1
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE –
uszkodzenia kół z
ę
batych i ich
przyczyny
Uszkodzenia z
ę
bów kół z
ę
batych
• zu
Ŝ
ycie cierne powierzchni
• zm
ę
czenie powierzchni (pitting)
• płyni
ę
cie plastyczne
• łuszczenie si
ę
powierzchni
• p
ę
kni
ę
cie
• wyłamanie
Sposoby diagnozowania
• badania wizualne ( bezpo
ś
rednie endoskopowe)
• metody wibroakustyczne 9 pomiary i analiza drga
ń
)
• badanie produktów zu
Ŝ
ycia w oleju
Podstawowymi elementami
wpływaj
ą
cymi na trwało
ść
przekładni s
ą
:
• wały
• ło
Ŝ
yska toczne
• koła z
ę
bate
(zaz
ę
bienie)
ich stan podlega
diagnozowaniu.
W 8. DIAGNOZOWANIE PRZEKŁADNI
Z
Ę
BATYCH
ZU
ś
YCIE
Opis: ubytki metalu na powierzchni z
ę
bów w miejscu ich
wzajemnego kontaktu
• normalne zu
Ŝ
ycie powolna utrat materiału (metalu) z
powierzchni kontaktowej tempo ubytku - zgodnie z
zakładanym czasem „
Ŝ
ycia” przekładni”
• nadmierne zu
Ŝ
ycie (
ś
cierne)
natychmiast wył
ą
czy
ć
!!!
Przyczyna
• przeci
ąŜ
enie zanieczyszczenie oleju brak obróbki
wyka
ń
czaj
ą
cej powierzchni z
ę
bów
• nieodpowiedni sposób, zły re
Ŝ
im smarowania
Jak zaradza
ć
zapobiega
ć
• obróbka wyka
ń
czaj
ą
ca z
ę
bów na etapie produkcji
• nie przeci
ąŜ
anie przekładni ( uwzgl.zalecenia producenta)
• usuwanie drobin
(powytwórczych, produktów zu
Ŝ
ycia i
zanieczyszcze
ń
) mog
ą
cych cyrkulowa
ć
w oleju pomi
ę
dzy
z
ę
bami (w trakcie docierania nowej przekładni - dogładzania i
polerowania eksploatacyjnego powierzchni z
ę
bów)
• zalecana wymiana oleju;
• przepłukiwanie przekładni
• stosowanie filtrów olejowych
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – uszkodzenia kół z
ę
batych i ich przyczyny
Zu
Ŝ
ycie
ś
cierne
wywołane przez
zanieczyszczenia,
produkty zu
Ŝ
ycia z z
ę
bów
ło
Ŝ
ysk
Zm
ę
czenie powierzchni ( pitting)
Opis:, powstawanie ubytków materiału w postaci
pocz
ą
tkowo w postaci dziurek a
Ŝ
do
Ŝ
erów
• Initial pitting mo
Ŝ
e pojawi
ć
si
ę
w w pocz
ą
tkowej
fazie pracy nie jest gro
ź
ny dopóki si
ę
nie rozwija
dalej (czasem mo
Ŝ
e by
ć
znacz
ą
cy zaraz od
samego pocz
ą
tku)
• destructive pitting zaczyna si
ę
rozwija
ć
poni
Ŝ
ej
linii (
ś
rednicy) prowadzi do zmiany zarysu z
ę
ba,
powoduje zainicjowanie p
ę
kni
ęć
i łuszczenia i
wyrusze
ń
Przyczyna
• jest wynikiem powtarzaj
ą
cych cyklicznych si
ę
napr
ęŜ
e
ń
podpowierzchniowych powy
Ŝ
ej granicy
wytrzymało
ś
ci zm
ę
czeniowej
Jak zaradza
ć
zapobiega
ć
• Szlifowanie polerowanie uszkodze
ń
opó
ź
nia
destrukcj
ę
• niekiedy pomaga stosowanie
wysokoci
ś
nieniowych
ś
rodków smarnych
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – uszkodzenia kół z
ę
batych i ich przyczyny
Płyni
ę
cie plastyczne
Opis: deformacja powierzchni b
ę
d
ą
ca efektem
płyni
ę
cia materiału pod wpływem du
Ŝ
ego
obci
ąŜ
enia
• efekt podobny jak przy walcowaniu,
kuleczkowani (
ś
rutowaniu) (rolling, peening)
• pojawiaj
ą
si
ę
pofalowania i wgniotły na
powierzchni na skutek przeci
ąŜ
e
ń
i
współpracy z
ę
bów o charakterze udarowym
• pojawienie si
ę
charakterystycznych „płetw” na
kraw
ę
dziach i ko
ń
cach z
ę
bów)
Przyczyna
• Zbyt du
Ŝ
e obci
ąŜ
enie , w szczególno
ś
ci
obci
ąŜ
enia o charakterze udarowym
• Zbyt mi
ę
kki materiał kół z
ę
batych
Jak zaradza
ć
zapobiega
ć
• redukowanie luzów mi
ę
dzyz
ę
bnych
• niekiedy pomaga stosowanie
wysokoci
ś
nieniowych
ś
rodków smarnych
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – uszkodzenia kół z
ę
batych i ich przyczyny
Przeci
ąŜ
enie
Opis: materiał wygl
ą
da jakby był
usuwany progresywnie
warstwami lub w postaci płatków
Przyczyna
• Zbyt du
Ŝ
e obci
ąŜ
enie (za
du
Ŝ
y moment obrotowy) ,
• Stosowanie za niskich
pr
ę
dko
ś
ci obrotowych i
du
Ŝ
ych
Jak zaradza
ć
zapobiega
ć
• Sprawdzi
ć
zalecenia
wytwórcy dot. Zalecanych
obci
ąŜ
e
ń
i pr
ę
dko
ś
ci
obrotowych
• niekiedy pomaga stosowanie
wysokoci
ś
nieniowych
ś
rodków smarnych wolnych
od substancji powoduj
ą
cych
korozj
ę
Łuszczenie si
ę
powierzchni
Opis: Odrywanie si
ę
relatywnie du
Ŝ
ych
kawałków ( powierzchni z
ę
ba , typowe w
przypadku kół hartowanych
Przyczyna
• Zbyt ostre przej
ś
cie pomi
ę
dzy warstw
ą
utwardzon
ą
a mi
ę
kk
ą
warstwa pod
spodem.
• Lokalny defekt metalurgiczny.
• Jest zazwyczaj nast
ę
pstwem pittingu
Jak zaradza
ć
zapobiega
ć
• stosowanie wysokoci
ś
nieniowych
ś
rodków
smarnych mo
Ŝ
e opó
ź
ni
ć
rozwój
uszkodze
ń
• Skonsultowa
ć
przypadki z wytwórc
ą
kół
• Badania struktury warstwy wierzchniej
materiału
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – uszkodzenia kół z
ę
batych i ich przyczyny
Zacieranie powierzchni (
scoring, scuffing,
seizing, galling
)
Opis: ostre usuwanie metalu z powierzchni
z
ę
bów wywalane bezpo
ś
rednim kontaktem
metal-metal –powierzchni współpracyjacych
z
ę
bów
• Powstawanie zadziorów w kierunku
ze
ś
lizgiwania si
ę
powierzchni kół
• Rodzaje:
• Zacieranie
ś
lizgowe
• Ostre zacieranie
Przyczyna
•Nie współosiowo
ść
kół z
ę
batych
•
Ź
le dobrany olej
•Praca na sucho bez oleju
Jak zaradza
ć
zapobiega
ć
• Sprawdzi
ć
osiowo
