Cookie-k az SKF webhelyén

Az SKF cookie-kat használ arra, hogy webhelyei tartalmát minél jobban összehangolja a látogatók preferenciáival - ilyen például a választott ország és nyelv.

Elfogadja az SKF által használt cookie-kat?

Hibakeresés: a korai csapágy-meghibásodás valódi okainak meghatározása

  • Történet

    2019 május 02, 09:00 CEST

    A korai csapágy-meghibásodásért gyakran a „fehér maratásos repedéseket” teszik felelőssé, azonban a háttérben álló valódi ok mélyebb vizsgálata hatékonyabb megoldáshoz vezethet - magyarázta Erik Vegter, az SKF anyagkifáradás-modellezéssel és -vizsgálattal foglalkozó vezető tudósa.

    Svédország, Göteborg, 2019. május 2.: A modern gyártási technológiák és a különböző gyakorlatok - például az előrejelző karbantartás - hozzájárultak ahhoz, hogy ritkán fordul elő korai csapágy-meghibásodás. Azonban még mindig megtörténhet, és ha bekövetkezik, katasztrofális hatása lehet. A leginkább aggasztó dolog az, hogy néhány meghibásodott csapágy még megközelítőleg sem éri el a számított élettartama végét, és csupán a névleges élettartama 5-10%-áig működőképes. Ez nagyon költséges és bosszantó lehet a vevők számára, akik elvárják, hogy a csapágyaik a számított élettartamukig vagy azon túl is működjenek.

    Néhány alkalmazás - például a szélturbina hajtóművek - hajlamosabb a korai csapágy-meghibásodásra, mint más alkalmazások. A vevők számára fontos a hibák diagnosztizálása és kijavítása. Azonban rengeteg vita zajlik a korai csapágy-meghibásodás pontos okait illetően.

    A korai meghibásodások egyik közös jellemzője a csapágy felülete alatt észlelhető kis méretű fehérmintázatú repedések hálózata, az úgynevezett „fehér maratásos repedések” (WEC - White Etching Cracks), illetve a futópálya felületén látható apró axiális repedések megjelenése (1. ábra). Első hallásra van értelme annak a feltételezésnek, hogy ezek okozzák a problémát, mivel a korai csapágy-meghibásodások többségénél észlelhető ez a jelenség.

    Az SKF által végzett négyéves átfogó kutatási projekt azonban kimutatta, hogy a valóságban ezek a repedések a meghibásodási lánc végén keletkeznek, és természetes következményei az idő előtt meghibásodott csapágyakon kialakuló repedéshálózatoknak. A vállalat szakemberei arra a következtetésre jutottak, hogy a fehér maratásos repedések csupán a meghibásodás látható jelei, és nem tartoznak az alapvető hibaokok közé.

    Az SKF eddig hét olyan mechanizmust azonosított, amelyek korai csapágy-meghibásodást okoznak, és ezek mindegyike azonos eredményhez vezet: rövidebb csapágyélettartamhoz, valamint a fehér maratásos repedések megjelenéséhez. Következésképpen az SKF kifejlesztett egy rendszert a korai csapágy-meghibásodások osztályozására (2. ábra) annak érdekében, hogy segítséget nyújtson az alkalmazástechnikai mérnökök számára a vevőkkel történő együttműködéshez a valódi hibaokok - és ezáltal a legmegfelelőbb megoldás - megkereséséhez.

    A vizsgálatokból fakadó mélyebb ismeretek ellenére néhány korai meghibásodást még mindig a WEC számlájára írnak, és ezen az alapon próbálják megoldani (általában úgy, hogy a meghibásodott csapágyat egy azonos típusú csapágyra cserélik). Azonban az eljárás szükségtelen ismétlése helyett elengedhetetlen a probléma mélyebb vizsgálata, valamint a meghibásodás alapvető okának meghatározása. Az SKF kutatása során számos alapvető okot azonosítottak, amely lehetővé teszi a pontosabb megoldások alkalmazását az egyes esetekben.

