علل خرابی یاتاقان (Bearing) و اقدام متقابل

یاتاقان (Bearing) قطعه ای است که ضمن کاهش اصطکاک، حرکت نسبی بین دو یا چند قطعه دیگر را ممکن می سازد و در انواع مختلفی وجود دارند. در این مقاله سعی کرده ایم علل خرابی یاتاقانها را بررسی و اقدامات لازم برای پیشگیری از خرابی و رفع عیوب احتمالی را بیان کنیم.

علل خرابی یاتاقان (Bearing) و اقدام متقابل

علل خرابی یاتاقان (Bearing) و اقدام متقابل

فهرست مطالب

مقدمه
تعریف طول عمر یاتاقان
علل خرابی یاتاقان
چارت خرابی یاتاقان
دیگر علل رایج خرابی یاتاقان ها
منابع

مقدمه

یاتاقان ها در اکثر ماشین ها از مهمترین قطعات هستند و یراساس ظرفیت و دوام آنها طبقه بندی می شوند.یاتاقان باعث کاهش اصطکاک چرخشی می شود و از بارهای شعاعی و محوری پشتیبانی می کند.

تعریف طول عمر یاتاقان

عمر مفید یاتاقان عبارت است از تعداد دورانی که یاتاقان می زند قبل از آنکه آثار خستگی ( ایجاد ترک ، پوسته شدن و ...) در آن پدیدار شود. طول عمر یاتاقان معمولا برحسب ضریب میلیون دور یا بر حسب ساعتهای کارکرد آن و براساس قابلیت اطمینان 90 درصدی تعریف می شود.

فرمول1

                                                                   که:

                فرمول2

 

علل خرابی یاتاقان

بین طول عمر یاتاقان و سرویس نگهداری ماشین رابطه مستقیم وجود دارد. متاسفانه گاهی اوقات اتفاق می افتد که یاتاقان کمتر از طول عمر مورد انتظار و محاسبه شده، عمر می کند. دلایل زیادی برای این امر وجود دارد که شامل موارد زیر می باشد:

  1. بارگذاری بیش از حد
  2. روان کاری نامناسب و یا ناکافی
  3. حمل و نصب نامناسب
  4. آب بندی ناکارآمد یا جازدن بلبرینگ با زور و شفت سفت
  5. عدم وجود فضای کافی(بادخور)درون یاتاقان
       

 چارت خرابی یاتاقان

چارت علل خرابی یاتاقان ها2

انواع صدمات و خرابی یاتاقانها

     آسیب اولیه

  1. فرسودگی
  2. تورفتگی
  3. لکه گیری(Smearing)
  4. تنش و آسیب سطحی
  5. خوردگی
  6. آسیب ناشی از جریان الکتریکی

 آسیب ثانویه

  1. پوسته پوسته شدن
  2. ترک خوردن
  3. آسیب به محفظه
  4. آسیب ناشی از فرسودگی

 آسیب فرسودگی

wear damage

ممکن است این فرسودگی ناشی از ورود ذرات خارجی به درون یاتاقان یا روغنکاری نامناسب باشد. وجود لرزش در یاتاقانی که در حال چرخش نیست نیز میزان فرسودگی را افزایش می دهد.
سه نوع آسیب فرسودگی وجود دارد:

  1. فرسودگی ناشی از ذرات ساینده
  2. فرسودگی ناشی از روانکاری ناکافی
  3. فرسودگی ناشی از لرزش

فرسودگی ناشی از ذرات ساینده

علایم: دندانه های کوچک اطراف قسمت های غلتان و مسير گردش ساچمه هاى ياتاقان. سطوح فرسوده و مات .گریس تغییر رنگ داده شده. 
علت: عدم پاکیزگی قبل ودرحین عملیات نصب. آب بندی نامناسب. روانکاری با روغن فرسوده
اقدام: کارگاه را تمیز نگه دارید و از ابزار تمیز استفاده کنید. آب بندی را چک کنید و تا حد ممکن آن را بهبود دهید. همیشه روان کننده تمیز و تازه استفاده کنید. روغن را از صافی عبور دهید. 

