Distrugătorii de rulmenţi, prevenirea cauzelor uzuale ale deteriorărilor sistemului de rulmenţi (I)

Transmisii Mecanice

de Russel Folger , Jerry Rhodes , David Novak

Distrugătorii de rulmenţi, prevenirea cauzelor uzuale ale deteriorărilor sistemului de rulmenţi (I)

Distrugătorii de rulmenţi sunt acele situaţii care pot determina deteriorarea unui sistem de rulmenţi şi sfârşitul prematur al duratei sale de utilizare. Atunci când un rulment nu atinge durata sa maximă de utilizare, motivul îl constituie, adeseori, una sau mai multe dintre aceste situaţii. Primele patru cele mai frecvente cauze care pot determina deteriorarea unui sistem de rulmenți sunt:

1. Lubrifierea insuficientă;

2. Contaminarea; 

3. Supraîncărcarea; 

4. Manipularea şi montarea necorespunzătoare.

 

Aceste situaţii afectează o gamă largă de tipuri de rulmenţi, inclusiv pe cei cu role cilindrice, cu role butoi, cu ace, cu role conice şi cu bile.

Consecinţele deteriorării rulmenţilor din echipamentele industriale pot fi semnificative, incluzând:

  • Vătămarea corporală a personalului;
  • Reducerea eficienţei funcţionării echipamentelor;
  • Costul reparaţiilor sau al înlocuirii rulmen­ţilor;
  • Costul reparării sau al înlocuirii altor componente – cum ar fi carcasele sau arborii – care ar putea fi deteriorate de funcţionarea defectuoasă a rulmenţilor, prin vibraţii sau generarea de temperaturi înalte;
  • Oprirea neplanificată a echipamentelor.

 

Pentru ca sistemele de rulmenţi să atingă durata de viaţă maximă - şi pentru a evita consecinţele serioase ale funcţionării defectuoase a acestora - este important ca managerii şi tehnicienii din uzine să înţeleagă cum se monitorizează şi se previn situaţiile care deteriorează rulmenţii.

 

1. Lubrifierea insuficientă

Marea majoritate a deteriorărilor rulmenţilor pot fi atribuite lubrifierii insuficiente, care poate fi clasificată în opt categorii de bază: ungerea excesivă (supraungerea), ungerea insuficientă, specificaţia incorectă de lubrifiant, amestecul incorect sau incompatibil între lubrifianţi, sistemele şi intervalele incorecte de lubrifiere, unsoarea sau uleiul deteriorat, contaminarea cu apă şi contaminarea cu particule.

Colaborarea cu producătorii de echipamente şi cu furnizorii de rulmenţi asigură cantitatea corectă de lubrifiant, tipul, clasa de consistenţă, sistemul de ungere, ciclul de reungere, viscozitatea şi aditivii acestuia. Lubrifianţii trebuie să fie corect prevăzuţi pentru fiecare sistem de rulmenţi, în funcţie de istoricul, încărcarea, turaţiile, sistemele de etanşare, condiţiile de funcţionare şi de durata de viaţă estimată ale acestuia.

Producătorii sau distribuitorii de lubrifianţi trebuie să furnizeze recomandări detaliate privind condiţiile de depozitare, durata de păstrare maximă, sistemele de lubrifiere, nivelele de filtrare şi celelalte precauţii.
În cazul în care se schimbă vreo condiţie în timpul funcţionării, se recomandă consultarea producătorului/furnizorului de lubrifiant, chiar dacă aceste schimbări par să fie mai puţin semnificative.

Amestecarea unor unsori sau a unor uleiuri de diverse tipuri şi mărci poate fi dezastruoasă. Lubrifianţii trebuie să fie complet compatibili, pentru a funcţiona corespunzător în timp. Datorită deosebirilor chimice substanţiale în ceea ce priveşte formula (agenţi de îngroşare, uleiuri de bază, aditivi etc.), unii lubrifianţi nu pot fi amestecaţi cu alţii.

Înainte de a schimba un lubrifiant, întotdeauna verificaţi-i compatibilitatea, împreună cu furnizorii de lubrifianţi. În unele cazuri pot fi necesare testări speciale. Dacă obţineţi aprobarea pentru a continua, alocaţi un timp suficient eliminării totale a vechiului lubrifiant din sistem. De asemenea, este un moment potrivit pentru a verifica starea conductelor de ungere, a conectorilor, a distribuitoarelor, a pompelor şi a garniturilor şi de a întreprinde acţiunile corective necesare.

După ce lubrifiantul a fost ales şi introdus în echipament, întotdeauna monitorizaţi-l odată cu rulmenţii, pentru a detecta semnele eventualelor probleme.

O metodă obişnuită constă în monitorizarea periodică sau continuă a temperaturii. Dacă rulmenţii funcţionează la temperaturi mai mari de 82ºC, ţineţi cont că durata de viaţă a lubrifiantului poate scădea drastic, chiar şi a aceluia prevăzut cu inhibitori de oxidare. Temperaturile de funcţionare mari pot fi cauzate de temperaturile ridicate ale mediului ambiant sau ale proceselor deservite de echipament, de condiţiile de funcţionare grele, ori de condiţiile de montare, care contribuie la creşterea frecării în rulmenţi. Invers, temperaturile foarte scăzute ale mediului ambiant vor solicita, de asemenea, lubrifiantul, determinând îngroşarea acestuia şi potenţiala sa curgere incorectă. Verificaţi, împreună cu furnizorul rulmenţilor, nivelurile acceptabile ale temperaturilor de funcţionare.

Dacă lubrifierea rulmenţilor este inadecvată, indiferent de mod, ca rezultat, pot apărea deteriorări în rulmenţi. Deteriorările variază mult ca aspect vizual.

 

Mai jos sunt prezentate patru nivele de deteriorare, progresivă, a rulmenţilor:

  • Schimbarea culorii - înseamnă colorarea metalului în negru sau în altă culoare închisă - apare atunci când contactul metal-metal determină funcţionarea rulmentului la temperaturi excesive. Căutaţi, îndeosebi, schimbarea culorii căilor de rulare şi a rolelor. În cazurile uşoare, schimbarea culorii se datorează lubrifiantului care pătează suprafeţele rulmentului. În cazurile grave îşi schimbă culoarea metalului însuşi, datorită căldurii mari, generată de frecare.
  • Microsudarea sau cojirea de orice fel sau în orice grad de mărimeindică o problemă serioasă legată de lubrifiere şi necesită atenţie imediată. Căutaţi semne de microsudură în metal sau urme de microexfoliere a metalului la contactul elementelor de rostogolire cu căile de rulare.
  • Microsudarea localizată apare din cauza temperaturii ridicate concentrate în zona de contact localizată, a ruperii peliculei de lubrifiant şi a contactului mecanic direct al elementelor de rostogolire cu căile de rulare. La rulmenţii cu role conice, aceasta se poate manifesta ca o suprafaţă cu aspect striat al capătului mai mare (sferic) al rolei şi al gulerului de ghidare al inelelor interioare.
  • Blocarea totală a rulmentului poate apărea atunci când cantitatea de căldură foarte mare generată local (la nivelul suprafeţelor de contact elemente de rostogolire-căi de rulare) sau uzura masivă, cumulată, a aceloraşi suprafeţe produc o modificare majoră a geo­metriei rulmentului sau a jocului intern al acestuia. Pot rezulta înclinarea rolelor faţă de poziţia normală de funcţionare, distrugerea coliviei, transferul accelerat de metal prin microsudură între elementele de rostogolire şi căile de rulare, creşterea momentului de rezistenţă la rotire şi blocarea completă a rulmentului (figura 1).

 

Figura 1. Generarea excesivă de căldură a determinat blocarea completă a acestui rulment

 

Dacă se observă vreuna dintre aceste situaţii, consultaţi un inginer de service specialist în  rulmenţi, care să vă ajute să diagnosticaţi echipamentul, lubrifiantul şi starea rulmentului şi să vă ajute la analiza cauzei iniţiale a deteriorării. În majoritatea cazurilor va fi necesară repararea rulmenţilor, înainte ca aceştia să poată fi reinstalaţi şi repuşi în funcţiune.

 

2. Contaminarea

Particulele străine constituie o altă sursă uzuală a problemelor în rulmenţi. Chiar şi cantităţi mici de particule străine, infime ca dimensiuni - praf, murdărie, resturi metalice - pot cauza întreruperea peliculei de lubrifiant, rezultând deteriorarea suprafeţei rulmentului şi micşorarea durabilităţii. Apa este deosebit de dăunătoare pentru lubrifiant. Chiar şi un procent de 1% apă în unsoare sau ulei poate avea un impact negativ semnificativ asupra durabilităţii rulmentului.

La protejarea împotriva contaminării, garniturile de etanşare sunt esenţiale. Mai întâi, este important să alegeţi garniturile de etanşare corecte. Consultaţi producătorii, pentru a asigura potrivirea corespunzătoare dintre garnitura de etanşare şi aplicaţie. Furnizorul va trebui să înţeleagă care sunt performanţele echipamentului dvs., cerinţele de asamblare, sistemul de lubrifiere, orientarea arborelui şi alţi factori din mediul ambiant. Tipul de garnitură de etanşare, materialele din care este construită şi modul în care este montată - toate acestea sunt vitale.

Iată câteva sugestii generale pentru selec­tarea şi întreţinerea garniturilor de etanşare:

  • Utilizaţi numai garnituri de etanşare potrivite pentru condiţiile de mediu ambiant şi de funcţionare a utilajului;
  • Asiguraţi apărători suplimentare externe sau proceduri pentru evitarea acumulării de resturi pe garniturile de etanşare sau în jurul acestora;
  • Faceţi controale de rutină ale stării buzei garniturii de etanşare radiale, verificându-i flexibilitatea, întărirea (rigidizarea) sau crăparea şi contactul corect cu arborele;
  • Căutaţi semne de scurgere şi înlocuiţi garniturile de etanşare deteriorate cât mai curând posibil;
  • Evitaţi purjarea excesului de unsoare pe la buza garniturilor de etanşare. Buzele garniturilor îşi pot pierde contactul cu arborele şi eficienţa;
  • Aveţi grijă atunci când utilizaţi echipa­mente cu apă, aburi sau aer comprimat pentru curăţarea externă periodică a utilajului. Multe garnituri de etanşare de rotaţie nu sunt proiectate să reziste la aburi sau la jetul direct al pulverizatoarelor cu apă sau cu aer cu presiune înaltă. Garnitura de etanşare se poate deteriora foarte uşor, forţând contaminanţii să pătrundă în echipamentul altfel curat;
  • La demontarea echipamentelor mari, evitaţi ridicarea acestora cu lanţuri, cabluri sau chingi textile murdare, care ar putea zgâria suprafeţele de etanşare;
  • Dacă suprafeţele de contact ale arborelui cu buza garniturii de etanşare sunt uzate, prelucraţi-le din nou şi rectificaţi-le conform specificaţiilor originale referitoare la rugozitate, la abaterea de formă şi la diametru.

 

În plus, reduceţi contaminarea urmând trei dintre cele mai bune practici:

  • Atunci când rulmenţii sunt demontaţi pentru inspecţie, spălaţi-i şi uscaţi-i (fără a utiliza aer comprimat!). După spălare şi uscare - sau ori de câte ori rulmenţii sunt depozitaţi - aceştia trebuie să fie acoperiţi cu un strat de ulei sau cu alt conservant şi să fie înfăşuraţi în hârtie de protecţie (conform recomandărilor producătorului sau furnizorului);
  • Prelevaţi şi testaţi periodic eşantioane de ulei sau de unsoare. Ideal este ca proprietăţile uleiului sau unsorii să fie constante la aceste teste. Dacă sunt prezente particule solide, determinaţi sursa potenţială şi luaţi măsuri de remediere;
  • Cel mai bine este să nu vă bazaţi numai pe filtre pentru a ţine sub control gradul de contaminare. În mediile de lucru dure, unde filtrele pot fi supuse unor solicitări mari, tehnicienii vor trebui să planifice cu grijă inspecţiile periodice şi/sau înlocuirea elementelor filtrelor.

