دانش فنی PSN
ISO 15243:2004
تحلیل خرابی بیرینگ
عیوب رایج بیرینگ ها
بیرینگها قطعات مصرفی هستند و حتی در صورت طراحی، ساخت، نصب و عملکرد صحیح نیز در نهایت از سرویس خارج میشوند.
هدف از تحلیل خرابی، فقط مشاهده ظاهری آسیب نیست؛ بلکه باید از روی آثار خرابی، علت واقعی خروج از سرویس را پیدا کرد
تا تکرار آن در تجهیزات مشابه جلوگیری شود. یک خرابی میتواند حاصل همزمان چند مکانیزم باشد و یک عیب نیز ممکن است زمینهساز عیوب دیگر شود.
بنابراین در کنار مشاهده آثار سطحی، باید شرایط ساخت، حملونقل، مونتاژ، روانکاری، بارگذاری و نحوه بهرهبرداری نیز بررسی شود.
طبقهبندی اصلی خرابیها
1. خستگی سطوح تماس
Rolling Contact Fatigue
4. خوردگی الکتریکی
Electrical Erosion
5. تغییر شکل پلاستیک
Plastic Deformation
6. ترک و شکست
Cracks and Fracture
1. خستگی سطوح تماس
خستگی ناشی از بارگذاری متناوب روی سطوح تماس است و به ایجاد ترکهای ریز در سطح و زیرسطح منجر میشود.
در ادامه این ترکها رشد میکنند و با جدا شدن ذرات سطحی، پدیدههایی مانند پوستهشدن و خردشدگی ظاهر میشوند.
| مشخصه ظاهری |
دلایل احتمالی |
اقدام متقابل |
| حفرههای ریز و پراکنده، کاهش یکنواختی سطح |
بارگذاری متناوب، روانکاری ناکافی، کیفیت پایین روانکار |
بازبینی روانکار، اصلاح شرایط بار، کنترل دمای کاری |
| پوستهشدن سطحی، زبری زیاد، جداشدگی لایه سطح |
هممحوری ضعیف، پیشبار نامناسب، ضربه و ارتعاش |
بررسی فیتینگ، کنترل مونتاژ، اصلاح هممحوری |
2. فرسایش
فرسایش به جداشدن یا ازبینرفتن مواد بر اثر تماس مداوم سطوح گفته میشود.
این نوع خرابی میتواند به صورت ساینده، چسبنده یا لغزشی دیده شود و معمولاً با تیرهشدن سطح،
براق شدن ناخواسته یا سایش موضعی همراه است.
فرسایش ساینده
ناشی از ورود ذرات خارجی یا روانکاری ناکافی است. سطح معمولاً کدر و تیره میشود و
رد سایش روی مسیر غلتش قابل مشاهده است.
فرسایش چسبنده
در اثر انتقال ماده بین سطوح و گرمایش اصطکاکی رخ میدهد. در این حالت ممکن است
Smearing، Skidding یا Galling دیده شود.
| نوع فرسایش |
نشانه ظاهری |
علت محتمل |
راهکار |
| ساینده |
سطح تیره، خط و خش، افت کیفیت سطح |
ذرات خارجی، نبود فیلم مناسب روغن |
بهبود آببندی، فیلتراسیون، کنترل آلودگی |
| چسبنده |
براقشدن موضعی، انتقال ماده، تغییر بافت سطح |
لغزش، سرعت نامناسب، گرمایش اصطکاکی |
اصلاح شرایط کاری و انتخاب روانکار مناسب |
| لغزشی |
ردهای کشیده و نواحی صیقلی |
نسبت نامناسب بار و سرعت |
بازنگری در طراحی و نحوه بهرهبرداری |
3. خوردگی
خوردگی واکنش شیمیایی بین سطح فلز و محیط است. وجود رطوبت، آلودگی یا مواد اکسیدکننده میتواند
باعث زنگزدگی، حفرههای سطحی و در مراحل بعدی پوستهشدن شود.
در نوعی از خوردگی، ناحیه تماس غلتک و رینگ تحت تأثیر رطوبت یا روانکار نامناسب قرار میگیرد.
این وضعیت ممکن است با تغییر رنگ موضعی و ضعف تدریجی سطح همراه باشد.
| نوع خوردگی |
مشخصه ظاهری |
علت احتمالی |
اقدام متقابل |
| خوردگی معمول |
زنگزدگی، حفرههای سطحی، تغییر رنگ |
رطوبت، محیط نامناسب، نگهداری ضعیف |
کنترل شرایط انبار، استفاده از محافظ مناسب |
| خوردگی ناحیه تماس |
لکههای موضعی و تخریب تدریجی سطح |
روانکار نامناسب، حضور رطوبت در فیلم روغن |
تعویض روانکار، بررسی آببندی و پاکیزگی |
| خوردگی سایشی |
پودر زنگ قرمز، سطح صیقلی یا تیره |
جابجایی میکرونی بین سطوح درگیر |
اصلاح فیتینگ، کاهش ارتعاش، بهبود اتصال |
4. خوردگی الکتریکی
عبور جریان الکتریکی از مسیر بیرینگ میتواند به جرقه، گرمایش موضعی و ذوبشدن موضعی سطح منجر شود.
