শিল্প গিয়ারবক্সগুলির সাধারণ ব্যর্থতার মোডগুলি কী কী?

লুব্রিকেশনের সমস্যা এবং দূষণের কারণে বিয়ারিংয়ের ব্যর্থতা

শিল্প গিয়ারবক্সগুলিতে কীভাবে বিয়ারিং ব্যর্থ হয়

শিল্প গিয়ারবক্সগুলিতে বিয়ারিংয়ের ব্যর্থতা সাধারণত অনিয়মিত শব্দ, অতিরিক্ত কম্পন বা স্থানীয় উত্তাপের মাধ্যমে প্রকাশ পায়। শিল্প নির্ভরযোগ্যতা সংক্রান্ত গবেষণা অনুযায়ী, এমন ব্যর্থতার 60% এর বেশি লুব্রিকেশনের অদক্ষতার কারণে হয়। বিয়ারিং ক্রমশ ক্ষয় হওয়ার সাথে সাথে অপারেটররা প্রায়শই চক্রীয় ঘষা শব্দ বা শ্যাফটের পার্শ্বীয় গতির বৃদ্ধি লক্ষ্য করেন; যা সম্ভাব্য মারাত্মক ব্যর্থতার আগেকার সতর্কতামূলক লক্ষণ।

বিয়ারিংয়ের ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করার ক্ষেত্রে অনুপযুক্ত লুব্রিকেশনের ভূমিকা

যখন বিয়ারিংগুলি খুব কম বা খুব বেশি লুব্রিকেশন পায়, তখন এদের আয়ু গুরুতরভাবে কমে যায়। পর্যাপ্ত গ্রিজ না থাকলে ধাতব অংশগুলি একে অপরের সঙ্গে ঘষা শুরু করে, যা ক্ষয়ের ছোট ছোট অংশ তৈরি করে এবং এই অংশগুলি অবশিষ্ট লুব্রিকেট্যান্টে মিশে পরিস্থিতি আরও খারাপ করে তোলে। অন্যদিকে, অতিরিক্ত গ্রিজ দেওয়াও সমস্যা তৈরি করে। অতিরিক্ত গ্রিজ তাপ উৎপন্ন করে কারণ এটি উপাদানগুলির মসৃণভাবে চলাচলে বাধা সৃষ্টি করে। প্রুফটেকনিকের কিছু শিল্প-সংক্রান্ত তথ্য অনুযায়ী, এমনটি হলে তাপমাত্রা 15 থেকে 20 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত বৃদ্ধি পেতে পারে। আমেরিকান বিয়ারিং ম্যানুফ্যাকচারার্স অ্যাসোসিয়েশনের পরিসংখ্যান আরও স্পষ্ট চিত্র দেখায়: প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ বিয়ারিং ব্যর্থতা ঘটে কারণ কেউ লুব্রিকেশন ঠিকমতো করেনি। এজন্য রক্ষণাবেক্ষণের কাজে ভারসাম্য ঠিক রাখা এতটা গুরুত্বপূর্ণ।

কেস স্টাডি: দূষিত লুব্রিকেশনের কারণে বিয়ারিং বিপর্যয়

1,200 ঘন্টা কাজের পরেই একটি খনি কনভেয়ার গিয়ারবক্সের বিয়ারিং সম্পূর্ণ ভেঙে যায়। ব্যর্থতার পরের বিশ্লেষণে দেখা যায় যে লুব্রিকেন্টে 3.2% সিলিকা দূষণ ছিল, যা রেসওয়েতে পিটিংয়ের হার বাড়িয়ে দিয়েছিল। উৎস ছিল ক্ষয়ক্ষত শ্যাফট সিলগুলি যা ক্ষয়কারী ধুলোকে ভিতরে প্রবেশ করতে দিচ্ছিল। এই একক ঘটনাটি 48 ঘন্টার অপ্রত্যাশিত বন্ধ এবং 92 হাজার ডলারের বেশি উৎপাদন ক্ষতির কারণ হয়েছিল।

প্রবণতা: লুব্রিকেশন সমস্যাগুলির আদি সনাক্তকরণের জন্য কন্ডিশন মনিটরিং

শীর্ষস্থানীয় সুবিধাগুলি এখন সতেজ স্নেহন পদার্থের সান্দ্রতা, কণার সংখ্যা এবং আর্দ্রতার মাত্রা প্রকৃত সময়ে মনিটর করার জন্য IoT-সক্ষম তেল সেন্সর ব্যবহার করে। কম্পন স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবস্থাগুলি ব্যর্থতার 6–8 সপ্তাহ আগেই বিয়ারিং ক্ষয় সনাক্ত করতে পারে, সিমেন্ট মিল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে (2023 রক্ষণাবেক্ষণ বেঞ্চমার্ক তথ্য) 73% পর্যন্ত বন্ধের সময় কমায়।

কৌশল: বিয়ারিং ব্যর্থতা প্রতিরোধের জন্য স্নেহন ব্যবস্থা রক্ষণাবেক্ষণ

গুরুত্বপূর্ণ সেরা অনুশীলনগুলি হল:

• স্নেহন পদার্থের পরিষ্কারতা বজায় রাখার জন্য ISO 4406-অনুযায়ী ফিল্টারেশন বাস্তবায়ন
• প্রোগ্রামযোগ্য বিরতির সাথে স্বয়ংক্রিয় স্নেহন ব্যবস্থা ব্যবহার
• বিয়ারিংয়ের RPM এবং লোড ডেটা ব্যবহার করে গ্রিজ পরিমাণ ক্যালিব্রেশনে প্রশিক্ষণ দেওয়া হচ্ছে। ভারী শিল্পের গিয়ারবক্সগুলিতে দূষণ-সম্পর্কিত ব্যর্থতা 82% হ্রাস করতে বার্ষিক তেল বিশ্লেষণের সাথে সীলের অখণ্ডতা পরিদর্শন একত্রিত করা হয়।

অতিরিক্ত লোড, শক লোড এবং মিসঅ্যালাইনমেন্ট থেকে গিয়ার দাঁতের ক্ষতি

পাওয়ার ট্রান্সমিশন ইঞ্জিনিয়ারিং 2023 অনুসারে, গিয়ার দাঁতের ব্যর্থতা অপ্রত্যাশিত শিল্প গিয়ারবক্স প্রতিস্থাপনের 38% এর জন্য দায়ী, যা প্রায়শই নকশার সীমার চেয়ে বেশি যান্ত্রিক চাপের কারণে ঘটে। এই ব্যর্থতার ধরনগুলি বোঝা রক্ষণাবেক্ষণ অপ্টিমাইজ করতে এবং ব্যয়বহুল ডাউনটাইম প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে।

গিয়ার দাঁতের পিটিং, স্পলিং এবং ফ্র্যাকচার চিহ্নিতকরণ

পৃষ্ঠতলের ক্লান্তি দাঁতের পাশে সূক্ষ্ম পিট (<1মিমি ব্যাস) হিসাবে শুরু হয়, যা পরবর্তীতে মেশ ব্যাহত করে এমন স্পলড গর্তে পরিণত হয়। ফ্র্যাকচারগুলি সাধারণত দাঁতের গোড়ায় শুরু হয় যেখানে বাঁকনো চাপ সর্বোচ্চ হয়, আর শক লোড ফাটল ছড়ানোর গতি বাড়িয়ে দেয়। প্রধান নির্দেশকগুলি হল:

• ব্রিনেল চিহ্ন : ধাতু থেকে ধাতু সংস্পর্শের কারণে উৎপন্ন খাঁজ
• মাছের খোসার মতো নকশা : অধোপৃষ্ঠীয় ক্লান্তির লক্ষণ
• ক্রমবর্ধমান দাঁতের পাতলা হওয়া : বেমাপ হওয়ার কারণে ঘর্ষণজনিত ক্ষয়ের প্রমাণ

