Den ultimate guiden til årsaker til lagersvikt

Den ultimate guiden til årsaker til lagersvikt

Lagre kombinerer roterende deler (aksler) og stasjonære deler (lagerhus) med minimal friksjon. Det er nettopp på grunn av lagrenes rolle at ulikt roterende utstyr som biler, fly, generatorer, transportører og motorer kan fungere problemfritt. Med den raske utviklingen av vitenskapelig og teknologisk fremgang har kundene stadig høyere krav til kvaliteten på lagerprodukter. Det er viktig for lagerprodusenter å levere høykvalitets lagre som oppfyller standarder og oppfyller ytelseskrav, men det er til og med viktig å bruke dem riktig. Basert på mange års lagerproduksjonsteknologi, støter Aubearing ofte på problemet med at lageret er kvalifisert etter testing, men lageret blir sittende fast etter installasjon eller tidlig rotasjonssvikt under bruk. Hovedsymptomene inkluderer en følelse av rotasjonsfasthet, kraftig avskalling av arbeidsflaten, alvorlig slitasje og til og med forvrengning og brudd på bur. Analyse av feilresultatene viser at det ikke er mange kvalitetsproblemer knyttet til selve lageret, og de fleste av dem er forårsaket av feil installasjon og bruk. Av denne grunn, Aubearing mener at det er nødvendig å gjennomgå de vanlige feilmodusene for lagre og gi konstruktive forslag for å forbedre lagrenes levetid ytterligere.

Grunnleggende kunnskap om lagre

Rullelagre er høypresisjonskomponenter laget av lagerstål med høy hardhet (AISI52100). Nå og rullelager bruker keramiske rulleelementer. Lagre består av indre og ytre ringer, kuler eller ruller og bur. Noen lagre har også tetninger eller støvdeksler. Slike forseglede lagre er forhåndsfylt med fett på fabrikken. Smøreoljen eller fettet er avgjørende for tykkelsen på smørefilmen som må etableres for å skille rulleelementene og løpebanene. Egnede lagre må velges for utstyret og installeres riktig for å sikre at lagrene er godt smurt og fri for forurensning.

peiling

Årsaker til lagersvikt

Når du ser etter tegn på skade, er det viktig å forstå den indre lagergeometrien og hvordan lageret fungerer. Sammenligning av sporene på løpebanens belastning av skadede lagre som er fjernet fra utstyr med godt fungerende lagre, kan bidra til å forstå årsaken til lagerskade. Det er også viktig å beskytte seg mot falske lagre, da falske lagre ofte har mye kortere levetid enn lagre laget av anerkjente lagerprodusenter. Hvis maskinen overbelastes, brukes eller vedlikeholdes på feil måte, vil lagrene bli påvirket, og 34 % av for tidlige lagerfeil skyldes tretthet. Fordi lagrene vil gi en "tidlig advarsel" når de er feil vedlikeholdt eller overbelastet.

Årsaker til lagersvikt

Kontakt Fatigue

Kontaktutmattingssvikt refererer til svikt forårsaket av vekslende belastning på lagerets arbeidsflate. Kontaktutmattelsesskaling oppstår på lagerets arbeidsflate og er ofte ledsaget av utmattingssprekker. Det oppstår først fra den maksimale vekslende skjærspenningen under kontaktflaten, og ekspanderer deretter til overflaten for å danne forskjellige avskallingsformer, for eksempel grop- eller gropavskalling. Å skrelle av i små flak kalles grunne peeling. På grunn av den gradvise utvidelsen av peelingoverflaten, strekker den seg ofte til dype lag, og danner dyp peeling. Dyp avskalling er en utmattelseskilde til kontakttretthetssvikt.

