Analýza poškození ložisek

Obecně platí, že pokud jsou valivá ložiska správně používána, vydrží až do jejich předpokládané únavové životnosti. Často však selhávají předčasně kvůli chybám, kterým se lze vyhnout.

Poškození a následné selhání ložisek jen v malém procentu případů souvisí s běžnou únavou materiálu. Většinou selhání ložiska souvisí se znečištěním a s mazivem (odhadem až 80%). Jak mazat ložiska naleznete zde.

Příznakem normální únavy ložiskové oceli je odloupávání povrchu odvalujících se ploch, tzv. pitting. Toto odloupávání se stále rozšiřuje až znemožní další funkci ložiska.

Poškození ložiska se často projeví hlučným chodem, zvýšenými vibracemi nebo nadměrně zvýšenou teplotou ložiska. Počáteční stadium poškození je proto možné odhalit pomocí diagnostických systémů a tím včas zařízení včas odstavit a zjednat nápravu.

V praxi není vždy jednoduché zjistit podle stavu ložiska přesnou příčinu jeho poškození. Při vyšetřování poruchy ložiska proto není důležité jenom vlastní ložisko, ale i další okolnosti související s jeho vyřazením. Na rozdíl od únavové životnosti může být předčasné selhání způsobeno nesprávnou montáží, manipulací, mazáním, vniknutím nečistot anebo abnormální teplotou. Chování ložiska krátce před jeho vyřazením a všechny okolní podmínky je třeba zjistit co nejpřesněji a písemně je zaznamenat.

Pozornost je třeba zaměřit zejména na:

Změny v teplotním režimu ložiska oproti normálnímu stavu
Změny v hlučnosti ložiska včetně popisu charakteru hluku
Celkový stav zařízení
Skutečné provozní podmínky, za kterých ložisko pracovalo
Jaké trvanlivosti ložisko skutečně dosáhlo
Bylo použito předepsaného maziva a ve správném množství

Během demontáže nesmí dojít k dalšímu poškození ložiska. Je nutné posoudit stav maziva a odebrat jeho vzorky, prověřit všechny sousedící součásti a jejich případné poškození a nepravidelnosti. Poloha ložiskových kroužků vůči připojeným součástem se má označit a podle možnosti dokumentovat náčrtkem.

V některých případech, kdy ložisko není úplně zničeno, je možné z oběžných drah valivých elementů (resp. konkrétních záběhových stop) přibližně určit možné příčiny nesprávného chodu a následného selhání.

Schematická zobrazení oběžné dráhy vnitřního a vnějšího kroužku u jednořadého kuličkového ložiska:

1) Běžné záběhové stopy při čistě radiálním zatížení

2) Běžné záběhové stopy při čistě axiálním zatížení

3) Běžné záběhové stopy při kombinaci axiálního a radiálního zatížení

4) Záběhové stopy při nadměrném axiálním zatížení

5) Záběhové stopy při špatné kruhovitosti

6) Záběhové stopy při nadměrném vnitřním předepnutí

7) Záběhové stopy při nesouososti vnějšího kroužku

8) Záběhové stopy při nesouososti vnitřního kroužku

Nejčastější typy selhání ložisek spolu s jejich příčinami a nápravnými opatřeními jsou uvedeny v tabulce:

Příklady:

Součást: Vnitřní kroužek soudečkového ložiska

Symptom: Odlupování materiálu na jedné straně

Příčina: Nadměrné axiální zatížení

Součást: Vnitřní kroužek kuličkového ložiska

Symptom: Odlupování materiálu na hraně oběžné dráhy kroužku ložiska v roztečích kuliček

Příčina: Poškození při montáži, otlaky od axiální síly

Součást: Vnitřní kroužek kuličkového radiálního ložiska

Symptom: False brinelling na oběžné dráze ložiskového kroužku

Příčina: Nadměrná axiální zatížení

False brinelling = mazivo je vytlačeno ven z místa zatížení, tzn. že zde narůstá opotřebení. Uvolněné částice z opotřebených komponent oxidují v abrazivní aložku a dále urychlují další opotřebení

Součást: Vnitřní kroužek soudečkového ložiska

Symptom: Prasklina

Příčina: Velké napětí vlivem vysoké teploty

Součást: Oběžná dráha kroužku válečkového ložiska

Symptom: Otlaky na povrchu oběžné dráhy

Příčina: Přítomnost cizích částic (nečistot)

Součást: Vnitřní kroužek soudečkového ložiska

Symptom: Oběžná dráha je zbarvená. Opotřebené části klece jsou "zaválcovány a zavařeny" do oběžné dráhy kroužku. Zadření ložiska

Příčina: Nedostatečné mazání

Součást: Vnitřní kroužek radiálního kuličkového ložiska

Symptom: Styková koroze, poškození povrchu s postupnou oxidační degradací na vnitřním průměru vnitřního kroužku

Příčina: Vibrace (mikropohyb v uložení, koroze)

Součást: Vnější kroužek válečkového ložiska

Symptom: "Smearing" na povrchu oběžné dráhy kroužku

Příčina: Prokluz válečků vlivem přemazání ložiska

Smearing = poškození vznikající miniaturním zadíráním jednotlivých komponent ložiska při nedostatku olejového filmu mezi nimi a/nebo při prokluzu.

Typická poškození

Koroze

Poškození valivých ložisek korozí může být podle příčin jejího vzniku dvojího druhu.

Koroze způsobená vlhkostí nebo agresivními látkami se projeví nejen na oběžných drahách ložiska, nýbrž i na ostatních jeho plochách a na dalších součástech uložení.
Vibrační koroze má za následek prohlubeniny na oběžných drahách v rozteči valivých těles. Prohlubeniny mají drsný povrch a u jejich okrajů není žádný vytlačený materiál. Takové poškození vzniká, jestliže je zatížené ložisko po delší dobu vystavené chvění za klidu, např. během přepravy.

Ke stykové korozi dochází na úložných plochách, tedy v díře a na vnějším povrchu ložiska. Stejný jev je patrný i na přilehlých úložných plochách připojených součástí. Příčinou vzniku stykové koroze jsou mikropohyby ve stykové spáře. Funkce ložiska není stykovou korozí přímo ohrožena. Koroze je však příznakem chybného uložení ložiskového kroužku. Demontáž ložiska může být stykovou korozí ztížena.

Znečištění

Když se vůle v ložisku znatelně zvětší, aniž by při tom došlo k odloupávání povrchu oběžných drah, znamená to, že mazivo obsahuje nečistoty.

Může to být otěr z vlastního zařízení (např. otěr z ozubených kol nebo z jiných součástí stroje). Převážně to však bývají nečistoty vniklé do uložení zvenčí, protože těsnění neodpovídá daným provozním podmínkám nebo je poškozené, případně bylo použito znečištěné mazivo.

Nečistoty způsobují otlaky. Tyto otlaky od cizích tělísek zmenšují nosnou plochu valivých těles a oběžných drah Mimoto také zabraňují vytváření potřebné mazací vrstvy. Hluboké otlaky ovlivňují trvanlivost ložiska i svým vrubovým účinkem, takže v oblasti otlaků dochází k přídavnému namáhání materiálu. Tím vznikají zpočátku trhlinky a později vylomeniny.

V pokročilém stadiu se poškození vyvolané otlaky od cizích tělísek podobá normální únavě materiálu.

Poruchy způsobené nevhodným nebo nedostatečným mazáním

Funkce valivého ložiska závisí ve značné míře na jeho mazání.

Mazivo má tak velký význam, že by mohlo být pokládáno za samostatnou strojní součást.

Této skutečnosti se v praxi často nevěnuje náležitá pozornost. Značná část všech poruch valivých ložisek přímo nebo nepřímo souvisí s problematikou mazání.

Nejčastější příčiny poruch valivých ložisek související s mazáním jsou:

nevhodné mazivo
nedostatek maziva
znečištěné mazivo
příliš opotřebované mazivo
přemazání

Nevhodné mazivo

Častou příčinou poruch ložisek, způsobených mazáním, je příliš nízká voskozita mazacího oleje nebo základního oleje u tuků. Stejně důležitá je i správná volba zmýdelňovací báze a penetrace u tuků. Také chybějící nebo nevhodná aditiva a směšování rozdílných druhů tuků mohou zapříčinit poruchy ložisek.

Nedostatek maziva

K nedostatku maziva může dojít u oběhového mazání přerušením dodávky oleje, při mazání olejovou lázní přílišným poklesem hladiny oleje a při mazání tukem příliš dlouhými domazávacími intervaly.

Nedostatek maziva se ve většině případů projeví nadměrným vzestupem teploty v uložení.

Znečištěné mazivo

Určitému znečišťování maziva se lze ve většině uložení jen těžko vyvarovat. Normalizovaný způsob výpočtu jmenovité trvanlivosti již bere v úvahu jistý stupeň znečištění maziva.Větším znečištěním se jmenovitá trvanlivost značně zkrátí.

Naproti tomu s velmi čistým mazivem může upotřebitelnost ložiska podstatně překročit jmenovitou trvanlivost.

Účinky znečištění závisí na velikosti, tvaru, tvrdosti a koncentraci cizích tělísek v mazivu.

Znečištěné mazivo také zvyšuje hlučnost chodu ložisek.

Opatření potřebná proti znečišťování maziva jsou:

filtrace oleje při oběhovém mazání
častější výměna oleje při mazání olejovou lázní
dodržování čistoty při montáži
častější výměna tuku při tukovém mazání
kontrola znečištění maziva před jeho použitím

Příliš opotřebované mazivo

Maziva nejsou látky neomezeně trvanlivé. Během času ztrácejí v závislosti na mnoha činitelích svou mazací schopnost.

Problémy související s přestárlým mazivem se dají vyloučit přiměřeným zkrácením domazávacích intervalů nebo výměnných lhůt.

Dalším řešením je přechod na jiné oleje nebo tuky s větší odolností vůči stárnutí.

Přemazání

Přemazání ložisek má za následek zvýšení jejich teploty. Jestliže se toto nezpozoruje včas, může dojít ke zničení ložiska.

Přemazání nastává tehndy, jestliže se do ložiska přivádí příliš velké množství oleje, když hladina olejové lázně je příliš vysoká, nebo když se při tukovém mazání příliš často a vydatně domazává.

Jak správně mazat ložiska naleznete zde.