بلبرینگ‌ها از اجزایی حیاتی هستند که در تمام فرایند‌های تولید حضور دارند و نقش مهمی در عملکرد ماشین‌آلاتی مانند موتورها، پمپ‌ها و نوار نقاله‌ها ایفا می‌کنند. آنها امکان چرخش روان محورها و سایر قطعات متحرک را فراهم کرده و در نتیجه اصطکاک و سایش قطعات را کاهش می‌دهند. تولیدکنندگان بزرگ تلاش زیادی می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که این قطعات با بالاترین استانداردهای کیفی مطابقت داشته باشند و بدین ترتیب، بالاترین سطح قابلیت اطمینان را تضمین نمایند.
با این حال، برخی از بلبرینگ‌ها زودتر از موعد مورد انتظار خراب می‌شوند و این موضوع بر تجهیزات و کل خطوط تولید تأثیر منفی می‌گذارد و علاوه بر آن منجر به خرابی‌های پرهزینه و توقف تولید می‌شود. خوشبختانه، اقداماتی وجود دارد که می‌توان برای درک مشکلات رایج بلبرینگ‌ها می‌توان انجام داد. اگر کارکنان واحد نگهداری و تعمیرات بتوانند در مراحل اولیه زمانی که مشکلات هنوز حاد نیستند، مداخله کنند، می‌توانند قبل از اینکه آسیب زیادی وارد شود، به آنها رسیدگی کنند.
در ادامه به شایع‌ترین علل خرابی بلبرینگ‌ها، انواع حالات خرابی آنها و مهم‌تر از همه، راه‌های جلوگیری از این خرابی‌ها پرداخته می‌شود. درک این موارد برای بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان بلبرینگ‌ها ضروری است.
ماژول‌های نرم افزار نگهداری و تعمیرات پگاه آفتاب
فهرست مطالب
۱. روانکاری
حدود سه چهارم از خرابی‌های زودرس بلبرینگ‌ها ناشی از روانکاری نامناسب است. دلیل این امر آن است که یکی از حیاتی‌ترین اجزای یک بلبرینگ سالم، لایه روان‌کننده‌ای است که به واسطه ویسکوزیته روغن پایه به وجود می‌آید.
بلبرینگ‌ها برای کاهش اصطکاک و جلوگیری از تماس فلز با فلز بین عناصر غلتشی و مسیر غلتش به مقدار کافی از روان‌کننده‌ها نیاز دارند. روانکاری ناکافی می‌تواند منجر به ایجاد حرارت بیش از حد شود که باعث تجزیه روان‌کننده و خرابی بلبرینگ می‌شود.
برخی از علل بروز مشکلات روانکاری در بلبرینگ‌ها عبارتند از:
- استفاده از روان‌کننده‌های نامناسب
- استفاده بیش از حد از روان‌کننده
- تجزیه و فاسد شدن روان‌کننده
- کمبود روان‌کننده
حالات خرابی
مناسب‌ترین راه برای تشخیص خرابی‌های روانکاری از طریق استاندارد ISO 15243 است که در آن حالت‌های مختلفی را که در بلبرینگ‌های غلتشی ساخته شده از فولادهای استاندارد بلبرینگ رخ می‌دهد، طبقه‌بندی کرده است. این خرابی را می‌توان از طریق سایش خراشان (abrasive wear)، سایش چسبان (adhesive wear) و خستگی (fatigue) مسیر غلتش تشخیص داد؛ همچنین سابیدگی، خراشیدگی و تغییر رنگ نیز از علائم رایج آن هستند.
طبقه بندی حالات خرابی بر اساس سند ایزو ۱۵۲۴۳
پیشگیری از خرابی
نوع روان‌کننده، مقدار آن، دفعات استفاده، محل قرارگیری، روش اعمال و وضعیت کلی روان‌کننده همگی در جلوگیری و کاهش آسیب به بلبرینگ نقش دارند. همه این موارد باید به دقت تنظیم شوند تا از خرابی بلبرینگ پیشگیری شود.
خرابی بلبرینگ به دلیل استفادهٔ زیاد از روان‌کننده که در تغییر رنگ شیارها مشخص است
افزایش دما در شیارها به دلیل کمبود روان‌کننده
استفادهٔ بیش از حد از روان‌کننده‌ها در نگهدارنده ریخته‌گری باعث از کار‌افتادن درزگیر‌ها، آسیب به یاتاقان و در آستانه خرابی قرار دادن آن شده است.
