоатационното им състояние, видът и евентуалните причини за техните повреди, в поредица статии на списание Инженеринг ревю ви запознаваме с диагностиката на демонтирани търкалящи лагери. В настоящия брой на списанието продължаваме темата с описание и анализ на причините за по-често срещани повреди, които се наблюдават върху търкалящите тела и лагерните гривни при неправилна експлоатация или при продължителна работа на лагера. Едновременно с това се разглеждат и начините за подобряване на условията на монтаж и експлоатация на лагерите с цел избягване на подобни повреди.
Кратери и жлебове вследствие на електрически ток
При преминаване на електрически ток през елементите на лагера се получават вдлъбнатини (кратери) и жлебове. Кратерите по пътищата на търкаляне се получават в резултат на местно разтопяване в контактните зони с търкалящите тела. Такива кратери се появяват по няколко, един след друг или като цяла верига по обиколката на гривната, като повърхността им наподобява заваръчна капка (фиг. 1).
Причините за появата на кратери и нарушаване на целостта на пътищата на търкаляне са токови искри. Например, по време на заваряване или внезапна загуба на заземяването. За предпазване от подобна повреда не се допуска протичането на ток през лагера по време на електроженно заваряване.
Жлебовете се явяват във вид на кафяво оцветени бразди, успоредни на оста на гривните, които покриват голяма част или цялата обиколка на пътя на търкаляне (фиг. 2). Причиняват се от постоянно протичане на променлив или постоянен ток през лагера. Такива следи се наблюдават даже и при малка сила на тока.
За предпазване от описаната повреда е необходимо да се вземат мерки през лагера да не преминава електрически ток посредством използването на подходяща изолация, заземяване или монтажа на токоизолирани лагери.
Счупване на лагерните гривни
Както вече бе изяснено, при въртенето на лагера гривните и търкалящите тела са подложен на продължително пулсиращо натоварване, което довежда до появата на умора. Това е причината в тези елементи да се получават и обемни разрушения, вследствие на умора. Резултатът е появата на откъртвания, пукнатини и счупвания върху елементите на лагера. Необходимо е да се има предвид, че пукнатини и счупвания, освен от умора, могат да се получат и от ударно претоварване, от дефекти на материала, от нанасяне на силни удари при монтаж непосредствено върху гривните.Счупването на лагерната гривна, в резултат от напреднала умора на материала по пътя на търкаляне, се наблюдава върху голяма площ. Повърхнината на счупването, наричана още лом, е типична за уморното разрушение и е гладка с периодични ръбове, които представляват линии на затихване на процеса (фиг. 3).
Частични или цялостни дълбоки пукнатини се получават по вътрешните гривни в осово направление. На фиг. 4 е показана подобна повреда. Ако повредените ръбове са частично заоблени, то би могло да се направи заключението, че пукнатината е възникнала по време на работа на лагера. Както и че след това, той е продължил да се върти. Острите ръбове на пукнатините свидетелстват, че повредата е станала по време на демонтиране на лагера. В случай че лагерът дълго време работи с пукнатини, по ръбовете е възможно да се наблюдават отделни отчупвания.
Причините за появата на частични или цялостни пукнатини по вътрешните гривни в осово направление са разнообразни. Тази сериозна повреда би могла да се дължи на:
l приплъзване на елементите на лагера;
l уморни пукнатини по пътя на търкаляне;
l превъртане на вътрешната гривна спрямо шийката на вала;
l неподходяща смазка;
l сглобка по вала с голяма стегнатост;
l неточност на шийката на вала – отклонение от кръглост или местни подбитости.
За предпазване от описаните повреди е необходимо да се подобри смазването, чрез употребата на висококачествени масла с подходящи добавки; да се оползотворят възможностите за избягване на повърхностни повреди по пътищата на търкаляне, които предизвикват концентрация на напреженията; да се използват препоръчителните сглобки за вътрешната гривна, както и да не се допуска допир на лагерните елементи до околните части.
Счупване по обиколката на външната гривна
В този случай на уморна повреда, обикновено, пукнатините се появяват равномерно по посоката на въртене. Възможно е да се откъснат и отделни парчета от гривната. При аксиално натоварване на лагера, такива счупвания по правило се появяват малко извън средата на пътя на търкаляне. По външната контактна повърхност на гривната, обикновено, се виждат следи от неравномерно натоварване (фиг. 5).
Най-честата причина за възникване на описаните пукнатини по външната гривна е неправилен контакт в отвора на корпуса. За избягване на проблема е необходимо да се повиши точността на лагерния отвор и конструктивно да се подобри начинът за фиксиране и центроване на гривните.