অতিরিক্ত লোড এবং টর্ক স্পাইকগুলি কীভাবে উপাদানের সীমা অতিক্রম করে

AISI 4340-এর মতো গিয়ার ইস্পাতের সহন সীমা 500–700 MPa। আচমকা অতিরিক্ত লোড—যেমন জ্যাম হওয়া কনভেয়ার থেকে উদ্ভূত—উপাদানের এই সীমা অতিক্রম করে স্থানীয় চাপ তৈরি করে। 2022 সালের একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে নির্ধারিত টর্কের 150% ছাড়িয়ে যাওয়া শক লোড স্থিতিশীল অবস্থার তুলনায় গিয়ারের আয়ু প্রায় 79% হ্রাস করে।

কেস স্টাডি: শক লোডের কারণে খনি সরঞ্জামে গিয়ারের ক্যাটাস্ট্রফিক ব্যর্থতা

দক্ষিণ আফ্রিকার একটি তামা খনিতে আকরিক ক্রাশার স্টার্টআপের সময় 12টি হেলিকাল গিয়ার দাঁতে একযোগে ভাঙন দেখা দেয়। কম্পন বিশ্লেষণে দেখা গেল:

প্রকৃত কারণটি ছিল নিয়ন্ত্রণহীন মোটর স্টার্টআপ, যা অসম আউটপুট শ্যাফটগুলির কারণে আরও বেড়েছিল, এবং এটি উজ্জ্বল করে দেখায় যে কীভাবে পরিচালন অনুশীলনগুলি যান্ত্রিক অখণ্ডতাকে প্রভাবিত করে।

প্রবণতা: গিয়ারবক্সগুলিকে সুরক্ষা দেওয়ার জন্য টর্ক-সীমাবদ্ধ কাপলিং ব্যবহার করা

হাইড্রোলিক টর্ক লিমিটার এবং চৌম্বকীয় কণা কাপলিংয়ের মতো আধুনিক সমাধানগুলি অতিরিক্ত লোডের ঘটনাগুলিতে স্বয়ংক্রিয়ভাবে ড্রাইভট্রেনগুলিকে আলাদা করে দেয়। ক্ষেত্রের তথ্যগুলি দেখায় যে নিরাপদ মাত্রায় টর্ক সঞ্চালনকে সীমিত করে এই সিস্টেমগুলি উপকরণ পরিচালনার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে গিয়ার প্রতিস্থাপনের খরচ 62% হ্রাস করে।

কৌশল: ওভারহাঙ লোড মোকাবেলার জন্য ডিজাইন এবং সারিবদ্ধকরণ সংশোধন

কনভেয়ার বা মিক্সারগুলির জন্য গিয়ারবক্স সমর্থনের ক্ষেত্রে, <200 μm অক্ষীয় শ্যাফট সারিবদ্ধকরণ বজায় রাখা এবং টেপারড রোলার বিয়ারিং ব্যবহার করা মুহূর্ত লোড ক্ষমতা 3–4 গুণ বৃদ্ধি করে। দাঁতের গোড়ায় FEA-অপ্টিমাইজড ফিলেট রেডিয়াসগুলি ক্লান্তি প্রতিরোধকে উন্নত করে, কিছু ডিজাইন সিমেন্ট প্লান্টের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পুনর্নবীকরণের মধ্যে 120,000 ঘন্টার বেশি সময় অর্জন করে।

অপর্যাপ্ত শীতলীকরণ এবং লুব্রিকেশনের কারণে অতি উত্তপ্ত হওয়া এবং তাপীয় ব্যর্থতা

আসন্ন ব্যর্থতার সতর্কতামূলক লক্ষণ হিসাবে অতি উত্তপ্ত হওয়া চিহ্নিত করা

শিল্প গিয়ারবক্সগুলি 160°F (71°C) এর উপরে কাজ করলে ঘেরগুলির রঙ পরিবর্তিত হওয়া, ধোঁয়া বা পোড়া গন্ধ আসতে পারে। দীর্ঘস্থায়ী উচ্চ তাপমাত্রা লুব্রিক্যান্টের জারণ ত্বরান্বিত করে, যা সান্দ্রতা 60% পর্যন্ত হ্রাস করে (ASTM D2893 মানদণ্ড অনুযায়ী)। বেসলাইনের চেয়ে 15–20°F ধীরে ধীরে তাপমাত্রা বৃদ্ধি প্রায়শই উপেক্ষা করা হয়, কিন্তু এটি গিয়ারবক্সের আগাম প্রতিস্থাপনের 34% এর কারণ হয়ে দাঁড়ায় (Bearing & Drive Systems Journal 2023)

খারাপ লুব্রিকেশন এবং উচ্চ পরিচালন তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক

অপর্যাপ্ত লুব্রিকেশন গিয়ার মেশে ধাতু-থেকে-ধাতু সংস্পর্শ সৃষ্টি করে, যা 400–600°F পর্যন্ত স্থানীয় ঘর্ষণ তাপ স্পাইক উৎপন্ন করে। 2023 সালের একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে ক্ষয়ক্ষতিগ্রস্ত তেলযুক্ত গিয়ারবক্সগুলি ব্যর্থতার সীমায় পৌঁছায় 2.7x দ্রুত যথাযথভাবে লুব্রিকেট করা ইউনিটগুলির তুলনায়। আর্দ্রতা বা ধাতব কণা এর মতো দূষকগুলি তাপ বিকিরণে বাধা দেওয়ার জন্য ক্ষয়কারী পেস্ট তৈরি করে এটিকে আরও খারাপ করে তোলে।

কেস স্টাডি: হাই-স্পিড গিয়ারবক্সে থার্মাল রানঅ্যাওয়ে

আমাদের স্থানীয় সিমেন্ট সুবিধাতে 800 হর্সপাওয়ারের গিয়ারবক্সটি সর্বোচ্চ উৎপাদনের সময় প্রায় 212 ডিগ্রি ফারেনহাইট তাপমাত্রা ছুঁয়েছিল, যা জলের স্ফুটনাঙ্কের সমতুল্য। এই চরম তাপমাত্রার কারণে তেল কার্বনাইজ হওয়া শুরু করে এবং অবশেষে গিয়ারবক্সের ভিতরের সমস্ত লুব্রিকেশন পথগুলি বন্ধ হয়ে যায়। মাত্র তিন দিন পরে আমরা লক্ষ্য করি যে বিয়ারিং ক্যাজগুলি গলে যাচ্ছে। এর পরে যা ঘটে তা জড়িত সবার জন্য খুবই খারাপ ছিল, কারণ গিয়ারগুলি একে একে ব্যর্থ হতে শুরু করে। ঘটনাটি পুনর্বিবেচনা করে দেখা গেল যে, প্রাথমিকভাবে ব্যবহৃত ISO VG 320 তেলটি তীব্র তাপের কারণে সময়ের সাথে সাথে অনেক বেশি ঘন হয়ে গিয়েছিল। ঘনত্ব প্রায় অর্ধেক বৃদ্ধি পায়, যা সঠিক লুব্রিকেশনের জন্য এটিকে প্রায় অকেজো করে তোলে। সবকিছু মেরামত করতে প্রায় পঁচিশ হাজার ডলার খরচ হয়, যা অবশ্যই কারও বাজেটে একটি বড় আঘাত হয়ে দাঁড়ায়।

কৌশল: কুলিং সিস্টেম এবং তাপমাত্রা মনিটরিং বাস্তবায়ন

আধুনিক সমাধানগুলি একত্রিত করে:

• বায়ু থেকে তেলের তাপ বিনিময়ক বাল্ক তেলের তাপমাত্রা 25–35°F হ্রাস করে
• গিয়ারগুলির জুড়ে বাস্তব-সময়ে তাপীয় ঢাল ট্র্যাক করা ওয়্যারলেস IoT সেন্সর
• 400°F+ তাপীয় স্থিতিশীলতা সহ সিনথেটিক স্নায়ুপদার্থ (ISO 6743-6 শ্রেণীবিভাগ)। এই পদক্ষেপগুলি গ্রহণ করা সুবিধাগুলিতে উষ্ণতা-সম্পর্কিত বন্ধের 89% কম ঘটে এবং সেবা ব্যবধান 22% বেশি হয় (ফ্লুইড পাওয়ার জার্নাল 2022)।

