Témata
Reklama

Posuzování spolehlivosti valivých ložisek

13. 11. 2002

Ložiska patří mezi nejdůležitější části většiny strojů. V naprosté většině jsou kladeny přísné nároky na jejich únosnost a spolehlivost. Proto je samozřejmé, že se valivá ložiska stala během let předmětem rozsáhlých výzkumů i v koncernu ZKL. Pomocí nových konstrukčních a výpočtových programů se neustále optimalizuje vnitřní konstrukce ložisek. Nové technologie zase zlepšují jakost materiálu a jeho odolnost proti únavovému a mechanickému poškození.

Montáž a podmínky provozu

Jedním z cílů výzkumných prací patří zpřesňování vstupních dat pro výpočty trvanlivosti ložisek. To umožňuje konstruktérům sjednotit životnost ložiska s životností stroje, nebo aspoň s lhůtami pro opravy. Bohužel se někdy stane, že ložisko nedosáhne vypočítané základní trvanlivosti. To může být způsobeno mnoha důvody - vyšším zatížením, než bylo uvažováno, nedostatečným nebo nevhodným mazáním, neopatrným zacházením, neefektivním těsněním nebo příliš velkým montážním přesahem, jehož důsledkem je nevhodná vnitřní vůle ložiska. Každý z těchto faktorů má za následek určitý druh poškození a zanechává svou vlastní stopu na ložisku. Proto je důležité vedle vývoje a výroby nových ložisek a optimalizace vstupních dat pro výpočty trvanlivosti věnovat pozornost i jejich montáži a podmínkám provozu včetně mazání. Ale podívejme se na jednotlivé faktory, které mají na výslednou spolehlivost ložisek vliv.
Reklama
Reklama
Reklama

Únava materiálu - pitting

Co je to trvanlivost ložisek? I ta nejlépe navržená a vyrobená valivá ložiska se nemohou otáčet věčně. Dříve nebo později se stane, že se materiál valivých ploch unaví. Doba do projevu prvních známek dynamické únavy je funkcí počtu otáček, velikosti zatížení a základní dynamické únosnosti ložiska. Únava je výsledkem smykových namáhání cyklicky se objevujících pod nosným povrchem. Po čase tato namáhání způsobují trhliny, které se postupně šíří na povrch. Jak se valivá tělíska odvalují přes trhliny, kousky materiálu se odlamují. Toto je známo jako odlupování nebo drolení materiálu povrchové vrstvy - tzv. pitting. Trhliny se progresivně zvětšují a nakonec způsobí, že ložisko není schopno provozu.
Zkoumáme-li vznik pittingu, který byl způsoben normální únavou materiálu, zjišťujeme, že první trhlinky vycházejí od vměstků v materiálu, tedy z nehomogenních míst. Tyto trhlinky vznikají nejprve v určité hloubce pod povrchovou vrstvou, a to v těch místech, kde smykové napětí dosahuje nejvyšší hodnoty (až 6000 MPa). Je přirozené, že takové smykové napětí je příčinou vzniku poškození. Zvyšování spolehlivosti valivých ložisek proto bylo vždy spojeno s kvalitou ložiskové oceli. Zkouškami bylo prokázáno, že ložiska z oceli s velmi čistou a homogenní strukturou získanou přetavením pod struskou nebo ve vakuu dosahují několikanásobně vyšší doby technického života do vzniku únavového poškození. Takto získávaná ocel je dražší a nehodí se pro standardní výrobní program. Vliv na trvanlivost byl však prokázán i u různě vyráběných polotovarů pro výrobu ložiskových součástí z trubek nebo výkovků.
Únavová trvanlivost valivého ložiska je definována jako počet otáček ložiska do vzniku únavového poškození. To znamená, že můžeme říci, že ložisko bude teoreticky použitelné po dobu danou výpočtem. Na tomto místě je dobré si uvědomit, že základní výpočet trvanlivosti je prováděn pro míru spolehlivosti, při které vypočítané doby dosáhne minimálně 90 % ložisek. Pro výpočet trvanlivosti ložisek s vyšší spolehlivostí se používají koeficienty spolehlivosti upravené trvanlivosti. Například pro spolehlivost 99 % se koeficient rovná hodnotě 0,21.