 

Atunci când particulele străine contaminează rulmenţii, acestea pot provoca o gamă întreagă de deteriorări. De exemplu, particulele străine fine prezente în rulment pot cauza uzura abrazivă excesivă. Nisipul, particulele fine de metal, provenite de la rectificare sau aşchiere şi particulele fine de metal sau de carburi de la angrenajele cu roţi dinţate vor uza sau lepui elementele de rostogolire şi căile de rulare. Uzura abrazivă poate afecta, de asemenea, alte componente ale utilajului sau poate accelera uzura garniturilor de etanşare, diminuând performanţele. Curăţarea iniţială necorespunzătoare a carcaselor şi a altor piese adiacente, filtrarea ineficientă sau întreţinerea incorectă a filtrelor pot permite acumularea de particule abrazive.

Particulele contaminante cu duritate mare, care circulă în rulment, pot cauza amprenta­rea elementelor de rostogolire şi a căilor de rulare. Bucăţile de metal sau particulele mari de murdărie care rămân după prelucrare, datorită curăţării incorecte a carcaselor, pot iniţia deteriorarea prematură datorată oboselii/uzării. Printre cauzele contaminării interne cu particule se numără uzura datorată angrenajelor, canelurilor, garniturilor, cuplajelor, frânelor, articulaţiilor şi carcaselor curăţate necorespunzător şi componentelor de rulment deteriorate sau exfoliate. Aceste particule, cu duritate mare, circulă în lubrifiant, prin rulment şi, în cele din urmă, amp­rentează suprafeţele de rulare. Metalul denivelat în jurul adânciturilor, care acţionează ca un concentrator de tensiuni de suprafaţă, cauzează exfolierea prematură a suprafeţelor de rulare şi reducerea durabilităţii rulmentului.

Amprentarea sub formă de canale circulare este cauzată de uzura extremă, datorată aşchiilor sau particulelor mari de metal. Aceşti contaminanţi masivi rămân impregnaţi în materialul moale al coliviei şi pot produce canale circulare în elementele de rostogolire (figura 2). Această situaţie creează o geometrie incorectă de contact la rulare şi poate reduce durabilitatea.

Figura 2. Particulele contaminante mari impregnate în materialul moale al coliviei pot produce canale circulare

 

Oxidarea sau corodarea reprezintă una dintre cele mai serioase probleme ale rulmenţilor (figura 3). Prelucrarea cu rugozitate fină a suprafeţelor pe căile şi elementele de rulare le face susceptibile la deteriorarea prin coroziunea datorată umezelii şi apei, dacă aceste suprafeţe nu sunt protejate adecvat. Oxidarea este cauzată, adeseori, de condensul care se acumulează în carcasa în care este montat rulmentul, datorită variaţiilor de temperatură sau condiţiilor de depozitare necorespunzătoare. Un utilaj nefolosit pe perioade lungi poate fi susceptibil la acest tip de deteriorare, care este subtil şi se poate propaga rapid, conducând la deteriorări grave prin exfoliere.

Figura 3. Acest inel interior al unui rulment cu role cilindrice prezintă urme de oxidare şi de corodare

 

În numărul următor vom vorbi despre următoa­rele două cauze care pot determina deteriorarea unui sistem de rulmenţi, şi anume supraîncărcarea şi manipularea şi montarea necorespunzătoare. (Sursă imagini: The Timken Company).


English summary

There are several causes that can damage bearings. Bearing deterioration and lack of necessary measures on time may lead to serious equipment malfunction using bearings. This shows the main reasons for bearing deterioration and related consequences.

The focus is on the reasons of an early damage of bearings and methods to avoid it, at all phases: overall design, storage and handling, assembly, lubrication and maintenance. A good cooperation between the contractor/user of the equipment and the bearing, lubricant and sealing manufacturers increases equipment performances and reduces problems and operational costs.


Russel Folger este Director inginerie echipamente mobile

Jerry Rhodes este Director general inginerie industrii prelucrătoare şi turbine eoliene

David Novak este Director inginerie globală de service, The Timken Company



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord