Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жалған шынайы шынайылық – бұл күйіп кетуден немесе коррозиядан туындап, шынайы шынайылыққа ұқсас іздер қалдыратын, бірақ басқа механизм арқылы болатын подшипник зақымдануы. Жалған шынайы шынайылық кішкентай тербелістер немесе дірілдермен жұмыс істейтін подшипниктерде пайда болуы мүмкін. Жалған шынайы шынайылықтың негізгі себебі – подшипник конструкциясында майлау майын шанақтағы барлық беттердің үлкен айналу қозғалысынсыз қайта тарату мүмкіндігінің болмауы. Кішкентай тербелістік қозғалыстар мен дірілдер кезінде майлау майы жүктемелі аймақтан ығыстырылады, онда подшипник беттері тым көп жылжылмайды. Майлау майы болмаған жағдайда, кішкентай тербелістік қозғалыстар қайталанғанда тозу күшейеді. Соның салдарынан пайда болатын тозу қалдықтары тотығып, абразивті қосылыстар түзеді, бұл тозуды одан әрі жеделдетеді.
False brinelling is a bearing damage caused by fretting, with or without corrosion, that causes imprints that look similar to brinelling, but are caused by a different mechanism. False brinelling may occur in bearings which act under small oscillations or vibrations. The basic cause of false brinelling is that the design of the bearing does not have a method for redistribution of lubricant without large rotational movement of all bearing surfaces in the raceway. Lubricant is pushed out of a loaded region during small oscillatory movements and vibration where the bearings surfaces repeatedly do not move very far. Without lubricant, wear is increased when the small oscillatory movements occur again. It is possible for the resulting wear debris to oxidize and form an abrasive compound which further accelerates wear.
Әрекет ету механизмі
Қалыпты жұмыс жағдайында, домалақ элементі бар подшипникте роликтер мен жүзу жолдары май немесе май сияқты майлау заттарының жұқа қабатымен бөлінеді. Бұл майлау заттары көбінесе сұйық (қатты емес) түрде болғанымен, жоғары қысымда қатты денелер сияқты әрекет етеді және подшипник пен жүзу жолының тікелей жанасуына жол бермейді. Егер майлау заттары алынып тасталса, подшипниктер мен жүзу жолдары тікелей жанаса алады. Подшипниктер мен жүзу жолдары көзге тегіс көрінсе де, микроскопик деңгейде олар тегіс емес. Сондықтан, әр беттің жоғары нүктелері ғана жанасады, ал "төңкеріктер" жанаспайды. Осылайша, подшипникке түсетін жүктеме бет ауданының өте аз бөлігіне таралады, контактілік кернеу артады, нәтижесінде әр беттің кішкентай бөліктері сынды немесе қысыммен бірігіп, кейін подшипник домалағанда үзіледі. Сынған бөлшектер тозу қалдықтары деп аталады. Тозу қалдықтары зиянды, себебі олар айналасындағы беттік өңдеумен салыстырғанда үлкен болып келеді және жоғары контактілік кернеудің пайда болуына себеп болады. Соған қоса, қарапайым подшипниктердегі болат тотығуға (тотыққа) ұшырап, тозуды жылдамдататын, абразивті қоспа түзеді.
In normal operation, a rolling element bearing has the rollers and races separated by a thin layer of lubricant such as grease or oil. Although these lubricants normally appear liquid (not solid), under high pressure they act as solids and keep the bearing and race from touching. If the lubricant is removed, the bearings and races can touch directly. While bearings and races appear smooth to the eye, they are microscopically rough. Thus, high points of each surface can touch, but "valleys" do not. The bearing load is thus spread over much less area increasing the contact stress, causing pieces of each surface to break off or to become pressure welded then break off when the bearing rolls on. The broken off pieces are also called wear debris. Wear debris is bad because it is relatively large compared to the surrounding surface finish and thus creates more regions of high contact stress. Worse, the steel in ordinary bearings can oxidize (rust), producing a more abrasive compound which accelerates wear.
Жалған шұңқырлауды симуляциялау
Шектеулі элементтер әдісінің көмегімен жалған браннелингтің симуляциясы жасау мүмкін. Симуляция үшін домалақ элемент пен жүріс жолы арасындағы салыстырмалы орын ауыстырулар (сырғанау) және домалақ контактідегі қысым анықталады. Симуляция мен эксперименттерді салыстыру үшін үйкеліс жұмысының тығыздығы қолданылады, ол үйкеліс коэффициенті, сырғанау және жергілікті қысымның көбейтіндісі болып табылады. Симуляция нәтижелері маңызды қолдану параметрлерін анықтау немесе зақымдану механизмдерін түсіндіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Жалған браннелинг механизмінің физикалық симуляциясы 1980-ші жылдардан бері Fafnir подшипниктерінің сынақ құралында стандартталды, онда екі жиын иілгіш шарлы подшипниктер белгілі бір жүктемемен қысылады және подшипниктер стандартталған жағдайларда эксцентрикалық қолмен тербеледі. Бұл ASTM D4170 стандартына әкелді. Ескі әдіс болғанымен, бұл жалған браннелинг зақымдануын болдырмау қажетті майлар үшін сапаны бақылаудың басты әдісі болып табылады.
The simulation of false brinelling is possible with the help of the finite element method. For the simulation, the relative displacements (slip) between rolling element and raceway as well as the pressure in the rolling contact are determined. For comparison between simulation and experiments, the friction work density is used, which is the product of friction coefficient, slip and local pressure. The simulation results can be used to determine critical application parameters or to explain the damage mechanisms. Physical simulation of the false brinelling mechanism has been standardized since the 1980's in the Fafnir Bearing test instrument, where two sets of thrust ball bearings are compressed with a fixed load, and the bearings are oscillated by an excentric arm under standardised conditions. This culminated in the ASTM D4170 standard. Although an old method, this is still the leading quality control method for greases that need to avoid the false brinelling damage.
