Kako odabrati elastičnu spojku?

Kod pumpnih agregata starijeg datuma proizvodnje (>30 godina) nekada se dogodi nepovratno oštećenje spojke iz različitih uzroka. Jedino rješenje je tada izabrati novu elastičnu spojku.
Danas ću na praktičnom primjeru pokazati kako se odabire odgovarajuća spojka poput ove na slici 1.

Slika 1. Elastična spojka i dijelovi:
A) vanjski fiksni prsten, B) elastomerni umetak, C) glavčine pogonskog i pogonjenog stroja (s ili bez provrta), D) antikorozivno obrađena vanjska površina (Izvor)

Za jednostupanjsku centrifugalnu pumpu pokretanu elektromotorom, prvi korak prema odabiru spojke je odrediti faktor opterećenja. Svaki proizvođač spojki daje faktore opterećenja ovisno o vrsti pogonskog i pogonjenog stroja koje će spojka spajati. Za našu pumpu pokretanu elektromotorom faktor opterećenja iznosi f=1.00. Servisni faktor je u ovom slučaju jednak faktoru opterećenja. Brzina vrtnje elektromotora je n = 1450 rpm pri čemu stroj ima <25 pokretanja tijekom sat vremena, a snaga elektromotora iznosi P = 65 kW.

Razred spojke se vrši prema formuli:

Razred spojke je R = 45,61 kW/1000 rpm.

Sada s ovom vrijednosti idemo u tablicu spojki određenih po veličini i biramo prvu veću, u našem slučaju to je A03C/S, razred R = 60 kW/1000 rpm, označenu zelenom bojom u tablici:

Sljedeći korak je provjera unutarnjeg promjera glavčina, što ovisi o poprečnom presjeku vratila pumpe i elektromotora. Kada se naručuje nova spojka, proizvođač će vas pitati za dimenzije provrta na glavčinama i tada imate 2 opcije: 1) poslati mu vrijednost koliki je φ u mm (promjer unutarnjeg provrta) ili 2) javiti mu da vam pošalje nove glavčine punog poprečnog presjeka pa tokariti provrte na potreban promjer.

Nakon toga slijedi provjera vrijednosti maksimalnog momenta, što za odabranu spojku i standardni elastomerni umetak u prethodnoj tablici iznosi 569 Nm i u skladu je s vrijednostima momenata u dokumentaciji pumpe i elektromotora. Maksimalna dozvoljena brzina vrtnje je 4400 rpm. Prilikom centriranja pogonskog i pogonjenog stroja, aksijalni pomak može ići do 1.5 mm, paralelni pomak ide do 1.0 mm a kutno odstupanje do 2°. Navedene tolerancije odstupanja spojke prilikom centriranja treba uzeti u obzir ovisno o dozvoljenim odstupanjima za pumpni agregat u cjelini.

Na slici 2 je poprečni presjek spojke s umetkom, pri čemu su u tablici navedene vrijednosti dimenzija za odabrani tip spojke.

Slika 2. Poprečni presjek i glavne dimenzije

Za spojku tipa A03S nam udaljenost između krajeva dvaju vratila DBSE (distance between shaft ends) iznosi od 100 mm do 180 mm, pri čemu su unutarnji promjeri glavčina 85 mm i 112 mm.
Zadnji korak je provjera temperature okoline u kojoj stroj radi. Odabrana spojka je prikladna za uvjete okoline od -40°C do 80°C. S obzirom na to da je naša pumpa smještena vani na otvorenom, navedeni raspon temperatura zadovoljava uvjete za rad spojke. Elastične spojke su jednostavne za ugradnju, nisu zahtjeve za održavanje niti trebaju podmazivanje te se mogu ugrađivati u vertikalnom i u horizontalnom položaju.

Kako odabirete spojke? Podijelite vaša iskustva u komentarima! Javite mi se ako trebate savjet oko odabira spojke!

5 razloga pogrešnog centriranja

Pravilno centriranje povećava pouzdanost rotacijskih strojeva. Ipak, koliko god se trudili nakon nekog vremena se neminovno događaju pomaci pogonskog ili pogonjenog stroja i sav trud oko centriranja pada u vodu. Rezultati centriranja mogu varirati od očekivanih zbog različitih razloga, od pripreme do pokretanja stroja u rad. Brojni razlozi se mogu spriječiti već u pripremi jer kvalitetna priprema za centriranje osigurava pravilan rad stroja. Neki od problema koje ćemo danas razmotriti se javljaju dok je centriranje još u tijeku dok se drugi problemi mogu javiti nakon što je stroj dulje vrijeme u radu. Tijekom vremena raste naše iskustvo i znanje o centriranju pa tako unaprijed prepoznajemo i ispravljamo potencijalne uzroke poteškoća prije i tijekom procedure centriranja.

Mogući razlozi zašto dolazi do otklona centriranih strojeva se razlikuju ovisno o specifičnosti stroja pa će vam današnji popis pomoći da pronađete uzrok (ili dati ideju) o nedostacima prilikom centriranja.

1. Procedura centriranja

• Priprema za centriranje odrađena u žurbi, preskočeni koraci i dimenzionalne provjere pomaka,
• Nepravilno centriranje na hladno,
• Soft foot nije uklonjen ili ispravljen
• Pogrešan redoslijed dotezanja vijaka ili primijenjen preveliki moment dotezanja na određenim vijcima
• Nedostatak obuke za djelatnike

2. Podloške

• Prljavština među podloškama
• Savijene ili oštećene podloške
• Podloške naslagane i smještene uz navoj temeljnog vijka
• Stvarna debljina podloški se razlikuje od debljine označene na površini podloške
• Različiti djelatnici stavljaju podloške različite debljine
• Kriva veličina podloški, uvijek koristi podloške koje daju cjelovit i potpun kontakt između nosača i nožice stroja

3. Senzori na uređaju za lasersko centriranje

• Labav nosač senzora predajnika ili prijemnika na uređaju
• Nepravilno montiran senzor na vratilu pogonskog ili pogonjenog stroja
• Prljava leća senzora
• Neodgovarajući način mjerenja otklona
• Nekalibrirani senzori
• Pogrešne vrijednosti unesene prilikom podešavanja uređaja
• Lasersku zraku lomi neka prepreka npr. glavčina na vratilu
• Necentrirano postavljen uređaj uzrokuje da laserska zraka ne dopire do senzora prijemnika
• Necentriranost uzrokuje interferenciju spojke i pomak centralne linije

4. Položaj stroja

• Povećano trošenje ležajeva nije uočeno tijekom popravka pa su postojeći montirani nazad
• Provrti na glavčinama spojke nisu u centru ili su skošeni
• Puknuto ili slomljeno kućište ili nosač
• Soft foot
• Trošenje spojke
• Trošenje umetaka spojke
• Krivi razmak među glavčinama (DBSE)
• Savijene ili oštećene glavčine
• Savijena spojka zbog krivog centriranja na grubo
• Cjevovodi povlače pogonjeni stroj
• Temelji stroja nisu nivelirani
• Puknuća nosača ili savijeni nosači
• Prljavština ispod ili između nožica stroja i nosača
• Zahrđali nosači, zahrđale nožice i/ili pričvrsni vijci i matice
• Završni navoj je savijen pa vijak ne nasjeda pravilno
• Savijene podloške (čvrstoća podloški između vijka i matice trebala bi biti 8.8.)
• Neravno betonirani temelji – provjeriti libelom

5. Radna okolina stroja

• Vibracije uzrokuju pomoćni strojevi i oprema pa se prenose na promatrani stroj
• Tijekom laserskog centriranja na lasersku zraku su utjecali para, čestice prašine, kiša, kondenzat, sve što smanjuje preciznost laserske zrake između predajnika i prijamnika

Redovito čistite i kalibrirajte uređaj za lasersko centriranje, pridržavajte se procedure, provjerite okolinu stroja i čistoću, koristite nove podloške, radite korak po korak i pomalo. Kada nastupe problemi prilikom centriranja, sve ide nizbrdo pa postanemo ljuti i frustrirani. Više ne razmišljamo jasno i želimo čim prije završiti s centriranjem. Ako se nađete u ovakvoj situaciji, stanite, odmaknite se i napravite pauzu pa krenite ispočetka. Često se nakon toga problem centriranja više ne javlja i ubrzo obavite posao, a kasnije vi čak ni ne možete jasno formulirati u čemu je uopće bio početni problem.