Надрасквания и петна по контактните повърхности
Освен частични отчупвания, пукнатини и други вдлъбнатини по пътищата на търкаляне или повърхнините на търкалящите тела, повреди върху сравнително големи площи често се появяват в резултат от приплъзване на елементите на лагера. Резултатът е износването им. Разпространението на тези повреди съществено зависи от интензивността на износването и чистотата на смазката, както и от условията на работа на лагера.
При износване, поради лошо смазване, контактните повърхности са матови и грапави (фиг. 6). Отделените частици правят смазката по-тъмна или оцветена в жълто, в случай на месингов сепаратор. Замърсяването с твърди частици е причина за втвърдяване на смазката, а попадането на влага в много случаи води до намаляване на консистенцията й, т.е. смазката става по-течна. В резултат от износването на елементите, хлабината на лагера се увеличава. Ако износването е причинено от чужди твърди частици, по повърхнините на търкалящите тела ясно се наблюдават надрасквания (фиг. 7). При неблагоприятни условия пътищата на търкаляне и ролките на ролковите лагери могат да бъдат износени неравномерно. В този случай, по повърхностните им надраскванията са във вид на ивици (фиг. 8 и фиг. 9).
Резултатът от описаното износване са повреди от умора, които вече бяха разгледани в статиите от поредицата. Обикновено, причини за възникване на повредата са изтъняване или разкъсване на масления филм между контактните повърхности, замърсяване на смазката с фини, твърди частици, прах или вода, неправилна или ненавременна регулировка на аксиалната хлабина на конусно-ролкови лагери, в случай на неравномерно износване.
За предотвратяване на надраскването на лагерните елементи е препоръчително да се използват смазки с по-голяма товароносимост, например с по-голям вискозитет или със специализирани добавки. Също така е добре по-често да се сменя смазката, да се вземат мерки за подобряване на уплътняването, за филтриране на маслото, правилно и своевременно да се регулира хлабината на лагера, особено, ако е конусно-ролков.
Следи на приплъзване
Те са в резултат от продължително приплъзване на търкалящите тела, особено в случай на големи и тежки ролки, например на лагери без сепаратор. Наблюдават се във вид на грапавини по пътищата на търкаляне и по повърхнината на търкалящите тела. Отделеният материал често се натрупва и обикновено не е равномерно разпределен по повърхността. Следите могат да се видят като петна от отслояване (лющене) със следи на зацапване (фиг. 10) и (фиг. 11). Повредата често се свързва с микропитинг във вид на петна от сиви точици. Повече информация бихте могли да намерите в статията ни, посветена на умората в резултат на лошо смазване на търкалящи лагери.
Причина за възникване на описаната повреда е приплъзването, което възниква между търкалящите тела и пътищата на търкаляне при прекалено малък товар и лошо смазване. Понякога повредата се дължи на внезапно преминаване на телата от ненатоварената към натоварената зона на лагера или бърза промяна на скоростта на въртене.
За предотвратяване на следите от отслояване върху лагерните елементи се препоръчва използването на по-гъсти смазки, както и на лагери с предварителен натяг, например чрез пружини. Приема се за целесъобразно да се избират лагери с намалена хлабина, да се осигури достатъчно натоварване по време на проби, да не се избират лагери с излишно голяма товароносимост, т.е. да не се преоразмеряват лагерите.
Следи от задиране
Представляват надлъжни вдлъбнатини (ямички) от изтласкване на материала по пътищата на търкаляне с разположение, съответстващо на стъпката на търкалящите тела. Вдлъбнатините са успоредни на оста на гривните на разглобяеми цилиндрични ролкови или конусно-ролкови лагери. Понякога групи от подобни следи са изместени по окръжност една спрямо друга с няколко градуса. Често са разположени на около 1/3 от обиколката на гривната, но не и по цялата обиколка (фиг. 12).
Причините за възникване на задирането са комплексни и обикновено включват неправилен монтаж, при който свободната (разглобяемата) гривна и тази с търкалящите тела и сепаратора не са концентрични и се монтират една в друга в осова посока насилствено. Това може да се окаже много опасно, когато масата на монтираните части е голяма, например в случаите, при които вътрешната гривна е монтирана към голяма шийка на вала, а външната предварително е набита в корпуса и тези две части със значителна осева сила са набити една в друга.
За предотвратяване на следи от задиране върху лагерните гривни, особено за лагери с големи диаметри, е задължително да се използват подходящи начини и инструменти за монтаж. Необходимо е да се осигури концентричност на гривните и ако е възможно, частите да се сглобяват осово с бавно въртеливо движение.
Вижте още от Машини
Новият брой 5/2024
