W idealnym świecie inżynierii łożysko kulkowe jest elementem o precyzyjnie wyliczonej żywotności. Katalogowe parametry, takie jak nośność dynamiczna czy trwałość zmęczeniowa, sugerują lata bezproblemowej pracy. Jednak rzeczywistość na hali produkcyjnej rzadko pokrywa się z tymi wyliczeniami. Zdecydowana większość łożysk kończy swój żywot znacznie przed czasem, a co gorsza, rzadko jest to wina samej części.
Łożysko, jako element precyzyjny i wrażliwy, pierwsze przyjmuje na siebie skutki błędów, które popełniono przy smarownicy, podczas montażu czy w szafie sterowniczej. Przeanalizujmy czterech głównych podejrzanych o problemy łożysk kulkowych.
Smarowanie
Smarowanie to temat rzeka, w którym najłatwiej o błąd. Powszechnie uważa się, że głównym problemem jest brak smaru. Owszem, praca „na sucho” błyskawicznie niszczy element, ale w praktyce przemysłowej równie często spotykamy się z sytuacją odwrotną, czyli przesmarowaniem.
Wielu operatorów, w dobrej wierze, wtłacza do opraw zbyt dużą ilość środka smarnego. To błąd krytyczny. Łożysko nie potrzebuje kąpieli w smarze, lecz jedynie filmu smarnego. Nadmiar smaru w ograniczonej przestrzeni oprawy powoduje drastyczny wzrost oporów wewnętrznych. Energia ta zamienia się w ciepło, a to prowadzi do degradacji chemicznej smaru - olej bazowy oddziela się od zagęszczacza i wycieka, pozostawiając wewnątrz skorupę, która nie ma właściwości smarnych.
Innym, często pomijanym aspektem, jest mieszanie niekompatybilnych środków. Dodanie smaru na bazie polimocznika do łożyska nasmarowanego wcześniej smarem litowym może doprowadzić do reakcji, która zmieni konsystencję mieszaniny w płyn lub twardą masę. Efektem tego może być przerwanie filmu olejowego, kontakt metal-metal i nieodwracalne uszkodzenie powierzchni tocznych.
Niewspółosiowość
Wielu łożyskom wyrok śmierci wydaje się jeszcze zanim maszyna zostanie uruchomiona. Skutki błędów montażowych ujawniają się dopiero po czasie.
Jeśli wały silnika i pompy nie są idealnie w osi, łożysko zostaje zmuszone do pracy w warunkach, do których nie zostało zaprojektowane. Obciążenie nie rozkłada się równomiernie na wszystkie kulki, lecz skupia się na krawędzi bieżni. Generuje to ogromne naprężenia punktowe, prowadzące do zmęczenia materiału.
Warto też wspomnieć o pasowaniach. Zbyt ciasne osadzenie łożyska kasuje jego luz wewnętrzny, prowadząc do przegrzania. Zbyt luźne powoduje obracanie się pierścienia na czopie wału, co niszczy sam wał, generując koszty znacznie wyższe niż sama wymiana łożyska.
Zanieczyszczenia i uszkodzone uszczelnienia
Trzecie problematyczne zjawisko bywa najbardziej prozaiczne. Łożysko to mechanizm precyzyjny, gdzie szczeliny robocze wynoszą mikrometry. Wystarczy drobina piasku, opiłek metalu czy kurz produkcyjny, aby zniszczyć gładź bieżni.
Ciała obce, które dostaną się do wnętrza łożyska, działają jak pasta ścierna. Z każdym obrotem wału degradują powierzchnię kulek i bieżni, powodując wgniecenia i zarysowania. Równie niebezpieczna jest woda oraz agresywne chłodziwa. Nawet śladowa ilość wilgoci potrafi drastycznie skrócić żywotność łożyska poprzez korozję wżerową.
Tu kluczową rolę odgrywają uszczelnienia, a paradoksalnie, często to najtańszy element decyduje o życiu najdroższego podzespołu. Zaniedbanie stanu uszczelnień lub montaż brudnymi narzędziami (np. rękawicami pełnymi opiłków) to kuszenie losu. W naszym serwisie często widzimy łożyska zniszczone nie przez pracę, ale przez środowisko, przed którym nie zostały obronione.
Zmęczenie materiału
Nawet jeśli łożysko jest poprawnie zamontowane i nasmarowane, wciąż podlega prawom fizyki. Zmęczenie materiału to naturalny proces, ale pewne warunki pracy potrafią go drastycznie przyspieszyć.
Klasycznym objawem zmęczenia jest złuszczenie. Pod wpływem cyklicznych obciążeń pod powierzchnią bieżni powstają mikropęknięcia. Z czasem łączą się one, a fragmenty metalu odpadają, tworząc wyrwy. Jest to sygnał, że łożysko osiągnęło kres swojej wytrzymałości lub zostało dobrane ze zbyt małym zapasem nośności.
Istnieje jednak zjawisko bardziej podstępne, a dotyka ono maszyny, które nie pracują. Jeśli rezerwowy silnik stoi na hali obok pracującej, silnie wibrującej maszyny, drgania podłoża przenoszą się na jego łożyska. Kulki, mimo że się nie toczą, wykonują mikroruchy w jednym miejscu, wycierając smar i żłobiąc dołki w bieżni. Gdy w końcu uruchomimy maszynę rezerwową, łożysko od pierwszej sekundy nadaje się do wymiany.
Awaria łożyska rzadko jest nagłym wypadkiem, ponieważ to proces, który maszyna komunikuje znacznie wcześniej poprzez zmianę wibracji czy temperatury. Bardzo ważne jest, aby traktować każde uszkodzone łożysko jako bazę wiedzy. Największym błędem, jaki można popełnić po awarii, jest szybkie wyrzucenie zniszczonej części i montaż nowej, byle tylko wznowić produkcję. Uszkodzona bieżnia, kolor smaru czy ślad współpracy to bezcenne dane. Zatem wprowadźcie w swoim zespole nawyk analizy uszkodzonych części.
Jeśli Twoje maszyny wymagają częstych wymian łożysk, a przestoje generują straty - skontaktuj się z nami. Pomożemy Ci znaleźć prawdziwą przyczynę i wdrożyć rozwiązania, które przywrócą spokój Twojemu działowi Utrzymania Ruchu.