Koje pogreške ste otklanjali prilikom centriranja? Podijelite vaša iskustva u komentarima!

8 prednosti laserskog centriranja strojeva

Cilj svake kompanije koja se bavi proizvodnjom je imati strojeve koji rade s minimalnim troškom i visokim razinama produktivnosti. Zato je potrebno redovito održavanje. Primjena laserskog centriranja u kombinaciji s praćenjem pomoću CMMS dodaje vrijednost jer se kontinuirano prati stanje strojeva. Bez redovitog praćenja stanje stroja prolazi nezamijećeno sve dok se ne dogodi kvar. Određene studije bilježe da je do 50% kvarova rotacijske opreme posljedica necentriranosti ispravljanje ovog problema je kritično za proizvodni proces i za budžet.

Strojevi i oprema u funkcionalnom stanju i kontinuiranom radu bez neočekivanih poremećaja su osnovni preduvjet neometanog proizvodnog procesa. Da bi strojevi ostali u optimalnom stanju koriste se napredne tehnologije kao što je lasersko centriranje primjenom digitalnog laserskog uređaja čime se povećava pouzdanost stroja i time proizvodnog procesa. Zaštita rotacijskih strojeva primjenom preciznog laserskog centriranja je potrebna kompanijama ako žele ostati konkurentne na tržištu. Komparatori zadovoljavaju ali njihova preciznost je ograničena, podložni su pogrešnim očitanjima ili oštećenjima.

Uređaj za lasersko centriranje ima široki spektar primjena u proizvodnim postrojenjima različitih industrija. Lasersko centriranje ili poravnavanje strojne linije poravnavanje strojne linije se u petrokemijskoj i naftnoj industriji najčešće koristi za centrifugalne jednostupanjske i višestupanjske pumpe, pumpe za dobavu goriva, vertikalne procesne pumpe, centrifugalne kompresore, puhala zraka, i sl. Najčešći znakovi necentriranosti agregata su: pregrijavanje dijelova i miris nagorjele izolacije, učestali problemi s ležajevima i zvuk “drobljenja” pri radu, povećana potrošnja energije, debalans opterećenja, zaribavanje rotora i povećane vibracije.

Uređaj za lasersko centriranje se sastoji od ručnog ekrana s prikazom pomaka i odstupanja te dva nosača na kojima su digitalni sklopovi koji emitiraju i primaju lasersku zraku, što je prikazano na slici 1. Uređaj je lagan, prenosiv i jednostavan za montažu i korištenje. U ovom videu možete vidjeti kako funkcionira digitalni uređaj.

Slika 1.: Uređaj za lasersko centriranje

Prednosti laserskog centriranja rotacijskih strojeva su:

1. Točnost mjerenja pomaka u vertikalnom i horizontalnom smjeru do 0,0025 mm

2. Rano otkrivanje problema poput soft foot-a, čime se omogućava proaktivan pristup otklanjanju problema

3. Smanjenje vibracija produljuje radni vijek strojeva i podiže kvalitetu proizvoda

4. Manji broj hitnih popravaka i niži troškovi rada

5. Manji broj neplaniranih zastoja doprinosi optimizaciji proizvodnje

6. Smanjeni troškovi održavanja i rezervnih dijelova kao rezultat spriječenih oštećenje brtvenica ležajeva, vratila i spojki zbog pravilno centriranog stroja

7. Smanjenja potrošnja energije jer se poništavaju sile koje uzrokuju naprezanje. Neodgovarajuće centrirani agregati troše više energije tijekom rada da bi postigli iste rezultate kao i dobro centrirani agregati.

8. Preventivno održavanje se podiže na veću razinu. Redovita provjera centriranosti pomoću laserskog uređaja kada stroj nije u radu brzo otkriva potencijalne nedostatke pa se odmah na licu mjesta napravi korekcija precentriranjem. Za strojeve snage do 50 kW čitav posao ne bi trebao trajati više od 30 min.

Lasersko centriranje smanjuje mogućnost pogreške, ima veliku točnost mjerenja te pojednostavljuje čitavu proceduru centriranja. Uređaj ima jednostavan grafički prikaz strojeva s odgovarajućim vrijednostima potrebnim za odraditi korekcije i uživo praćenje kako se vrijednosti mijenjaju dok istovremeno radimo korekciju podlaganjem ili pomicanjem stroja. Izvještaji o izvršenim korekcijama se kreiraju direktno s uređaja, mogu se prebaciti na računalo ili na mrežu jer je softver jednostavan za korištenje.

Kada se koriste komparatori za kompleksna centriranja nema potrebe za ručnim računanjem položaja, nije potrebno demontirati spojku radi poravnavanja, nosači se mogu montirati neovisno o udaljenosti glavčina između pogonskog i pogonjenog stroja i veličini spojke. Moguće je izvršiti neograničeno puno ponavljanja mjerenja pomaka, dozvoljena odstupanja su već pohranjena u softveru i obuka djelatnika za rukovanje uređajem je jednostavna. Nedostataka je relativno malo, najveći nedostatak je veliko početno ulaganje jer je uređaj skup, potrebno je jako pažljivo rukovanje da se spriječi oštećenje i treba određeno vrijeme za savladati programiranje uređaja, čitanje rezultata i stjecanje praktičnog iskustvo u izvršavanju laserskog centriranja. U ovom videu je prikazana primjer čitave procedure centriranja pumpnog agregata pomoću laserskog uređaja i bilježenje pomaka.

Primjenjujete li lasersko centriranje? Što smatrate prednostima i nedostacima? Podijelite mišljenje u komentarima!

 

6 najčešćih tipova oštećenja vratila

Potaknuta vašim pitanjima i komentarima koje ste mi slali za članak Zašto se lomi vratilo pumpe? , danas donosim kratak pregled 6 osnovnih tipova oštećenja vratila te uzroka i posljedica za pumpu. Ovaj pregled vam može poslužiti kao podsjetnik ili šalabahter kada trebate obaviti osnovu detekciju što se dogodilo s vratilom rotacijskog stroja i pritom nemate previše vremena na raspolaganju.

Za detaljnije istraživanje uzroka koji su doveli do oštećenja vratila potrebno je primijeniti odgovarajuća ispitivanja te ponekad zatražiti dodatno mišljenje stručnjaka koji se bave materijalima i konstrukcijom strojnih dijelova. Za spriječavanje posljedica potreban vam je plan održavanja koji se dosljedno primjenjuje i obuhvaća preventivne i prediktivne tehnike.

Slika 1.: Djelovanje sila na vratilo centrifugalne pumpe

Krenimo redom:

1) Savijeno vratilo uzrokuje pretjerano radno opterećenje, djelovanje prevelikog momenta, kratko djelovanje udarnog opterećenja, te otkazivanje ležaja. Kažemo da je vratilo postalo kiflasto kada ga provjeravamo na stroju za balansiranje jer se tijekom balansiranja provjerava tkz. bacanje vratila odnosno njegov otklon nastao radi debalansa mase kada poprimi savijeni oblik.

Posljedice su uočljive kada tijekom rada rotacijski stroj ima povećane vibracije. Kada rastavimo pumpu vidjet ćemo oštećene ležajeve, rotor, potrošne prstene, oštećene elemente mehaničke brtvenice i reduktora.

2) Zamor materijala i nastanak pukotine na vratilu je uzrokovalo povećano naprezanje na skošenjima i zaobljenjima, koncentracija naprezanja na utoru za klin, nagle promjene dimenzija poprečnog presjeka, prevelika brzina vrtnje ili veliko torzijsko opterećenje. U ovom slučaju oštećenje ležajeva je najveća posljedica za pumpu.

