Диагностика на търкалящи лагери

Повреди върху челните повърхнини на ребордите и търкалящите тела

  поредица статии на списание Инженеринг ревю бяха представени видът, причините за появата и методите за отстраняване на различни повреди, наблюдавани върху търкалящите тела и лагерните гривни. Подробно бяха изяснени повредите, дължащи се на неправилна експлоатация или на продължителна работа на лагера. В настоящата статия продължаваме темата с описание и анализ на причините, водещи до появата на някои по-често срещани повреди върху челните повърхнини на ребордите и търкалящите тела (ролки). Едновременно с това в материала е обърнато внимание и на начините за подобряване на условията на монтаж и експлоатация на лагерите с цел избягване на подобни повреди.
Сред повредите върху ребордите или опорните издатъци на гривните и ролките са т.нар.

Драскотини от задиране
При работа на ролковите лагери между челните повърхнини на търкалящите тела (ролки) и ребордите (опорните ограничителни издатъци на гривните) съществува относително приплъзване и триене. При правилна експлоатация на лагера и добро смазване, контактните повърхнини на тези елементи са матирани. Върху тях се наблюдават концентрични следи от слабо надраскване. На фиг. 1 е показан видът на повърхността на реборд при нормална работа на лагера.
Ако смазката е замърсена от чужди частици, върху контактните повърхности на реборда или на ролката се появяват дъгообразни драскотини от задиране. Най-често описаната повреда се наблюдава при конусно-ролкови лагери, които са подложени на значителни сили на притискане между контактните повърхнини (фиг. 2 и фиг. 3).
Причина за появата на дъгообразни драскотини от задиране е наличието на твърди чужди частици в смазочния материал, които са попаднали между контактните повърхнини на реборда и ролките. За предотвратяване появата на подобни следи от задиране върху тях се препоръчва:
l по-честа смяна на смазката;
l предприемане на мерки за подобряване на уплътняването;
l филтриране на маслото;
l правилно и своевременно регулиране на хлабината на конусно-ролкови лагери.
Друга повреда е т.нар.

Блокиране на лагера
Дължи се на задиране по повърхността на реборда и челото на ролката. Тази повреда се изразява в частично, обхващащо по-малка или по-голяма площ, заваряване и дълбоки драскотини по контактните повърхности на реборда и челото на ролката (фиг. 4 и фиг. 5). При много високо натоварване на лагера е възможно да настъпи и т.нар. коксуване на смазката в определената зона.
Причини за появата на блокиране, вследствие на задиране, са разнообразни. Сред тях са:
l неподходящо смазване при големи натоварвания и високи скорости (количеството или вискозитетът на смазката са прекалено ниски) или при липса на хидродинамичен смазочен филм в контактната зона между челото на ролката и реборда;
l прекалено високо предварително натоварване в конусно-ролковите лагери (става въпрос за т.нар. предварителен аксиален натяг);
l допълнително аксиално натоварване, в резултат от топлинно разширение в лагерния възел;
l наклон на осите на ролките, например при неравномерно или голямо износване на пътищата на търкаляне на гривните,
l несъосност на гривните при неправилно или ненавременно регулиране на аксиалната хлабина на конусно-ролкови лагери (фиг. 4);
l недопустимо високо аксиално натоварване при лагери с цилиндрични ролки.
За предотвратяване на блокиране, вследствие на задиране по повърхността на реборда и челото на ролката, се препоръчва да се подобри смазването, като се използват по-гъсти смазки и специални добавки. Също така би било целесъобразно да се повиши количеството на смазката, както и да се осигури коректна настройка на лагерите, включително: оптимален натяг, хлабини, съосности на елементите и др.