Мысалдар
Жалған бринлингті алғаш рет 1937 жылы Алмен сипаттаған. Алмен дөңгелек подшипниктерінің клиенттерге жеткізілмей тұрып зақымданатынын анықтады. Бұдан әрі, ол автомобильдерді ұзақ қашықтыққа тасымалдағанда подшипниктердің көбірек зақымданатынын және тасымалдау маусымының да әсер ететінін байқады. Подшипниктердің зақымдану себебі – тасымалдау кезінде туындаған микро тербелістер. Шағын тербелістер шарлаудың шаршылануына алып келеді, содан кейін бөлшектердің түзілуі орын алады, олар шар мен подшипник жүзінің арасындағы жанасу аймағын абразивті түрде зақымдайды, нәтижесінде әдеттегі тозу зақымдануы пайда болады. Зақымның бринлингке ұқсас болғандықтан, оны жалған бринлинг деп атады. Автокөлік жеткізу мәселесі шешілгенімен, қазіргі заманда да көптеген мысалдар бар. Жел турбиналарындағы айналмалы подшипниктер маңызды техникалық қызмет көрсету мәселесі болып табылады, сондықтан жалған бринлингтің зақымдануын азайтатын арнайы майлар жасалды. Осыған ұқсас зақымданулар электр және электрондық контактілерде де кездесуі мүмкін, олар пайдалану кезінде дірілге ұшырайды, мысалы, аэроғарыш және автомобильдік жалғастырғыштар, тіпті батарея бөлімшелерінде. Бұл аймақтардағы зақымдану подшипниктердегі жалған бринлинг сияқты ауыр болмауы мүмкін, бірақ зақымдану механизмдері ұқсас және жанасуда бөлшектердің түзілуіне әкеледі, бұл электрлік байланысқа күшті әсер етеді. Сондай-ақ, генераторлар немесе сорғылар осы зақымданудан істен шығуы немесе жөндеуді қажет етуі мүмкін, сондықтан жақын жердегі қосалқы агрегатты көбінесе өшіріп қояды, бірақ қажет болған кезде пайдалануға қосады. Алайда, қызығы, жұмыс істеп тұрған агрегаттан туындаған діріл өшірілген агрегатта подшипниктердің бұзылуына себеп болуы мүмкін. Осы агрегатты қосқанда, подшипниктер зақымданудан шу шығаруы мүмкін және агрегат пен оның подшипниктері жаңа болса да, бірнеше күн немесе апта ішінде толығымен істен шығуы мүмкін. Көбінесе қолданылатын шешімдерге мыналар жатады: қосалқы агрегатты жұмыс істеп тұрған және дірілдеп тұрған агрегаттан қашыққа орналастыру; қосалқы агрегаттардың біліктерін жүйелі түрде (мысалы, апта сайын) қолмен айналдыру; немесе екеуін де жүйелі түрде (мысалы, апта сайын) жұмыс істеу үшін алмастыру. Соңғы кезде велосипедтік рульдік бағыттағыштар "түзу алға" орналасқанда жалған бринлингке ұшырауға бейім, себебі вилканың иілуінен шағын қозғалыстар пайда болады. Жақсы заманауи рульдік бағыттағыштар осы иілуді өтеу үшін қарапайым подшипниктерді қамтиды, ал шарлау жүзі таза айналу қозғалысын қамтамасыз етеді. Қазіргі заманғы жел турбиналарының подшипниктері жиі жалған бринлингке ұшырайды. Әсіресе тербеліс жағдайында қолданылатын айналмалы подшипниктерде жалған бринлингтік зақымданулар жиі кездеседі.
False brinelling was first mentioned by Almen in 1937. Almen found that wheel bearings were damaged before they were used by customers. Furthermore, he found that the bearings were more damaged for long distance shipping of the cars and that the season of shipping also had an influence. The reason for the damaged bearings were micro oscillations which occurred due to the shipping. The small oscillations result in fatigue cracking, followed by release of particles that subsequently start to abrasively damage the contact area between a ball and the bearing race, resulting in a typical wear damage. Because the damage has a similar look to brinelling, it was called false brinelling. Although the car delivery problem has been solved, there are many modern examples. A major maintenance problem are the pitch bearings in wind turbines, for which specialty greases had to be developed that result in almost no false brinelling damage. Similar damage may also occur in electric and electronic contacts that are subjected to vibrations during use, think of aerospace and automotive connectors and even remote control battery compartments. Although the damage in these areas may not be as severe as the false brinelling in bearings, the damage mechanisms are similar and result in the creation of particles in the contact that can severely influence the electrical connection. Also, generators or pumps may fail or need service because of this damage, so it is common to have a nearby spare unit which is left off most of the time but brought into service when needed. Surprisingly, however, vibration from the operating unit can cause bearing failure in the unit which is switched off. When that unit is turned on, the bearings may be noisy due to damage, and may fail completely within a few days or weeks even though the unit and its bearings are otherwise new. Common solutions include: keeping the spare unit at a distance from the one which is on and vibrating; manually rotating shafts of the spare units on a regular (for example, weekly) basis; or regularly switching between the units so that both are in regular (for example, weekly) operation. Until recently, bicycle headsets tended to suffer from false brinelling in the "straight ahead" steering position, due to small movements caused by flexing of the fork. Good modern headsets incorporate a plain bearing to accommodate this flexing, leaving the ball race to provide pure rotational movement. Bearings of modern wind turbines are often affected by false brinelling. Especially the pitch bearing, which is used under oscillation, shows often false brinelling damages.