1

PRZEKŁADNIE Z

Ę

BATE –

uszkodzenia kół z

ę

batych i ich

przyczyny

Uszkodzenia z

ę

bów kół z

ę

batych

• zu

ż

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

ż

ycia w oleju

Podstawowymi elementami
wpływaj

ą

cymi na trwało

ść

przekładni s

ą

:

• wały
• ło

ż

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

ż

ycie powolna utrat materiału (metalu) z

powierzchni kontaktowej tempo ubytku - zgodnie z
zakładanym czasem „

ż

ycia” przekładni”

• nadmierne zu

ż

ycie (

ś

cierne)

natychmiast wył

ą

czy

ć

!!!

Przyczyna

• przeci

ąż

enie zanieczyszczenie oleju brak obróbki

wyka

ń

czaj

ą

cej powierzchni z

ę

bów

• nieodpowiedni sposób, zły re

ż

im smarowania

Jak zaradza

ć

zapobiega

ć

• obróbka wyka

ń

czaj

ą

ca z

ę

bów na etapie produkcji

• nie przeci

ąż

anie przekładni ( uwzgl.zalecenia producenta)

• usuwanie drobin

(powytwórczych, produktów zu

ż

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

ż

ycie

ś

cierne

wywołane przez
zanieczyszczenia,
produkty zu

ż

ycia z z

ę

bów

ło

ż

ysk

Zm

ę

czenie powierzchni ( pitting)

Opis:, powstawanie ubytków materiału w postaci
pocz

ą

tkowo w postaci dziurek a

ż

do

ż

erów

• Initial pitting mo

ż

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

ż

e by

ć

znacz

ą

cy zaraz od

samego pocz

ą

tku)

• destructive pitting zaczyna si

ę

rozwija

ć

poni

ż

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

ęż

e

ń

podpowierzchniowych powy

ż

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

ż

ego

obci

ąż

enia

• efekt podobny jak przy walcowaniu,

kuleczkowani (

ś

rutowaniu) (rolling, peening)

• pojawiaj

ą

si

ę

pofalowania i wgniotły na

powierzchni na skutek przeci

ąż

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

ż

e obci

ąż

enie , w szczególno

ś

ci

obci

ąż

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

ąż

enie

Opis: materiał wygl

ą

da jakby był

usuwany progresywnie
warstwami lub w postaci płatków

Przyczyna

• Zbyt du

ż

e obci

ąż

enie (za

du

ż

y moment obrotowy) ,

• Stosowanie za niskich

pr

ę

dko

ś

ci obrotowych i

du

ż

ych

Jak zaradza

ć

zapobiega

ć

• Sprawdzi

ć

zalecenia

wytwórcy dot. Zalecanych
obci

ąż

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

ż

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

ż

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

ąż

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

ąż

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

ż

u

Zbyt du

ż

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

ż

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

ż

yskami a wa

ł

em.

Luzy mi

ę

dzy ko

ł

ami lub w

ł

o

ż

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

ż

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

ż

enie, luzy, nieosiowo

ść

•

Koła z

ę

bate - okresowo zmienna liczba z

ę

bów w przyporze powoduje powstawanie drga

ń

parametrycznych (z modulacjami)

•

Ło

ż

yska zu

ż

ycie uszkodzenia

•

Przepływy medium smaruj

ą

cego (niewielki udział)

Od czego zale

żą

drgania przekładni

Posta

ć

i intensywno

ść

drga

ń

zale

ż

y głównie od:

•

konstrukcji przekładni

•

bł

ę

dów (defektów) wykonawczych

•

bł

ę

dów monta

ż

owych

•

uszkodze

ń

eksploatacyjnych,

•

parametrów eksploatacyjnych - obci

ąż

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

ż

yska

pomiar warto

ś

ci skutecznej przyspiesze

ń

drga

ń

w pa

ś

mie 3.5 – 10 kHz ( w danym w

ęź

le

ło

ż

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

ż

eniem wału wolnoobrotowego - fo1

• niewywa

ż

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

ż

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

ż

sze metody.

Ferrografi

ę

analityczn

ą

polegaj

ą

c

ą

na :

•

wyodr

ę

bnieniu produktów zu

ż

ycia

elementów maszyny z oleju,

•

rozło

ż

eniu ich w zale

ż

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

ż

ycia

(sporz

ą

dzonego dla danego typu

urz

ą

dzenia).

Metody uproszczone polegaj

ą

ce na ocenie

zag

ę

szczenia produktów zu

ż

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

ż

ywania np. co

100 – 500 h dla
przekładni ci

ęż

kich