در این حالت معمولاً آثار حفرهای کوچک و نواحی سوخته یا شیارهای تکرارشونده مشاهده میشود.
نشانههای رایج
حفرههای ریز، Craters، آثار سوختگی موضعی، و در برخی موارد الگوی شیارمانند روی مسیر غلتش.
علتهای رایج
عایقکاری ناکافی، مسیر نامناسب جریان، ارتینگ ضعیف، و عبور جریان از فیلم روانکار و اجزای غلتشی.
| مشخصه |
توضیح |
اقدام متقابل |
| حفرههای الکتریکی |
قطر کوچک، گاهی تا حدود 100 میکرون، روی رینگ یا غلتک |
بررسی عایق، کنترل مسیر جریان و زمین |
| Fluting |
شیارهای موازی و تکرارشونده روی سطح تماس |
رفع جریان سرگردان، استفاده از راهکارهای عایقسازی |
5. تغییر شکل پلاستیک
هرگاه تنش وارد بر ماده از حد تسلیم آن بیشتر شود، تغییر شکل دائمی رخ میدهد.
این حالت میتواند به علت بار استاتیکی زیاد، ضربه، پیشبار بیش از حد یا ورود جسم خارجی به ناحیه تماس باشد.
| نوع تغییر شکل |
ویژگی ظاهری |
علت احتمالی |
اقدام متقابل |
| True Brinelling |
فرورفتگی واقعی و دائمی روی مسیر غلتش |
بار استاتیکی یا ضربه شدید |
کنترل حملونقل، جلوگیری از ضربه، بازبینی بار |
| Overload Deformation |
تغییر فرم سطح و افت تقارن قطعه |
بار بیش از ظرفیت مجاز |
اصلاح طراحی و بازنگری در شرایط بهرهبرداری |
| اثر ذرات خارجی |
آثار موضعی بسیار کوچک، اما عمیق |
ورود ذرات سخت بین غلتک و Raceway |
فیلتراسیون، پاکیزگی و بهبود آببندی |
6. ترک و شکست
ترک و شکست آخرین مرحله تخریب مکانیکی است و میتواند بر اثر تنش بیش از حد، خستگی، گرمای زیاد،
نصب نامناسب یا ضربه ایجاد شود. در این بخش، شکست کیج و ترکهای حرارتی نیز در همین گروه قرار میگیرند.
ترک ناشی از نیرو
Forced Crack معمولاً به علت تنش مکانیکی مستقیم، نصب نامناسب یا اعمال بار غیرمجاز ایجاد میشود.
شکست خستگی
Fatigue Fracture به دنبال رشد تدریجی ترک در اثر بارگذاری تکراری رخ میدهد.
شکستگی کیج
Cage Fracture اغلب با روانکاری ضعیف، ارتعاش، ضربه یا بار نامناسب همراه است.
ترک حرارتی
Thermal Cracks در اثر دمای اصطکاکی بالا و تنشهای پسماند ناشی از گرم و سرد شدن ایجاد میشوند.
| نوع خرابی |
نشانه ظاهری |
عامل اصلی |
اقدام متقابل |
| Forced Crack |
شکاف ناگهانی و موضعی |
ضربه، بار غیرمجاز، مونتاژ نادرست |
بازنگری در مونتاژ و کنترل بارگذاری |
| Fatigue Fracture |
ترکهای تدریجی و شکست مرحلهای |
بارگذاری تکراری و رشد ترک |
اصلاح طراحی و بررسی شرایط عملکرد |
| Cage Fracture |
شکست یا جداشدگی بخشهای کیج |
روانکاری ناکافی، ارتعاش یا ضربه |
بهبود روانکاری و کاهش ارتعاش |
| Thermal Cracks |
ترکهای ناشی از دمای بالا |
اصطکاک زیاد و تنش حرارتی |
کنترل دما و جلوگیری از افزایش اصطکاک |
جمعبندی فنی
تحلیل خرابی بیرینگ فقط شناسایی یک آسیب ظاهری نیست؛ بلکه باید رابطه میان ظاهر خرابی، شرایط عملکرد،
مونتاژ، روانکاری، آلودگی و بارگذاری را کنار هم دید. در عمل، بیشتر خرابیها نتیجه یک علت واحد نیستند،
بلکه از ترکیب چند عامل به وجود میآیند.
برای همین، بهترین رویکرد در عیبیابی، ثبت دقیق آثار خرابی، بررسی شرایط کارکرد، و مقایسه آن با
طبقهبندیهای استاندارد مانند ISO 15243 است. این روش هم در نگهداری پیشگیرانه و هم در تحلیل شکست
برای واحدهای صنعتی اهمیت مستقیم دارد.