یاتاقانها اجزای بسیار قابل اطمینانی هستند و عمر آنها معمولاً بیشتر از تجهیزاتی است که بر روی آنها نصب میشوند. اما هر چند از خرابی یاتاقانها کمتر به عنوان علتی برای خرابی سایر تجهیزات یاد میشود، اما گاهی هم پیش میآید که این اجزا خراب میشوند. در هر صورت، اگر یاتاقانها خراب شوند، معمولاً پیامدهای شدید و بحرانی دارند و منجر به خاموشی و تعمیرات هزینهبر خواهند شد.
در مواردی که یاتاقانها خراب میشوند، صرفاً بخش اندکی از خرابی آنها به خاطر مشکلات مواد است. بیشتر خرابیهایی که در این اجزا رخ میدهند، به دلیل شرایطی است که میتوان جلوی آنها را گرفت. معمولاً دلایل خرابی یاتاقانها به شرح زیر است:
- شرایط بد و نامناسب کاری
- انبارش، جابجایی و نصب نادرست
- روانکاری نامناسب
در این مقاله در خصوص خرابی یاتاقانها به واسطه مشکلات روانکاری صحبت میکنیم. در واقع، در صورتی که یاتاقانها را درست گریس کاری کنید، میتوانید خرابی آنها را تا 50% کم کنید.
جلوگیری از روانکاری اشتباه
یاتاقانهای ضداصطکاک را باید روانکاری کنید تا از تماس فلز با فلز در اجزای غلتشی، جدارههای یاتاقان و بدنه آنها جلوگیری شود. علاوه بر این، روانکاری باعث میشود تا از سایش و خوردگی جلوگیری شده، حرارت پخش شده، آلودگیها و ذرات جامد و مایع از بین یاتاقانها خارج شده و سر و صدا هم کمتر شود. در صورتی که یاتاقان به خوبی روانکاری شود، عمر آن بیشتر میشود.
در خود یاتاقانها هم دلایل مختلفی برای خرابی روانکار وجود دارد:
- پایینبودن کیفیت یا ویسکوزیته روانکار
- خرابشدن روانکار به دلیل اینکه مدت زیادی کار کرده و تعویض نشده است
- دمای بیش از حد تحمل گریس نسوز
- آلودگی با ذرات خارجی
- استفاده از گریس با پایه نامناسب برای موارد کاربرد خاص
- روانکاری بیش از اندازه
برای آنکه یاتاقانهای غلتشی به خوبی کار کنند، همواره باید یک لایه الاستوهیدرودینامیک بسیار نازک در حد چند میلیونیوم اینچ از روانکار بین اجزای غلتشی و جداره یاتاقان و بین بدنه، رینگها و اجزای غلتشی وجود داشته باشد. با انتخاب گریس مناسب و ایجاد یک فیلم با ضخامت کافی بین اجزای مختلف و جداکردن آنها میتوانید از خرابیهای مرتبط با روانکاری یاتاقانها جلوگیری کنید. گریس خوب مرز بین اجزای مختلف را روانکاری میکند.
اگر جداره یاتاقان یا اجزای غلتشی دچار رنگپریدگی شده یا به رنگ آبی یا قهوهای در بیایند، بدان معنا است که روانکار خراب شده است. در این صورت، اجزای غلتشی، رینگها و بدنه دچار سایش بیش از اندازه شده، حرارت بالا میرود و در نهایت، خرابیهای فاجعهبار به وجود میآید.
اگر مقدار گریس کم بوده یا خواص روانکاری خود را از دست بدهد، فیلم روغن با توان باربرداری کافی ایجاد نخواهد شد. در نتیجه، در اجزای غلتشی و جداره یاتاقان، فلز با فلز تماس پیدا میکند و سایش چسبناک به وجود میآید.
سایش چسبناک منجر به خراشیدگی، پوستپوستشدن، گیرکردن و سر و صدا میشود. دلیل ایجاد این مشکلات هم آن است که فیلم روانکار بیش از اندازه نازک است و در نتیجه نمیتواند جلوی جوشخوردن میکروسکوپی بین قطعاتی که با هم در تماس هستند و روی هم میلغزند را بگیرد.
