Κατασκευή πειραματικής διάταξης εδράνων κύλισης και μελέτη της συμπεριφοράς ένσφαιρων τριβέων με ελεγχόμενους ρύπους στο λιπαντικό

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και η κατασκευή μιας πειραματικής διάταξης εδράνων κύλισης και η διεξαγωγή, με τη χρήση της, πειραμάτων ελέγχου της συμπεριφοράς ένσφαιρων εδράνων (ένσφαιρων τριβέων), συγκεκριμένα των SKF 1207 EKTN9, με την προσθήκη ρύπων διαφορετικής σκληρότητας και κοκκομετρίας στο λιπαντικό. Η διάταξη που χρησιμοποιήθηκε είναι πρωτότυπη ιδιοκατασκευή που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στο εργαστήριο Στοιχείων Μηχανών του Ε.Μ.Π. με υλικά του εμπορίου και με χρήση υπάρχοντος εξοπλισμού. Σκοπός των πειραμάτων είναι η μελέτη της συμπεριφοράς και των αστοχιών που παρουσιάζονται σε έδρανα κύλισης στα όποια μεταβάλλεται ο συντελεστής ρυπαρότητας (contamination factor) ο οποίος, μεταξύ άλλων, είναι υπεύθυνος για τη μεταβολή της ονομαστικής διάρκειας ζωής των εδράνων συμφώνα με το ISO 281. Ο συντελεστής αυτός μεταβλήθηκε στα πειράματα που διεξήχθησαν, με την προσθήκη ρύπων στο γράσο SKF LGMT3 που χρησιμοποιήθηκε για την λίπανση των εδράνων/δοκιμίων. Οι ρύποι είναι δύο υλικών, χάλυβας και κορούνδιο, σε τέσσερεις διαφορετικές κοκκομετρίες ο καθένας (8 πειράματα). Τα πειράματα διεξήχθησαν για προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα και καθ’ όλη τη διάρκεια της λειτουργίας, τα σήματα ταλαντώσεων των εδράνων συλλέγονταν και καταγράφονταν. Μετά το πέρας κάθε πειράματος, πραγματοποιήθηκε οπτικός έλεγχος των χαρακτηριστικών της επιφάνειας κύλισης των εδράνων, με χρήση στερεοσκοπίου, ώστε να διαπιστωθεί ποιοτικά το επίπεδο φθοράς τους. Από τα δεδομένα που συλλέχτηκαν έγινε αξιολόγηση της κατάστασης κάθε εδράνου σε σχέση με τους ρύπους που χρησιμοποιήθηκαν.

In this diploma thesis a rolling bearing test rig was designed and constructed for the experimental study of ball bearings, especially the SKF 1207 EKTN9, under controlled contaminated lubrication with particles of different size and hardness. The test rig was designed and constructed in the laboratory of NTUA Machine Elements with commercial materials and existing equipment. The experiments study the behavior and failures occurring in rolling bearings when the contamination factor is changing, a factor that is responsible, among other things, for the modification of bearing rating life, according to ISO 281. In experiments the contamination factor was changing due to addition of particle contaminants to the SKF LGMT3 grease used to lubricate the bearings. The particles are of two materials, steel and corundum, in four different sizes each one (8 experiments). The experiments were performed for predetermined intervals and throughout the course of operation, the vibration signal of bearings collected and recorded. After each experiment, a visual inspection of the characteristics of the rolling surface of the bearings performed, using a stereoscope to estimate qualitatively the wear progress. From the data collected the condition of the bearing was evaluated according to the contaminants were used.