Tribotechnické listy

 

 

Najčastejšie príčiny porušenia valivých ložísk

Valivé ložiská patria medzi najdôležitejšie časti strojov a zariadení. Z toho dôvodu je dôležité venovať im patričnú pozornosť. Mnohým poruchám v prevádzke je možné zabrániť správnou voľbou ložiska, pravidelnou kontrolou a údržbou.

Poruchovosť ložiska je ovplyvnená mnohými faktormi ako je nevhodné skladovanie, nesprávna montáž, vniknutie cudzích častíc do priestorov ložiska, nevhodne zvolené mazivo a pod. Pri nedostatočnom mazaní môže dôjsť k prehriatiu ložiska, čo sa zvyčajne prejaví rôznym sfarbením valivých teliesok a ložiskových dráh (obr. 1).

 

 

Riešenie problému spočíva v aplikácii maziva s požadovanou viskozitou. Veľký význam pri prevádzke valivých ložísk má kontaktná únava. Viac ako 70 % ložísk je vyradených z dôvodu únavového porušenia valivých dráh alebo valivých teliesok. Veľmi častým typom únavového poškodenia je tvorba pittingov (obr. 2).

 

 

Zvyčajne sa vyskytujú na obežných dráhach ložísk, príp. na povrchu valivých teliesok. Na vzniku pittingov sa spolupodieľa mazivo, ktoré pod účinkom stykového tlaku vniká do podpovrchových trhliniek, v ktorých je uzavreté. Pri ďalšom vzájomnom pohybe sa účinkom stykového namáhania tlak maziva zvýši, čo vedie k následnému porušeniu povrchových vrstiev a vytváraniu jamiek o hĺbke ~ 0,1 mm. Na obmedzenie tohto porušenia sa odporúča použiť mazivo s vyššou viskozitou, čím sa zaručia  lepšie podmienky na vytváranie súvislej mazacej vrstvy.
Ďalším typom poškodenia, ktorý sa vyskytuje pri valivých ložiskách je tzv. flaking. V podstate ide o odlupovanie povrchových vrstiev pri neprimeranom zaťažení ložiska alebo nesprávnej montáži. Vzniká počas odvaľovania valivých teliesok na obežnej dráhe ložiska (obr. 3). Tento typ porušenia predznamenáva, že sa blíži koniec životnosti ložiska.

 


K tvorbe spallingu dochádza najmä u povrchovo vytvrdzovaných súčiastkách. Vysoké kontaktné tlaky vyvolávajú v povrchových vrstvách šmykové napätia, ktoré spôsobujú vznik podpovrchových trhlín. Vetvenie trhlín má za následok oslabenie povrchovej vrstvy a odlúpnutie časti povrchu (obr. 4). Poškodený povrch potom pôsobí ako vrub  a môže vyvolať prasknutie ložiskového krúžku. Najčastejšou príčinou vzniku spallingu je nedostatočné mazanie, ktoré spôsobí vytvorenie nesúvislého mazacieho filmu na kontaktných plochách, čo vedie k zvýšeniu radiálneho zaťaženia. Ďalšou príčinou môže byť vniknutie tvrdých častíc do ložiska alebo nesprávna montáž ložiska. Napr. pri montáži jednoradových valčekových ložísk sa často odoberateľný krúžok násilím nasúva na krúžok s valčekmi, čím dochádza k poškodeniu funkčných plôch.