lager Kontakttretthet

Slitasjesvikt

Slitasjesvikt refererer til feilen forårsaket av den relative glidende friksjonen mellom overflater som forårsaker kontinuerlig slitasje av metallet på arbeidsflaten. Kontinuerlig slitasje vil føre til gradvis skade på lagerdeler, som til slutt fører til tap av lagerdimensjonal nøyaktighet og andre relaterte problemer. Slitasje kan påvirke formendringer, øke beslagsklaringen og endre topografien til arbeidsflaten. Det kan påvirke smøremiddelet eller forurense det til en viss grad, og føre til at smørefunksjonen går helt tapt, og dermed føre til at lageret mister rotasjonsnøyaktighet eller til og med ikke fungerer normalt. Slitasjesvikt er en av de vanlige feilmodusene for ulike typer lagre. I henhold til sliteformen kan den vanligvis deles inn i den vanligste abrasive slitasjen og limslitasjen.

lagerslitasjesvikt

Abrasiv slitasje refererer til slitasje forårsaket av klem av fremmede harde partikler eller harde fremmedlegemer eller slitasjerester på metalloverflaten mellom lagerets arbeidsflater og den relative bevegelsen til kontaktflatene, som ofte forårsaker furelignende riper på arbeidsflatene. overflaten av lageret. Harde partikler eller fremmedlegemer kan komme fra innsiden av verten eller fra andre tilstøtende deler av vertssystemet og sendes inn i lageret av smøremediet. Limslitasje refererer til ujevn belastning på friksjonsoverflaten på grunn av mikroskopiske fremspring eller fremmedlegemer på friksjonsoverflaten. Når smøreforholdene forverres alvorlig, genereres lokal friksjonsvarme, som lett kan forårsake lokal deformasjon av friksjonsoverflaten og friksjonsmikrosveising. Alvorlig Overflatemetallet kan være delvis smeltet, og kraften på kontaktflaten vil rive det lokale friksjonssveisepunktet fra matrisen og øke den plastiske deformasjonen. Denne adhesjon-riv-adhesjonssyklusen utgjør limslitasje. Generelt kalles lett limslitasje slitasje, og alvorlig limslitasje kalles okklusjon.

Bruddsvikt

Hovedårsakene til lagerbrudd er konstruksjonsfeil og overbelastning. Når den påførte belastningen overskrider materialets styrkegrense og får delen til å brekke, kalles det overbelastningsbrudd. Hovedårsaken til overbelastning er plutselig vertsfeil eller feil installasjon. Defekter som mikrosprekker, krympehulrom, bobler, store fremmedlegemer, overopphetet vev og lokale brannskader i lagerdeler kan også forårsake brudd ved defektene ved slagoverbelastning eller kraftig vibrasjon, som kalles defektbrudd. Det skal påpekes at under produksjonsprosessen av lagre, kan instrumenter brukes til å analysere korrekt om de ovennevnte defektene eksisterer under fabrikkinspeksjon av råvarer, kvalitetskontroll av smiing og varmebehandling og maskineringsprosesskontroll. Kontrollen må fortsatt styrkes i fremtiden. Men generelt sett er de fleste vanlige lagerbruddfeil overbelastningsfeil.

lagerbruddsvikt

Feil ved klarering

Når lageret fungerer, på grunn av påvirkning av ytre eller indre faktorer, endres den opprinnelige monteringsklaringen, nøyaktigheten reduseres, og til og med forårsaker "anfall", som kalles klaringsendringsfeil. Ytre faktorer som overdreven interferens, feil installasjon, ekspansjon forårsaket av temperaturøkning, øyeblikkelig overbelastning, etc., og interne faktorer som tilbakeholdt austenitt og restspenning i en ustabil tilstand er hovedårsakene til feil i klaringsendring.

