Дефекти и повреди по лагерите

Под дефекти по лагерите трябва да разбираме дефектите, придобити по време на производството на основните материали (главно на стоманите) и по време на производствения цикъл на лагерите, включително монтажните им операцции, опаковката, съхранението и транспортирането им до склада на потребителя, т.е. до момента , до който отговорността за състоянието на лагерите се носи от производителя, евентуално от неговите специализирани подразделения или от търговските фирми, които го представляват. От момента на започване на монтажа на лагерите в лагерните възли на съотвените машини и по време на експлоатацията им, потребителят почти неминуемо нанася малки или големи повреди на лагерите, които в общия случай имат решаващо значение за продължителността на действителната безаварийна или задоволителна по точност, малошумност и по други критерии, работа на лагерите.

Дефектите на основните материали и най-вече на лагерните стомани, са основно металургични и са откриваеми единствено в специализирани металографски лаборатории. Основни такива дефекти са наличието на вредни примеси, оксиди, нежелани структури и микропукнатини, които в последствие стават причина за преждевременна поява на Pitting и съотвено за скъсяване живота на лагерите.. Ето защо от изключителна важност е условието – лагерните елементи да са изработени от гарантирано високорафинирани стомани, пречистени чрез вакуумно, електрошлаково или в неутрална среда преопяване. Използването на стомани, получени по метода на непрекъснато леене е нежелателно а за търкалящи тела е недопустимо.

Дефектите, с произход от производствените процеси като видове са много и зависят от количеството на наблюдаваните, нормираните и съответно обезпечените с контролна техника параметри от конкретния производител. Най-значимите от тях са:

-некачествена термообработка с относителен дял от общото количество на дефектите около 25%. В случая става въпрос преди всичко за наличие на междинни нехомогенни, едрозърнести структури на метала, пораждащи вътрешни напрежения, обемни изменения и микропукнатини. Друг, често срещащ се дефект, причинен от некачествена термообработка, е наличие на участъци с недостатъчна твърост или разсейване на твърдостта в твърде широки граници, което свидетелствува за наличие на обезвъглеродяване на повърхностния слой на метала или за вторични термопроцеси.

- наличие на локални прегрявания, особено по пътищата на търкаляне, причинени от неправилен режим на шлайфане. Такива прегрявания водят до вторични термопроцеси, вследствие на което се появяват “меки петна”.

- некачествени работни повърхнини, недопустими отклонения от правилната геометрична форма, недостатъна гладкост и недопустима вълнистост. Този дефект е в основата на причините за високото ниво на шум и вибрации на лагерите, за големите моменти на триене, следователно за високите работни температури и ниските допустими скорости на въртене.

- неспазени основни размери, регламентирани в съответните международни и национални стандарти. Това е твърде рядко срещан дефект. Наличието му може да стане причина за неправилни сглобки на лагера с контактуващите с него детайли в лагерния възел

- наранявания на работните повърхнини по време на манипулаци при товарене, разтоварване и транспорт на готовата продукция.

- корозия, особено по пътищата на търкаляне, вследствие на неефективни консервационни смазки и неподходящи складови условия –основно висока относителна влажност и резки промени на температурата в складовите помещения, създаващи условия за кондензиране на водните пари от въздуха. Добре защитените складови помещения трябва да не допускат покачването на относителната влажност в тях над 60% и варирането на температурата на въздуха в рамките на 24 часа на по-вече на 5 С, като същата се поддържа чрез съответните инсталации в границите 23±8С.

- по време на монтажа им

- вследствие на неспазени размери и геометрични точности на монтажните места.

- по време на експлоатацията им.

Повреди най-често се нанасят по време на ремонтни и възстановителни дейности на машините и съоръженията, за извършването на които потребителите не са екипирани с необходимите машини, професионални инструменти, уреди и приспособления, както и с персонал с необходимата за тази цел квалификация. Почти неминуемо се нанасят повреди, когато ремонтът се извършва при полеви условия.

По време на монтажа на лагерите на валовете и в корпусите причините за повредите и последствията са:

- набиване на гривните, особено при стегнати сглобки, като монтажното усилие изцяло или частично се пренася през търкалящите тела.Това е твърде често явление, особено когато и двете гривни трябва да са монтирани със стегнатост на монтажните места – вал и корпус. В по-вечето случаи причина за това е неправилно конструиран или изпълнен монтажен инструмент или неправилното му използване. Резултатите от такъв некоректен монтаж са отпечатване на търкалящите тела по пътищата на търкаляне на гривните (наречено “бринелиране”), вследствие на което лагерът става “шумен”.По повредените пътища на търкаляне значително по-бързо се появява Pitting, т.е. скъсява се експлоатационния ресурс на лагера.

- надиране (надраскване) надлъжно на пътищата на търкаляне на гривни от типа гладки или с един борт втулки – напр. JR - т.е. на гривни, които се монтират отделно от останалата част на лагерите. Повреда от този род е много често явление в случаите, когато такава гривна при монтирането и трябва да преодолее несъосност между вала и отвора вследствие на неточност на изпълнението им или вследствие от провисване на вала под въздействието на собствената му маса, когато краят му не е точно центрован и предварително подпрян. Последствията са аналогични на гореописаните.