 


Pri ložiskách sa často môžme stretnúť s tzv. brinellovaním (obr. 5), ktorý sa vyskytuje v dvoch modifikáciách ako pravé brinellovanie (true brinelling) a falošné brinellovanie (false brinelling). Brinellovanie sa častokrát vyskytuje pri ložiskách, ktoré sú v kľude, ale v blízkosti sa nachádzajú zariadenia, ktoré vyvolávajú vo svojej blízkosti vibrácie. Tieto vibrácie často vznikajú aj pri preprave ložísk, čomu je možné zabrániť oddelením vonkajších a vnútorných krúžkov ložiska alebo fixáciou hriadeľa. Tento typ poškodenia sa môže vyskytnúť aj v prípade použitia maziva s vyššou viskozitou. Ak sa nevytvorí mazacia vrstva medzi valivými telieskami a dráhami ložiska, dochádza k priamemu kovovému styku valivých teliesok a krúžkov a ich vzájomnému pohybu. Guľôčky vytvárajú na povrchu jamky, valivé telieska s čiarovým stykom vytvárajú drážky. Falošné brinellovanie vzniká ak pracovné zaťaženie prekročí medzu pružnosti materiálu, z ktorého bol krúžok vyrobený. Veľmi často je brinellovanie sprevádzané vytváraním oxidických zlúčenín, ktoré sa ukladajú na dne drážok vo forme jemnej červenohnedej vrstvy. Pravé brinellovanie je zapríčinené plastickou deformáciou, keď je ložisko opakovane namáhané extrémnym zaťažením, vyšším než je jeho povolená únosnosť. Na tento druh poškodenia sú náchylnejšie ložiská s čiarovým stykom. Guľôčky sa môžu odvaľovať vo viacerých smeroch, telieska s čiarovým stykom sa odvaľujú len v jednom smere, v ostatných smeroch môžu len preklzovať.
Poruchovosť ložísk je možné výrazne eliminovať vhodnou voľbou materiálu, z ktorého sú vyrobené jednotlivé časti ložiska ako sú valivé telieska, krúžky, klietky. Klasické oceľové ložiskové materiály, ktoré často nespĺňajú čoraz náročnejšie požiadavky na výšku pracovnej teploty a pracovné prostredie sú v mnohých prípadoch nahra-dzované modernými materiálmi. Keramické materiály na báze Si3N4 vynikajú priaznivou kombináciou fyzikálnych a mechanických vlastností ako je vysoká odolnosť voči vysokým teplotám alebo relatívne vysoká odolnosť voči náhlym zmenám teploty. Vďaka pomerne dobrej húževnatosti a vysokej tvrdosti, ktorú si zachováva až do 1 200 °C patrí k materiálom s najvyššou odolnosťou voči opotrebeniu. Ďalším dôvodom použitia tohto materiálu je nízka merná hmotnosť, vysoká chemická stabilita a jeho schopnosť bezporuchovej prevádzky aj pri podmienkach obmedzeného mazania, resp. pri jeho úplnej absencii. V porovnaní s oceľovými ložiskami je jeho hmotnosť nižšia  až o 60 %. Kontaktné bodové napätie je v guličkovom, resp. valčekovom ložisku značne vysoké a jeho hodnota narastá so zvyšujúcimi sa otáčkami a hmotnosťou, čo znamená, že významným faktorom, ktorý bude ovplyvňovať životnosť ložiska bude jeho hmotnosť. Znížením hmotnosti sa výrazne zníži veľkosť odstredivej sily čo umožní značné zvýšenie otáčok. Tieto pozitíva sa využívajú pri výrobe ložísk určených pre vysoké frekvencie otáčania. Z konštrukčného hľadiska ide o ložiská keramické alebo o ložiská tzv. hybridného typu, kde valivé telieska sú zhotovené z keramiky a ostatné časti z klasických oceľových materiálov. V mnohých prácach bol na experimentálnych hybridných ložiskách jednoznačne preukázaný priaznivý účinok keramických valivých teliesok na zlepšenie kinematiky ich odvaľovania, výsledkom čoho bol výrazne nižší preklz klietky s valivými telesami, menší vývoj tepla a vyššia životnosť v porovnaní s celokovovými ložiskami toho istého typu.

 


Ing. Alena Brusilová, PhD.             
Ing. Zuzana Gábrišová, PhD.

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
4 + 7 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd