TL؛ DR
تنجم أعطال علب التروس الصناعية عن سبع فئات رئيسية: تلف التروس، وتدهور المحامل، وتلف موانع التسرب، ومشاكل التشحيم، وعدم المحاذاة، وعدم التوازن، والإجهاد التشغيلي. ونادرًا ما تحدث هذه الأعطال بمعزل عن بعضها، إذ سرعان ما تتفاقم مشكلة صغيرة في منطقة ما لتتسبب في أضرار شاملة للنظام. إذا لم يتم اكتشافه مبكرا.
1. الأعطال المتعلقة بالتروس
ملابس العتاد
يحدث تآكل التروس عند احتكاك الأسطح المعدنية ببعضها أثناء التشغيل العادي. ويحدث التآكل الكاشط عندما تحتك الجسيمات الصلبة في الزيت بأسنان التروس، كما لو كانت ورق صنفرة. ستلاحظ هذا على شكل مظهر مصقول ومتآكل على أسطح الأسنان.
يختلف تآكل الالتصاق، إذ يحدث عندما تلتصق أسطح التروس ببعضها مؤقتًا تحت ضغط عالٍ، ثم تتمزق. يُنتج هذا سطحًا خشنًا وممزقًا، يبدو كما لو أن أحدهم انتزع قطعًا من المعدن.
التنقير والتنقير الدقيق
يظهر التآكل على شكل حفر صغيرة على أسطح أسنان التروس. تتشكل هذه الثقوب عندما يُسبب الضغط المتكرر شقوقًا صغيرة تؤدي في النهاية إلى كسر قطع المعدن.
يبدو التآكل الدقيق وكأنه مظهر رمادي متجمد على سطح التروس - وهو في الأساس ملايين من التآكلات الصغيرة جدًا التي لا يمكن رؤيتها بشكل فردي.
تشقق وكسر أسنان التروس
غالبًا ما تبدأ الشقوق في أسنان التروس من الجذر، حيث يتركز الضغط أثناء التشغيل. تنمو هذه الشقوق ببطء في البداية، ثم بسرعة عندما تصل إلى حجم حرج.
عادةً ما يحدث كسر السن الكامل فجأةً بعد أن يُضعفه الكسر بشكلٍ كافٍ. يمكن للقطعة المكسورة أن تُلحق الضرر بالتروس والمحامل والمكونات الأخرى أثناء تحركها عبر علبة التروس.
رد فعل عنيف مفرط
الارتداد هو الفجوة بين أسنان التروس عند تعشيقها. بعض الارتداد طبيعي وضروري، لكن الإفراط فيه يُسبب مشاكل.
التآكل/الالتصاق
يحدث التآكل عندما يتحلل غشاء الزيت بين أسنان التروس تمامًا. تلتحم الأسطح المعدنية العارية معًا مؤقتًا، ثم تتمزق مع استمرار دوران التروس.
عادةً ما تُسبب السرعات العالية، أو الأحمال الثقيلة، أو عدم كفاية التزييت تآكلًا. بمجرد أن يبدأ، تُولّد الأسطح الخشنة المزيد من الحرارة والاحتكاك، مما يُفاقم المشكلة بسرعة.
2. أعطال المحمل
إجهاد التقشر
يظهر التقشر على شكل تقشر أو تقشر في مسارات المحامل والعناصر المتدحرجة. يُسبب إجهاد المعدن الناتج عن دورات الإجهاد المتكررة شقوقًا تحت السطح تصل في النهاية إلى السطح. ثم تنكسر قطع المعدن، تاركةً حفرًا أو فجوات.
برينلينج
يُحدث التلميع الحقيقي انبعاجات دائمة في مسارات المحامل. تتشكل هذه الانبعاجات عندما تتجاوز أحمال الصدمات قوة خضوع المعدن. سترى علامات متباعدة بالتساوي تتوافق مع مواقع عناصر التدحرج.
يبدو التآكل الزائف (التآكل الناتج عن الاحتكاك) مشابهًا، لكن حدوثه مختلف. يُسبب الاهتزاز حركات طفيفة بين مكونات المحامل الثابتة، مما يؤدي إلى تآكل المادة وتكوين انخفاضات.
التآكل/القوس الكهربائي
يُسبب مرور التيار الكهربائي عبر المحامل تلفًا قوسيًا يشبه أنماطًا متشابكة أو أسطحًا متجمدة. كل شرارة تزيل كمية ضئيلة من المعدن، مما يُحدث حفرًا وحفرًا.
ضرر القفص
تُوزّع أقفاص المحامل عناصر الدحرجة بالتساوي وتمنع تلامسها. يؤدي فشل الأقفاص إلى تكدّس عناصر الدحرجة، مما يُسبّب تحميلًا غير متساوٍ وفشلًا سريعًا. تشير الشقوق أو الكسور أو التآكل الشديد إلى وجود مشاكل في الأقفاص.
ارتداء
يحدث التآكل الكاشط عندما تتسبب الجزيئات الصلبة الموجودة في مادة التشحيم في طحن أسطح المحمل.
ينتج التآكل التآكلي عن التعرض الكيميائي لمعادن المحامل. تبدو الأسطح المتآكلة محفورة أو محفورة، وتفقد طبقات الأكسيد الواقية.
3. فشل الختم
تدهور المواد/التآكل
تتحلل مواد الختم بمرور الوقت بسبب الحرارة والهجوم الكيميائي والضغط الميكانيكي.
يؤدي التآكل إلى تآكل حواف الفقمة عند ملامستها للعمود الدوار. وتُكوّن الفقمة المتآكلة أخاديد تُتيح مسارات لتسرب الزيت ونقاط دخول التلوث.
الحجم/التركيب غير الصحيح
تتمدد الأختام صغيرة الحجم أثناء التركيب، مما يقلل من عمرها الافتراضي. كما أن الأختام كبيرة الحجم لا تلامس العمود بالتساوي، مما يُسبب تسربات.
يحدث تلف التركيب بسهولة باستخدام أدوات أو تقنيات غير مناسبة. فتحات مانع التسرب الممزقة، أو حلقات التسليح المنحنية، أو أسطح المانعة للتسرب التالفة تعيق الأداء السليم.
الأضرار الحرارية
تؤدي الحرارة الزائدة إلى تشويه مكونات المادة وتغيير خصائصها.
تُسبب الدورة الحرارية ضغطًا إضافيًا مع تمدد وتقلص الأختام بشكل متكرر، مما يؤدي إلى تشققات التعب وتشوهات دائمة.
4. عيوب نظام التزييت
عدم كفاية التزييت (قلة التزييت)
يؤدي تشغيل علب التروس بكمية زيت قليلة جدًا إلى تلامس المعادن بين المكونات، مما يُولّد حرارة زائدة وتآكلًا سريعًا. وتكتسب أسنان التروس لونًا أزرق أو بنيًا باهتًا نتيجة ارتفاع درجة الحرارة.
التزييت المفرط (الإفراط في التزييت)
يُحرِّك الزيت الزائد ويُرغى، مُحبِسًا فقاعات الهواء التي تُقلِّل من قدرة المحرك على تحمل الأحمال. كما يُولِّد السائل الزائد حرارةً من خلال السحب اللزج.
مواد التشحيم الملوثة
تؤدي الأوساخ والجزيئات المعدنية والماء إلى تحويل الزيت إلى مادة كاشطة تعمل على تسريع التآكل.
نوع/لزوجة مواد التشحيم غير صحيح
يؤدي استخدام نوع الزيت الخاطئ إلى منع تكوين طبقة رقيقة بين المكونات.
الزيوت الرقيقة جدًا تسمح بتلامس المعدن تحت الحمل. أما الزيوت السميكة جدًا فلا تتدفق بشكل صحيح إلى جميع المكونات، مما يُولّد حرارة زائدة.
تدهور مواد التشحيم
يتحلل الزيت بمرور الوقت نتيجة الحرارة والأكسدة والتلوث. يتحول الزيت المتحلل إلى اللون الداكن وتنبعث منه رائحة احتراق. كما أن تغيرات اللزوجة تمنع تكوين طبقة رقيقة مناسبة، بينما لا تستطيع الإضافات المستنفدة حماية الأسطح.
5. اختلال
اختلال الزاوي
يحدث سوء المحاذاة الزاوية عندما تتقاطع خطوط مركز العمود بزاوية بدلًا من أن تكون متوازية. يؤدي هذا إلى تحميل غير متساوٍ على أسطح التروس ومسارات المحامل.
عدم المحاذاة المتوازية (الإزاحة)
يحدث عدم التوازي عندما تكون محاور الأعمدة متوازية ولكنها لا تتطابق. يؤدي هذا الانحراف إلى توليد حمل شعاعي ثابت على المحامل وتعشيق غير منتظم للتروس.
عدم المحاذاة المشترك
معظم حالات عدم المحاذاة في العالم الحقيقي تجمع بين مكونات الزاوية والإزاحة. هذا يُنشئ أنماط تحميل معقدة تتغير مع كل دورة دوران.
عدم محاذاة التمدد الحراري
المعدات التي تكون محاذية تمامًا عند البرودة غالبًا ما تفقد محاذاتها عند درجة حرارة التشغيل. تتمدد المواد المختلفة بمعدلات مختلفة، مما يؤدي إلى تغيير مواقع الأعمدة.
قدم ناعمة
يحدث ضعف القدم عندما لا تلامس أقدام الآلة أسطح التركيب بالتساوي. هذا يُنشئ دعامة مرنة تسمح بالحركة تحت الحمل.
عدم المحاذاة الناجم عن الرنين
يؤدي التشغيل بالقرب من الترددات الطبيعية إلى حدوث اهتزازات زائدة تؤدي إلى خروج المكونات من موضعها.
6. عدم التوازن
يجب أن تكون كتلة المكونات الدوارة موزعة بالتساوي حول محورها. يؤدي عدم التوازن إلى قوى طرد مركزي تزداد مع مربع السرعة. تؤدي هذه القوى إلى ثني الأعمدة، وزيادة حمل المحامل، وتسبب اهتزازات شديدة.
7. الضغوطات التشغيلية
الحمولة الزائدة
يؤدي تشغيل علب التروس بأقصى عزم دوران لها إلى زيادة الحمل على جميع مكوناتها. تتعرض التروس لإجهادات تلامس أعلى، مما يؤدي إلى تآكل سريع وتآكل.
أحمال الصدمة/التغييرات المفاجئة في الأحمال
تُولّد أحمال الصدمة الناتجة عن عمليات التشغيل أو التوقف المفاجئ أو اضطرابات العمليات قوىً تفوق مستويات التشغيل الطبيعية بعدة مرات. قد تُسبب هذه الأحمال الصدمية تشققات في أسنان التروس، ومحامل برينل، وتلفًا فوريًا للوصلات.
السرعات المفرطة
يؤدي التشغيل بسرعات أعلى من السرعات المُصممة إلى مشاكل في جميع علب التروس. تزداد قوى الطرد المركزي بشكل كبير، مما قد يؤدي إلى إبعاد الزيت عن المكونات. قد تتجاوز المحامل تصنيفات سرعتها، مما يتسبب في تآكلها السريع أو تعطلها.
البدء/التوقف المتكرر (التعب الدوري)
يؤدي التشغيل والتوقف إلى دورات إجهاد تتراكم مع مرور الوقت. كل دورة تُسبب أضرارًا مجهرية تؤدي في النهاية إلى تشققات وفشل.