অভ্যন্তরীণ ক্ষয়কে নির্দেশ করা শব্দ, কম্পন এবং সীল ব্যর্থতা

গিয়ারবক্সের অসন্তুলনের লক্ষণ হিসাবে শ্রবণযোগ্য শব্দ এবং কম্পন

কম্পন বৃদ্ধি এবং অস্বাভাবিক শব্দ—যেমন ঘষা বা উচ্চ-তীক্ষ্ণ চিৎকার—প্রায়ই অসন্তুলনকে নির্দেশ করে। ঘূর্ণনের বল যখন নকশার সহনশীলতা অতিক্রম করে, তখন এই লক্ষণগুলি দেখা দেয়, যা বিয়ারিং এবং গিয়ারগুলিতে ক্লান্তি ত্বরান্বিত করে। অনিয়মিত গিয়ার মেশিং হারমোনিক কম্পন তৈরি করতে পারে যা সংযুক্ত সরঞ্জামগুলির মধ্যে ছড়িয়ে পড়ে।

অসমাপ্তিকরণ কীভাবে গতিশীল অস্থিরতা এবং ক্ষয় সৃষ্টি করে

শ্যাফট বা কাপলিংয়ের অসম সংস্থান গিয়ার দাঁত এবং বিয়ারিংগুলির মধ্যে লোডগুলিকে অসমভাবে ছড়িয়ে দেয়, যা গতিশীল অস্থিরতা তৈরি করে। এর ফলে ধ্রুবক কম্পন হয়, যা গুরুতর ক্ষেত্রে ঘর্ষণের হারকে 300% পর্যন্ত বৃদ্ধি করে। হঠাৎ লোড পরিবর্তনের কারণে টর্ক পরিবর্তন আরও বেশি চাপ সৃষ্টি করে, বিশেষ করে হেলিকাল এবং বেভেল গিয়ার কাঠামোতে।

কেস স্টাডি: প্রাথমিক শ্যাফট বিফলতা শনাক্তকরণে কম্পন বিশ্লেষণ

একটি খনি অপারেশন কম্পন বিশ্লেষণ প্রয়োগের পরে 62% অপ্রত্যাশিত বন্ধ সময় কমিয়েছে। সেন্সরগুলি কনভেয়ার গিয়ারবক্সে অস্বাভাবিক ফ্রিকোয়েন্সি প্যাটার্ন শনাক্ত করেছিল, যা নির্ধারিত রক্ষণাবেক্ষণের সময় মাঝের শ্যাফটগুলিতে ক্ষুদ্র ফাটল উন্মোচন করেছিল। প্রারম্ভিক প্রতিস্থাপন একটি ধাপে ধাপে ব্যর্থতা প্রতিরোধ করেছিল যা $850k-এর ক্ষতির কারণ হতে পারত (Ponemon 2022)।

চাপ এবং ঘর্ষণের কারণে দৃশ্যমান তেল লিক এবং সীল ক্ষয়

সীলগুলির চারপাশে তেলের ক্রমাগত ক্ষরণ প্রায়শই চাপ-প্ররোচিত ক্ষয়কে নির্দেশ করে। 15 PSI-এর বেশি তাপীয় চক্র এবং চাপ স্পাইক ইলাস্টোমার সীলগুলি বিকৃত করতে পারে, যা দূষণকারী পদার্থের প্রবেশাধিকার প্রদান করে। 2023 সালের একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে অকাল সীল ব্যর্থতার 78% ঘটে কণাযুক্ত দূষণের কারণে, যা লিপ ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে।

কৌশল: নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে নির্ভুল সামঞ্জস্য এবং আপগ্রেডকৃত সীল