Feil montering

16 % av for tidlig feil på ulike lagre skyldes feil montering (vanligvis på grunn av overdreven kraft...) og feil bruk av monteringsverktøy. Noe utstyr krever mekaniske, hydrauliske eller oppvarmingsmetoder for korrekt og effektiv installasjon og fjerning. SKF tilbyr et komplett utvalg av verktøy og utstyr basert på en rekke profesjonelle tekniske serviceteknologier for å gjøre disse jobbene enklere, raskere og kostnadseffektive. Profesjonell montering ved hjelp av spesialiserte verktøy og teknikker er en annen løsning for å maksimere maskinens oppetid.

lager Feil montering

Feil smøring

Selv om en rekke "vedlikeholdsfrie" forseglede lagre kan installeres, er 36 % av for tidlige lagerfeil forårsaket av feil teknisk bruk og feil bruk av fett. Ethvert feilsmurt lager vil uunngåelig svikte for tidlig før dets normale levetid. Siden lagre vanligvis er de vanskeligste delene av mekanisk utstyr å montere og fjerne, kan det oppstå problemer hvis de ikke smøres regelmessig. Når manuelt vedlikehold ikke er mulig, SKF kan utvikle et helautomatisk smøresystem for å oppnå optimale smøreresultater. Effektiv smøring med SKF-fett, verktøy og teknologi etter behov vil bidra til å redusere nedetiden betydelig

lager Feil smøring

Forurense

Lagre er presisjonsdeler. Hvis lagrene og fettet er forurenset, vil de ikke fungere effektivt. Videre, siden smurte, vedlikeholdsfrie forseglede lagre utgjør bare en liten prosentandel av alle lagrene i bruk, skyldes minst 14 % av alle for tidlige lagerfeil på kontamineringsproblemer. SKF har utmerkede lagerproduksjons- og designegenskaper og kan tilby tetningsløsninger for en rekke tøffe arbeidsmiljøer.

lager forurenser

Metode for analyse av lagerfeil

I prosessen med å analysere lagersvikt, møter man ofte mange kompliserte fenomener. Ulike eksperimentelle resultater kan være motstridende eller uklare. Dette krever gjentatte eksperimenter og demonstrasjoner for å få tilstrekkelig bevis eller motbevis. Bare ved å bruke korrekte analysemetoder, prosedyrer og trinn kan vi finne den virkelige årsaken til feilen. Generelt sett kan lagerfeilanalyse grovt deles inn i følgende tre trinn: innsamling av mislykkede objekter og bakgrunnsdata, makroskopisk inspeksjon og mikroskopisk analyse av mislykkede objekter.

Samling av ugyldige gjenstander og bakgrunnsmateriale

Samle så mange deler og fragmenter av mislykkede ting som mulig. Forstå arbeidsforholdene, bruksprosessen og produksjonskvaliteten til defekte lagre. Spesifikt innhold inkluderer:

(1) Lasten, rotasjonshastigheten, arbeidsforholdene til hovedmotoren og andre designarbeidsforhold for lageret.
(2) Feilforhold for lagre og andre relaterte deler, og typer lagerfeil.
(3) Lagerinstallasjons- og driftsopptegnelser. Er det noen unormale operasjoner under drift og bruk?
(4) Om den faktiske belastningen som bæres av lageret under drift samsvarer med den opprinnelige designen.
(5) Den faktiske rotasjonshastigheten til lageret og frekvensen av forskjellige rotasjonshastigheter.
(6) Om det er en kraftig økning i temperatur eller røyk, støy og vibrasjoner under feil.
(7) Om det er etsende medier i arbeidsmiljøet, og om det er noen spesiell overflateoksidasjonsfarge eller annen forurensningsfarge mellom lageret og tappen.
(8) Lagerinstallasjonsregistreringer (inkludert re-inspeksjon av lagerdimensjonale toleranser før installasjon), lagerets originale klaring, monterings- og innrettingsforhold, stivheten til lagersetet og maskinbasen, og om det er noen unormaliteter i installasjonen.
(9) Om det er termisk ekspansjon og kraftoverføringsendringer under lagerdrift.
(10) Lagersmøreforhold, inkludert smøremiddelmerke, sammensetning, farge, viskositet, urenhetsinnhold, filtrering, utskifting og forsyningsstatus osv., og oppsamling av sedimenter.
(11) Om materialvalget til lageret er riktig og om materialkvaliteten oppfyller relevante standarder eller tegningskrav.
(12) Om produksjonsprosessen til lageret er normal, om det er plastisk deformasjon på overflaten, og om det er noen overflateslipeforbrenninger.
(13) Reparasjons- og vedlikeholdsprotokoller for defekte lagre.
(14) Feilforhold for lagre av samme batch eller type.

I selve arbeidet med å samle inn bakgrunnsmateriale er det vanskelig å oppfylle alle kravene ovenfor. Imidlertid vil informasjonen som samles inn, bidra til å oppnå korrekte analytiske konklusjoner.

Makroskopisk inspeksjon

Makroskopisk inspeksjon av defekte lagre (inkludert dimensjonal toleransemåling og overflatetilstandinspeksjon og analyse) er det viktigste trinnet i feilanalyse. Inspeksjonen av det overordnede utseendet kan gi en oversikt over lagersvikten og egenskapene til de skadede delene, estimere årsaken til feilen, observere størrelsen, formen, plasseringen, mengden og egenskapene til defektene, og fange opp passende deler for videre mikroskopisk inspeksjon og analyse. Innholdet i makroinspeksjon inkluderer:

(1) Endringer i utseende og størrelse (inkludert vibrasjonsmålingsanalyse, dynamisk funksjonsanalyse og løpebanerundhetsanalyse).
(2) Endringer i klarering.
(3) Om det er korrosjonsfenomen, hvor det er, hvilken type korrosjon det er, og om det er direkte relatert til feilen.
(4) Om det er sprekker, formen på sprekkene og egenskapene til bruddet.
(5) Hvilken type slitasje er det og hvor mye det bidrar til feil.
(6) Observer misfargingen og plasseringen av arbeidsflaten til hver lagerdel for å bestemme dens smøretilstand og overflatetemperatureffekt.
(7) Observer hovedsakelig det feilkarakteristiske området for unormal slitasje, innleiring av fremmede partikler, sprekker, riper og andre defekter.
(8) Kaldbeisingsmetode eller varmbeisingsmetode brukes for å sjekke om det er myke flekker, avkullede lag og brannskader på den opprinnelige overflaten av lagerdeler, spesielt overflateslipeforbrenninger.
(9) Bruk et røntgenspenningsinstrument for å måle spenningsendringene i lageret før og etter operasjon.

Resultatene av makroskopisk inspeksjon kan noen ganger i utgangspunktet bestemme formen og årsaken til feilen, men for ytterligere å fastslå feilens art, må bevis innhentes og mikroskopisk analyse må gjøres.

Mikroskopisk analyse

Mikroskopisk analyse av mislykkede lagre inkluderer optisk metallografisk analyse, elektronmikroskopanalyse, sonde- og elektronenergispektroskopianalyse, etc. Den er hovedsakelig basert på de mikrostrukturelle endringene i feilkarakteristiske området og analysen av utmattelseskilder og sprekkkilder for å gi tilstrekkelige kriterier eller motbevis for feilanalyse. De mest brukte og vanlige metodene i mikroskopisk analyse er optisk metallografisk analyse og overflatehardhetsdeteksjon. Innholdet i analysen bør omfatte:

(1) Om materialkvaliteten oppfyller relevante standarder og designkrav.
(2) Om den grunnleggende strukturen og varmebehandlingskvaliteten til lagerdeler oppfyller relevante krav.
(3) Hvorvidt det er avkullingslag, troostitt og andre overflatebearbeidende forringelseslag i overflatestrukturen.
(4) Mål dybden på overflateforsterkningslaget som det karburerte laget og strukturen til hvert lag av flerlagsmetallet, formen og dybden til korrosjonsgropen eller sprekken, og bestem årsaken og naturen til sprekken basert på på formen på sprekken og de strukturelle egenskapene til begge sider.
(5) Bestem grad av deformasjon, temperaturstigning, materialtype og prosess basert på kornstørrelse, strukturell deformasjon, lokal fasetransformasjon, rekrystallisering, faseaggregering, etc.
(6) Mål grunnleggende hardhet, hardhetsensartethet og hardhetsendringer i sviktkarakteristiske områder.
(7) Bruddobservasjon og analyse. Kvalitativ analyse og måling ble utført for å observere bruddoverflaten ved bruk av skanningselektronmikroskopi.
(8) Elektronmikroskoper, sonder og elektronenergispektroskopi kan måle komponentene i bruddoverflaten og oppdage arten av bruddoverflaten og årsaken til bruddet i analysen av utmattingskilder og sprekkkilder.

