8 cơ chế thất bại bôi trơn cho vòng bi lăn

Ứng dụng của chúng rất rộng, từ các vòng bi hỗ trợ núm điều chỉnh nhỏ, không quan trọng đến các vòng bi chính, tuabin gió quan trọng lớn.

Nói chung, vòng bi có xu hướng không tốt trước khi thiết kế cuộc sống của họ. Điều này thường là do các yếu tố môi trường và hoạt động không được kiểm soát hoặc được xem xét khi lựa chọn chất bôi trơn. Trong bài viết này, tôi sẽ chỉ các vòng bi lăn đơn giản như vòng bi. Tuy nhiên, điều này không nhất thiết phải giải quyết chủ đề vì nó liên quan đến vòng bi tạp chí.

Bất kể một vòng bi có đạt đến tuổi thọ thiết kế hay không, cuộc sống bạn nên cố gắng đạt được từ vòng bi của bạn phải dựa trên trạng thái tham chiếu tối ưu (ORS). Khi xem xét ứng dụng của một vòng bi và các mục tiêu độ tin cậy liên quan của nó, một chiến lược bảo trì nhất định sẽ được triển khai để giúp đạt được lợi tức đầu tư tối ưu.

Ví dụ, nếu kết quả của lỗi mang không dẫn đến bất kỳ thời gian ngừng hoạt động nào và chi phí hành động khắc phục không đáng kể khi so sánh với việc sử dụng bảo trì chủ động và dự đoán thường xuyên trong suốt vòng bi, thì chiến lược chạy-thất bại có thể là ORS.

Nó không phải là không phổ biến cho các vòng bi nhỏ (với các yếu tố tốc độ thấp) để được giữ kín mà không cần bất kỳ tái định kỳ và bảo trì rất ít yêu cầu. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, một lịch trình cân nhắc lại được lựa chọn cẩn thận và một chiến lược bảo trì toàn diện hơn là duy trì phản ứng đơn giản sẽ được khuyến nghị, tùy thuộc vào trạng thái tham chiếu tối ưu.

Khi thực hiện một chế độ thất bại và phân tích hiệu ứng (FMEA) trên ổ bi, một loạt các câu hỏi phải được hỏi. Chúng bao gồm những điều sau đây:

• Đối với loại ứng dụng nào là chịu lực?

• Ứng dụng thực hiện chức năng nào cho các mục tiêu của tổ chức? (Làm thế nào quan trọng là các mảnh của thiết bị có chứa mang?)

• Các chế độ thất bại tiềm năng là gì? (Theo cách nào máy có thể bị lỗi?)

• Hiệu ứng của các chế độ thất bại là gì? (Hậu quả của sự thất bại trong hoạt động là gì?)

• Mức độ nghiêm trọng của mỗi hiệu ứng này là gì? (Tác động tương đối của các chế độ lỗi này đối với hoạt động là gì?)

• Các cơ chế thất bại cho mỗi chế độ thất bại là gì? (Nguyên nhân gốc cơ bản là gì?)

• Khả năng cơ chế thất bại tồn tại như thế nào? (Xác suất của cơ chế hỏng hóc là gì?)

• Cơ chế phát hiện lỗi nào được triển khai? (Có phương pháp gì để dự đoán sự thất bại?)

• Cơ chế phát hiện hiệu quả như thế nào? (Xác suất phát hiện lỗi sớm là gì?)

Với câu trả lời cho những câu hỏi này, một số rủi ro / ưu tiên có thể được tính toán và khuyến nghị cho chiến lược bảo trì tốt nhất được xác định.

Bài viết này sẽ làm nổi bật các cơ chế hỏng hóc phổ biến nhất đối với ổ đỡ do dầu bôi trơn (hoặc thiếu). Khi phân tích các cơ chế lỗi này, người ta có thể thực hiện một FMEA bôi trơn. Với cách tiếp cận này, các câu hỏi được hỏi tương tự như trong máy FMEA được thảo luận trước đó, nhưng trong trường hợp này nguyên nhân gốc rễ của chất bôi trơn được xác định cũng như cách chúng có thể dẫn đến thất bại trong việc cung cấp dầu bôi trơn cho máy.

Trong cuốn sách của mình, Phân tích lỗi và khắc phục sự cố máy Vol. 2 , Heinz Bloch tuyên bố, “Vấn đề mang dầu bôi trơn, theo kinh nghiệm của chúng tôi, thường xuyên nhất là do thiếu sự bôi trơn hoặc chất bôi trơn.” Thông tin này không mới và đã được nhắc lại bởi các nhà sản xuất và người dùng cuối thông qua vô số gốc thất bại phân tích nguyên nhân (FRCA). Nhưng tại sao?

Hãy xem xét rằng các yếu tố cán trong vòng bi đi trên một màng mỏng chất bôi trơn (thường ít hơn 1 micron) tại bề mặt giao phối của cuộc đua mang. Với những vùng tiếp xúc nhỏ, áp lực tác dụng lên bề mặt có thể vượt quá 500.000 pound trên mỗi inch vuông (psi).

