Ложное бринеллирование
Ложное бринеллирование – это повреждение подшипника , вызванное истиранием или без нее , с коррозией . [1] это вызывает отпечатки, похожие на бринеллирование , но вызванные другим механизмом. Ложное бринеллирование может возникнуть в подшипниках, которые работают при небольших колебаниях. [2] или вибрации. [3]
Основная причина ложного бринеллирования заключается в том, что в конструкции подшипника отсутствует способ перераспределения смазки без большого вращательного движения всех поверхностей подшипника на дорожке качения. [4] Смазка выталкивается из нагруженной области при небольших колебательных движениях и вибрации, когда поверхности подшипников постоянно перемещаются незначительно. [5] Без смазки износ увеличивается, когда снова возникают небольшие колебательные движения. Образующиеся износа остатки могут окислиться и образовать абразивное соединение, которое еще больше ускоряет износ.
Механизм действия
[ редактировать ]качения При нормальной работе подшипника ролики и дорожки разделены тонким слоем смазки, например консистентной смазки или масла . [6] подшипника и кольца . Хотя эти смазочные материалы обычно кажутся жидкими (а не твердыми), под высоким давлением они действуют как твердые вещества и предотвращают соприкосновение [7] [8]
Если смазка удалена, подшипники и дорожки качения могут напрямую соприкасаться. Хотя на первый взгляд подшипники и дорожки качения кажутся гладкими, на микроскопическом уровне они шероховатые. Таким образом, высокие точки каждой поверхности могут соприкасаться, а «впадины» — нет. Таким образом, нагрузка на подшипник распределяется по гораздо меньшей площади, увеличивая контактное напряжение . [9] в результате чего части каждой поверхности отрываются или привариваются под давлением, а затем отрываются, когда подшипник катится.
Отломанные части также называют остатками износа . Остатки износа опасны, поскольку они относительно велики по сравнению с окружающей отделкой поверхности и, таким образом, создают больше областей с высоким контактным напряжением. Хуже того, сталь в обычных подшипниках может окислиться ( ржаветь ), [10] создавая более абразивный состав, который ускоряет износ.
Моделирование ложного бринеллирования
[ редактировать ]Моделирование ложного бринеллирования возможно с помощью метода конечных элементов. Для моделирования определяются относительные перемещения (скольжение) между телом качения и дорожкой качения, а также давление в контакте качения. Для сравнения моделирования и экспериментов используется плотность работы трения, которая является произведением коэффициента трения, скольжения и местного давления. Результаты моделирования можно использовать для определения критических параметров применения или для объяснения механизмов повреждения. [11]
Физическое моделирование механизма ложного бринеллирования было стандартизировано с 1980-х годов в испытательном приборе Fafnir Bearing, где два комплекта упорных шарикоподшипников сжимаются с фиксированной нагрузкой, а подшипники раскачиваются эксцентриковым рычагом в стандартизированных условиях. Кульминацией этого стал стандарт ASTM D4170. [12] Несмотря на то, что это старый метод, он по-прежнему является ведущим методом контроля качества смазок, которые должны избегать ложного бринеллирования.
Примеры
[ редактировать ]О ложном бринеллировании впервые упомянул Альмен в 1937 году. [13] Алмен обнаружил, что ступичные подшипники были повреждены еще до того, как их использовали клиенты. Кроме того, он обнаружил, что подшипники больше повреждаются при перевозке автомобилей на дальние расстояния и что на это также влияет сезон перевозки. Причиной поломки подшипников стали микроколебания. [14] что произошло из-за доставки. Небольшие колебания приводят к усталостному растрескиванию с последующим высвобождением частиц, которые впоследствии начинают абразивно повреждать зону контакта между шариком и дорожкой подшипника, что приводит к типичному повреждению из-за износа. Поскольку повреждение похоже на бринеллирование, его назвали ложным бринеллированием. [15]
Хотя проблема доставки автомобилей решена, есть много современных примеров. Серьезной проблемой при техническом обслуживании являются подшипники тангажа в ветряных турбинах , для которых пришлось разрабатывать специальные смазки, которые практически не приводят к ложному бринеллированию. [16] [17] Подобные повреждения могут также возникнуть в электрических и электронных контактах, которые подвергаются вибрации во время использования, вспомните аэрокосмические и автомобильные разъемы и даже батарейные отсеки пультов дистанционного управления . Хотя повреждение в этих областях может быть не таким серьезным, как ложное бринеллирование подшипников, механизмы повреждения аналогичны и приводят к образованию частиц в контакте, которые могут серьезно повлиять на электрическое соединение.
Кроме того, из-за этого повреждения генераторы или насосы могут выйти из строя или потребовать обслуживания, поэтому обычно поблизости имеется запасной блок, который большую часть времени не используется, но при необходимости включается в эксплуатацию. Удивительно, но вибрация блока управления может привести к выходу из строя подшипников в выключенном блоке. При включении этого устройства подшипники могут издавать шум из-за повреждения и могут полностью выйти из строя в течение нескольких дней или недель. [18] [19] даже несмотря на то, что в остальном узел и его подшипники новые. Общие решения включают в себя: хранение запасного устройства на расстоянии от включенного и вибрирующего устройства; регулярное (например, еженедельное) вращение валов запасных частей вручную; или регулярное переключение между агрегатами, чтобы оба работали в штатном (например, еженедельном) режиме.