Wear Damage by Abrasive Particles

 

فرسودگی ناشی از لرزش

Wear caused by Vibration3

علایم: ناصافی های مسیر گردش ساچمه ها. این ناصافی ها در یاتاقان های غلتکی بشکل مستطیلی و در یاتاقان های ساچمه ای به شکل دایره ای هستند. زیر این ناصافی ها ممکن است درخشان یا تیره و اکسید شده باشند.
علت: یاتاقان در حال سکون در معرض لرزش قرار دارد.
اقدام: یاتاقان را در حین حمل و نقل با پیش بارگذاری شعاعی محکم کنید. یک پایه محرک ارتعاشی را فراهم کنید. تا حد ممکن بجای یاتاقان غلتکی از یاتاقان ساچمه ای (بلبرینگ) استفاده کنید. تا حد ممکن از یک حمام روغن روانساز استفاده کنید.

 

تورفتگی

 ممکن است بر اثر قرار دادن وزن دستگاه بر روی حلقه اشتباه و یا قرار داشتن در معرض بارگذاری غیرعادی درحالیکه در حال کار نیست، دچار تورفتگی در مسیر گردش ساچمه ها و اجزای غلتان گردد. همچنین وجود ذرات خارجی دریاتاقان باعث ایجاد تورفتگی می شوند.
دو نوع از آسیب های تورفتگی عبارت است از:

  1. تورفتگی ناشی از نصب نادرست یا اعمال بار اضافی
  2. تورفتگی ناشی از ذرت خارجی

Indentation due to faulty Mounting or Overloading2

 تورفتگی ناشی از نصب نادرست یا اعمال بار اضافی

علایم: وجود تورفتگی در مسیر گردش ساچمه های هر دو حلقه با فاصله، معادل فاصله بین اجزای غلتان می باشد.
علت: در حین نصب فشار اشتباها به جای حلقه داخلی یاتاقان به محفظه گردگیر یا حلقه خارجی اعمال گردد. قرار گرفتن در معرض اضافه بار در حالیکه در حال کار نمی باشد.
اقدام: در حین نصب فشار را بر روی رینگ مناسب و مربوط قرار دهید. از اضافه بار اجتناب کنید یا از یاتاقان هایی که تحمل بار استاتیک پایه بالاتری دارند استفاده کنید.

آسیب ناشی از لکه گیری (Smearing)

وقتی دو سطحی که به مقدار کافی روانکاری نشده باشند تحت بار در خلاف جهت روی هم بلغزند، مواد از یک سطح به سطح دیگر منتقل می شود که به آن لکه گیری می گویند. 

smearing damage

انواع آسیب های لکه گیری:

  1. لکه گیری انتهای غلتک وفلنج های راهنما
  2. لکه گیری غلتک و مسیر گردشه ساچمه ها
  3. لکه گیری مسیر ساچمه ها در فاصله ای مطابق با فضای غلتک ها
  4. لکه گیری سطوح خارجی
  5. لکه گیری یاتاقان کف گرد ساچمه ای

 منحنی تغییرات سختی در مقابل زمان و دما

انجمن سازندگان یاتاقان در آمریکا، منحنی تغییرات سختی یاتاقان نسبت به زمان و دما را بصورت زیر بیان نموده است.

Hardness vs Time and Temperature 

 لکه گیری فلنج های راهنما و انتهای غلطک (Roller end)

Smearing of Roller end and Guide Flange3

علایم: خط افتادگی و تغییر رنگ انتهای غلتک و فلنج های راهنما
علت: قرار گرفتن تحت بار محوری سنگین بدون روان کاری مناسب 
اقدام: روانکاری مناسب تر

لکه گیری مسیر گردش ساچمه ها

Raceway Smearing2

علایم:  وجود رگه های لکه بصورت عرضی در فاصله ای معادل با فاصله بین غلتک ها، در مسیر گردش ساچمه های یاتاقان غلتکی استوانه ای
علت: لغزیدن غلتک بدلیل روانکاری بیش از حد 
اقدام:
- بهبود پیش بار
- تمیزکاری بهتر یاتاقان 
- استفاده از روان کننده مناسب با قابلیت ایجاد یک لایه خوب از فیلم روغن
- به کار گیری روش های روان کنندگی مناسب 
- بهبود مکانیزمهای آب بندی

 لکه گیری سطوح خارجی 

Smearing Of External Surfaces2

علایم: خط افتادگی و تغییر رنگ سوراخ حلقه یا سطح خارجی یا ظاهر آن
علت: چرخش حلقه نسبت به شفت یا هوزینگ
اقدام: برای جلوگیری از چرخش شفت آن را چفت تر بگیرید و روشهای روانکاری را بهبود بخشید.

تنش و آسیب سطحی

اگرضخامت لایه روان کننده بین مسیر گردش ساچمه و اجزای غلتان خیلی نازک باشد، قسمت های بالایی سطوح ساچمه و کنس یاتاقان بطور لحظه ای با یکدیگر تماس برقرار می کنند . سپس ترک های کوچکی تحت عنوان تنش و آسیب سطحی در سطوح تشکیل می شوند. ترک های تنش و آسیب سطحی بسیار کوچک هستند ولی با گذشت زمان بتدریج چنان بزرگ می شوند بطوری که مانع از عملکرد نرم یاتاقان می شود. 

Surface Distress

 علایم: در ابتدا آسیب بقدری کم است که با چشم غیرمسلح قابل رویت نیست. در یک مرحله پیشرفته تر، با ترک های کوچک و کم عمق همراه با سطوح شکاف دار کریستالی نمایان می شود. 
علت: روانکاری ناکافی یا نا مناسب
اقدام: بهبود روانکاری

آسیب ناشی از خوردگی

خوردگی زمانی اتفاق می افتد که نفوذ آب یا مواد خورنده به درون یاتاقان به حدی باشد که روغن کاری، نتواند از سطوح فولادی حفاظت کند. طولی نخواهد کشید که این فرآیند موجب خوردگی عمقی می شود.

Damage due to Corrosion2
 

علایم: ظهور رگه های خاکستری- مشکی در سرتاسر مسیر عبور ساچمه ها، اغلب همزمان با گردش اجزای غلتان در آن. در مرحله بعدی،در این مسیر و دیگر سطوح یاتاقان، حفره هایی ایجاد می شوند.
علت:
- ورود گاز خورنده یا آب که مانع روغنکاری مناسب می شود
- تشکیل قطرات آب، ناشی از میعان رطوبت
- وجود دما و رطوبت بالا حین گردش
- عدم حفاظت مناسب در برابر خورندگی هنگام حمل و نقل
- شرایط نگهداری نامناسب
- به کار گیری و استفاده نادرست
اقدام:
- بهبود مکانیزم آب بندی
- بررسی روش های روان سازی
- انجام راهکارهای ضد خوردگی در طول غیر فعال بودن دستگاه
- بهبود روش های نگهداری
- بهبود روش های به کار گیری و استفاده  

 آسیب ناشی از جریان الکتریکی

وقتی یک جریان الکتریکی از یاتاقان عبور می کند، بطور مثال وقتی که از طریق اجزای غلتان از یک رینگ به رینگ دیگر انتقال می یابد، این آسیب رخ خواهد داد. درسطوح تماس،این فرآیند شبیه به جوشکاری قوس الکتریکی است.

Damage due to Electric Current


علایم: ایجاد شیار(موج) به رنگ قهوه ای تیره یا خاکستری- مشکی و یا حفره هایی در مسیر عبور ساچمه ها و غلتک ها.ساچمه ها فقط تیره رنگ می شوند. گاهی اوقات سوختگی هایی بشکل زیگزاگ در مسیر عبور ساچمه های یاتاقان ها ایجاد می شوند.ظهور سوختگی های موضعی در مسیر عبور ساچمه ها و اجزای غلتان 
علت: عبور جریان الکتریکی از یاتاقان در حال چرخش. عبور جریان الکتریکی از یاتاقانی که در حال چرخش نیست. 
اقدام: طراحی مدارهای الکتریکی (مسیر عبور جریان) به گونه ای که از عبور جریان از یاتاقان ها جلوگیری شود. عایق کاری یاتاقان .

پوسته شدن

فرسودگی، نتیجه تنش سطحی گردشی است که به سرعت در قسمت زیرین سطح حمل کننده بار ظاهر می شود. بعد از گذشت مدت زمانی، این تنش ها باعث ایجاد ترک هایی می شوند که بتدریج به کل سطح گسترش می یابند. هنگامی که اجزای غلتان به این ترک ها می رسند باعث جدا شدن ذراتی از آن می شوند که این فرایند به پوسته شدن(Flaking) معروف است.

Flaking (Spalling) 

 

علایم:خیلی واضح بودن الگوی حرکت در مسیر عبور ساچمه ها در هر دو رینگ، پوسته شدن معمولادرناحیهای که بیشترین بارگذاری در آن ناحیه انجام شده است اتفاق می افتد و بافت زبر و خشن. 
علت:
- اضافه بار 
- نصب نامناسب(نامیزان)، ورود ذرات خارجی، روانکاری ضعیف، روان کننده نامناسب، عدم در نظرگرفتن بادخور مناسب  برای یاتاقان
- عدم دقت کافی در نصب شفت یا محفظه
- پیشرفت خوردگی، حفره های خوردگی، لکه دار شدن، تورفتگی
اقدام:
- روش نصب و مکانیزم آب بندی را بهبود ببخشید. یک روان کننده با ویسکوزیتی مناسب استفاده کنید.
- روش روانکاری را بهبود ببخشید،دقت نشیمنگاه بلبرینگ بر روی شفت و هوزینگ را بررسی کنید.
- فضای آزاد(بادخور) داخلی یاتاقان را چک کنید.

آسیب ترک دار شدن

ترک های ظاهر شده در یاتاقان در اثر عوامل بسیاری ایجاد می شوند. رایج ترین علت، برخورد با جسم سخت هنگام نصب یا باز کردن آن است. ضربه زدن، انجام اعمالی بر روی رینگ که منجر به شکستگی بخشهای از یاتاقان می شود.

cracking damage 

ممکن است ترک ها به دلایل زیر ایجاد شوند :
- برخورد با جسم سخت یا زبر
- سایش
- لکه دار شدن
- راه اندازی در شرایط اضافه بار

علایم: ترک ها یا قطعه های شکسته شده، عموما در یک سمت یاتاقان
علت: 
- تداخل بیش از حد
- اضافه بار ، بار ضربه ای
- پیشروی پوسته شدن
- تولید گرما و اصطکاک بدلیل ایجاد تماس بین قطعات نصب شده با رینگ ساچمه دار
- ایجاد گرمای ناشی از خزش
- زاویه شیب نامناسب در شفتهای مخروطی
- استوانه ای بودن ناکافی شفت
اقدام: 
- تداخل اضافی را تصحیح کنید.
- شرایط بار را چک کنید.
- روش نصب را بهبود بخشید.
- از یک شفت با شکل مناسب استفاده کنید.

آسیب قفسه نگهدارنده ساچمه ها

 

 cage bearing

 دلایل روشنی برای آسیب به قفسه نگهدارنده ساچمه ها وجود دارد : ارتعاش - سرعت بیش از اندازه - فرسودگی - انسداد - شکستگی قفسه

علایم: ترک ها، تغییر شکل قفسه نگهدارنده ساچمه ها، شکستگی
علت: 
- نصب نادرست (عدم همترازی یاتاقان)
- استفاده نادرست
- اعمال شوک و لرزش شدید
- سرعت گردش بیش از اندازه ، افزایش و کاهش سرعت های ناگهانی
- روانکاری ضعیف
- افزایش دما
اقدام: 
- روش نصب را چک کنید.
- دما، چرخش و شرایط بار را چک کنید.
- لرزش را کاهش دهید و از پایه کاهنده لرزش استفاده کنید.
- نوع قفسه نگهدارنده ساچمه ها را به درستی انتخاب کنید.
- از یک روش روان سازی و یک روان کننده استفاده کنید.

 

 

 مرجع

https://www.scribd.com/document/396063292

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 





 

 

نظرات کاربران

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code