Być może w innych naszych artykułach zapoznałeś się już z interesującymi faktami na temat rodzajów uszkodzeń, takich jak uszkodzenia zmęczeniowe lub zużycie. Niniejszy artykuł dotyczy innego rodzaju uszkodzeń: odkształceń plastycznych. Odkształcenie plastyczne można zdefiniować jako trwałe odkształcenie spowodowane przekroczeniem granicy plastyczności. Zazwyczaj może to nastąpić na dwa różne sposoby:
- Przeciążenie
- Wgniecenia spowodowane cząstkami stałymi
Przeciążenie
Przeciążenie występuje, gdy nacisk w punkcie styku przekracza dopuszczalne naprężenie styku wynikające ze wzoru Hertza. Nieprawidłowa obsługa łożyska tocznego może również prowadzić do odkształcenia plastycznego (na przykład uderzenie młotkiem podczas montażu). Błędów montażowych, które wynikają głównie z błędu ludzkiego, nie da się całkowicie wykluczyć. W praktyce zaleca się udział w szkoleniu montażowym organizowanym przez producenta łożysk tocznych. Wyjaśnia się tam, w jaki sposób i za pomocą jakiego narzędzia najlepiej montować łożysko toczne. Przeciążenie może wystąpić nie tylko w przypadku łożyska montowanego, ale również podczas jego pracy (w wyniku działań obciążeń dynamicznych). Odkształcenie plastyczne może wystąpić w wyniku przeciążenia dynamicznego (patrz: nośność dynamiczna C) lub w wyniku wstrząsów.
Podstawowa nośność statyczna C0 i współczynnik bezpieczeństwa statycznego S0
Obliczenie współczynnika bezpieczeństwa statycznego S0 stanowi decydujący czynnik zapobiegający odkształceniom plastycznym spowodowanym warunkami pracy. W zależności od zastosowania, producenci łożysk tocznych, tacy jak NTN, zalecają określone wartości współczynnika bezpieczeństwa statycznego S0. Zalecenia w tym zakresie można znaleźć w katalogach producenta. Można go obliczyć za pomocą następującego wzoru.
Wzór 17:
S0 = C0 / P0
Wzór 2 (patrz również: Obliczanie żywotności):
P0 = X0 x Fr + Y0 x Fa
Podstawową nośność statyczną C0 można znaleźć w tabeli wymiarów łożysk w katalogu producenta. Odnosi się ona do określonej granicy obciążenia statycznego, przy której występuje pewien stopień trwałego odkształcenia.
Równoważne obciążenie statyczne P0 można obliczyć dla łożysk promieniowych za pomocą poniższego wzoru.
S0 = Współczynnik bezpieczeństwa statycznego
C0 = Nośność statyczna
P0 = Równoważne obciążenie statyczne
Wgniecenia cząstek
Elementy toczne mogą przetaczać się po cząstkach, które mogły dostać się do łożyska z powodu braku czystości lub nieprawidłowej obsługi albo powstały w wyniku zużycia. Odkształcenia plastyczne występują zarówno na bieżniach pierścieni łożyskowych, jak i na elementach tocznych (patrz ilustracja).
Materiał jest wypierany z bieżni przez wnikanie cząstek w powierzchnię. Kolejny element toczny ponownie przetacza się po tych wypukłościach. Jeśli wysokość warstwy smaru jest niewystarczająca, dochodzi do bezpośredniego kontaktu między wypukłością a elementami tocznymi. Ponadto w wypukłościach występują duże naprężenia (szczytowe). Prowadzi to do zmęczenia materiału w tych punktach i odpryskiwania wypukłości. Skutkiem tego jest uszkodzenie zmęczeniowe. Całość można bardziej obrazowo porównać do maratończyka (łożyska tocznego), który ma kamień (cząstkę obcą) w bucie. W tym przypadku biegacz bardzo szybko by się poddał.
Wielkość i kształt tego odkształcenia plastycznego zależy od rodzaju, wielkości i twardości cząstek. Rozróżnia się cząstki miękkie, cząstki ze stali hartowanej oraz cząstki twarde, mineralne. Przykłady trzech rodzajów wgnieceń spowodowanych przez cząstki można znaleźć w tabeli.
Rodzaj cząstek | Przykłady |
Cząstki miękkie | Włókna, elastomery/tworzywa sztuczne |
Cząstki ze stali hartowanej | Z przekładni lub łożysk |
Twarde cząstki mineralne | Piasek (krzemian) |
Twarde cząstki powodują największe wgniecenia w porównaniu z innymi rodzajami.
Nawet najmniejsze cząsteczki w zakresie mikronów powoduja poważne skutki, dlatego podczas montażu i użytkowania łożysk tocznych wymagana jest absolutna czystość. Smar należy przechowywać w odpowiedni sposób i otwierać dopiero przed smarowaniem łożyska. Ulepszone uszczelnienie może być również rozwiązaniem pozwalającym zminimalizować zanieczyszczenie smaru.
.
Może Cię zainteresować
Elektroerozja
Ten artykuł (oparty na normie ISO 15243) dotyczy elektroerozji – ale czym właściwie ona jest? Elektroerozję definiuje się jako lokalną zmianę struktury oraz usunięcie materiału
Korozja
Czy kiedykolwiek słyszałeś o korozji? Korozja jest zasadniczo podzielona na dwa główne rodzaje zgodnie z normą ISO 15243: korozje spowodowana wilgocią i korozję cierną. Korozję
Pęknięcia i złamania
Pęknięcia i złamania to nie tylko uciążliwe uszkodzenia – to także jedne z najczęściej występujących typów uszkodzeń łożysk tocznych. Przyczyn takiego uszkodzenia często należy szukać
Uszczelnianie
Podczas projektowania węzła łożyskowego zawsze należy pamiętać o kwestii uszczelnienia. W poniższym materiale omówimy zarówno koncepcje uszczelnień zintegrowanych, jak i zewnętrznych. Oba rodzaje uszczelnień służą
Uszkodzenia spowodowane zmęczeniem materiału
Jeśli łożysko toczne „zawodzi” po pewnym czasie pomimo prawidłowego doboru łożyska, smarowania i obsługi, bardzo prawdopodobne jest, że jest to uszkodzenie zmęczeniowe. Uszkodzenie zmęczeniowe występuje, gdy
Zużycie
Łożyska toczne, podobnie jak inne elementy mechaniczne, narażone są na takie problemy jak zużycie. Zużycie oznacza stopniowe usuwanie materiału z powierzchni i jest spowodowane oddziaływaniem