До недавнего времени велосипедные гарнитуры имели тенденцию страдать от ложного бринеллирования в положении рулевого управления «прямо» из-за небольших движений, вызванных изгибом вилки. Хорошие современные гарнитуры имеют подшипник скольжения, позволяющий компенсировать такое изгибание, а шариковая дорожка обеспечивает чистое вращательное движение. [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Швак, Фабиан (25 мая 2017 г.). «Анализ износа вибрирующих подшипников в зависимости от времени (доступна загрузка в формате PDF)» . Исследовательские ворота . Проверено 27 июня 2017 г.
- ^ Швак, Фабиан; Опрос, Герхард. «Срок службы подшипников лопастей - проблемы, возникающие при оценке срока службы подшипников лопастей» . Исследовательские ворота . Проверено 27 июня 2017 г.
- ^ Питтрофф, Ганс (1 сентября 1965 г.). «Фреттинг-коррозия, вызванная вибрацией неподвижных подшипников качения». Журнал фундаментальной инженерии . 87 (3): 713–723. дои : 10.1115/1.3650657 . ISSN 0098-2202 .
- ^ Швак, Фабиан; Бадер, Норберт; Лекнер, Йохан; Демайль, Клэр; Опрос, Герхард (15 августа 2020 г.). «Исследование консистентных смазок в условиях шагового подшипника ветровой турбины» . Носить . 454–455: 203335. doi : 10.1016/j.wear.2020.203335 . ISSN 0043-1648 .
- ^ Фэн, Чен; Маруяма, Тайсуке; Сайто, Цуёси (2009). «Поведение масляной пленки в условиях минутной вибрации в точечных контактах EHL». Продвинутая трибология . Шпрингер, Берлин, Гейдельберг. стр. 42–43. дои : 10.1007/978-3-642-03653-8_16 . ISBN 978-3-642-03652-1 .
- ^ Маруяма, Тайсуке; Сайто, Цуёси; Ёкоучи, Ацуши (4 мая 2017 г.). «Различия в механизмах снижения фреттинг-износа между масляной и консистентной смазкой». Трибологические труды . 60 (3): 497–505. дои : 10.1080/10402004.2016.1180469 . ISSN 1040-2004 . S2CID 138588351 .
- ^ Годфри, Дуглас. «Фреттинг-коррозия или ложное бринеллирование | Износ | Наука о поверхности» . Скрибд . Проверено 27 июня 2017 г.
- ^ Эррикелло, Роберт (апрель 2004 г.). «Другой взгляд: ложное бринеллирование и фреттинг-коррозия (доступна загрузка в формате PDF)» . Смазочная техника . 60 : 34–36 . Проверено 27 июня 2017 г.
- ^ Тонацци, Д.; Комба, Э. Уара; Масси, Ф.; Ле Жен, Г.; Кудерт, Дж.Б.; Махео, Ю.; Бертье, Ю. (15 апреля 2017 г.). «Численный анализ распределения контактных напряжений и деформаций для высоконагруженных колебательных подшипников со смазкой и без смазки». Носить . 21-я Международная конференция по изнашиванию материалов. 376–377, Часть Б: 1164–1175. дои : 10.1016/j.wear.2016.11.037 .
- ^ Томлинсон, Джорджия (1 июля 1927 г.). «Ржавление стальных поверхностей при контакте» . Труды Лондонского королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 115 (771): 472–483. Бибкод : 1927RSPSA.115..472T . дои : 10.1098/rspa.1927.0104 . ISSN 1364-5021 .
- ^ Швак, Ф.; Пригге, Ф.; Полл, Г. (октябрь 2018 г.). «Конечно-элементное моделирование и экспериментальный анализ ложного бринеллирования и фреттинг-коррозии». Международная Трибология . 126 : 352–362. дои : 10.1016/j.triboint.2018.05.013 . ISSN 0301-679X . S2CID 139773784 .
- ^ ASTM D4170, Стандартный метод испытаний на защиту от фреттинг-износа с помощью смазок.
- ^ Алмен, Дж.О. (1937). «Смазочные материалы и ложное бринеллирование шариковых и роликовых подшипников». Машиностроение . 59 (6): 415–422.
- ^ Питтрофф, Ганс (1965). «Фреттинг-коррозия, вызванная вибрацией неподвижных подшипников качения». Журнал фундаментальной инженерии . 87 (3): 713–723. дои : 10.1115/1.3650657 .
- ^ Швак, Фабиан; Опрос, Герхард. «Срок службы подшипников лопастей - проблемы, возникающие при оценке срока службы подшипников лопастей» . Исследовательские ворота . Проверено 27 июня 2017 г.
- ^ Швак, Фабиан (2017). «Анализ износа подшипников качения в зависимости от времени» . СТЛЭ (72-е место).
- ^ Стаммлер, Матиас (март 2015 г.). «Подшипники лопастей: механизмы повреждения и стратегии испытаний» . CWD 2015 : 371–379.
- ^ Швак, Фабиан (2016). «Сравнение расчетов ресурса качающихся подшипников с учетом индивидуального регулирования шага в ветряных турбинах» . Физический журнал: серия конференций . 753 (753): 11. Бибкод : 2016JPhCS.753k2013S . дои : 10.1088/1742-6596/753/11/112013 .
- ^ Ложные метки бринеллирования на роликовых подшипниках . Библиотека технической информации (ТИБ). 2011. ISBN 9783901657382 . Проверено 27 июня 2017 г.
{{cite book}}:|website=игнорируется ( помогите )