    A projekt részletei
    A projekt magában foglalja a meghibásodott csapágyak üzemi feltételeinek pontos reprodukcióját, és a csapágyak átfogó laboratóriumi vizsgálatát (beleértve az optikai és a pásztázó elektronmikroszkópos és ultrahangos vizsgálatokat is). A csapágy-meghibásodás ellenőrzött körülmények között történő létrehozása hozzásegítette az SKF-et, hogy pontosan meg tudja határozni a hibás mechanizmusokat, ezáltal lehetőség nyílt a pontosabb és célzottabb megoldás kifejlesztésére az adott problémák esetében.

    Az SKF minden hibaoknál szisztematikusan reprodukálta a kritikus üzemi feltételeket egy tesztberendezésben. Így megbizonyosodhattak arról, mely körülmények okozták a WEC megjelenését, valamint lehetővé vált a repedések és például a szerkezeti igénybevétel közötti kapcsolat bizonyítása. A projekt lehetőséget biztosított az SKF számára, hogy tisztázza a WEC szerepét mind a klasszikus, gördülőérintkezéssel kialakuló anyagkifáradás, mind pedig a mesterségesen gyorsított anyagkifáradás esetében (a csapágyak gyorsított ütemű kipattogzódása).

    A gördülőérintkezésnél kialakulói anyagkifáradás (amikor nem lép fel korai meghibásodás) esetén a fehér maratásos repedéseket általában a ciklikus igénybevétel és terhelés okozza. Ugyanakkor a gyorsított anyagkifáradásnál a repedések szélesebb körben történő megjelenése tapasztalható, amely különböző módokon összefüggésben áll a nagyobb igénybevétellel, az alacsonyabb anyagszilárdsággal és/vagy a súrlódás és a kenés hatásainak összességével (3. ábra).

    A WEC-ek repedések a csapágyacél mikrostruktúrájában. Az elnevezés a polírozott és maratott acélminták megváltozott mikrostruktúrájának fehér színéből származik. Az érintett területeken rendkívül finom, nano-kristályos, karbidmentes ferrit, illetve nagyon finom eloszlású karbid részecskékkel rendelkező ferrit található. A fehér maratásos területek (WEA) kristályosodás útján keletkeznek a gördülőelemeknek a repedés felületein történő átgördülése során fellépő súrlódás következtében. Ezek a területek fehérnek látszanak az optikai mikroszkóp alatt, mivel mérsékelten lépnek reakcióba a maratószerrel. A repedések körüli fehér színű bemart területek 10-50%-kal keményebbek, mint a környező (és nem érintett) mikrostruktúra.

    Osztályozási rendszer
    Az SKF az új megközelítés segítségével kifejlesztett egy rendszert a csapágy-meghibásodások osztályozására (2. ábra). Ez segítséget nyújt a pontosabb diagnózison alapuló konkrét megoldási javaslatokhoz. Például, ha a meghibásodást kenési problémák vagy tribokémiai hatások okozták, az SKF javasolhatja a fekete oxidréteggel ellátott csapágyra történő váltást. Más hibaokok esetén a beazonosítás után az ajánlott megoldások skálája a nagy szilárdságú rozsdamentes acél csapágyaktól kezdve a hibrid csapágyakig terjedhet.

    Összességében a kutatás jó fogadtatást kapott, csupán néhány részletet illetően nem alakult ki teljes egyetértés. Természetesen nem volt vita az érvelés fő irányvonalának tekintetében, miszerint a fehér maratásos repedések keletkezése különböző hibaokokra vezethető vissza. Azonban még sok munka áll előttünk: Az SKF még nem reprodukálta azokat a feltételeket, amelyek mellett a csapágyak például az elektromos áram miatt hibásodnak meg. Ezek a kísérletek folyamatban vannak a vállalat laboratóriumaiban.

    Megoldások
    A vizsgálatok középpontjában idáig a meghibásodások okainak feltárása állt, azonban most már a jobb megoldások kifejlesztésére irányulnak. Az SKF fokozott kutatással és fejlesztéssel keresi a legjobb anyagok és hőkezelési eljárások azon kombinációit, amelyek hatékonyabban képesek megbirkózni az egyes hibaokokkal.