3) Rupičasta korozija na površini vratila nastaje kada dođe do gibanja dijelova koji se montiraju s malim dosjednim tolerancijama. Započinje u obliku sitnih mikroskopskih udubljenja na površini materijala i s vremenom se povećava. Koroziji doprinose i kemijska svojstva radnog medija. Posljedica je oštećenje ležajeva, uljnog prstena, ponekad spojke i rotora na mjestu montaže na vratilo.

4) Necentriranost vratila pumpe se dogodi kada pumpa nije tehnički ispravno sastavljena tijekom servisa ili kada tijekom rada dođe do trošenja ležajeva a ponekad i zbog prevelikog opterećenja u radu. Posljedica se javlja u vidu povećanih vibracija kada je pumpa u radu te oštećenja ležajeva, rotora, potrošnih prstena, mehaničke brtvenice i reduktora.

5) Oštećena površina vratila nastaje djelovanjem korozije, onečišćenog radnog medija ili kada kemijska svojstva radnog medija nisu kompatibilna s metalom od kojeg je vratilo izrađeno. Oštećenja mogu nastati i prilikom izrade i djelovanje temperature veće od maksimalno dopuštene pri radu. Ovaj slučaj za posljedicu također ima oštećenje ležajeva u velikom broju slučajeva.

6) Izvijanje vratila se događa kada na vratilo djeluje povećano dinamičko opterećenje, nejednoliko opterećenje ili opterećenja u suprotnom smjeru od smjera vrtnje stroja. Ponekad se izvijanje dogodi i kada se prekorači kritična brzine vrtnje. Posljedica je oštećena kristalna struktura metala, oštećenje ležajeva, rotora, potrošnih prstena i dijelova mehaničke brtvenice.

Zasigurno ste primijetili kako se neki kvarovi ponavljaju za različite tipove oštećenja vratila. Zato treba više prakse prilikom zaključivanja o kojoj vrsti oštećenja se radi uz istovremeno promatranje tragova na vratilu i na ostalim dijelovima pumpe kada je rastavljena. Nadalje, treba provjeriti radne uvjete pumpe, pratećih cjevovoda i armature, kemijska i fizikalna svojstva radnog medija pomoću laboratorijske analize te revidirati plan preventivnog održavanja.

Koje tipove oštećenja vratila ste susretali? Kako ste otkrili uzroke? Podijelite iskustva u komentarima!

 

Osnove održavanja fleksibilne elastične spojke

Spojka je strojni element koji spaja pogonski i pogonjeni stroj, npr. elektromotor i pumpu, elektromotor i kompresor. Kod rotacijske opreme najčešće se koriste fleksibilne ili krute spojke. Danas ćemo vidjeti koji su osnovni koraci u održavanju fleksibilnih elastičnih spojki poput ovih prikazanih na slici 1.

Slika 1. Elastična spojka s gumenim umetkom

Standardi API 671, API 610 i ISO 10441 specificiraju fleksibilne spojke za kritične strojeve koji rade dulje periode bez zaustavljanje, pri visokom broju okretaja i okretnom momentu te nemaju rezervnu poziciju u slučaju ispada. Brzina vrtnje i moment su primarni čimbenici za određivanje modela fleksibilne spojke, preostali elementi su način balansiranja, način sastavljanja i montaže te označavanje. Primjena standarda prilikom izrade, nabave i upotrebe fleksibilne spojke osigurava ispunjavanje zahtjeva kvalitete.

Korektivno održavanje elastičnih spojki se svodi na zamjenu oštećenih gumenih umetaka ili lamela. Započinje pregledom dijelova u skladištu u potrazi za oštećenjima umetaka ili lamela, navoja i provrta te glavčina ako se mijenja čitava spojka. Ako spojka ne ide odmah u montažu, potrebno ju je čuvati u originalnom pakiranju u horizontalnom položaju, na suhom mjestu i temperaturi okoline sve do montaže. Uz spojku obično dolazi i dokumentacija proizvođača koju treba čuvati za buduću upotrebu s dokumentacijom stroja na koji se ugrađuje.

Izmjerite i dimenzije spojke, posebno provrte glavčina, koncentričnost i paralelnost s licem prirubnica. Prilikom montaže često je potrebno grijati glavčine, međutim ne preporučuje se temperatura veća od 175°C jer će dovesti do dilatacija materijala. Treba provjeriti i nacrte vratila na koje se glavčine montiraju jer se dimenzije provrta i rukavca razlikuju. U slučaju da imate razliku u dimenzijama, tokari se na potrebnu mjeru i balansira nakon toga. DBSE (distance between shaft ends, udaljenost između krajeva vratila) se mjeri od lica glavčine do drugog lica glavčine što je prikazano na slici 2., a ne od kraja vratila pogonskog stroja do kraja vratila pogonjenog stroja.

Slika 2. Mjerenje udaljenosti DBSE

Potom se okretanjem na ruku provjeri vrtnja obaju vratila s montiranim glavčinama. Nakon toga se montiraju umeci ili lamele i međumost, ponovno se provjeri centriranje i rukom okrene montirana spojka 4 do 5 puta radi kontrole neometane vrtnje u smjeru kazaljke na satu i u suprotnom smjeru. Treba voditi računa i o tolerancijama dozvoljenih odstupanja za pomake u vertikalnom i horizontalnom smjeru. Svaki proizvođač spojke u dokumentaciji daje dozvoljene tolerancije, međutim te vrijednosti treba uzeti s oprezom jer se spojka kao takva ne centrira već se centriraju vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Na kraju se montira zaštitna mreža ili pokrov.

Preventivno održavanje elastične spojke obuhvaća okretanje spojke rukom kada je stroj u mirovanju. Tako provjeravamo prohodnost. Potom treba kontrolirati stanje vijaka i njihovu dotegnutost te vizualno provjeriti stanje umetka ili lamela. Spojku treba periodički pregledavati u potrazi za znakovima trošenja, početne korozije, oštećenja ili zamora materijala. Kada se zamijeti i najmanja pukotina, obavezno zamijeniti umetak ili lamele. Isti postupak treba primijeniti prilikom periodičke provjere centriranja kada se spojka demontira.

Kvarovi elastične spojke su uglavnom lom radi većeg torzijskog preopterećenja ili necentriranosti, pucanje lamela ili gumenog umetka. Kada se određeni tip loma ponavlja, prvo treba provjeriti je li izabrana i montirana odgovarajuća spojka ovisno o snazi pogonskog stroja i radnom broju okretaja. Nakon učestale pojave ponavljajućeg loma međumosta ili umetaka napravi se zakašnjela provjera pa se otkrije da je ugrađen jači elektromotor i tada postojeća spojka više nije adekvatna. Prilikom zamjene pogonskog stroja jačim potrebno je voditi računa zadovoljava li postojeća spojka novonastale uvjete i ako ne zadovoljava, tada treba istovremeno zamijeniti i spojku.

Jedan primjer loše prakse je zamjena samo polomljenih lamela, dok se preostale postojeće lamele zadržavaju i montiraju nazad. Kada se mijenjaju lamele, treba zamijeniti sve lamele novima čak i kada pri vizualnom pregledu nisu oštećene jer su već bile komprimirane prilikom prethodnog dotezanja i došlo je do izvijanja i deformiranja metala pa nisu više upotrebljive.

Kako preventivno održavate fleksibilne spojke? Koje kvarove ste otklanjali? Podijelite vaša iskustva u komentarima!

Zašto se lomi vratilo pumpe?

Lom vratila je nešto rjeđa vrsta kvara kod rotacijskih strojeva u procesnim postrojenjima i predstavlja veliki trošak. Često se za lom okrivljuje škart materijal, nemar prilikom konstruiranja, fuš u izradi vratila ili nepažnja prilikom montaže. Na koji god uzrok u ljutnji svalite krivnju zato što je stroj doživio iznenadnu havariju i zaustavio se a vas čeka popravak i neprekinuti rad do povratka stroja u rad, stanite se na trenutak i dobro pogledajte polomljeno vratilo, posebno pogledajte površine poprečnog presjeka na mjestu loma i smjer širenja pukotine.

Danas ćemo vidjeti na koji način nam ovi tragovi kazuju što se zaista s vratilom događalo prije loma i kako to spriječiti. Za arhivu dokumentacije stroja obavezno fotografirajte lom vratila i njegove površine.

Generalno, izgled oštećenih strojnih dijelova ukazuje na uzrok i na način nastanka oštećenja. Postoje 4 osnovna uzroka oštećenja: zamor materijala, preopterećenje, trošenje i korozija. Trošenje materijala i korozija su prema istraživanjima uzrok loma vratila u manje od 5% slučajeva i ostavljaju jasne tragove. Zamor materijala je puno češći uzrok u usporedbi s preopterećenjem. Ponekad korozija djeluje u kombinaciji sa zamorom materijala pa tada treba jasno razlučiti koji uzrok je imao veći utjecaj.
Izgled vratila na mjestu loma nastalog kao posljedica preopterećenja ovisi o tome je li materijal vratila krt ili elastičan.

Bilo da se radi o vratilu elektromotora, pumpe ili nekog drugog rotacijskog stroja, detaljna analiza loma vratila se u praksi rijetko izvodi jer je kompleksna i zahtijeva vremena. Međutim, ako dobro poznajete stroj i njegov rad te se desi lom vratila, analiza loma bi trebala biti prilično jednostavna zato što sam izgled materijala na mjestu loma daje indikaciju o smjeru djelovanja i jačini sila koje su djelovale na vratilo. Hrapavost površine na mjestu loma ukazuje na lom zbog preopterećenja kada je površina jednoliko gruba dok je površina na mjestu pukotine zbog zamora materijala glatka u korijenu pukotine i vrlo gruba na kraju pukotine, što prikazuje slika 1.

Slika 1. Zamor materijala

Preopterećenje uzrokuju sile koje su jače od čvrstoće materijala za izradu vratila. Niti jedno vratilo nije 100% čvrsto niti 100% elastično. Vratila ugrađena u ventilatore, većinu elektromotora i u reduktore su najčešće izrađena od čelika s niskim do srednjim udjelom ugljika i relativno su savitljiva. Kada na takva vratila djeluje opterećenje, dolazi do savijanja i distorzije. Preopterećenje uzrokuje sila koja djeluje samo jednom, dok zamor materijala uzrokuje ciklički ponovljeno opterećenje. Ako je vratilo puklo zbog preopterećenja tada je sila djelovala jednokratno i dovela do loma. Ako je zamor materijala doveo do loma, tada je sila mogla djelovati u ciklusima i do nekoliko tisuća puta prije nego se puknuće konačno dogodilo. Na slici 2. vidimo smjerove djelovanja sila na vratilo jednostupanjske centrifugalne pumpe.

Slika 2. Djelovanje sila na vratilo centrifugalne pumpe

Krti lom vratila je poprilično rijedak, nastaje kada veliko torziono naprezanje iznenada djeluje na vratilo. Zbog elastičnosti materijala lom nije nastao pod karakterističnim kutem 45°. Kada su elastični materijali preopterećeni počinju se ponašati kao krti. Krte lomove obilježava jednoliko gruba površina jer se pukotina stvara konstantnom brzinom. Vratilima rotacijskih strojeva se čvršćuju površine da se smanji brzina trošenja materijala.

Zamor materijala vratila uzrokuju sile koje su intenzitetom značajno slabije od sila što uzrokuju plastičnu deformaciju, pri čemu korozija smanjuje otpornost materijala na zamor. Pukotine nastale zbog zamora materijala se šire okomito na ravninu maksimalnog naprezanja. S obzirom na to da se materijal mijenja na mjestu nastanka pukotine, potrebno je dobro pogledati mjesto nastanka pukotine kako bi utvrdili smjer djelovanja sile.

Npr. zamor nastao djelovanjem torzijskih sila će stvoriti pukotinu koja napreduje u smjeru djelovanja naprezanja zato što je vratilo oslabljeno i zbog promjene rezonantne frekvencije. Da bi nastalo lom zbog zamora materijala, na njega mora djelovati cikličko opterećenje i do 1,000,000 ciklusa. Ako pukotina raste ravno duž vratila sila je djelovala uzrokujući savijanje u jednoj ravnini. Zamor materijala zbog djelovanja torzijske sile često prolazi neprimijećen jer masu puta nismo sigurni što gledamo na polomljenom vratilu pogotovo kada imamo istovremeno prisutne tragove korozije i lom pod kutem 45°, međutim ako je površina prelazi postepeno iz glatke u hrapavu znači da je uzrok loma savijanje.

Izvijanje vratila potiče zamor materijala jer hidrauličke sile djeluju na vratilo pumpe kada je ona u radu pa njihov intenzitet određuje koliko će biti izvijanje vratila. Promjer vratila na poprečnom presjeku, čvrstoća materijala, radijusi zaobljenja i kutevi skošenja te udaljenost između 2 ležaja također utječu na izvijanje. Kada promatramo radne uvjete, rad pumpe pri vrlo niskim ili vrlo visokim kapacitetima prepumpavanja u odnosu na radnu točku povećava izvijanje vratila. Hidraulička sila ne djeluje jednolikim intenzitetom duž čitavog vratila kada se ono vrti, doći će do savijanja i zamora materijala ako konstrukcija vratila ima defekata, što je prikazano na slici 3.

Slika 3. Lom vratila zbog zamora materijala i savijanja

Lomovi vratila nastali djelovanjem torzijske sile su bili rijetki sve do pojave elektromotora s frekventnim regulatorima (VFD) koji omogućavaju rad pri različitim brzinama, što je dovelo do jedne loše posljedice – brojnih kvarova nastalih radi zbog torzijskog loma vratila. Pukotine pritom nastaju na jednom kraju vratila radi koncentracije naprezanja na dnu utora za klin kada je spojka nepravilno bila montirana. Jedan pokazatelj je dijagonalna pukotina po poprečnom presjeku, pod kutem 45° , što je prikazano na slici 4.

Slika 4. Lom vratila djelovanjem torzijske sile

Faktor sigurnosti prilikom konstruiranja vratila može biti zanemariv ili ozbiljno preračunat te utječe na naprezanje vratila. Ako na svoju ruku idete raditi konstrukcijska poboljšanja vratila povećanjem ili smanjenjem faktora sigurnosti, obavezno sve zabilježite u dokumentaciji pumpe da se ne bi začudili kada idući put za 2 godine ugrađujete tvornički obrađeno vratilo a ono ne odgovara jer ste „malo potokarili rotor na području utora za klin povećavši mu dimenzije“ ili ugradili drugačiji tip ležaja ili nešto treće.

Način na koji se rotor pričvršćuje na vratilo također ima utjecaj. Svaki proizvođač pumpe ima svoj način montaže rotora i osiguravanja fiksnog položaja na vratilo. Rotor može biti pričvršćen standardnom maticom, klinom ili kombinacijom matice s podloškom i rascjepkom, kombinacijom matice i klina i sl. Utor za klin predstavlja mjesto koncentracije naprezanja i potencijalnog nastanka pukotine ako zaobljenja, kutevi i skošenja nisu pravilno tokarena. Kada je rotor učvršćen klinom može doći do labavljenja između ostalog radi nepravilno montiranog klina ili neodgovarajućih dosjednih površina. Rotor mora biti osiguran i pričvršćen na takav način da se neće olabaviti bez obzira u kojem smjeru se vrtjelo vratilo, što je prikazano na slici 5.

Slika 5. Osiguranje rotora podloškom i maticom

Prilikom naručivanja i kupnje novog pumpnog agregata trebate unaprijed tražiti nacrte vratila i pumpe od dobavljača ili proizvođača i provjeriti na koji način se montira rotor na vratilo i kako se pričvršćuje. Vratila kojima je utor za klin tokaren s većim radijusom zaobljenja na mjestima utora te na mjestima nalijeganja ležaja na vratilo su konstrukcijski bolja varijanta. Takva vratila su nešto skuplja ali sprječavaju labavljenje rotora u slučaju nefunkcionalnog ventila ili zamjene faza kod elektromotora koje će dovesti do vrtnje vratila u suprotnom smjeru.

Izvedba navoja (lijevovojni u odnosu na desnovojni) na mjestu montaže rotora kod jednostupanjskih centrifugalnih pumpi je takva da se zračnost rotora u odnosu na vratilo smanjuje ako vratilo rotira u smjeru kako je konstrukcijski predviđeno. Rotor se olabavi („klepeće“ na vratilu) ako vratilo rotira u suprotnom smjeru u odnosu na smjer predviđen specifikacijama. Rotori montirani s perom u čvrstom dosjedu se neće olabaviti ako dođe do suprotnog smjera vrtnje gledano iz smjera elektromotora prema pumpi.

Kod nekih elektromotora je okretni moment prilikom pokretanja u rad do 7 puta veći u odnosu na okretni moment u normalnom režimu rada. Automatsko pokretanje pumpnog agregata iz stanja mirovanja je najrizičniji trenutak jer može doći do savijanja i loma vratila na pogonskom ili pogonjenom stroju. Nekad se dogodi da se nakon montaže pumpe na radnu poziciju i spajanja elektromotora te uklopa u trafo stanici ide provjeravati smjer vrtnje elektromotora kada je spojka montirana i agregat centriran.

Ovakav postupak je također rizičan i može za posljedicu imati lom vratila jednog od strojeva ili spojke. Nekad se radi uštede vremena čitav isporučen agregat odmah montira u postrojenje skupa sa postoljem bez ikakvih prethodnih provjera smjera vrtnje pogonskog stroja pa onda imamo 50% vjerojatnosti da će se vrtjeti u suprotnom smjeru. To za posljedicu često ima odvrtanje matice i labavljenja rotora pumpe ili lom spojke i/ili vratila. Konstrukcijski utjecaj je kada vratilo ima mali promjer poprečnog presjeka u odnosu na duljinu jer će tada doći do savijanja. Ostali direktni uzročnici lomova se javljaju ako na vratilo djeluje velika sila savijanja ili okretni moment veći od dozvoljenog, ako je izrađeno od materijala koji ne odgovara radnom mediju ili ako je rotacijski stroj u kontinuiranom radu predugo vremena od propisanog te konstantno radi na temperaturi većoj od dozvoljene.

Za kraj, provjerite što se događa na tlačnoj strani cjevovoda pumpi. Pumpe imaju nepovratni ventil na tlačnoj strani koji često propušta radi kvarova poput deformacije metala, erozije sjedišta i puknuća klapne koji se dogode tijekom vremena. Kada je ventil pokvaren, dolazi do povrata radnog medija natrag prema pumpi i porasta opterećenja na rotor i vratilo. U preventivno održavanje treba biti uključen pregled ventila cijevi i ostalih elemenata strojnog sustava jer svi imaju utjecaj na rad pumpe a time i na naprezanje vratila.

Je li vam se dogodio lom vratila? Koji je bio uzrok loma? Na koji način ste otkrili uzrok loma? Podijelite iskustva u komentarima!

 

12 Najčešćih znakova oštećenja odrivnih ležajeva

U prethodnom članku upoznali smo se s elementima pravilnog podmazivanja i osnovama konstrukcije aksijalnih odrivnih ležajeva sa samopodesivih segmenata, koji uz pravilno održavanje mogu imati dugi životni vijek. Međutim, svi su elementi strojeva podložni trošenju i habanju kada se poremete njihovi radni uvjeti tijekom duljeg vremenskog perioda. Danas ćemo vidjeti koja su najčešća oštećenja odrivnih ležajeva, znakove po kojima ćemo ih prepoznati te koje korektivne radnje primjeniti kako bismo spriječili da dođe do oštećenja ili sanirali oštećenja nakon što se dogode.

Neka od opisanih oštećenja se javljaju pojedinačno, a ponekad dolazi do kombinacije dvaju ili više tipova oštećenja zbog sličnih uzroka, npr. trošenja, dubokih ogrebotina i abrazije, gubitka uljnog filma uz djelovanje preopterećenja i sl. Brzina vrtnje na obodu odrivnog ležaja se kreće od 30 m/s do 100 m/s pri čemu tlak na površini ležaja iznosi 0,1 bar do 30 bar i ove radne uvjete treba uzeti u obzir pri analizi nastalih oštećenja.
Krenimo redom:

1. Trošenje metala se odražava na površinama koje su bile u međusobnom kontaktu, mijenja se boja na površini i nastaju udubljenja. Trošenje je posljedica povećanih (prevelikih vibracija) kroz dulje vrijeme, djelovanja prevelikog opterećenja na segmente te smanjenja kontaktne površine koja nosi opterećenje. Nastala oštećenja se otklanjaju prelijevanjem odrivnih segmenata novim slojem bijelog metala i strojnom obradom na potrebnu debljinu, ustanoviti gdje dolazi do preopterećenja i zašto te nastojati smanjiti preopterećenje te ponovno centrirati stroj i otkloniti uzrok povećanih vibracija.

2. Erozija se prepoznaje po nastalim urezima na površini bijelog metala koji se protežu u smjeru rotacije ležaja ili po tragovima trošenja. Eroziju uzrokuje djelovanje čestica metala ili prljavštine koje se zateknu u uljnom filmu i stružu po površini bijelog metala te velika brzina strujanja fluida čime se drastično smanji debljina uljnog filma i posljedično, nosivost opterećenja.

Eroziju možemo spriječiti filtriranjem i ispiranjem sustava podmazivanja prije nego se stroj pokrene u rad, redovitom zamjenom mrežice/uloška filtera te saniranjem odrivnih segmentata na način da se preliju bijelim metalom i potom strojno obrade na potrebnu debljinu.

3. Duboke ogrebotine ili risevi na površini nastaju u vrlo kratkom vremenu kao posljedica struganja krupnijih metalnih čestica ili prljavštine po bijelom metalu. Vratila izrađena od legura koje u svom sastavu sadrže krom ili mangan u udjelu od 2% do 14% nisu kompatibilni sa bijelim metalom, dok će uljna emulzija zbog prisustva vode dovesti do nastanak tankog sloja oksida na površini. Provjerite od kojeg su materijala načinjeni vratilo, odrivni prsten i odrivni segmenti, danas je to moguće primjenom PMI metode ili laboratorijskom analizom strugotine materijala. Ako analiza pokaže nekompatibilnost, zamijenite vratilo ili odrivni ležaj sa drugima izrađenim od odgovarajućih materijala.

4. Abrazija se javlja u obliku paralelnih ogrebotina uz obod odrivnog segmenta koje se pogoršavaju tijekom vremena. Uzrokuju je čestice metala ili prljavštine koje imaju veći promjer nego što je debljina uljnog filma. Kroz nastale ogrebotine ulje „bježi“ pa se smanjuje debljina uljnog filma. Obavezno redovito kontrolirajte čistoću ulja, redovito mijenjajte uloške filtera te izmijenite cjelokupnu količinu ulja pri svakom servisu stroja uz ispiranje sustava podmazivanja.

Slika 1.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 1. – 4.

5. Zamor materijala odrivnog ležaja uzrokuje preveliko dinamičko opterećenje, pregrijavanje tijekom rada, necentričnost, visoke vibracije ili pogrešna montaža. Prepoznaje se po sitnim uzdužnim pukotinama na površinama bijelog metala odrivnih segmenata na mjestu gdje je djelovalo opterećenje. Pukotine se ne šire u dubinu. Spriječavanje zamora materijala je zapravo spriječavanje djelovanja prevelikog dinamičkog opterećenja, pravilna montaža ležaja, izbor ležaja koji podnosi veće radno opterećenje te pravilno centriranje stroja.

6. Točkasta elektro korozija (pitting) se primjećuje u obliku velikog broja malih jednoliko raspoređenih rupica (udubljenja) koncentriranih na određenom dijelu površine bijelog metala odrivnog ležaja te na vratilu stroja, najčešće tamo gdje je uljni film bio pretanak da stvori izolaciju. Dolazi do pojave elektrostatičkog naboja između vratila i ležaja te stvaranja elektromagnetskih struja zbog vrtnje vratila. Potrebno je provjeriti uzemljenje stroja, kvalitetu ulja za podmazivanje i pregledati ležajno kućište za slučaj da se u njemu kondenzira vlaga te stvara emulziju koja narušava kvalitetu ulja smanjujući sposobnost uljnog filma da stvori dovoljno debeo sloj izolacije.