Nếu bất kỳ chất bôi trơn nào được di dời bởi một chất gây ô nhiễm nước ngoài, chẳng hạn như bụi bẩn hoặc nước, tại các khu vực tải trọng quan trọng này, thì vòng bi cuối cùng sẽ bị hao mòn. Nếu hao mòn quá mức, tuổi thọ của vòng bi sẽ giảm đáng kể. Kết quả là một thất bại mang tạp chất gây ra.

Nhưng ngay cả khi ô nhiễm được giảm thiểu, nếu chất bôi trơn được chọn cho ứng dụng không đáp ứng các yêu cầu vận hành và môi trường, thì sẽ xảy ra lỗi mang dầu nhờn.

Vì vậy, cho dù đó là ô nhiễm quá mức hoặc chất bôi trơn không đúng cách, điều quan trọng là phải hiểu nguyên nhân gốc có thể góp phần vào cơ chế thất bại bôi trơn cùng với những lý do phổ biến nhất khiến vòng bi sớm đạt đến cuối đời. Sau đây là tám cơ chế thất bại bôi trơn hàng đầu cho các vòng bi lăn:

1. Chất bôi trơn không phù hợp

Trước tiên, bạn phải chọn chất bôi trơn chính xác cho ứng dụng. Các đặc tính cơ bản, chẳng hạn như độ nhớt, gói phụ gia và tính nhất quán (đối với dầu mỡ), nên được lựa chọn cẩn thận dựa trên loại ổ đỡ, hệ số tốc độ và điều kiện hoạt động. Nếu những yếu tố này không được xem xét kỹ lưỡng và một chất bôi trơn không phù hợp được áp dụng, chất bôi trơn có thể bị căng thẳng quá mức hoặc không đủ cho nhu cầu bôi trơn của máy. Trong cả hai trường hợp, vòng bi có thể sẽ bị mòn và thất bại sớm.

2. Thiếu chất bôi trơn

Đối với các ứng dụng chịu bôi trơn, phải thiết lập đúng khối lượng và tần số tái tạo để đảm bảo các vùng chịu tải được bôi trơn đúng cách. Quá nhiều thời gian giữa các khoảng thời gian tái tạo hoặc áp dụng quá ít mỡ sẽ gây ra các điều kiện biên quá mức và mang mòn.

Loại cơ chế hỏng hóc này cũng có xu hướng kích hoạt phản ứng dây chuyền của các cơ chế hỏng hóc khác, chẳng hạn như điều kiện chạy nóng, và tạo ra các hạt mòn, tiếp tục duy trì chế độ lỗi. Ngay cả trong các ứng dụng dầu, thường xuyên theo dõi mức dầu có thể có nghĩa là sự khác biệt giữa bôi trơn tối ưu và không bôi trơn.

3. Chất bôi trơn dư thừa

Mỡ nhiều hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Khi quá nhiều dầu mỡ được thêm vào ổ đỡ trong các ứng dụng trung bình đến tốc độ cao, nhiệt độ sẽ tăng lên từ khi khuấy, và máy phải hoạt động mạnh hơn để khắc phục ma sát chất lỏng. Khi nhiệt độ tăng lên cho lượng dầu mỡ quá mức, độ nhớt sẽ giảm và các tác động bất lợi khác sẽ xảy ra.

4. điều kiện chạy nóng

Vòng bi chạy ở nhiệt độ cao hơn mong đợi có thể là nguyên nhân gốc hoặc triệu chứng. Nếu ổ đỡ được tiếp xúc với môi trường bên ngoài đặc biệt nóng, điều này sẽ cho biết nguyên nhân gốc rễ.

Nếu sự gia tăng nhiệt độ là từ một điều kiện bên trong, thì đây sẽ là một triệu chứng với các nguyên nhân gốc rễ có thể xảy ra như dầu nhờn quá mức, thiếu chất bôi trơn hoặc sai lệch. Bất kể nguồn gốc của điều kiện chạy nóng, nhiệt sẽ dẫn đến tăng quá trình oxy hóa chất bôi trơn, suy thoái nhiệt, suy giảm phụ gia, thay đổi độ nhớt và các chế độ hỏng hóc khác.

Nếu nguồn nhiệt độ cao hơn là cơ học, điều này có thể được xác định là một phần của quy trình FMEA.

5. Nhiễm rắn

Chất gây ô nhiễm rắn có thể xâm nhập vào hệ thống bằng nhiều cách, kể cả thông qua chất bôi trơn mới, ăn vào từ cổng không gian hoặc cửa hầm, thông qua con dấu bị lỗi ... Loại chất rắn có thể thay đổi tùy theo nguồn, nhưng bụi / bụi bẩn thông thường sẽ bao gồm chủ yếu là silica và alumina.