De tre trinnene i den generelle metoden for lagerfeilanalyse introdusert ovenfor er en trinn-for-trinn og dybdeanalyseprosess fra utsiden til innsiden. Innholdet som er inkludert i hvert trinn bør velges basert på typen og egenskapene til lagersvikten og de spesifikke omstendighetene, men analysetrinnene er uunnværlige. over, gjennom hele analyseprosessen, bør analyseresultatene alltid være knyttet til de mange faktorene som påvirker lagersvikt og vurderes grundig.

Vanlige feilmoduser og mottiltak for lagre

1. Avskalling i ytterste posisjon på den ene siden av kanalen. Avskalling i ytterste posisjon på den ene siden av kanalen manifesteres hovedsakelig i alvorlige avskallingsringer ved krysset mellom kanalen og ribben. Årsaken er at lageret ikke er installert på plass eller at det oppstår en plutselig aksial overbelastning under drift. Mottiltakene som skal iverksettes er å sikre at lageret er installert på plass eller å endre den ytre ringpasningen til det frie sidelageret til en klaringspasning, slik at lageret kan kompenseres når lageret er overbelastet.

2. Kanalen skreller av i symmetrisk posisjon i omkretsretningen. Den indre ringen flasser av i en symmetrisk posisjon rundt omkretsen, mens den ytre ringen flasser av i en periferisk symmetrisk posisjon (det vil si retningen til ellipsens korte akse). Hovedårsaken til dette er at skallhullet er elliptisk. Overdimensjonert eller to-halvdel delt hushullstruktur, som er spesielt tydelig i motorsykkelkamaksellagre. Når lageret presses inn i hushullet med en større ellipse eller de to halvdelene av det separate huset strammes, blir den ytre ringen på lageret elliptisk, og klaringen i kortakseretningen reduseres betydelig eller til og med negativ. Under påvirkning av belastning vil den indre ringen av lageret rotere og produsere periferiske avskallingsmerker, mens den ytre ringen bare vil produsere avskallingsmerker i en symmetrisk posisjon i kortakseretningen. Dette er hovedårsaken til den tidlige svikten av lageret. Inspeksjonen av de sviktede delene av lageret viser at lagerets ytre diameter rundhet har endret seg fra 0.8 μm kontrollert av den opprinnelige prosessen til 27 μm. Denne verdien er mye større enn den radielle klaringsverdien. Derfor kan det fastslås at lageret opererer under alvorlig deformasjon og negativ klaring, og det er lett å forårsake unormal og rask slitasje og avskalling på arbeidsflaten i et tidlig stadium. Mottiltakene som er tatt er å forbedre prosesseringsnøyaktigheten til hushullet eller å unngå å bruke to-halvseparasjonsstrukturen til hushullet så mye som mulig.

3. Skrå peeling av løpebanen. En skrå peeling ring vises på arbeidsflaten til lageret, noe som indikerer at lageret arbeider i en skrånende tilstand. Når helningsvinkelen når eller overskrider en kritisk tilstand, kan unormal og rask slitasje og avskalling oppstå tidlig. Hovedårsakene er dårlig installasjon, avbøyning av akselen, lav nøyaktighet av akseltappen og hushullet osv. Det tas mottiltak for å sikre kvaliteten på lagerinstallasjonen og forbedre den aksiale utløpsnøyaktigheten til akselskulderen og hullskulderen.