7. Mjehuri na površini bijelog metala su posljedica izdvajanja vodika iz kristalne rešetke i njihovo gomilanje na granicama kristalnih zrna, pri čemu dolazi do mehaničkog pucanja veze. Površina bijelog metala se mora prebrusiti, preliti novim slojem bijelog metala i strojno obraditi na potrebnu debljinu.Potrebno je provjeriti sastav materijala od kojeg je odrivni ležaj izrađen.

8. Necentričnost ležaja je uzrokovana koncentracijom radnog opterećenja na samo jednoj strani odrivnog ležaja, aksijalnim pomakom između centralne osi ležaja i vratila, necentrično ugrađenim kućištem ili necentrično postavljenim vratilom. Posljedice se primjećuju na odrivnim segmentima koji budu istrošeni samo s jedne strane, one na kojoj je radno opterećenje djelovalo većim intenzitetom, lokaliziranog trošenja bijelog metala, povećane temperature ležaja i zamora materijala na dijagonalno suprotnim strana od onih na kojima je djelovalo povećano opterećenje.

Necentričnost spriječavamo tako da demontiramo ležaj i ponovno ga montiramo pazeći i provjeravajući više puta centriranost pomoću komparatora. Ako se problem i dalje ponavlja, potrebno je razmotriti ugradnju drugačijeg tipa ležaja koji će biti otporniji na pojavu necentričnosti, npr. samopodešavajući klizni ležaj.

Slika 2.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 5. – 8.

9. Pregrijavanje se primjećuje po naslagama smeđe boje nalik na lak na površinama gdje je djelovala visoka temperatura, promjenama boje čelika i lokaliziranih sitnih pukotina. Uzroci pregrijavanja odrivnog ležaja su prevelika brina vrtnje ili preveliko radno opterećenje, nestanak uljnog filma, previsoka temperatura ulja, nedovoljna zračnost i nedostatak hlađenja. Pregrijavanje ćemo spriječiti redovitim čišćenjem hladnjaka ulja, povećanjem protoka ulja te povećanjem nosivosti ležaja.

10. Cikličko grijanje/hlađenje ostavlja na površinama odrivnih segmenata reljefni uzorak, pri čemu dolazi do pukotina na granicama metalnih zrna. Uzroci su ponavljajuća izloženost naglim promjenama temperature koja uzrokuju ekspanziju kristalnih rešetki u bijelom metalu ili povećana koncentracija kositra u bijelom metalu, s obzirom da kositar nema dobru termičku stabilnost. Preporučuje se izbjeći izlaganje odrivnog ležaja naglim promjenama temperature tijekom rada te preliti segmente novim slojem bijelog metala poznatog kemijskog sastava (ovo rješenje je relativno brzo, cjenovno pristupačno u usporedbi sa kupovinom novih segmenata i kao što ćete primjetiti kroz ovaj članak, pomaže u brojnim situacijama).

Slika 3.: Oštećenja segmenata odrivnog ležaja 9. – 12.

 11. Djelovanje preopterećenja je vidljivo po dubokim risevima na površni ležaja, udubljenjima i kružnim tragovima na obodu odrivnih segmenata. Preopterećenje je posljedica rada pri uvjetima izvan konstrukcijski dozvoljenih, nedostatka odgovarajuće debljine uljnog filma, previsoke temperature ulja, neodgovarajuće viskoznosti ulja ili pogrešne zračnosti. Preopterećenje odrivnog ležaja ćemo spriječiti tako da provjerimo postojeću nosivost i radne uvjete, ugradimo ležaj koji je konstrukcijski odgovarajući da može podnijeti radno opterećenje ili povećamo kapacitet nošenja radnog opterećenja.

12.  Gubitak uljnog filma uzrokuje nedovoljna količina ulja za podmazivanje ili ulje neodgovarajućeg viskoziteta, distorzija odrivnih segmenata ili naglo povećanje radnog opterećenja prilikom pokretanja stroja. Posljedice gubitka uljnog filma se vide u obliku polirane površine ležaja, posebno bijelog metala te nedostatka pukotina. Osnovni način spriječavanja oštećenja je osigurati dovoljnu količinu ulja za podmazivanje odgovarajućeg viskoziteta te prije montaže provjeriti geometriju odrivnih segmenata jesu li površine ravne i pravokutne.

Koja oštećenja odrivnih ležajeva ste susretali? Koji su bili uzroci oštećenja? Podijelite iskustva u komentarima!

10 razloga zašto vam je elektromotor zaribao…i kako ih spriječiti

Svaki stroj s vremenom doživi kvar. Intenzitet i učestalost pojave kvara će uvelike ovisiti o kvaliteti i dostatnom održavanju koje je provedenom u prethodnom razdoblju.

Elektromotori nisu iznimka po tom pitanju te danas razmatramo najčešće razloge kvarova kod elektromotora izazvanih zakazivanjem ležajeva, znakove porijekla kvara i načine kako ih spriječiti.

1. Pogrešan način montaže

Ležajevi se ispravno montiraju pod djelovanjem sile, tj. tako da ostvare čvrsti dosjed s vratilom. Posljedica pogrešne montaže ležaja manifestira se u vidu nejednolikog trošenja površina ležaja ili njegovih elemenata, povećanjem temperature u radu, zamorom materijala te preranim otkazivanjem ležaja.

Nepravilna montaža uključuje primjenu prevelike sile na vanjski/unutarnji prsten, montažu ležajeva u kućište uprešavanjem unutarnjeg prstena, montažom tako da je ležaj na vratilu u labavom dosjedu, necentrično smješten u kućištu ili u neadekvatnom položaju na sjedištu.

Sila potrebna za montažu ležaja se povećava ovisno o veličini ležaja. Pravilna montaža može biti na toplo, tako da se ležaj prvo jednoliko zagrije do 90°C na uređaju za grijanje, a potom navuče na vratilo.

Postepenim hlađenjem ležaj se „skupi“ i formira čvrsti dosjed s vratilom. Treba izbjegavati prenaglo grijanje ili hlađenje zato što će dovesti do oštećenja kristalne strukture metala od kojeg je ležaj izrađen i uzrokovati deformacije dimenzija kaveza, kuglica, unutarnjeg ili vanjskog prstena.

Drugi način je montaža ležaja na hladno i primjenjuje se za ležajeve promjera do 100 mm, kada se na vratilo nanese malo maziva, potom se ležaj prvo postavi na vratilo rukama, potom se upotrebom posebnog alata na ležaj jednoliko djeluje silom kako bi nasjeo na osovinu, što je prikazano na slici 1.

Ako se silom djeluje isključivo na vanjski prsten ili isključivo na unutarnji prsten, riskira se oštećenje ležaja zato što se sila prenosi na nosive elemente.

Slika 1. Smjerovi djelovanja sile prilikom montaže ležaja (izvor)

2. Korozija

Prisutnost vlage, kiseline, emulzije ili kondenzata nastalog uslijed prenagle promjene vanjske ili unutarnje temperature uzrokuju nastanak korozije na elementima ležaja koja ima abrazivno djelovanje.

Kada demontirate korodirani ležaj, na njemu ćete vidjeti smeđe mrlje ili naslage.

Također, nije isključena pojava vibracija u radu jer korozivne naslage uzrokuju debalans. Može se javiti i povećana zračnost u radijalnom smjeru.

Pobrinite se da u ležajno kućište ne dospije vlaga, koristite zatvoreni tip ležajeva ili razmotrite ugradnju dodatnih brtvi na ulazu u ležajno kućište.

U ovakvoj situaciji treba se konzultirati s proizvođačem elektromotora. Obavezno nabavljajte ležajeve izrađene od nehrđajućeg čelika proizvedene od provjerenih proizvođača.