    Az alapvető hibaokok listájának kidolgozása mellett az SKF számos általános ajánlást fogalmazott meg, amelyek a károsodást előidéző tényezők „nagyobb igénybevétel” és „alacsonyabb anyagszilárdság” kategóriába történő besorolásán alapulnak. Az ajánlások egyrészről olyan megoldásokat tartalmaznak, amelyek magára az alkalmazásra vonatkoznak, például a csapágyrendszerre vagy a tervezési folyamatra, másrészről pedig felvetik a csapágy robusztusságának további növelésére vonatkozó lehetőségeket. A korai meghibásodás megakadályozásának leghatékonyabb módja az alkalmazás sajátos körülményeitől függ.

    A kihívást jelentő szélturbina hajtóművek esetében az SKF feketére oxidált csapágyai (4. ábra) robusztus megoldásnak bizonyultak. A feketére oxidált csapágyakat több mint egy évtizede nagy mennyiségben szállítják a szélerőmű-piacra a legkritikusabb csapágyelrendezésekhez a legnagyobb hajtóműgyártók számára, akik nagyon alacsony hibaarányról számoltak be (<50 ppm, több mint 260 000 csapágybeépítés alapján). 

    Az, hogy a feketére oxidálás növeli az alkalmazás robusztusságát, a jellemzők egyedülálló kombinációjával magyarázható, amelyek ellensúlyozzák a hajtóművek esetében fennálló legzordabb üzemi körülményeket. A laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy a feketére oxidált csapágyak jobb teljesítményt nyújtanak elégtelen kenés esetén és nagyobb csúszási körülmények mellett, mivel a felületkezelés javítja a kenőanyag-tapadást, valamint a szennyeződésekkel szemben fokozott ellenállást biztosít. Alkalmazásukkal kiküszöbölhető a súrlódás, a mikroméretű kipattogzódás és a repedések kockázata. A feketére oxidált csapágyak jobban ellenállnak a vegyszerek és az egyes kenőanyagok agresszívabb összetevői által kifejtett kémiai hatásoknak és a nedvességnek, valamint nagyobb korrózióállósággal rendelkeznek. Továbbá a feketére oxidált csapágyfelületek jobban tűrik a súrlódást és csökkentik a kopás kockázatát, különösen a szélturbina hajtóművek vegyes súrlódási viszonyai között. A példák azt mutatják, hogy megfelelő kenési körülmények közötti működés esetén a szélerőművekben üzemelő csapágyaknál a fekete oxidréteg több év működés után is szinte sértetlen marad, még alacsony fordulatszám mellett is (5. ábra)

    A korai csapágy-meghibásodások mindegyike egyedi, és számos lehetséges oka van az idő előtti kipattogzódásnak. Nem létezik egyetlen hibaok, és minden egyes meghibásodást az adott üzemi körülmények alapján kell megvizsgálni. Ha ezt megértjük, és nem a fehér maratásos repedést határozzuk meg a hiba okaként, azzal elősegítjük a probléma pontosabb diagnosztizálását és a gyorsabb megoldást.

    További információt a következő elérhetőségeken kérhet:
    ® Press Relations : Nia Kihlström, +46 31-337 2897; +46 706 67 28 97; nia.kihlstrom@skf.com

    Az SKF küldetése, hogy vitathatatlan vezető szerepet töltsön be a csapágyak piacán. Az SKF forgó berendezésekkel kapcsolatos megoldásokat kínál, beleértve a csapágyakat, a tömítéseket, a kenést, az állapotfelügyeletet és a karbantartási szolgáltatásokat. Az SKF a világ több mint 130 országában 17 000 viszonteladóval képviselteti magát. A cég éves bevétele 2018-ban 85 713 millió svéd korona, alkalmazottainak száma pedig 44 428 fő volt. www.skf.com

    ® SKF az SKF Csoport bejegyzett védjegye.

  • Kép

Sajtóanyag letöltése

Sajtóanyag (5.1 MB)

SKF logo