Диагностика на търкалящи лагери

В миналия брой на списание Инженеринг ревю ви запознахме с методи за анализ на състоянието на контактните повърхности между пръстените на търкалящите лагери и вала, респективно корпуса на възела. Изяснихме симптомите, по които се открива т. нар. корозия при триене, причините и последствията от появата й. В статията бяха разгледани и дефектите от задиране или износване от приплъзване, източниците на появата им и препоръчителни ремонтни мероприятия. Обект на разглеждане в материала от брой 9/2007 г. бяха и следите от износване върху страничните повърхности на лагерните гривни. В настоящия брой на списанието продължаваме темата с диагностика на демонтирани търкалящи лагери с анализ на следите от износване, които се наблюдават върху търкалящите тела и лагерните гривни.

В действителност върху контактните повърхности между търкалящите тела и каналите в пръстените на всеки търкалящ лагер в процес на експлоатация се наблюдават

Промени в сравнение с първоначалната структура

Тези отклонения от окончателната обработка на контактните повърхности се изразяват в следи с определен рисунък, както и в появата на резки, подбитости и дори отчупвания. Нарезите върху контактните повърхности се дължат на появата на външни частици и увличането им в процеса на въртене на конструктивните елементи на лагера. Обикновено, размерите на тези частици са много малки и диагностицирането им е въпрос на използването на микроскопски анализ.

Изследването на състоянието на контактните повърхности между търкалящите тела и каналите в лагерните гривни представлява мощен диагностичен инструмент за чистотата, количеството и състава на използваното мазилно вещество. Чрез анализирането им се получава достоверна информация за направлението и големината на поеманите от възела товари, както и за разпределението им върху лагера.

Лагер в добро експлоатационно състояние

В резултат на ротационното движение на лагера под товар, търкалящите тела оставят светли следи върху каналите на гривните. Полираните участъци свидетелстват за наличието на маслен филм, разделящ гривните от търкалящите тела. Въпреки че рисунъкът на оставените следи е различен за всеки лагер и зависи в немалка степен от осветяването, при всички случаи машинната повърхностна обработка би следвало да е разпознаваема. Наред със следите, по контактните повърхности се наблюдават и малки нарези от попадането на външни частици в лагера. Попадането на частиците е неминуемо, а наличието на малките нарези върху каналите на лагерните гривни не е симптом за влошено експлоатационно състояние на възела. По следите върху контактните повърхности се съди за местоположението на натоварените зони на лагера. На фигура 1 би могла да се види гривна на търкалящ лагер в добро експлоатационно състояние, за което свидетелства видимата структура на повърхността от машинната обработка. Върху гривната се наблюдават и следи в контактните повърхности и малки нарези.

Оцветяването във връзка с температурата

В приложения, при които температурата в лагера достигне и превиши стойността 80 градуса по Целзий, често се наблюдава промяна в цвета на търкалящите тела и каналите на лагерните гривни. Оцветяването е резултат от протичането на химическа реакция между стоманата и мазилното вещество или някоя от неговите добавки. Промяната в цвета на конструктивните елементи на търкалящите лагери не оказва отрицателно влияние върху експлоатационния живот на лагера. Дори напротив - често е свидетелство за ефективната защита от корозия, осъществявана от съответната добавка на мазилното вещество. Натрупаната статистическа информация показва, че в преимуществен брой случаи оцветяването на търкалящите тела и пръстените е в кафяво или синьо.

Въпреки че наличието на висока температура в лагера е необходимо условие за промяната в цвета на конструктивни елементи на лагера, не съществуват достатъчно обективни данни в зависимост от оцветяването да се съди за големината на температурата. Още повече, че отделните търкалящи тела на един лагер се оцветяват в различни оттенъци, въпреки че условията, при които работят, са много сходни.

Също така, промяната на цвета на лагерните гривни и търкалящите тела като резултат от протичането на химическа реакция не трябва да се бърка с цветовете при отвръщане на стоманата, които се появяват при много високи температури или при дефектни лагери.

Радиални следи върху търкалящите тела

Следи под формата на радиални линии се наблюдават върху търкалящите тела в редица случаи. Типичен пример е показаната на фигура 2 сачма на радиално-аксиален сачмен лагер. За такива лагери е характерно, че сачмите винаги имат еднакви оси на въртене. Наличието на радиални линии върху търкалящите тела не е свидетелство за съкращаване на експлоатационния живот на лагера.

Рисунъкът на следите се определя в зависимост от направлението на действащите върху лагера сили, например точково натоварване, аксиален или радиален товар, както и условията на въртене.

На фигура 3 е показана схема на радиален търкалящ лагер. При точково натоварване и висока коравина на корпуса на лагерния възел следите върху неподвижната гривна не покриват дори половината от обиколката на пръстена на гривната. При радиално натоварване следите покриват цялата обиколка на пръстена. На фигура 3а е показано точково натоварване на външната гривна и периферно натоварване на вътрешната гривна. Съответно, на фигура 3б би могло да се види точково натоварване на вътрешната гривна и периферно натоварване на външната гривна.

Следите зависят от направлението и големината на товара

На фигура 4 е показана схема на аксиално натоварен радиален сачмен лагер. Видно е, че следите върху каналите на вътрешната и външната гривна са по цялата периферия, но са отместени извън вертикалната ос, минаваща през геометричния център на лагера. От своя страна, на фигура 5 би могъл да се види схематичен изглед на сачмен лагер, подложен на радиално-аксиално натоварване. Следите върху вътрешната гривна, подложена на периферно натоварване, са по цялата й обиколка, както и са с еднаква широчина. За сметка на това, следите върху външния пръстен, който е подложен на точково натоварване, са отместени и с променяща се широчина.

Разглеждането на следите върху лагерните гривни от търкалящите тела в този аспект осигурява важна информация за нарушения и смущения в експлоатационното поведение на лагера. В приложения, при които лагерът е подложен единствено на радиално натоварване, следите в канала на неподвижната гривна са по периферията и зависят основно от големината на товара, големината на хлабината и коравината на свързаните части. От натрупаната статистическа информация за техническото състояние на търкалящи лагери би могъл да се направи изводът, че колкото по-голямо е действащото върху лагера натоварване, колкото по-малка е хлабината, както и колкото по-меки са използваните материали, толкова по-голяма е натоварената зона и следователно по-дълги са следите върху гривната.