การวิเคราะห์ความเสียหายและประเมินอายุของตลับลูกปืนในล้อรถไฟฟ้าขนส่งมวลชนโดยวิธีการวิเคราะห์สัญญาณการสั่นสะเทือน

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อจำแนกความเสียหายของตลับลูกปืนให้ล้อรถไฟฟ้าที่ผ่านการใช้งานมาแล้วเป็นระยะเวลา 6 ปี โดยอาศัยการเปรียบเทียบเปอร์เซ็นต์ความเสียหายที่เกิดขึ้นบนหน้าสัมผัสตลับลูกปืนต่อพื้นที่ผิวที่รับภาระทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการประเมินอายุการใช้งานที่เหลืออยู่ของตลับลูกปืนโดยอาศัยการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน จากการศึกษาพบว่าตลับลูกปืนที่ผ่านการใช้งานตามระยะเวลาที่กำหนดสามารถจำแนกออกได้เป็น 3 ระดับ คือ ระดับ A, B และ C กล่าวคือ ระดับ A ซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ความเสียหายต่อพื้นที่ผิวที่รับภาระอยู่ที่ 1-15% จะมีอายุการใช้งานได้อีกประมาร 300,000 – 500,000 km ระดับ B ซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ความเสียหายอยู่ที่ 15-30% จะมีอายุการใช้งานได้อีกประมาณ 200,000 – 300,000 km และระดับ C ซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ความเสียหาย 30-50% จะมีอายุการใช้งานค่อนข้างน้อยจึงไม่นำไปใช้งานเนื่องจากไม่คุ้มค่ากับการบำรุงรักษา จากนั้นทำการศึกษาโดยใช้วิธีการวิเคราะห์สัญญาณการสั่นสะเทือนของตลับลูกปืน เพื่อวีเคราะห์ความเสียหายและประเมินหาอายุการใช้งานก่อนเกิดความเสียหายขั้นรุนแรง โดยใช้วิธีการวิเคราะห์ความสัมพันธ์จากกราฟประเมินอายุ จากการศึกษาพบว่าตลับลูกปืนที่ผ่านการบำรุงรักษาสามารถใช้งานได้ตามที่กำหนดไว้ แต่จะต้องมีค่าความถี่ของแหวนนอกและแหวนในไม่เกิน 50 mg และ 25 mg ตามลำดับและสัญญาณใน Time Domain ที่มีค่าตั้งแต่ 1000 mg ขึ้นไป จากค่าที่กำหนดไว้จะพบว่า ตลับลูกปืนจะมีอายุการใช้งานเหลืออีกประมาณ 50,000 km ก่อนที่จะเกิดความเสียหายขั้นรุนแรง

T his paper presents a method of analyzing the failure of a 6-year used taper roller bearing unit of the wheel shaft in a mass-transit electric train. To identify the failure characteristics, a comparison of the failure area with the full surface area in the load zone is made. It also aims to develop methods to assess the remaining bearing lifetime using vibration analysis. Based on the study result, it is found that there are 3 levels of failure types, namely Class A, Class B, and Class C. Class A has a failure area of about 1-15%, and can be used in service for another 300,000-500,000 km. Class B has about 15-30% and is expected to be used for 200,000- 300,000 km. Finally, Class C has a failure area of 30-50% and should not be used in service again. To assess the seriousness of the damage and analysis of vibration signal is used to identify the bearing lifetime. Based on the study, the used wheel bearing with proper maintenance can be used in service again; however, the outer and inner ring frequencies must not exceed 50 mg and 25 mg respectively, and the signal in time domain must exceed 1000 mg. In case that the limited values are met, the remaining bearing lifetime is approximately 50,000 km, before the bearing will get serious damage.