پس از آنکه این قطعات به هم جوش میخورند، نیروهای لغزنده بین آنها باعث میشود تا فلز از روی یک سطح کنده شده، حفرههای ریزی روی آن به وجود آمده و به سطح دیگر بچسبند.
این خرابی ها منجر به آسیبهای جدیتر دیگر هم میشوند. هر چند که سایش چسبناک در سطح میکروسکوپی آغاز میشود، اما همچنان پیشرفت میکند و ناگهان آغاز میشود. برای پیشگیری از سایش لازم است بدانید که چه موقع باید روانکاری را انجام دهید و چه مقدار گریس به کار ببرید.
انتخاب گریس مناسب
شکی نیست که روانکاری نقشی بسیار مهم و حیاتی در عملکرد و عمر یاتاقانها دارد. اگر روانکاری انجام نشود، یاتاقانها زودتر از معمول خراب میشوند و احتمالاً منجر به خرابی تجهیزات دیگر هم خواهند شد. سه مسأله مهم که در روانکاری یاتاقانها باید در نظر گرفته شوند، عبارتند از:
- مشخصکردن مقدار درست و مناسب: در صورتی که از کمترین مقدار روانکار استفاده شود، یاتاقانهای غلتشی در دمای بهینه خود کار میکنند. مقدار روانکار لازم، همچنین به سایر کارهایی مانند خنککاری و آببندی که یاتاقان باید انجام دهد نیز بستگی دارد.
- مشخصکردن نوع درست و مناسب: یاتاقانهای غلتشی را میتوانید با گریس یا روغن روانکاری کنید. در بعضی از موارد خاص میتوانید از روانکارهای جامد هم استفاده کنید.
- تمیز نگهداشتن روانکار.
انتخاب روانکار به شرایط مختلفی مانند دمای کاری، سرعت دوران، بار و محیط نیز بستگی دارد. معمولاً روغن مناسبترین ماده روانکار است، اما به خاطر ملاحظات طراحی نمیتوان همیشه از آن استفاده کرد. مخصوصا برای بیرینگ ها، که برای روانکاری آنها بیشتر از گریس ها استفاده می شود. مانند گریس لیتیوم ، گریس لیتیوم کمپلکس ، و یا گریس کلسیم سولفنات.
در مواردی که یاتاقانها با سرعت و دمای معمولی کار میکنند، میتوان از گریس برای روانکاری آنها استفاده کرد. استفاده از گریس نسبت به روغن مزایای زیادی دارد. مثلاً روانکاری با گریس سادهتر و ارزانتر است. گریس، چسبندگی بهتری دارد و حفاظت بیشتری در برابر رطوبت و آلودگیها ایجاد میکند.
انتخاب گریس مناسب نیز بستگی به مورد استفاده دارد. عواملی که باید در این زمینه در نظر گرفته شوند، عبارتند از سختی (سازگاری)، پایداری (امکان دستیابی به سازگاری) و مقاومت در برابر آب (تولید امولسیون).
در هر حال، گریس همان روغن است که در یک پایه یا حامل قرار گرفته است. زمانی که این پایهها در برابر رطوبت یا حرارت قرار میگیرند، به کف یا خاکستر کربن تبدیل میشوند. به همین دلیل باید از مواد افزودنی سنتزی استفاده کنید تا از خرابشدن پایه جلوگیری شود.
اگر مقدار گریس بیش از اندازه معمول باشد، حرارت به ویژه در سرعتهای زیاد بالا میشود، زیرا اجزای غلتشی باید گریس را بیرون بریزند. این مسأله باعث میشود تا گریس تلاطم داشته و حرارت زیاد شود. اضافهکردن گریس بیشتر فقط مشکلات را بیشتر کرده و منجر به خرابی آببند میشود.
در مواردی که یاتاقان با سرعت پایین کار میکند و لازم است تا از آن در برابر خوردگی جلوگیری شود، باید بدنه یاتاقان را به طور کامل با گریس بپوشانید. مدت زمانی که یک یاتاقان میتواند بدون روانکاری به صورت رضایتبخش کار کند، بستگی به اندازه یاتاقان، نوع آن، سرعت، دمای کاری و گریس مورد استفاده دارد.