ść
kół z
ę
batych
• Sprawdzi
ć
poziom
• Sprawdzi
ć
gatunek oleju
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – uszkodzenia kół z
ę
batych i ich przyczyny
2
P
ę
kni
ę
cie - wyłamanie
Opis: Defekt wywoływany przez propagacj
ę
mikroskopijnych wad (skaz) w gł
ą
b materiału
pod wpływem obci
ąŜ
e
ń
cyklicznych. Cz
ęś
ciej
wyst
ę
puje w kołach hartownych
Przyczyna
• Jest efektem niewła
ś
ciwego procesu
wytwarzania np. szlifowania , obróbki
cieplnej
• Zazwyczaj prowadzi do wyłamania z
ę
ba
Jak zaradza
ć
zapobiega
ć
• w przypadku przekładni odpowiedzialnych
wysokoobrotowych pracuj
ą
cych w
wysokich temperaurach - sprawdzi
ć
rozmiar metodami penetracyjnymi lub
magnetycznymi
• Skonsultowa
ć
przypadki z wytwórc
ą
kół
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – uszkodzenia kół z
ę
batych i ich przyczyny
Rodzaje p
ę
kni
ęć
•
interferencyjne -
nachodzenie z
ę
bów
•
p
ę
kni
ę
cia
pohartownicze
•
p
ę
kni
ę
cia obróbcze –
szlifowanie
•
p
ę
kni
ę
cia
zm
ę
czeniowe
Bezpo
ś
rednie przyczyny
wyłamania
•
przeci
ąŜ
enie
•
zm
ę
czenie
Sposób wytwarzania kó
ł
z
ę
batych
Profil z
ę
bów w kszta
ł
cie
przypominaj
ą
cym
przerywana linia okalaj
ą
ca
ewolwent
ę
Ś
lady obróbki
B
łą
d wytwarzania lub
monta
Ŝ
u
Zbyt du
Ŝ
a odleg
ł
o
ść
pomi
ę
dzy niepracuj
ą
cymi
powierzchniami bocznymi
dwóch kó
ł
z
ę
batych
Nadmierne luzy
mi
ę
dzyz
ę
bne
B
łą
d wytwarzania lub
monta
Ŝ
u
Osie pary wspó
ł
pracuj
ą
cych
kó
ł
nie s
ą
równoleg
ł
e ( w
przek
ł
adniach walcowych)
lub prostopad
ł
e (w
przek
ł
adniach k
ą
towych)
Niewspó
ł
osiowo
ść
B
łą
d wytwarzania
Nadmierne reakcje
pomi
ę
dzy ko
ł
ami a wa
ł
em
lub
ł
o
Ŝ
yskami a wa
ł
em.
Luzy mi
ę
dzy ko
ł
ami lub w
ł
o
Ŝ
yskowaniu wa
ł
u
B
łę
dy wytwarzania
Nie pokrywaj
ą
si
ę ś
rodki
geometryczne kó
ł
z
ę
batych
i wa
ł
ów, b
łę
dy okr
ą
g
ł
o
ść
kó
ł
z
ę
batych
Mimo
ś
rodowo
ść
Przyczyna
Opis
Rodzaj niesprawno
ś
ci
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – defekty i uszkodzenia przekładni –jako agregatu
W diagnozowaniu przekładni z
ę
batych wykorzystuje si
ę
metody:
Wizualne – endoskopy ( wymagane zatrzymanie)
drganiow
ą
– na podstawie pomiarów i analizy drga
ń
mechanicznych generowanych
podczas pracy przekładni; (metoda podstawowa wykorzystuj
ą
ca dynamiczny proces
resztkowy)
ferrograficzn
ą
- wykorzystuj
ą
c
ą
obserwacj
ę
procesu powstawania produktów zu
Ŝ
ycia
przekładni z
ę
batej - rozmiary, kształt; (metoda uzupełniaj
ą
ca bazuj
ą
ca na
semistatycznym procesie resztkowym).
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – metody diagnozowania
Ź
ródła drga
ń
w przekładniach
•
Wały niewywa
Ŝ
enie, luzy, nieosiowo
ść
•
Koła z
ę
bate - okresowo zmienna liczba z
ę
bów w przyporze powoduje powstawanie drga
ń
parametrycznych (z modulacjami)
•
Ło
Ŝ
yska zu
Ŝ
ycie uszkodzenia
•
Przepływy medium smaruj
ą
cego (niewielki udział)
Od czego zale
Ŝą
drgania przekładni
Posta
ć
i intensywno
ść
drga
ń
zale
Ŝ
y głównie od:
•
konstrukcji przekładni
•
bł
ę
dów (defektów) wykonawczych
•
bł
ę
dów monta
Ŝ
owych
•
uszkodze
ń
eksploatacyjnych,
•
parametrów eksploatacyjnych - obci
ąŜ
enia
•
smarowania
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – diagnozowania na podstawie pomiarów drga
ń
OCENA STANU PRZEKŁADNI NA PODSTAWIE POMIARÓW DRGA
Ń
Pomiar warto
ś
ci skutecznej pr
ę
dko
ś
ci i przyspiesze
ń
w kilku pasmach:
Wały
Prawidłowo
ść
pracy wałów (głównie szybkoobrotowego):
pomiar warto
ś
ci skutecznej pr
ę
dko
ś
ci drga
ń
obudowy w pa
ś
mie 10 –
100Hz
1)
;
Niemniej
pasmo
powinno zawiera
ć
kilka pierwszych np. do 5 obrotowej; wynikiem pomiaru jest
ś
rednia
ś
redniokwadratowa z kilku punktów pomiarowych)
Zaz
ę
bienie
ocena stanu zaz
ę
bienia - pomiar warto
ś
ci skutecznej pr
ę
dko
ś
ci i przyspiesze
ń
drga
ń
obudowy
w pa
ś
mie
100
1)
-3500 Hz (pasmo powinno obejmowa
ć
składowe od cz
ę
stotliwo
ś
ci zaz
ę
bienia do
pi
ą
tej nadharmonicznej cz
ę
stotliwo
ś
ci zaz
ę
bienia. Jako wynik pomiaru przyjmuje si
ę ś
redni
ą
ś
redniokwadratow
ą
uzyskan
ą
z pomiarów w kilku pkt. pom. (min. pi
ę
ciu)
Ło
Ŝ
yska
pomiar warto
ś
ci skutecznej przyspiesze
ń
drga
ń
w pa
ś
mie 3.5 – 10 kHz ( w danym w
ęź
le
ło
Ŝ
yskowym)
1)
UWAGA !
Pasmo cz
ę
stotliwo
ść
100 Hz jest warto
ś
ci
ą
jedynie orientacyjn
ą
, dokładny podział pasm odpowiednio dla diagnozowania stanu
dla wałów i zaz
ę
bienia powinien wynika
ć
z okre
ś
lenia faktycznej cz
ę
stotliwo
ś
ci pi
ą
tej nadharmonicznej cz
ę
stotliwo
ś
ci obrotowej
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – diagnozowania na podstawie pomiarów drga
ń
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – diagnozowania na podstawie analiz drga
ń
Struktura drga
ń
przekładni
Dla przekładni jednostopniowej o z
ę
bach prostych i liczbie z
ę
bów kół z1 i z2,
widmo drga
ń
powinno zawiera
ć
składowe zwi
ą
zane z:
• niewywa
Ŝ
eniem wału wolnoobrotowego - fo1
• niewywa
Ŝ
eniem wału szybkoobrotowego - fo2
• nieosiowo
ś
ci
ą
lub mimo
ś
rodowo
ś
ci
ą
wałów i kół (kilka nadharmonicznych
n fo1 oraz nfo2 , gdzie n= 1,2,3...)
• zaz
ę
bieniem fz = z1 fo1 = z1 fo1 ( a
Ŝ
do pi
ą
tej nadharmonicznej ) wraz z
bocznymi wst
ę
gami modulacyjnymi .
PRZEKŁADNIE Z
Ę
BATE – metoda ferrograficzna
W badaniach ferrograficznych stosuje si
ę
poni
Ŝ
sze metody.
Ferrografi
ę
analityczn
ą
polegaj
ą
c
ą
na :
•
wyodr
ę
bnieniu produktów zu
Ŝ
ycia
elementów maszyny z oleju,
•
rozło
Ŝ
eniu ich w zale
Ŝ
no
ś
ci od wielko
ś
ci (pod
wpływem silnego pola magnetycznego) na
przezroczystym podkładzie,
•
obserwacji pod mikroskopem optycznym lub
elektronowym,
•
ocenie na podstawie katalogu form zu
Ŝ
ycia
(sporz
ą
dzonego dla danego typu
urz
ą
dzenia).
Metody uproszczone polegaj
ą
ce na ocenie
zag
ę
szczenia produktów zu
Ŝ
ycia. Ocena na
podstawie warto
ś
ci liczbowych.
Pobieranie próbek oleju (min.
15 ml) powinno odbywa
ć
si
ę
:
• z jednego miejsca w
układzie
• przy porównywalnych
parametrach pracy
• z cz
ę
stotliwo
ś
ci
ą
:
• podczas rozruchu
nowej przekładni - co
kilka godzin
• po ustabilizowaniu
si
ę
procesu
zu
Ŝ
ywania np. co
100 – 500 h dla
przekładni ci
ęŜ
kich