- нараняване на защитните или уплътнителни шайби, на сепараторите, на челата на гривните, на монтажните повърхнини на лагерите или на валовете и корпусите вследствие на груби, непрофесионални действия, особено когато монтажното усилие е ударно – напр. удари с чук без използване на монтажни приспособления или при използването на несъответващи по размери и твърдост такива.

- локални прегрявания при нагряване преди монтаж на някоя от гривните или на целия лагер, водещи до структурни промени, вътрешни напрежения и деформации в случаите, когато се използват нерегламентирани за целта нагревателни средства – напр. горелки.

- замърсяване на работното пространсво на лагерите с механични замърсители, водещи до увеличена шумност, абразивно износване и естествено до загуба на точност. Когато тези замърсители се състоят от по-едри и твърди частици търкалящите тела ги завалцоват по пътищата на търкаляне. Образувалите се язви непрекъснато се разрастват, предизвикват неритмичен ход, респ. шум и в крайна сметка ускорено износване и умора на материала.

- неакуратно регулиране на предписаните аксиални хлабини на лагери от типа на конусноролкови, сачмени радиално-аксиални, както и при регулирането на радиалните хлабини на лагери с конусен отвор върху конусна шийка на вала или върху закрепваща или затегателна втулка. Най-често причина за това е неекипираност на потребителя с необходимите мерителни уреди и приспособления. Резултатите от такъв монтаж са или недопустимо голяма хлабина ( което се случва най-често), или недопустима стегнатост. В първия случай индикацията е повишено ниво на вибрации а във втория – претоварване на лагерите, повишена работна температура и значително намаляне на ресурса им.

Повреди, вследствие на неспазени размери и геометрични неточности на монтажните места в най-голяма степен се нанасят вследствие на некачествено извършени ремонтно-възстановителни дейности и особено когато монтажните места на валовете и корпусите се възстановяват чрез наваряване и следващо престъргване, при което значително по-трудно може да се постигне необходимата им първоначална съосност. Разбира се, не са редки и случаите, когато такива грешки са допуснати и от самия производител на съответната машина.

Най-често срещаните такива повреди са:

- пренасяне на макрогеометричните неточности на монтажните повърхнини на валовете и корпусите върху лагерните гривни, които по принцип са тънкостенни детайли. Индикация за това са нееднакво широките следи от износване по цялата дължина на пътищата на търкаляне на гривните (с пренесена след монтаж напр. овалност) Търкалящите тела при въртене преминават циклично от натоварена в разтоварена зона, при което се забавят и съответно ускоряват и съответно товарят циклично на опън сектори от сепараторите, като ги деформират и възбуждат трептения.

- неспазени съосности (повишени радиални биенета) на монтажните повърхнини, което се идентифицира със същите признаци и води до същите и по-тежки последствия, както в гореописания случай. Не са редки случаите на блокиране на лагер, след което започва превъртането му в отвора (по-чест случай) или на вала, след което следва прегряване и тежка авария на машината.

- неспазени размери на цилиндричните и конусни монтажни повъхнини на валовете и корпусите, което става причина за недопустимо стегнати или свободни сглобки. Особено опасни са грешки от този род, когато, при топлинни разширения, получилата се неправилна стегната сглобка, не разрешава осово преместване на поне единия лагер в една от опорите. Това може да се окаже фатално ако разстоянията между опорите, респективно и разширенията, са големи. При всички случаи лагерите са претоварени аксиално и в много случаи в зависимост от вида им настъпват деструкции – напр. откъртване изцяло или частично на бортовете на гривните им.

Повреди по време на експлоатация на лагерите стават по много причини, от които най-честите са:

- некачествено или неефективно смазване, като напр. използване на неподходяща или замърсена смазка, прекомерно или недостатъчно количество на смазката в работната зона на лагерите. Индикацията за всички такива случаи е повишена температура и обиране на хлабините, след което ако не последва навременно изключване на машината, може да се стигне до ново рязко покачване на температурата, задиране, блокиране на лагера и авария. Еднозначно може да се счита, че неправилното или некачественото смазване е основната причина за повреди по лагерите. Според различни литературни източници почти 70 -80% от повредите по лагерите, по време на експлоатацията им, се дължат на тази причина.

- вибрации от небалансирани ротиращи части на самата машина или пренесени от съседни такива. Такива вибраци, които по някога са със значителни амплитуди (особено ако се стигне до резониране) стават причина за разпадане на връзките между частите на сепараторите - напр. нитовете, което води до следващи усложнения.

- проникване на прах, вода и други замърсители в работното пространство на лагерите, вследствие на неефективното им или повредено уплътняване.Ясно е, че следва повреждане на смазката със всички последици от това. Разбира се наличието на влага или на други, агресивни към материалите на лагерите вещества, води до корозия със съответните последици.

- резки и ударни претоварвания на лагерите, причинени от блокирания или аварии на други части, инструменти или възли на машините. Повредите в този случай могат да бъдат най-често деструкции или пластични деформации на елементите на лагерите, които ги правят негодни за по-нататъшна експлоатация.

- протичане на електрически ток през лагерите при неправилно замасяване на машините или при извършване на заварочни работи по тях. Индикация за наличие на такива повреди е повишеното ниво на вибрации, причинено от кратерчетата по пътищата на търкаляне и по търкалящите тела, създадени от затварянето на електрическата верига през тях.