با توجه به اینکه عوامل مختلفی در تعیین بازه روانکاری دخیل است، بهتر است که بر روی یک روانکار نقطهای خودکار سرمایهگذاری کنید. در سیستم روانکاری هوشمند OnTrak SmartLube در اتحادیه اروپا از فناوری فراصوتی برای پیداکردن اصطکاک استفاده شده و مقدار گریس مناسب به صورت خودکار پخش میشود.
در مواردی که سرعت یا شرایط کاری به گونهای باشد که امکان استفاده از گریس ممکن نباشد یا در مواردی که لازم است تا حرارت از یاتاقان جدا شود، استفاده از روغن ترجیح داده میشود. معمولاً از روغن استفاده میشود تا الزامات کاری در سایر اجزایی همچون آببندها و چرخدندهها نیز برآورده شود.
در سرعتهای پایین شفت، استفاده از سیستمهای حمام روغن یک گزینه مناسب است. با توجه به اینکه روغن در دماهای بالا مرتباً تغییر میکند، میتوانید از سیستم گردش روغن استفاده کنید تا از این تغییرات جلوگیری شود. در سرعتهای بالای شفت، روغن باید در قسمتهای داخلی یاتاقان هم نفوذ کند تا حرارت زیادی که ایجاد شده است را از بین ببرد.
با استفاده از سیستم تزریق روغن هم میتوان مطمئن شد که روغن به تمام قسمتهایی که لازم است، میرسد. سرعت تزریق روغن باید به قدری بالا باشد که بتواند در جریان گردابی هوا که به واسطه چرخش یاتاقان ایجاد میشود، نفوذ کرده و از آن عبور کند.
بازه تعویض روغن بستگی به شرایط کاری و کیفیت روغن دارد. در سیستمهای حمام روغن، اگر دما بیشتر از 120 درجه فارنهایت باشد یا در صورتی که ماشین در محیط بسیار کثیف کار کند یا در معرض آلودگی قرار داشته باشد، باید روغن را زودتر عوض کنید.
در سیستمهای گردش روغن باید کیفیت روغن را بررسی کنید تا زمان تعویض روغن مشخص شود. برای این کار باید ببینید که آیا ذرات ساینده در روغن وجود دارد، روغن اکسید شده یا اینکه مواد افزونی از بین رفتهاند یا خیر.
اهمیت ویسکوزیته روانکار
ویسکوزیته روغن به همان اندازه مقدار روغن اهمیت دارد تا بتوان مطمئن شد که روانکاری کافی است. ویسکوزیته لازم بستگی به دمای کاری، سرعت و بار دارد. اگر ویسکوزیته کافی نباشد، سطوح به شکل براق یا شفاف دیده میشوند.
هر چه آسیب بیشتر میشود، سطوح بیشتر شبیه به برفک میشوند و در واقع به صورت پوستهپوسته در میآیند (در واقع خستگی در سطح به وجود میآید که منجر به تراشیدهشدن یا پوستپوستشدن میشود). اندازه این پوستهها ریزتر از پوستههای درشتتری است که به خاطر خستگی به وجود میآیند.
در مرحله پوستپوستشدن، تکههای ریز نقرهایرنگ فلز که از جداره یاتاقان جدا میشوند، «پرزهایی» را به وجود میآورند که گاهی میتوانید آنها را حس کنید. ناحیه پوستپوستشده در یک جهت همواره به نظر میرسد، اما در جهت دیگر زمخت است (یک برس پرزدار را تصور کنید). با جداشدن فلز از روی سطوح، چالههایی بر روی آنها ایجاد شده و پوستپوستشدن بیشتر میشود تا اینکه کنده شود.
در صورتی که دو سطح بر روی هم بلغزند و روانکار نتواند از چسبیدن سطوح به یکدیگر جلوگیری کند، مشکلی به نام لهشدگی به وجود میآید. تکههای ریز از روی یک سطح کنده شده و سپس، به یکی از این دو سطح مجدداً جوش میخورند.