3. Necentriranost

Savijeno vratilo, deformirana skošenja, stanjenje vratila na području ležajeva, labavi dosjedi i neodgovarajuće uvrtanje matice mogu dovesti do necentričnosti i pregrijavanja rijekom rada.

Nije isključena niti pojava povećanih vibracija.

Tijekom svakog servisa elektromotora potrebno je balansirati vratilo i temeljito ga pregledati u potrazi za tragovima oštećenja te dimenzionalno kontrolirati promjere na mjestima ugradnje ležajeva.

4. Oštećenja zbog djelovanja struje

Stalni prolazi izmjenične ili istosmjerne struje, čak manjeg napona, mogu dovest do oštećenja ležajeva.

Ovakva oštećenja se vide na ležaju u obliku paralelnih tragova smeđe boje na kavezu ili na čitavom obodu prstena. Za sprječavanje ovog kvara potrebno je pravilno uzemljiti elektromotor.

5. Neodgovarajuće skladištenje i rukovanje ležajevima elektromotora

Neodgovarajuće skladištenje ostavlja ležajeve elektromotora izloženim prašini i vlazi. Skladištenje u prisutnosti visokih temperatura dovodi do razlaganja masti kojom je ležaj konzerviran.

Neprikladno rukovanje ležajevima tako da ih se ostavlja u otvorenim kutijama bez namjere za montažu izleže ležajeve uvjetima okoline i nastanku korozije.

Obavezno se treba pridržavati uputa proizvođača za skladištenje i rukovanje ležajevima.

6. Nije bilo odgovarajućeg podmazivanja

Prema statistikama, do 80% kvarova na elektromotorima čini otkazivanje ležajeva zbog nedovoljnog ili neodgovarajućeg podmazivanja o čemu je bilo govora u prethodnom članku.

Kada se demontiraju ležajevi koji su zaribali, potražite na nosivim elementima (kuglice ili valjčići) tragove promjene boje (smeđe ili ljubičasto), tragove istrošenosti ili pregrijavanja, ovi tragovi će vam biti pokazatelj da nije bilo dovoljno maziva ili se mazivo razgradilo pod utjecajem temperature.

Koristite odgovarajuće mazio prema preporuci proizvođača elektromotora, izbjegnite gubitke maziva i dopunjujte ga prema predviđenom intervalu podmazivanja.

Stalno naglašavam važnost pravilnog podmazivanja i više informacija ćete naći u članku 1. i članku 2. koje možete primijeniti kako biste ubuduće spriječili zaribavanje ležajeva kod elektromotora.

Vanjski izvor vibracija može uzrokovati kotrljanje kuglica u kavezu kada elektro motor nije u radu, što dovodi do bržeg trošenja maziva.

Ležaj kao takav ostaje u mirovanju pa nema samopodmazivanja i određeni dijelovi ležaja ostanu suhi. Kada se elektromotor uključi u rad može doći do oštećenja na ležaju koje se manifestira kao linearni tragovi trošenja u aksijalnom smjeru (pruge ili ogrebotine).

Da biste spriječili rad ležaja na suho, utvrdite i otklonite uzrok vanjskih vibracija koje djeluju na elektromotor tj. na nosive elemente ležajeva. Koristite mazivo čiji kemijski sastav ima aditive protiv trošenja.

Prevelika radna temperatura u kombinaciji s neodgovarajućim podmazivanjem će dovesti do pregrijavanja.

Visoke temperature dovode do razdvajanja maziva na bazno ulje i dodatke, ulje počinje istjecati kroz dostupne otvore i gubimo učinkovitost maziva da odvodi toplinu.

Nagli skokovi temperature mogu dovesti do oksidacije masti kada se mast razdvaja na ulje i aditive, pri čemu ostaje samo suha sapunasta komponenta.

Potrebno je osigurati hlađenje tj. odgovarajuće odvođenje topline i redovito vršiti inspekciju termovizijskom kamerom.

7. Zamor materijala

Prečesto preopterećenje ležajeva tijekom rada, korištenje ležajeva nakon što je prošao radni broj sati nakon kojeg je predviđena zamjena prilikom generalnog servisa elektromotora ili prečvrsto montiran unutarnji prsten mog dovesti do zamora materijala.

Zamor se očituje u brojnim sitnim pukotinama u materijalu te nestankom čestica metala s površina obaju prstena ili nosivih elemenata.

Gubitak čestica metala s površina se ubrzava s vremenom i očituje u vidu povećane buke i vibracija zbog debalansa.

Kvar je moguće spriječiti praćenjem radnih sati elektromotora, pravovremenim generalnim servisima uz obaveznu zamjenu ležajeve te primjenom praćenja stanja opreme koje sam opisivala u prethodnom članku.

8. Neodgovarajući dosjed

Kada je ležaj previše napregnut prilikom dosjedanja, doći će do povećanog opterećenja nosivih elemenata.

Pri radnoj temperaturi će se smanjiti zračnost u radijanom smjeru. S druge strane, ako je ležaj u labavom dosjedu doći će do mikro kretanja između dijelova ležaja.

Ovaj problem se očituje u tragovima istrošenosti na pojedinim dijelovima kaveza, pregrijavanju ležajeva ili pukotinama koje se pružaju u aksijalnom smjeru na unutarnjem prstenu. Ležaj u labavom dosjedu tijekom rada stvara pojačanu buku.

Važno je montirati odgovarajući ležaj prilikom zamjene i paziti na njegovo dosjedanje na vratilu.

U korisničkom priručniku proizvođač daje oznaku ležaja kojeg treba zamijeniti te smjernice za zamjenu.

9. Prisutnost nečistoće

Nemoguće je 100% spriječiti ulazak čestica nečistoće u prostor ležajnog kućišta tijekom rada elektromotora.

Nečistoća se javlja u obliku prašine, prljavštine, sitnih metalnih krhotina ili čestica koje dospiju u ležajno kućište preko prljavih ruku ili alata.

Kada je onečišćenje uzrok oštećenja ležajeva na elektromotoru, na elementima ležaja ćete vidjeti udubljenja ili duboke riseve, dok će prethodno mjerenje vibracija pokazati povećanje vibracija van dozvoljenog područja.

Pobrinite se da svaki put prilikom zamjene ležajeva alat bude čist, mazivo svježe iz novo otvorenog pakiranja, mazalica za ubrizgavanje mora biti čista i tijekom rada koristite rukavice ili se pobrinite da na rukama nemate sitnih čestica metalne strugotine.

10. Preveliko radno opterećenje

Tijekom rada može doći do prevelikog opterećenja elektromotora radi promjene proizvodnih uvjeta, varijacija u radu pogonjenog stroja ili neplaniranog povećanja proizvodnje.

Posljedično, dolazi do preopterećenja ležajeva, pri čemu se na njihovim nosivim elementima pokazuju tragovi trošenja, promjena boje uslijed pregrijavanja i zamor materijala.

Preopterećenje se može spriječiti učinkovitijim planiranjem radnih uvjeta, praćenjem proizvodnog procesa, praćenjem stanja pogonjenog stroja, korištenjem snažnijeg elektromotora ili upotrebom ležajeva veće nosivosti.

Koje uzroke kvarova elektromotora ste do sada susreli? Kako ste ih defektirali? Jeste li otklonili ponavljajuće uzroke? Podijelite iskustva u komentarima!

7 načina za ublažiti soft foot

     Pojava soft foot ili u doslovnom prijevodu mekana stopala je čest problem prilikom centriranja rotacione opreme, te najčešći uzrok kvarova koji se ponavljaju prilikom  necentriranosti vratila pogonskog i pogonjenog agregata. Utječe na kvalitetu centriranja, uzrokuje povećane vibracije, smanjuje radni vijek elektromotora i uzrokuje povećanu zračnost u zupčanicima reduktora i ležajevima na pumpama. Danas razmatramo načine za sprječavanje pojave soft foota.