Износване на контактната повърхност на реборда
При недостатъчно смазване на ролковите лагери, дължащо се на неизбежното геометрично приплъзване между челото на ролката и реборда, по контактните повърхнини се наблюдава първоначално износване. Понякога е възможно да се получи вече описаното задиране или блокиране, като във всички случаи контактните зони са износени. Това ясно се вижда от фиг. 6, която графично илюстрира напречният профил на повърхността на реборда или ролката. Често се наблюдават и канали по челото на ролката (фиг. 7). В случай на използване на конусно-ролкови лагери се среща намаляване на предварителното натоварване (осовия натяг) или се получава аксиална хлабина. Резултатът е увеличен шум при работа, особено по отношение на лагерни възли с промяна на посоката на аксиалното натоварване. По геометрични причини, при конусно-ролковите лагери износването на реборда възлиза само на около 1/3 от аксиалната хлабина на лагера. Също така, износването на реборда е индикация за износване на пътя на търкаляне на гривната или на външния диаметър на ролката.
Причините за интензивно износване на реборда са аналогични на вече разгледаните за другите елементи на лагера, а именно: неподходяща смазка по вид и количество и замърсяване на смазката.
За предотвратяване на описаната повреда е необходимо:
l да се подобри смазването чрез използване на масло с подходящ вискозитет и специални добавки;
l да се повиши количеството на смазката,
l да се осигури достатъчно количество на смазката и възможно най-голяма чистота при монтажа.
Друга повреда е разрушаване на реборда
В по-редки случаи опорните издатъци на гривните са частично или напълно разрушени, или спукани (фиг. 8). Причини за възникване на описаната повреда са:
l високо или ударно аксиално натоварване на лагера;
l неправилна конструкция, при която не са спазени нормите за минимална височина на стъпалото на вала или на кутията, подпиращо реборда;
l повреда на сепаратора или счупване на търкалящо тяло;
l счупване при неправилен монтаж на лагера.
За предотвратяване появата на повредата е необходимо да се спазват изискванията на производителите за минимална височина на стъпалото. Също така, следва да се ограничава натоварването в допустимите граници, както и да се осигури коректен монтаж на лагерите.
Към групата на вече описаните повреди принадлежи и износването на направляващите повърхнини на реборда
Отнася се за лагери, при които сепараторът (предимно месингов) се направлява по ребордите на лагерните гривни. Обикновено контактната повърхност е зле надраскана, но също така е възможно да се получи и задиране (материалът на сепаратора полепва по реборда). При наличие на значително износване, върху реборда се образува стъпало, тъй като по правило сепараторът не контактува по цялата му дебелина (фиг. 9).
Подобна картина се наблюдава и върху страничните ръбове на съответния сепаратор. Това би могло да се окаже опасно за коректния му контакт с реборда на вътрешната гривна при бързо въртящи се лагери.
Причини за възникване на описаната повреда са:
l некоректно смазване на контактните повърхнини, включително неадекватно подвеждане и/или отвеждане на смазката;
l замърсена смазка;
l недопустимо висока скорост на конкретния лагер;
l значителна несъосност на елементите по време на монтаж;
l повишение на работната температура в случай на направляван по външната гривна месингов сепаратор (контактната двойка стомана/месинг се характеризира с различно топлинно разширение).
За предотвратяване на описаната повреда следва да се подобри смазването, като се осигури по-голямо количество и/или по-висока чистота на смазката. Важно е да се използват лагери, които са подходящи за конкретните работни условия, както и сепаратори с покритие.
Друга група повреди се наблюдава по ребордитe, които контактуват с уплътнителни елементи (шайби и пръстени). Към тях се отнася
Износването на контактната уплътнителна
повърхност
В мястото на контакт между уплътнителните елементи и ребордите обикновено се наблюдава блестяща обиколна ивица. Често при по-значително износване на уплътнителните реборди, в лагера проникват чужди частици и като резултат от това замърсяване той се поврежда. Понякога се наблюдава и корозия по контактната уплътнителна повърхнина (фиг. 10).
Причини за описаната повреда са: значително външно замърсяване, в частност с влажна среда или сухо (без смазване) триене на уплътнителния елемент.
За да се избегне интензивното износване на контактната уплътнителна повърхнина, е необходимо да се използват качествени уплътнители и допълнителни лабиринтни уплътнения. Важно е да се осигури и смазване на уплътнителната повърхнина на реборда.

Обезцветяване (потъмняване) на контактната уплътнителна повърхност
В случай на използване на радиален валов уплътнител (семеринг), контактната уплътнителна повърхност има кафяв или син цвят. Голямото загряване води до втвърдяване и интензивно износване на уплътнителния елемент, който обикновено е гумен или пластмасов.
Причина за потъмняване на контактната уплътнителна повърхност е интензивното загряване на уплътнението и на реборда поради прекалено висока притискателна сила на уплътнителя. Друга причина би могла да бъде недостатъчно смазана зона на контакта с уплътнението.
За избягване на повредата е важно да се осигури смазване на уплътнението в зоната на контакта и да се редуцира силата на притискане до граници, допустими за постигане на уплътнителен ефект.