لهشدگی لغزشی زمانی رخ میدهد که اجزای غلتشی از قسمت بدون بار بر روی قسمت تحت بار میروند. اگر ماده روانکار خیلی خشک و سفت باشد، این نوع آسیب به وجود میآید که بیشتر در یاتاقانهای بزرگ رخ میدهد.
لهشدگی در سطوح غلتشی و در جدارههای یاتاقانهای غلتشی کروی یا استوانهای رخ میدهد. این مشکل به دلیل چرخش دیرهنگام غلتکها در قسمت بدون بار رخ میدهد، زیرا در این قسمت رینگها نمیتوانند غلتکها را به حرکت در آورند. بنابراین، سرعت دوران در این قسمت کمتر از سرعت غلتکها در قسمت تحت بار است. در نتیجه، غلتکها به سرعت شتاب میگیرند و لغزشی که به وجود میآید، به قدری زیاد است که باعث لهشدن میشود.
شیارافتادن هم یکی دیگر از مشکلاتی است که به خاطر کمبودن روانکار به وجود میآید. قسمتهایی که در معرض اصطکاک ناشی از لغزش قرار دارند، مانند فلنجها و انتهای غلتکها، اولین قسمتهایی هستند که این مشکل در آنها رخ میدهد.
در سرعتهای بالا، نیروهای داخلی هم اهمیت پیدا میکنند و روانکاری باید به بهترین شکل انجام شود. نیروهای اینرسی که در سرعتهای بالا و به واسطه توقف و حرکتهای ناگهانی ایجاد میشوند، نیروهای زیادی را بین اجزای غلتشی و بدنه به وجود میآورند. این نیروها بدنه را میکشند و در نهایت، باعث میشوند تا بدنه ترک خورده و بشکند.
اگر جریان روانکار در درون سیستم گردش روغن کم باشد، یاتاقانها شیب بر میدارند. قسمت بین فلنج راهنما و انتهای بزرگتر غلتک در معرض حرکت لغزشی قرار گرفته و روانکاری آن نسبت به قسمتهایی که حرکت غلتشی دارند، سختتر میشود. در نتیجه، بعضی از غلتکها خودشان به فلنج راهنما جوش میخورند.
نشتی در آب بندی
حتی در بهترین شرایط کاری هم ممکن است که آببندها نشتی پیدا کنند. معمولاً نشتی در آببندها را میتوان به سه دلیل دانست:
- شرایط و اندازه شفت و سوراخ بدنه
- روشهای نامناسب برای نصب
- آلودگی
معمولترین دلیل برای نشتی در آببند، خوردگی یا خراشیدگی در شفت است که معمولاً به خاطر ساییدگی ناشی از آلودگیها رخ میدهد. سادهترین راه برای کمکردن آلودگیها نگهداری مناسب و خارجکردن این آلودگیها است. در واقع، زمانی که گریس به یاتاقانها میرسد، ذرات و آلودگیها به گریس وارد میشوند. میتوانید از یک روانکننده تکنقطهای استفاده کنید تا ماده روانکار شما تا زمان خارجشدن آن در یک محیط تمیز و خشک قرار گیرد.
اگر هدف اصلی در استفاده از آببند خارجکردن ذرات خارجی باشد، لبه آببند باید به جای آنکه رو به یاتاقان باشد، رو به آلودگیها قرار گیرد. در صورتی که روانکار در معرض فشار ناشی از حرارت یا سایر منابع دیگر قرار داشته باشد، این لبه باید به سمت فشار قرار گیرد.
نشتی در آببند همیشه نشاندهنده خرابی آن نیست. مثلاً در یاتاقانهای بالشی همواره مقداری گریس از آببندها بیرون میزند. این موضوع نشان میدهد که آببند درست کار میکند.
روانکاری صحیح
نگهداری از یاتاقانهای غلتشی با روانکاری درست آغاز میشود، اما به این نکته توجه داشته باشید که برنامههای روانکاری موفق کمتر با حدس و گمان پیش میروند. بهترین شیوهها را یاد بگیرید و بر روی ابزارهای مناسب سرمایهگذاری کنید. با این کار میتوانید برنامه روانکاری خود را با خیال آسوده اجرا کنید و در نهایت، بهترین نتایج را به دست آورید.