Quá mức ô nhiễm sẽ dẫn đến thất bại bôi trơn, vì chất bôi trơn có khả năng sẽ không thể vượt qua các chế độ mòn khác nhau, như mài mòn ba thân. Ngoài ra, nếu các chất gây ô nhiễm là các chất xúc tác kim loại, chúng có thể góp phần làm suy thoái chất bôi trơn dưới dạng oxy hóa, đặc biệt khi kết hợp với nước, nhiệt độ và không khí cao hơn.

6. Nhiễm ẩm

Tương tự như chất gây ô nhiễm rắn, độ ẩm có thể xâm nhập vào một hệ thống theo nhiều cách khác nhau, bao gồm cả thông qua điểm đầu vào không gian, con dấu hoặc dầu mới. Khi không gian đầu bị ẩm, chu kỳ nhiệt có thể gây ra hơi ẩm thoát ra khỏi không khí, đổ mồ hôi lên bề mặt và tìm đường vào dầu qua trọng lực. Độ ẩm có thể tồn tại trong một chất bôi trơn như hòa tan, nhũ tương hoặc nước tự do. Nước nhũ tương có tiềm năng phá hoại lớn nhất trong dầu.

Nước không phải là chất bôi trơn tốt, vì vậy khi nó chuyển dầu trong các vùng chịu lực của ổ đỡ, nước sẽ sụp đổ, tạo ra hỏng dầu và hao mòn cơ học. Nước cũng góp phần vào quá trình oxy hóa và thủy phân, với chất bôi trơn trải qua sự suy thoái hóa học vĩnh viễn và suy giảm phụ gia. Điều này có thể dẫn đến thất bại bôi trơn bằng cách thay đổi độ nhớt của chất bôi trơn, loại bỏ chức năng phụ gia, và tạo thành các chất gây ô nhiễm khác, insolubles và axit. Tất nhiên, khi xem xét máy, nước là nguyên nhân chính gây gỉ.

7. Dầu nhớt hỗn hợp

Nạp dầu (nếu dầu) hoặc dầu mỡ (nếu dầu mỡ) một ổ bi với chất bôi trơn sai có thể thay đổi đáng kể các tính chất vật lý và hóa học của hỗn hợp chất bôi trơn kết quả. Không chỉ có thể có các yếu tố như bôi trơn tác động độ nhớt sai, mà phụ gia cũng có thể phản ứng tiêu cực với nhau, cản trở chức năng của chúng.

8. Các chất gây ô nhiễm khác

Tùy thuộc vào loại máy, vòng bi có thể được đưa vào các hóa chất xử lý khác, các chất gây ô nhiễm, glycol, vv Dựa trên loại chất gây ô nhiễm, chất bôi trơn có thể thay đổi về mặt hóa học hoặc thể chất, dẫn đến thất bại bôi trơn.

Trong kết luận, bất kể bạn có cơ chế thất bại do chất bôi trơn hay gây ô nhiễm, kết quả sẽ dẫn đến chế độ hỏng bôi trơn hoặc đóng góp trực tiếp vào các chế độ hỏng cơ học của ổ đỡ. Khi kết hợp nhiều cơ chế lỗi, có nhiều khả năng xảy ra lỗi bôi trơn.

Một máy FMEA được thực hiện trên ổ bi bị hỏng có thể thường xuyên cho thấy dấu hiệu hao mòn cơ học cho biết sự thất bại có liên quan đến dầu nhờn hay không, mặc dù thường thiệt hại trong giai đoạn cuối của một sự thất bại thảm khốc sẽ phá hủy hoặc làm lu mờ bằng chứng về nguyên nhân gốc rễ của sự thất bại.

Trong những trường hợp này, tốt nhất là thực hiện phân tích chất bôi trơn (mỡ hoặc dầu) để phát hiện manh mối nguyên nhân gốc rễ, như chất bôi trơn bị thoái hóa nhiệt, mức độ tạp chất bất thường, thay đổi độ nhớt, v.v.

Khi phát triển một kết luận, nó cũng giúp bao gồm các hồ sơ bảo trì có sẵn hoặc dữ liệu giám sát điều kiện, chẳng hạn như phân tích độ rung, các bản ghi nhiệt hoặc bảo trì về tái định cư và kiểm tra.

Một lần nữa, chỉ vì một lỗi bôi trơn đã xảy ra không nhất thiết có nghĩa là chất bôi trơn không đủ về thể tích. Nhiều thất bại liên quan đến quá nhiều thứ, chẳng hạn như độ nhớt hoặc số lượng của chất bôi trơn. Hơn nữa, nếu chất gây ô nhiễm đang thay thế chất bôi trơn hoặc làm gián đoạn chức năng của chất bôi trơn, chất gây ô nhiễm sẽ là nguyên nhân cuối cùng gây ra lỗi bôi trơn.

Tài liệu tham khảo

Troyer, D. (2000, tháng 5). “Quy trình FMEA về Bôi trơn Bôi trơn.” Phân tích Dầu Thực hành .

Bloch, HP (1999). Phân tích lỗi và khắc phục sự cố máy móc. Vol. 2. Trang 79.