۲. آلودگی
آلودگی ناشی از مواد خارجی مانند گرد و غبار، خاک و آب است که به طور معمول در زمان استفاده در روان‌کننده وجود دارد و یا ناشی از وضعیتی است که بلبرینگ در آن کار می‌کند. این امر باعث آسیب به عناصر غلتشی و مسیرهای غلتش می‌شود.
آلودگی همچنین می‌تواند منجر به خوردگی شود که عملکرد بلبرینگ را بیشتر کاهش می‌دهد.
منابع رایج آلودگی عبارتند از:
- محیط‌های کاری کثیف
- نگهداری نامناسب
- انبارداری غلط
حالات خرابی
فرورفتگی روی مسیرهای غلتش، روی عناصر غلتشی، ایجاد ریز حفره‌ها و شیارهای فن‌شکل.
پیشگیری از خرابی
برای جلوگیری از آسیب ناشی از آلودگی، روش های زیر را می توان به کار گرفت:
- اجرای رویه‌های مربوط به نگهداری روان‌کننده‌ها: این شامل مواردی مانند استفاده از ظروف مناسب، انبارداری در دمای صحیح و جلوگیری از ورود آلودگی به روان کننده ها می شود.
- فیلتر کردن روان کننده‌های جدید: قبل از استفاده از هر روان کننده جدید، آن را فیلتر کنید تا از حذف هرگونه آلودگی اطمینان حاصل شود.
- شناسایی و برچسب زدن برای جلوگیری از اشتباه در مخلوط کردن: اطمینان حاصل کنید که تمام روان کننده ها به درستی برچسب گذاری شده اند تا از مخلوط کردن ناخواسته انواع ناسازگار با یکدیگر جلوگیری شود.
- تمیز نگه داشتن محیط کار: محل کار خود را تمیز نگه دارید تا از ورود گرد و غبار، براده های فلزی و سایر آلودگی ها به روان کننده ها جلوگیری شود.
- گريسکاری اتصالات: به طور مرتب اتصالات گریس را مطابق با دستورالعمل سازنده گریس بزنید تا از روانکاری مناسب و محافظت در برابر سایش و خوردگی اطمینان حاصل شود.
به خاطر داشته باشید که برای کاهش خطر آلودگی از دستکش‌های تمیز استفاده کنید و سیستم‌های درزبندی را بهبود بخشید.
فرورفتگی‌های ناشی از ورود آب به بلبرینگ
خوردگی حفره‌ای (Pitting) روی غلطک‌ها به دلیل ورود آلاینده‌ها
۳. فرسایش کاذب (False Brinelling)
فرسودگی کاذب ناشی از لرزش بین عناصر غلتشی و مسیرهای غلتش، حمل و نقل یا نگهداری نامناسب است. همچنین می‌تواند به دلیل انتقال لرزش در تجهیزات پشتیبان یا اضطراری رخ دهد.
حالات خرابی
برخی از حالت‌های خرابی این پدیده عبارتند از تغییر رنگ به توناژهای مایل به قرمز با فاصله‌ای یکسان از عناصر غلتشی، فرورفتگی‌های ناشی از عناصر غلتشی بر روی مسیرهای غلتش و بریدگی روی شیارها.
پیشگیری از خرابی
ابتدا، با ایمن کردن محور، رویه‌های حمل و نقل را برای تجهیزات تعمیر شده اجرا کنید. سپس بلبرینگ‌ها را به طور ایزوله از لرزش، گرد و غبار و دمای محیط بالا به درستی انبار کنید. در نهایت، برای عملکرد تجهیزات پشتیبان، به انجام کارهای نگهداری و تعمیرات ادامه دهید.
خراش های طولی، با فاصله در ارتفاع عناصر غلتنده
از دست رفتن تناسب در رینگ داخلی با شیارهای ناشی از لرزش
عناصر غلتنده با آسیب های نقطه‌ای. به دلیل عدم چرخش، علائم روی آنها نمایان است.
۴. خوردگی فرسایشی (Fretting Corrosion)
خوردگی فرسایشی بلبرینگ را همچنین می‌توان به عنوان از دست رفتن اتصال با تلرانس در محور یا محفظه تعریف کرد. این مشکل ناشی از ماشینکاری نامناسب سطوح تماس، محور یا محفظه، به طور معمول رینگ چرخشی که دارای سفت‌ترین اتصال است، ایجاد می‌شود. همچنین می‌تواند ناشی از ثابت کردن یکی از بلبرینگ‌ها و جلوگیری از انبساط محوری باشد.
حالات خرابی
زمانی که سطوح با یکدیگر در تماس کامل نباشند، یک واکنش شیمیایی رخ می‌دهد که منجر به اکسیداسیون سطوح به همراه ریزحرکت‌های اجزای مجاور می‌شود. این امر باعث از بین رفتن مواد و در موارد حاد، می‌تواند منجر به شکستگی یکی از رینگ‌ها شود.