Posuzování stavu funkčních ploch

Na spolehlivost ložiska má však výrazný vliv i způsob jeho provozování. Pro posuzování různých vlivů má velký význam posuzování stavu funkčních ploch ložisek. Proto by měla být hodnocení stavu ložisek věnována pozornost každého konstruktéra, výrobce i uživatele valivých ložisek. V další části tohoto článku bude věnována pozornost právě této oblasti.
Při otáčení valivého ložiska pod zatížením se kontaktní povrchy valivých těles a oběžných drah stávají na pohled matnými. Toto neindikuje opotřebení v běžném smyslu slova a není určující pro životnost ložiska (to znamená pro skutečně dosaženou dobu funkce ložiska). Matné plochy na oběžných drahách vnitřního a vnějšího kroužku, které nazýváme stopou chodu nebo také záběhovou stopou, mají pro nás velký význam, jako například pro lékaře laboratorní vzorky krve pacienta. Prohlídkou stopy chodu na demontovaném ložisku je možné získat dobrou představu o podmínkách, ve kterých ložisko pracovalo. Rozpoznáním rozdílů mezi normální a abnormální stopou vede k správnému odhadu, zda ložisko pracuje v přiměřených podmínkách. V této stopě je také většina dalších poškození, která mohou dále iniciovat vznik pittingu. Popis stopy chodu, jejího vzhledu a umístění se ukázal jako užitečná pomůcka pro diagnostiku provozu ložiska a pro určení příčin poškození.
Každá z různých příčin poškození ložiska způsobuje vlastní charakteristické projevy. Mezi nejvýznamnější a nejčastěji se vyskytující druhy poškození patří například opotřebení, otlačky, povrchové poškození, koroze a poškození elektrickým proudem. Dovedeme-li rozpoznat vzhled těchto různých poškození, máme spolehlivé východisko pro příslušná opatření proti opětovnému výskytu. Ve většině případů je však dost obtížné provést správnou diagnózu, zvláště působí-li několik příčin současně nebo pokročilo-li poškození ložiska tak, že to mělo za následek vznik dalších poruch. V takových případech lze příčinu poškození zjistit jenom tehdy, jestliže lze zkoumat jednotlivé úseky vzniku poškození, popř. provést zkoušky se strojem nebo zařízením, ve kterém je ložisko použito.
Kolektiv pracovníků společnosti ZKL-Výzkum a vývoj, a. s., se dlouhodobě zabývá spolehlivostí valivých ložisek. Poznatky z provozu ložisek u zákazníků jsou přenášeny do nových konstrukčních a technologických návrhů a naopak - informace o vývojových trendech v koncernu ZKL jsou nabízeny v rámci poradenských služeb našim zákazníkům. Cílem je nabízet na trh výrobky srovnatelné s konkurencí a být zákazníkům neustále k dispozici při řešení všech nepředvídaných událostí a hlavně těmto stavům preventivně předcházet.
Jaroslav Lukl, Ing. Vladimír Zikmund
Reklama
Vydání #11
Kód článku: 21127
Datum: 13. 11. 2002
Rubrika: Trendy / Pohony
Autor:
Firmy
Související články
Místo převodovky řemenové pohony

Synchronní řemeny se v mnoha průmyslových odvětvích prosazují jako nejlepší volba.

Lineární vedení NSK s vylepšeným těsněním

Společnost NSK představila na veletrhu EMO 2019 optimalizovanou řadu válečkového vedení RA s vylepšeným těsněním. Lineární vedení RA jsou vybavena novými těsněními V1 a vylepšeným krytem, které pomáhají prodloužit životnost a spolehlivost obráběcích strojů.

Ready made lineární osy s ozubeným řemenem

Pomocí lineární osy je realizován pohyb v přímém směru a jedná se tak o výborný výchozí konstrukční prvek pro stavbu strojů, automatizačních linek a polohovacích zařízení s potřebou přesného lineárního pohybu ve více osách (typicky například CNC stroje). V posledních letech došlo navíc k výraznému snížení cen a lineární osy se tak stávají dostupné i pro dosud zapovězené oblasti. V neposlední řadě je podstatnou výhodou u tzv. ready made produktů dodávka již smontovaného dílu připraveného k okamžitému použití v zákaznické aplikaci.

Související články
Kompaktní pohony s dutou hřídelí

Kompaktní, robustní, cenově výhodné… Jsou-li stanoveny požadavky na stroje, musí zareagovat i poskytovatelé řídicí a pohonné techniky. Jejich inovace jsou důležité pro vývoj konstrukcí strojů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nová koncepce dvoupotrubních centrálních mazacích systémů

Oproti jiným typům ztrátových centrálních mazacích systémů, dále jen CMS, mají dvoupotrubní mazací systémy zásadní přednost v tom, že dávkovače jsou plněny novým mazivem přetlakově. To je předpoklad pro spolehlivé mazání strojů a strojních zařízení.