লেজার সামঞ্জস্য সরঞ্জাম ব্যবহার করে 0.002 ইঞ্চির মধ্যে শ্যাফট সমান্তরালতা নিশ্চিত করা হয়, যা ক্ষেত্র পরীক্ষায় কম্পন-সম্পর্কিত ব্যর্থতার 92% দূর করে। এর সাথে ফ্লুরোকার্বন সীল যুক্ত করলে—যা 400°F তাপমাত্রা এবং রাসায়নিক সংস্পর্শের প্রতিরোধী—পারম্পারিক নাইট্রাইল উপাদানের তুলনায় ক্ষরণের ঘটনা 80% হ্রাস করে।

দূষণ এবং ক্ষয়: দীর্ঘমেয়াদী গিয়ারবক্স স্বাস্থ্য পরিচালনা

ধুলো, আর্দ্রতা এবং আবর্জনা কীভাবে গিয়ারবক্সের কর্মক্ষমতা ক্ষুণ্ণ করে

কঠোর পরিবেশে শিল্প গিয়ারবক্সগুলি ধুলো, আর্দ্রতা এবং ধাতব কণা ইত্যাদি দূষণকারীদের ক্রমাগত অনুপ্রবেশের মুখোমুখি হয়। এগুলি গিয়ার এবং বিয়ারিংয়ে আক্রান্ত ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে এবং উপাদানগুলির আয়ু প্রায় 50% পর্যন্ত কমিয়ে দেয় (Ponemon 2023)। উদাহরণস্বরূপ, আর্দ্রতার প্রবেশ লুব্রিকেন্টগুলিকে তরল-আবিষ্ট করতে পারে, লোড-বহন ক্ষমতা হ্রাস করে এবং ক্ষয়কে উৎসাহিত করে।

দূষিত লুব্রিকেশন এবং গিয়ার ও বিয়ারিংয়ের আয়ুর উপর এর প্রভাব

অকাল গিয়ারবক্স ব্যর্থতার 23% এর জন্য দূষিত তেল দায়ী। মাত্র 5 মাইক্রন আকারের কণাগুলি ঘর্ষণকারী এজেন্টের মতো কাজ করে, মাইক্রো-পিটিং ঘটায় এবং পৃষ্ঠের ক্লান্তিকে ত্বরান্বিত করে। হস্তক্ষেপ ছাড়া, এটি বছরের পরিবর্তে মাসের মধ্যে চূড়ান্ত ব্যর্থতার দিকে নিয়ে যায়। অপরিবর্তনীয় ক্ষতি ঘটার আগেই নিয়মিত তেল বিশ্লেষণ তা আবিষ্কার করতে সাহায্য করে।

পরিষ্কার সিস্টেম রক্ষণাবেক্ষণের জন্য ফিল্টারেশন, ব্রিদার এবং তেল বিশ্লেষণ

সক্রিয় দূষণ নিয়ন্ত্রণের মধ্যে রয়েছে:

• বায়বীয় কণা ব্লক করার জন্য উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন ব্রিদার স্থাপন করা
• মাল্টি-স্টেজ ফিল্টারেশন সিস্টেম ব্যবহার করা (3 মাইক্রন পর্যন্ত)
• কোয়ার্টারলি অয়েল স্যাম্পলিং করা হয় কণার মাত্রা নজরদারিতে। এই ব্যবস্থাগুলি প্রতিক্রিয়াশীল রক্ষণাবেক্ষণ কর্মসূচির তুলনায় 34% আকস্মিক বন্ধ সময় কমায়।

স্বাভাবিক ক্ষয় এবং আগে থেকে ব্যর্থতা চেনা

স্বাভাবিক ক্ষয় পূর্বানুমেয় প্যাটার্ন অনুসরণ করে, যেমন গিয়ারের দাঁতে সমান পোলিশিং। আগে থেকে ব্যর্থতা হঠাৎ স্প্যালিং, অসম পিটিং বা দ্রুত তাপমাত্রা বৃদ্ধির মতো দেখা দেয়। কম্পন বিশ্লেষণ এবং ক্ষয় কণা গণনা এর মতো ভবিষ্যদ্বাণীমূলক কৌশলগুলি ছোট সমস্যাগুলি বড় হওয়ার আগেই সময়মতো হস্তক্ষেপের অনুমতি দেয়।