پیشگیری از خرابی
برای جلوگیری از آسیب ناشی از خوردگی فرسایشی، برای هر تعویض بلبرینگ رویه‌ای را برای اندازه‌گیری محور و محفظه انجام دهید. با استفاده از میکرومتر، آن را با تلرانس‌های ماشینکاری مقایسه کنید: اگر خارج از ابعاد و/یا شکل خود بود، به درستی آن را ماشینکاری کنید. از چسباندن و سوراخ کردن محور یا سنباده زدن آن خودداری کنید.
از دست رفتن تناسب تداخل بین شفت و رینگ داخلی
از دست رفتن تناسب تداخل بین شفت و حلقه بیرونی که باعث شکستگی شده است.
۵. اضافه‌بار ( نصب نادرست) (Overload)
نصب نادرست بلبرینگ زمانی رخ می‌دهد که بلبرینگ با استفاده از روش‌ها و ابزارهای نامناسبی مانند اسکنه یا مغار، پانچ، با ضربه مستقیم و چکش و غیره به صورت سرد نصب می‌شود.
بلبرینگ‌ها باید به درستی نصب شوند تا تراز، جایگیری و خلاصی مناسب آنها تضمین شود. در صورت نصب نادرست، بلبرینگ ممکن است دچار ناهمواری، لرزش بیش از حد و سایش زودرس شود. مشکلات رایج مرتبط با نصب عبارتند از جایگیری نادرست، پیش بارگذاری ناکافی و نصب نادرست.
حالات خرابی
عناصر غلتشی، که از فولادی سخت‌تر از شیارهای غلتش ساخته شده‌اند، ضربه‌های محوری را دریافت می‌کنند و باعث اضافه بار و فرو رفتن آنها در شیارهای غلتش می‌شوند. در مراحل اولیه، این امر می‌تواند منجر به خراشیدگی یا حفره‌های کوچک شود. در مراحل پیشرفته، شل‌شدگی در حفره‌های نگهدارنده وجود دارد که باعث سایش خراشان (abrasive wear) می‌شود.
پیشگیری از خرابی
برای جلوگیری از آسیب ناشی از اضافه بار، نیرو را بر روی رینگ وارد کنید تا آن را ۳۶۰ درجه بچرخانید. اگر امکان‌پذیر نیست، حداقل ۱۸۰ درجه آن را بچرخانید، دستورالعمل‌های نصب توصیه‌شده را دنبال کنید و کارکنان خود را آموزش دهید.
فرو رفتن عناصر غلتان در مسیر حرکت ساچمه به دلیل نصب نامناسب
شکستگی محوری مسیر حرکت ساچمه ناشی از ضربات وارده بر بلبرینگ در زمان نصب
۶. گرمایش بیش از حد (Overheating)
گرمایش بیش از حد ناشی از داغ شدن بلبرینگ به دماهایی بالاتر از ۱۲۵ درجه سانتی‌گراد است که بر ثبات ابعادی آن تأثیر می‌گذارد. همچنین داغ شدن بلبرینگ‌ها ممکن است بر اثر گرم کردن بلبرینگ با مشعل‌های دستی یا حمام‌های روغن بدون کنترل دما ایجاد شود.
حالات خرابی
هنگامی که بلبرینگ بالاتر از حد ثبات ابعادی خود گرم شود، در سطح مولکولی دچار تغییر شکل الاستیک می‌شود که این موضوع باعث افزایش مقدار اکسیژن می‌گردد. ساختار آن متبلور شده و سختی خود را از دست می‌دهد، بنابراین شکستگی‌های واضحی می‌توانند با ترکیبی از بار و سرعت رخ دهند.
پیشگیری از خرابی
به منظور جلوگیری از داغ شدن بیش از حد، بلبرینگ را با استفاده از گرمکن القایی تا دمای ۱۱۰ درجه سانتی‌گراد گرم کنید و کارکنان خود را در استفاده صحیح از ابزار آموزش دهید.
کاهش سختی بلبرینگ در اثر گرم کردن آن برای نصب بدون کنترل دما
۷. فرسایش الکتریکی (Electrical Erosion)
فرسایش الکتریکی ناشی از اتصال جریان برق به بلبرینگ یا ولتاژ بیش از حد است. این پدیده عمدتاً به دلایل زیر رخ می‌دهد:
کارکرد تجهیزات با مبدل‌های فرکانسی (operating equipment with frequency variators): استفاده از مبدل‌های فرکانسی برای کنترل سرعت الکتروموتورها می‌تواند منجر به ایجاد جریان‌های ناخواسته در بلبرینگ شود.
- از دست رفتن عایق‌بندی در اتصالات: عایق ضعیف در اتصالات الکتریکی می‌تواند منجر به نشت جریان و ایجاد فرسایش الکتریکی در بلبرینگ شود.
- قوس الکتریکی هنگام جوشکاری: اگر در زمان جوشکاری، قوس الکتریکی به بلبرینگ برخورد کند، می‌تواند باعث فرسایش الکتریکی شود.
- اتصال به زمین روی تکیه‌گاه‌های تجهیزات: اگر اتصال زمین روی تکیه‌گاه‌های تجهیزات به درستی انجام نشود، جریان‌های نشتی می‌توانند به بلبرینگ رسیده و باعث فرسایش الکتریکی شوند.
فرسایش الکتریکی در بلبرینگ ناشی از تخلیه الکتریکی
حالات خرابی
در صورت ولتاژ بیش از حد، جرقه‌هایی ایجاد می‌شود. این جرقه‌ها از طریق عناصر غلتشی عبور کرده و باعث از دست رفتن مواد، ذوب شدن مسیرهای غلتش و ایجاد حفره‌های موضعی در هر دو عنصر غلتشی و شیارهای غلتش می‌شوند.
در صورت جریان برق، جریان کمی بین اجزای بلبرینگ در گردش است. این امر باعث ایجاد فرورفتگی و ایجاد شیار در مسیر غلتش و همچنین تغییر رنگ تیره و خاکستری در عناصر غلتشی می‌شود.
پیشگیری از خرابی
برای جلوگیری از فرسایش الکتریکی، از بلبرینگ‌های عایق‌بندی‌شده برای قطع مسیر جریان استفاده کنید. تجهیزات خود را به درستی عایق‌بندی کنید و رویه‌هایی برای کارهای جوشکاری که در آن محل‌های اتصال فیزیکی مشخص شده است، تدوین کنید.
۸. خوردگی ناشی از رطوبت (Corrosion Due to Humidity)
خوردگی ناشی از رطوبت ناشی از مدت زمان طولانی نگهداری تجهیزات با بلبرینگ‌های روان‌شده یا خرابی درزبندی و نفوذ آب در تجهیزات پشتیبان، به طور عمده در پمپ‌ها، ایجاد می‌شود.
حالات خرابی
تراکم بخار آب یا ورود مستقیم آب باعث یک واکنش شیمیایی می‌شود که منجر به اکسیداسیون می‌شود و ایجاد حفره‌هایی روی سطح بلبرینگ می‌شود. به همین ترتیب، در تجهیزات انبار شده، خاصیت روان‌کنندگی روغن با گذشت زمان کاهش می‌یابد و مواد صابونی (مضافات) آن جدا می‌شوند که باعث آسیب به بلبرینگ می‌شود.
پیشگیری از خرابی
یک کار نگهداری و تعمیرات را برای تجهیزات انبار شده اجرا کنید که در آن محور به طور مکرر بچرخد، از روان‌کننده‌ای با خواص مناسب استفاده کنید و سیستم‌های درزبندی را بهبود بخشید.
لکه‌ها و حفره‌های سطحی روی تجهیزات انبار شده
۹. ناترازی (Misalignment)
ناترازی یا عدم هم‌راستایی بلبرینگ زمانی رخ می‌دهد که هم‌خطی بودن بین تجهیزات حفظ نشود. تنش ایجاد شده باعث اضافه بار در بلبرینگ و در نتیجه کاهش عمر مفید و خرابی زودرس آن می‌شود.
این مشکل به همین ترتیب می‌تواند ناشی از ماشینکاری خارج از شکل محل نشستن‌ها و محفظه‌ها یا ثابت کردن مکانیکی هر دو بلبرینگ و جلوگیری از انبساط محوری ناشی از رشد حرارتی باشد.
حالات خرابی
زمانی که بلبرینگ بیش از حد مجاز بارگذاری شود، سایش زودرس در مسیر حرکت ساچمه در رینگ رخ می‌دهد و این سایش به دور کل محیط آن گسترش می‌یابد. سایش در یک طرف بیشتر مشهود است و همچنین، رینگ ساکن (بدون حرکت) در ناحیه بارگذاری دچار سایش می‌شود که از یک طرف شروع شده، به سمت مرکز رفته و در نهایت به طرف مقابل ختم می‌شود.
پیشگیری از خرابی
اما چگونه از خرابی بلبرینگ، به خصوص عدم ناترازی جلوگیری کنیم؟ فرایند‌های ماشینکاری خود را بهبود بخشید، رویه‌های مونتاژ صحیح را اجرا کنید، آموزش‌های لازم را به کارکنان خود ارائه دهید و شفت و پولی‌های خود را هم‌راستا کنید.
انواع ناترازی بلبرینگ‌ها
۱۰. ذخیره، نگهداری و جابجایی
این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که بلبرینگ به درستی نگهداری نشود. اگر بلبرینگ در بسته‌بندی اصلی خود نگهداری شود، آسیب ناشی از موارد زیر است:
- لرزش‌های خارجی: لرزش‌های محیطی که به بلبرینگ منتقل می‌شوند.
- نگهداری طولانی مدت در معرض رطوبت بالا: رطوبت بالا در محیط انبارداری می‌تواند باعث خوردگی و فرسایش بلبرینگ شود.
- شرایط نامناسب دمایی: دماهای بسیار بالا یا پایین می‌توانند بر روانکاری بلبرینگ و در نتیجه عملکرد آن تاثیر منفی بگذارند.
اگر بلبرینگ خارج از بسته‌بندی اصلی خود نگهداری شود، آسیب ناشی از ورود آلودگی است.
ورود گرد و غبار، براده‌های فلزی یا سایر ذرات خارجی به داخل بلبرینگ می‌تواند باعث سایش و خرابی زودرس شود.
حالات خرابی
لرزش‌های مداوم ناشی از تجهیزات جانبی یا ترافیک اطراف می‌تواند به بلبرینگ منتقل شده و به مرور زمان باعث خرابی آن شود. همچنین چنانچه تعداد زیادی از بلبرینگ‌ها به صورت افقی روی هم قرار داده شوند، غلتیدن عناصر غلتان (ساچمه‌ها یا غلتک‌ها) روی هم می‌تواند به مسیر حرکت آنها در رینگ‌ها آسیب برساند. ورود گرد و غبار، براده‌های فلزی یا سایر ذرات خارجی به داخل بلبرینگ نیز می‌تواند باعث سایش خراشان (abrasive wear) شود. این نوع سایش به دلیل حرکت ذرات سخت بر روی سطوح داخلی بلبرینگ و ساییدن آنها رخ می‌دهد.
پیشگیری از خرابی
جلوگیری از هرگونه آسیب ناشی از نگهداری و جابجایی ساده است. شما باید پرسنل انبار را آموزش دهید، قفسه‌ها را عاری از لرزش و گرد و غبار نگه دارید، دما و رطوبت انبار را کنترل کنید و بلبرینگ را تا زمان مونتاژ از بسته‌بندی خارج نکنید. در صورت گم شدن بسته‌بندی، بلبرینگ را با کاغذ روغنی بپوشانید و روی آن ضدزنگ اسپری کنید.
انبارش و نگهداری نادرست قطعات
برای جلوگیری از این خرابی‌ها، پیروی از شیوه‌های صحیح نگهداری و نصب بلبرینگ ضروری است. این موارد شامل موارد زیر است:
- استفاده از روان‌کننده مناسب: روانکاری مناسب بلبرینگ باعث کاهش اصطکاک و سایش می‌شود.
- نگهداری بلبرینگ‌ها به صورت تمیز و خشک: وجود آلودگی و رطوبت می‌تواند باعث زنگ‌زدگی و کاهش عمر بلبرینگ شود.
- نصب صحیح بلبرینگ‌ها: نصب نادرست می‌تواند منجر به تراز ناصحیح و ایجاد فشار اضافی بر روی بلبرینگ شود.
بازرسی دوره‌ای برای تشخیص علائم سایش و خرابی: بازرسی منظم بلبرینگ‌ها به شما کمک می‌کند تا خرابی‌های احتمالی را در مراحل اولیه شناسایی کرده و از خرابی‌های جدی‌تر جلوگیری کنید.
در محیط‌های صنعتی، ایجاد رویه‌ها، دستورالعمل‌ها و استانداردهایی برای مراقبت از وضعیت بلبرینگ‌ها بسیار حیاتی است. نگهداری و به‌روز نگه داشتن اطلاعات در مورد سلامت قطعات به شما کمک می‌کند تا از خرابی‌های زودرس پیشگیری کرده و با رفع مشکلات در مراحل اولیه، طول عمر بلبرینگ‌ها را افزایش دهید.
با رسیدگی به این مسائل، شرکت‌ها می‌توانند قابلیت اطمینان و طول عمر ماشین‌آلات و تجهیزات خود را بهبود بخشند و در نتیجه از زمان توقف تولید و کاهش بازده کارخانه بکاهند.
