Rulment (mecanic)

Mulți rulmenți necesită întreținere periodică pentru a preveni defectarea prematură, dar mulți alții necesită puțină întreținere. Aceștia din urmă includ diverse tipuri de rulmenți din polimeri, cu fluide și magnetici, precum și rulmenți cu elemente de rostogolire care sunt descriși cu termeni care includ rulment etanș și etanș pe viață. Aceștia conțin garnituri de etanșare pentru a ține murdăria afară și unsoarea înăuntru. Aceștia funcționează cu succes în multe aplicații, oferind o funcționare fără întreținere. Unele aplicații nu le pot utiliza în mod eficient.

Rulmenții neetanșați au adesea un racord de ungere, pentru lubrifiere periodică cu un pistol de ungere, sau o cupă de ulei pentru umplerea periodică cu ulei. Înainte de anii 1970, rulmenții etanși nu erau întâlniți pe majoritatea mașinilor, iar ungerea și ungerea erau o activitate mai frecventă decât în prezent. De exemplu, șasiurile automobilelor obișnuiau să necesite „lucrări de lubrifiere” aproape la fel de des ca și schimbările de ulei de motor, dar șasiurile automobilelor de astăzi sunt în mare parte etanșate pe viață. De la sfârșitul anilor 1700 până la jumătatea anilor 1900, industria se baza pe numeroși muncitori numiți ungeri pentru a lubrifia mașinile în mod frecvent cu cutii de ulei.

Mașinile de fabrică din zilele noastre au de obicei sisteme de lubrifiere, în care o pompă centrală servește încărcături periodice de ulei sau de unsoare dintr-un rezervor prin conducte de lubrifiere către diferitele puncte de lubrifiere din suprafețele de rulare ale mașinii, butucii rulmenților, blocurile de perne și așa mai departe. Momentul și numărul acestor cicluri de lubrifiere sunt controlate de controlul computerizat al mașinii, cum ar fi PLC sau CNC, precum și de funcțiile de comandă manuală, atunci când este nevoie ocazional. Acest proces automatizat este modul în care sunt lubrifiate toate mașinile-unelte CNC moderne și multe alte mașini moderne din fabrică. Sisteme de lubrifiere similare sunt, de asemenea, utilizate la mașinile neautomatizate, caz în care există o pompă manuală pe care operatorul mașinii trebuie să o pompeze o dată pe zi (pentru mașinile utilizate în mod constant) sau o dată pe săptămână. Acestea se numesc sisteme „one-shot” de la principalul lor argument de vânzare: o singură apăsare pe un mâner pentru a lubrifia întreaga mașină, în loc de o duzină de pompări ale unui pistol de alemite sau ale unui bidon de ulei într-o duzină de poziții diferite în jurul mașinii.

Sistemul de ungere din interiorul unui motor modern de autoturism sau de camion este similar în concept cu sistemele de lubrifiere menționate mai sus, cu excepția faptului că uleiul este pompat continuu. O mare parte din acest ulei curge prin pasaje forate sau turnate în blocul motor și în capetele de cilindri, scăpând prin orificii direct pe rulmenți și stropind în alte părți pentru a asigura o baie de ulei. Pompa de ulei pur și simplu pompează în mod constant, iar orice exces de ulei pompat în mod continuu scapă printr-o supapă de siguranță înapoi în carter.

Mulți rulmenți din operațiunile industriale cu ciclu ridicat au nevoie de lubrifiere și curățare periodică și mulți dintre ei necesită reglaje ocazionale, cum ar fi reglarea pretensionării, pentru a minimiza efectele uzurii.

Viața rulmenților este adesea mult mai bună atunci când rulmentul este menținut curat și bine lubrifiat. Cu toate acestea, multe aplicații fac dificilă o bună întreținere. Un exemplu este rulmenții din transportorul unui concasor de roci sunt expuși continuu la particule abrazive dure. Curățarea este puțin utilă, deoarece curățarea este costisitoare și totuși rulmentul este din nou contaminat imediat ce transportorul își reia activitatea. Astfel, un program bun de întreținere ar putea lubrifia frecvent rulmenții, dar nu ar include nicio demontare pentru curățare. Lubrifierea frecventă, prin natura sa, oferă un tip limitat de acțiune de curățare, prin înlocuirea uleiului sau a unsorii mai vechi (pline de nisip) cu o încărcătură proaspătă, care la rândul ei colectează nisip înainte de a fi deplasată de următorul ciclu. Un alt exemplu sunt rulmenții din turbinele eoliene, ceea ce face ca întreținerea să fie dificilă, deoarece nacela este plasată la înălțime, în zonele cu vânt puternic. În plus, turbina nu funcționează întotdeauna și este supusă unui comportament de funcționare diferit în diferite condiții meteorologice, ceea ce face ca o lubrifiere adecvată să fie o provocare.

Detectarea defectelor la cursele exterioare ale rulmenților rulmenților cu elemente de rostogolireEdit

Rulmenții cu elemente de rostogolire sunt utilizați pe scară largă în industriile de astăzi și, prin urmare, întreținerea acestor rulmenți devine o sarcină importantă pentru profesioniștii din domeniul întreținerii. Rulmenții cu elemente de rulare se uzează ușor din cauza contactului metal-metal, care creează defecte la nivelul pistei exterioare, al pistei interioare și al bilei. Este, de asemenea, cea mai vulnerabilă componentă a unei mașini, deoarece este adesea supusă unor condiții de sarcină mare și de viteză de rulare ridicată. Diagnosticarea regulată a defecțiunilor rulmenților rulmenților cu elemente de rulare este esențială pentru siguranța industrială și funcționarea mașinilor, alături de reducerea costurilor de întreținere sau evitarea timpului de oprire. Dintre piesa exterioară, piesa interioară și bila, piesa exterioară tinde să fie mai vulnerabilă la defecte și defecte.

Există încă loc de discuții cu privire la faptul dacă elementul rulant excită frecvențele naturale ale componentei rulmentului atunci când trece defectul pe piesa exterioară. Prin urmare, trebuie să identificăm frecvența naturală a cursei exterioare a rulmentului și armonicele sale. Defectele rulmenților creează impulsuri și are ca rezultat armonici puternice ale frecvențelor de defect în spectrul semnalelor de vibrații. Aceste frecvențe de defect sunt uneori mascate de frecvențele adiacente din spectru din cauza energiei lor reduse. Prin urmare, este adesea necesară o rezoluție spectrală foarte mare pentru a identifica aceste frecvențe în timpul unei analize FFT. Frecvențele naturale ale unui rulment cu element rulant în condiții de limită liberă sunt de 3 kHz. Prin urmare, pentru a utiliza metoda lățimii de bandă de rezonanță a componentei rulmentului pentru a detecta defecțiunea rulmentului într-o etapă inițială, trebuie adoptat un accelerometru cu domeniu de frecvență ridicat și trebuie achiziționate date obținute pe o durată lungă. O frecvență caracteristică a defectului poate fi identificată doar atunci când amploarea defectului este severă, cum ar fi cea a prezenței unei găuri în calea de rulare exterioară. Armonicele frecvenței de defect sunt un indicator mai sensibil al unui defect al pistei exterioare a rulmentului. Pentru o detectare mai serioasă a defecțiunilor rulmenților defecți ai rulmenților, tehnicile de formă de undă, spectru și anvelopă vor ajuta la dezvăluirea acestor defecțiuni. Cu toate acestea, dacă se utilizează o demodulare de înaltă frecvență în analiza plicului pentru a detecta frecvențele caracteristice defectelor rulmenților, profesioniștii din domeniul întreținerii trebuie să fie mai atenți la analiză din cauza rezonanței, deoarece aceasta poate conține sau nu componente de frecvență de defect.

Utilizarea analizei spectrale ca instrument de identificare a defectelor din rulmenți se confruntă cu provocări din cauza unor probleme cum ar fi energia scăzută, pătarea semnalului, ciclostaționaritatea etc. Deseori se dorește o rezoluție ridicată pentru a diferenția componentele de frecvență de defect de celelalte frecvențe adiacente de amplitudine mare. Prin urmare, atunci când semnalul este eșantionat pentru analiza FFT, lungimea eșantionului trebuie să fie suficient de mare pentru a oferi o rezoluție adecvată a frecvențelor în spectru. De asemenea, menținerea în limite a timpului de calcul și a memoriei, precum și evitarea aliasing-ului nedorit pot fi solicitante. Cu toate acestea, o rezoluție minimă de frecvență necesară poate fi obținută prin estimarea frecvențelor de defect ale rulmenților și a altor componente de frecvență a vibrațiilor și a armonicilor acestora datorate vitezei arborelui, alinierii greșite, frecvenței liniei, cutiei de viteze etc.

GarniturăEdit

Câțiva rulmenți folosesc o unsoare groasă pentru lubrifiere, care este împinsă în spațiile dintre suprafețele rulmenților, cunoscută și sub numele de garnitură. Unsoarea este menținută în poziție de o garnitură din plastic, piele sau cauciuc (numită și guler) care acoperă marginile interioare și exterioare ale pistei rulmentului pentru a împiedica unsoarea să scape.

Rulmenții pot fi, de asemenea, împachetați cu alte materiale. Din punct de vedere istoric, roțile de la vagoanele de cale ferată foloseau rulmenți cu manșon împachetați cu deșeuri sau resturi libere de bumbac sau fibre de lână îmbibate în ulei, apoi, mai târziu, s-au folosit tampoane solide de bumbac.

Ungător inelarEdit

Rulmenții pot fi lubrifiați de un inel metalic care se deplasează liber pe arborele rotativ central al rulmentului. Inelul atârnă în jos într-o cameră care conține ulei de lubrifiere. Pe măsură ce rulmentul se rotește, aderența vâscoasă atrage uleiul în sus pe inel și pe arbore, unde uleiul migrează în rulment pentru a-l lubrifia. Excesul de ulei este aruncat și se adună din nou în bazin.

Lubrifierea prin stropireEdit

O formă rudimentară de lubrifiere este lubrifierea prin stropire. Unele mașini conțin un bazin de lubrifiant în partea de jos, cu angrenaje parțial scufundate în lichid, sau bielete de manivelă care se pot balansa în bazin pe măsură ce dispozitivul funcționează. Roțile care se învârt aruncă uleiul în aer în jurul lor, în timp ce bielele de manivelă plesnesc la suprafața uleiului, stropindu-l la întâmplare pe suprafețele interioare ale motorului. Unele motoare mici cu combustie internă conțin în mod specific roți speciale de flinger din plastic care împrăștie aleatoriu uleiul în interiorul mecanismului.

Lubrifiere sub presiuneEdit

Pentru mașinile de mare viteză și de mare putere, o pierdere de lubrifiant poate duce la încălzirea rapidă a rulmenților și la deteriorarea acestora din cauza frecării. De asemenea, în medii murdare, uleiul poate fi contaminat cu praf sau resturi care sporesc frecarea. În aceste aplicații, o rezervă proaspătă de lubrifiant poate fi furnizată în mod continuu la rulment și la toate celelalte suprafețe de contact, iar surplusul poate fi colectat pentru filtrare, răcire și, eventual, reutilizare. Ungerea cu ulei sub presiune este utilizată în mod obișnuit la motoarele cu combustie internă mari și complexe, în părți ale motorului unde uleiul stropit direct nu poate ajunge, cum ar fi în sus, în ansamblurile supapelor de deasupra capului. Turbocompresoarele de mare viteză necesită, de asemenea, de obicei, un sistem de ulei sub presiune pentru a răci rulmenții și a-i împiedica să se ardă din cauza căldurii produse de turbină.

Rulmenți din material compozitEdit

Rulmenții din material compozit sunt proiectați cu o căptușeală de politetrafluoretilenă (PTFE) autolubrifiantă cu un suport metalic laminat. Căptușeala din PTFE oferă o fricțiune consistentă și controlată, precum și durabilitate, în timp ce suportul metalic asigură că rulmentul compozit este robust și capabil să reziste la sarcini și tensiuni ridicate pe toată durata sa de viață. Designul său îl face, de asemenea, ușor – o zecime din greutatea unui rulment tradițional cu element rulant.

.