Řemenové převody přinášejí dynamiku do intralogistiky

Na hannoverském veletrhu se mohli návštěvníci seznámit s inovativními řešeními pro skladovou logistiku, jež vyvinula společnost Continental. Jedná se například o ozubené řemeny Conti Synchrodrive, které nacházejí uplatnění u sloupových zakladačů vysokoregálových skladů, ploché pásy Conti Polyflat pro zdvihací a závěsné systémy či drážkové řemeny Conti Multirib, které se používají v pohonu válečkových tratí.

Inteligentní motor střižený na míru

Mechatronická pohonná jednotka g350 představuje nový kompaktní mechatronický pohonný balíček, který firma Lenze uvádí na trh ve třech výkonnostních provedeních. Zařízení je koncipováno speciálně pro horizontální přepravní techniku.

Bezúdržbové klínové řemeny

U klínových řemenů uživatelé oceňují tichý chod, jednoduchou instalaci a funkci bezpečnostní spojky při přetížení, kterou klínové řemeny plní díky možnosti krátkodobého prokluzu. Nicméně klínové řemeny vyžadují ne vždy levnou a snadnou údržbu. Obzvláště v nepřetržitých provozech či těžko dostupných pohonech se obecné doporučení kontrolovat a dopínat klínové řemeny každých 2 000 provozních hodin obtížně splňuje. Výsledkem bývají ztráty účinnosti, energie a krátká životnost pohonu. Klínové řemeny, jak je známo, bez dopnutí prokluzují. Co ale bývá zanedbáváno, je vliv zvýšených vibrací při nízkém napnutí klínových řemenů. Tyto vibrace mají velmi negativní vliv na životnost ložisek a jiných součástí zařízení. Zde se zaměříme na správnou údržbu a na novinku na trhu – bezúdržbové klínové řemeny.

Univerzální kyvný pohon

Modulární, odolný, univerzální – to jsou hlavní vlastnosti nového čtvrtotáčkového pohonu DFPD společnosti Festo. Tento pohon s ozubeným hřebenem a pastorkem je určen pro splnění nejrůznějších požadavků ve zpracovatelském průmyslu.

Výpočet zbývající doby běhu valivých ložisek

Na veletrhu Hannover Messe 2016 představila společnost Schaeffler novou digitální službu – výpočet nominální zbývající doby běhu valivých ložisek v provozu na základě reálného souboru zatížení.

Ložiska pro lineární pohyb

Během posledních let se neustále zvyšují nároky na moderní lineární technologii, zejména pokud jde o únosnost, tuhost a životnost. Souběžně však rostou rovněž požadavky uživatelů na jednoduchost montáže a snižování nákladů na údržbu. Aby firma SKF dokázala uspokojit všechny tyto požadavky zákazníků, přichází na trh s novou řadou D lineárních kuličkových ložisek LBC.

Certifikace testovacího postupu pro výpočty životnosti valivých ložisek

Certifikátor Germanischer Lloyd (GL) udělil společnosti Schaeffler osvědčení „Assessment of the method to investigate rolling bearing rating life“ (Posouzení metody zjišťování jmenovité životnosti valivých ložisek). Poprvé tak byl certifikován samotný postup, a ne každý jednotlivý faktor ovlivňující životnost, jak bylo dosud vyžadováno.

Kuličkové šrouby a matice ve stavbě CNC obráběcích strojů, část 5.

V současné době se jako jedna z několika možných alternativ využívá ve stavbě obráběcích center pro realizaci přímočarých posuvů elektromechanická posuvová soustava tvořená servomotorem s kuličkovým šroubem a maticí. Princip kuličkového šroubu a matice je znám více než sto let. V tomto seriálu vás krok za krokem provedeme zajímavým světem tohoto typu pohybových (polohovacích) šroubů.

Spojky používané v dolech

Spojka iLok je odpovědí na tradiční skobové spojky používané v dolech. Je navržena speciálně pro zvýšení bezpečnosti a podstatné zkrácení odstávky při odpojování a opětovném spojování spojky, což je u důlních instalací využívajících metodu „longwall“ klíčový problém.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit