Proč nastává přetížení ložisek a jak ho lze zabránit?

Ložiska, jako klíčová součást strojního zařízení, hrají roli opěrného a nosného prvku, aby zajistila hladkou a efektivní práci zařízení v různých zatížení. Buď ve vodíku nebo v převodovce, ložiska musí být schopna unést radiální a osy zátěže vyvolané během provozu. Nicméně, když skutečná zátěž ložiska překročí jeho návrhové limity, nastane jev přetížení. Přetížení může vést ke předčasnému selhání ložiska, ale také může způsobit vážnější poruchy zařízení.

Co je přetížením ložiska?

Přetížení ložiska označuje situaci, kdy zátěž nesoucí ložisko během použití překročí jeho stanovenou nosnou schopnost. Stanovená zátěž je obvykle teoretická výpočtová hodnota založená na standardních podmínkách určená výrobcem ložisek a nevhodné použití v praxi, jako je příliš velká zátěž, náhlý dopad atd., může vést ke přetížení. Přetížení se může objevit během dlouhodobého provozu zařízení, nebo může nastat okamžitě při náhlých dopadových zátěžích.

Rizika spojená s přetížením ložisek
Podle materiálových standardů, jako jsou ISO 281 a ISO 15243, může přetížení ložisek způsobit následující častá rizika pro zařízení:

1.Zrychlená únavová poškození
Když ložisko pracuje za přetížených podmínek, zvýší se významně napětí v bodě kontaktu mezi válcovými tělesy a drážkou. Dlouhodobé přetížené fungování povede k unavení materiálu ložiska, objeví se mikroroztrhliny a nakonec dojde k odštípávání povrchu nebo fragmentaci. Toto selhání z důvodu unavení je často jedním z hlavních důvodů selhání ložiska.

2.Zvýšená deformace a nosnost
Přetížení způsobí nadměrné tlačení drážky ložiska a válcových těles, což vyvolá plastickou deformaci. To nejen zvýší tření ložiska, ale také zhorší nosnost válcového povrchu. S rostoucími poškozeními bude postupně klesat pracovní přesnost a efektivita ložiska.

3.Zvýšení teploty
Když je ložisko přetíženo, kvůli zvýšení tření se také zvyšuje teplota uvnitř ložiska. Nárůst teploty nejen urychlí degradaci smазecího materiálu, ale také způsobí úbytek vlastností materiálu ložiska, což dále zvyšuje riziko poškození.

4.Okamžité poškození nárazovou zátěží
Náhlé nárazové zátěže, zejména v situacích jako start nebo nouzové brzdění, způsobí, že ložisko bude v krátkém časovém úseku neseti stres překračující limitní hodnotu návrhu. Tento akumulovaný stres může způsobit lokální trhliny v kutálkách nebo drážkách a dokonce vést k okamžitému selhání ložiska.

Důvody přetížení ložiska
Důvody přetížení ložisek jsou často spojeny s podmínkami použití zařízení, nevhodným návrhem nebo špatnou údržbou.

Následující jsou několik běžných příčin přetížení:

1.Nesprávné návrhové řešení zařízení
Při návrhu zařízení nejsou dostatečně zohledněny skutečné pracovní podmínky a výběr ložisek je nedostačující. V důsledku toho, za těžkého zatížení, vysoké rychlosti nebo složitých podmínek zatížení, nemohou ložiska vydržet příliš velké stresy.

2.Příliš vysoké radiální a axiální zátěže
V elektromotorech nebo reduktorech, pokud je radiální nebo axiální zátěž, kterou zařízení unáší během provozu, vyšší než doporučená nosnost ložisek, pak se ložiska nacházejí v přetíženém stavu po delší dobu, což může vést ke jejich předčasnému poškození.

3.Časté starty a zastavení
Když je zařízení často spouštěno, zastavováno nebo akcelerováno, vznikají okamžité vysoké impulsní zátěže. Ložisko bude v krátkém čase neseti relativně větší stres, což může snadno způsobit místní přetížení.

4.Nepřiměřené смазování
Nedostatečné смазování zvýší vnitřní tření ložiska, což způsobí, že během provozu ložisko bude neseti větší třecí stres a urychlí přetížené poškození.

5.Nesouosost
Špatné zarovnání při instalaci zařízení, zejména špatné zarovnání hřídele mezi motorem a převodem, způsobí, že ložisko bude neseti dodatečné excentrické zátěže. Toto nevyrovnané zatížení povede k místnímu přetížení ložiska.

Jak lze předcházet přetížení ložisek?
K tomu, aby se přetížení ložisek vyhnulo, musí operátoři zařízení a inženýři v údržbě provádět opatření z hlediska návrhu, provozu a údržby:

1.Rozumné výběr ložisek
V návrhové fázi je třeba podle skutečných pracovních podmínek a podmínek zátěže rozumně vybrat ložiska tak, aby jejich nominální zátěž splňovala požadavky na dlouhodobý provoz zařízení. Pokud jsou pracovní podmínky složité, lze vybrat ložiska s vyššími nominálními zátěžemi nebo speciální ložiska.

2.Řízení zátěže zařízení
Předejte se dlouhodobé přetížené činnosti zařízení. Zejména v případech zařízení jako motorů a reduktorů zajistěte, aby byl zátěžní výkon v rámci doporučené nosivosti ložisek. Pro pracovní podmínky, které mohou způsobit okamžité přetížení, je doporučeno navrhnout vhodná opatření na ochranu před přetížením.

3.Optimalizujte spouštěcí a zastavovací operace
Snížte frekvenci častého startu a zastavení zařízení nebo použijte zařízení pro jemný start, abyste zabránili poškození ložisek díky impaktním zátěžím. Technologie jemného startu může snížit startovní impaktní stres a snížit riziko přetížení ložisek.

4.Zajistěte správné mastnictví
Pravidelně kontrolujte stav mastnictví ložisek, zajistěte, aby byla mast příslušně doplněna, a vybírejte oleje nebo tuky vhodné pro pracovní teplotu a zátěž. Mastnictví může účinně snížit tření a omezit zvýšení teploty a výdělování ložisek při těžkých zátěžích.

5.Přesné zarovnání a instalace
Během procesu instalace zařízení je třeba zajistit přesnost zarovnání hřídele mezi motorem a redukčním převodem. Pomocí zarovnávacích nástrojů a laserových zarovnávacích přístrojů zajistěte, aby byl zátěžní vliv na ložiska rovnoměrně rozdělen a abyste vyhnuli místní přetížení.

Přetížení ložisek je jednou z hlavních příčin selhání ložisek a bude mít hluboký negativní dopad na normální provoz zařízení. Přesným návrhem, ovládáním zatížení, optimalizovaným provozem, dobrým manažerstvím smазování a zarovnáním při instalaci lze účinně zabránit výskytu přetížení ložisek a také se prodlouží životnost ložisek a zařízení. Během každodenního používání pravidelná kontrola a údržba zařízení k zajištění, že zařízení funguje v rámci bezpečného zátěžního rozsahu, může významně zlepšit provozní efektivitu a spolehlivost zařízení.