4. Hylsebrudd. Brudd på hylsen er vanligvis sjelden og er ofte forårsaket av plutselig overbelastning. Årsakene er sammensatte, som lagerråvaredefekter (bobler, krympehull), smidefekter (overbrenning), varmebehandlingsfeil (overoppheting), bearbeidingsfeil (lokale brannskader eller overflatemikrosprekker), vertsfeil (dårlig installasjon, dårlig smøring, Øyeblikkelig overbelastning) osv. Når den er overbelastet, kan støtbelastning eller kraftig vibrasjon føre til at hylsen knekker. Det iverksettes mottiltak for å unngå overbelastningsbelastninger, velge passende interferens, forbedre installasjonsnøyaktigheten, forbedre bruksforholdene og styrke kvalitetskontrollen i lagerproduksjonsprosessen.

5. Burbrudd. Burbrudd er en sporadisk unormal sviktmodus. Hovedårsakene er som følger:

en. Unormal belastning på buret. Hvis installasjonen ikke er på plass, vippes eller forstyrrelsen er for stor, vil det lett føre til reduksjon i klaring, forverret friksjon og varmeutvikling, mykgjøring av overflaten og for tidlig unormal avskalling. Ettersom peelingen utvider seg, vil fremmedlegemet som avskaller komme inn i burlommene, og forårsake retensjon. Driften av buret blokkeres og det genereres ytterligere belastninger, noe som forverrer slitasjen på buret. Slik forverret sirkulasjon kan føre til at buret går i stykker.

b. Dårlig smøring betyr hovedsakelig at lageret går i en oljefattig tilstand, som er utsatt for limslitasje, forringer tilstanden til arbeidsflaten, og riftene forårsaket av klebemiddelslitasje kan lett komme inn i buret, noe som får buret til å generere unormalt. belastninger og muligens føre til at buret ryker.

c. Inntrenging av fremmedlegemer er en vanlig form for brudd på burbrudd. På grunn av inntrenging av fremmede, harde fremmedlegemer, forverres slitasjen på buret og unormale tilleggsbelastninger genereres, som også kan føre til bur for å bryte.

d. Krypfenomen er også en av årsakene til burbrudd. Det såkalte krypfenomenet refererer til glidefenomenet med hylser. Når interferensen fra den sammenkoblede overflaten er utilstrekkelig, beveger lastpunktet seg i periferretningen på grunn av glidning, noe som får hylsen til å avvike i omkretsretningen i forhold til akselen eller huset. Så snart kryping oppstår, vil den parrende overflaten slites betydelig, og slitasjepulver kan komme inn på innsiden av lageret, noe som forårsaker unormal slitasje – avskalling av løpebanen – burslitasje og ekstra belastning, som til og med kan føre til at merden går i stykker.

e. Materialdefekter i buret (som sprekker, store fremmedmetallinneslutninger, krympende hulrom, luftbobler) og naglingsdefekter (manglende spiker, putespiker, mellomrom mellom de to burhalvdelene, alvorlig nagleskader) osv. kan føre til at buret ryker. . Mottiltaket er å strengt kontrollere produksjonsprosessen.

konklusjonen

Oppsummert kan det sees fra de vanlige feilmekanismene og feilmodusene til lagre at selv om rullelagre er presise og pålitelige strukturelle fundamenter, kan feil bruk også forårsake tidlig feil. Generelt sett, hvis lagrene brukes riktig, kan de brukes til utmattingstiden. Tidlig svikt i lagre er for det meste forårsaket av faktorer som produksjonsnøyaktigheten til vertens sammenkoblingsdeler, installasjonskvalitet, bruksforhold, smøreeffekt, inntrenging av ytre fremmedlegemer, termisk påvirkning og plutselig feil hos verten. Derfor er riktig og rimelig bruk av lagre et systematisk prosjekt. I prosessen med design, produksjon og installasjon av lagerstrukturer, kan det å ta tilsvarende tiltak for koblingene som forårsaker tidlig feil effektivt forbedre levetiden til lagrene og hovedmotoren. Dette er produksjonen Fabrikken og kunden skal bære felles ansvar.