     Naziv soft foot označava nedovoljan kontakt između nožica (ili stopala) kućišta nekog stroja i temeljne ploče koja ga podupire. Može biti paralelni ili kutni, ili kombinacija oboje. Na slici 1. je prikazan paralelni i kutni soft foot elektromotora. Kod kutnog soft foota, nožica elektromotora dotiče temeljnu ploču, međutim doticaj nije jednolik po cijeloj duljini nožice. Kada se dotegnu vijci koji spajaju nožicu elektromotora s temeljnom pločom, nožica se izvitoperi kako bi se prilagodila temeljnoj ploči. Uzroci nastanka ove pojave su iskrivljene nožice, iskrivljeni nosači stroja, neravno postolje stroja, neravna temeljna ploča, nedovoljan broj podložnih limova ispod nožice, nakupljena nečistoća ispod nožice te preveliko naprezanje nožica jer su vijci prečvrsto stisnuti pa uzrokuju izvijanje nožica.

Slika 1.: Soft foot elektromotora

     Posljedice soft foota na centriranje agregata su deformirani ili savijeni podložni limovi, savijene nožice, prošireni provrti temeljnih vijaka i deformirani nosači stroja. Jednom kada se dotegnu vijci na mjestu soft foota, neznatno se mijenja relativan položaj vratila u horizontalnoj ili vertikalnoj ravnini. Zapamtite da svako dotezanje ili popuštanje temeljnih vijaka neznatno mijenja položaj vratila u horizontalnoj i vertikalnoj ravnini. Ako se poravnavanje radi pomoću lasera, može se primijetiti da nastane vidljiva promjena kada se doteže određeni vijak na jednoj od nožica. Često je upravo to mjesto gdje dolazi do nastanka soft foota. Položaj osi simetrale vratila se mijenja sa promjenom soft foota. Ako se vijci ne dotežu i popuštaju po određenom rasporedu, može doći i do pomaka osi simetrale vratila u odnosu na ostalu opremu npr. do zatezanja priključnih cijevi.

Načini za spriječavanje nastanka soft foota su:

1. Kontrola. Obavezno provjerite jesu li temeljna ploča i temelji i ravni (koristite libelu)

2. Čišćenje. Temeljito očistite temeljnu ploču i sve nožice na agregatima, uklonite naslaga sa svih površina koje su u doticaju

3. Upotreba čistih i ravnih podložnih limova. Ako režete čeličnu ploču i sami izrađujete podložne limove određene debljine, provjerite da je materijal očišćen, odmašćen, ravan, jednake debljine i bez naslaga

4. Prilikom centriranja na grubo, napravite provjeru ima li soft foota na pogonskom i pogonjenom stroju. Prvo ostavite sve pričvrsne vijke otpuštene pa provjeravajte jednu po jednu nožicu na sva 4 kraja pomoću komparatora i podložnog lima debljine 0,1mm. Ako ima otklona, postavite dodatne podložne limove, po mogućnosti što manji broj limova. Ako otkrijete kutni soft foot na nekoj nožici, prerežite jedan podložni lim na pola i postavite ga ispod nožice. Oduprite se ideji da stavite više limova odjednom i podebljate njihovu količinu ispod nožice jer ćete kasnije imati problema s ponovnim pozicioniranjem nekoliko limova istovremeno uz održavanje iste ravnine. Jednom kada je ispravljen kutni soft foot, zategnite svaki vijak po redoslijedu na slici 2. Pridržavajte se istog redoslijeda svaki put kada se vijci popuštaju ili dotežu.

Slika 2.: Redoslijed dotezanja vijaka na nožicama

5. Kada su dotegnuti svi vijci na svim nožicama, ponovo popustite vijke na jednoj nožici i provjerite ima li soft foot pomoću komparatora ili stavljanjem podložnog lima debljine 0,05 mm. Ponovite proceduru provjere svih nožica radi kontrole je li i dalje prisutan soft foot. Po potrebi podložite svaku nožicu dodatnim limovima, samo nemojte pretjerivati. Zapamtite da više nije uvijek bolje!

6. Dotegnite do kraja sve vijke (po 3 prolaza) pridržavajući se redoslijeda iz koraka 4). U prvom prolazu dotegnite vijke rukom, u drugom prolazu dotegnite vijke na 50% priteznog momenta, u trećem prolazu dovršite dotezanje na puni pritezni moment. Ovako ćete ukloniti potencijalni zaostali soft foot. Provjerite u priručniku za rukovanjem stroja vrijednost priteznog momenta koji preporučuje proizvođač.

7. Dodatno provjerite prisutnosti soft foota prilikom laserskog centriranja. Drugi način je pomoću 2 komparatora. Napominjem da soft foot ne mora nužno biti prisutan zbog nepravilnih nožica na stroju nego radi neravne temeljne ploče na koju je agregat montiran. Provjerite je li nosač (najčešće I ili U profil na koji je stroj položen) ravan po čitavoj duljini i u potpunom kontaktu s nožicama na gornjoj strani te se temeljnom pločom na donjoj strani. Ako ima zazora, podložite ga limovima potrebne debljine.

           Za kraj, procedura centriranja, podlaganja i ponavljajućih mjerenja oduzima dosta vremena pa se oboružajte strpljenjem. I ne zaboravite ponijeti komparatore i libelu 🙂

Na koji način provjeravate soft foot? Podijelite svoje metode sa mnom u komentarima!

Dijagnostika necentriranosti dvaju strojeva

     Necentriranost nastaje kada vratilo pogonskog i pogonjenog stroja nisu poravnati u istoj ravnini simetrije. Slika 1.  prikazuje primjer paralelne i kutne necentriranosti. Čest slučaj je necentriranost u horizontalnoj i vertikalnoj ravnini. Najveći uzrok frustracije prilikom centriranja dvaju strojeva je upravo kutna i paralelna necentriranost po horizontali i po vertikali. Ispravljanje u horizontalno smjeru utječe na vertikalni smjer i obratno, pa je potrebno pomicanje, postavljanje limova, mjerenje i tako nekoliko puta za redmo sve dok se ne postigne zadovoljavajuća vrijednost, npr. x=0,03 mm i y=0,03 mm.

Slika 1.: Paralelna (lijevo) i kutna necentriranost (desno) (Izvor)

     Necentriranost spojke između dva stroja je čest slučaj kada se povezuju pogonski i pogonjeni stroj različitih proizvođača. Npr. proizvođači pumpi ne proizvode elektromotore i proizvođači elektromotora ne proizvode reduktore. Primjera je bezbroj. Jedini slučaj kada nećete imati problema s centriranjem spojke je ako uzmete pumpu i elektromotor na istom vratilu. Prednost povezivanja strojeva različitih proizvođača ogledava se u fleksibilnosti postizanja potrebnih protoka i tlakova pri različitim snagama pogonskog stroja tijekom rada. Ovdje značajno pomaže montaža fleksibilnih spojki između vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Što su dva vratila više otklonjena od centralne ravnine simetrije, to će veće biti naprezanje spojke, rezultat naprezanja je nastajanje povećanih vibracija. Povećane vibracije su glavni krivac za smanjenje vijeka trajanja mehaničkih brtvenica i ležajeva na manje od 5 godina.

     Necentriranost se u dijagramu ovisnosti amplitude o frekvenciji prikazuje kao niz harmonika prilikom vrtnje vratila na radnoj brzini, što se vidi na slici 2. Harmonici nastaju zbog naprezanja spojke. Harmonici zapravo nisu posljedica vibracija stroja na ovim frekvencijama, nego šum procesuiranog signala zato što je kretanje spojke ograničeno glavčinama postavljenima na vratila pogonskog i pogonjenog stroja. Iako su čelična vratila su kruta, prilikom rada će se malo izviti. Ovo izvijanje obaju vratila se ciklički ponavlja i stvara sile na ležajeve te nezamjetno pomiče oba kućišta. S druge strane, kućišta i ležajevi stvaraju reakcijske sile i odupiru se izvijanju, što sprječava pomicanje vratila (zakon akcije i reakcije na djelu). Ograničavajuće sile također sprječavaju kretanje normalnog sinusnog vala do vrha amplitude. Sinusni val nastalo izvijanjem vratila je iskrivljen do ekstrema i odsječen. Ovaj poremećaj stvara harmonike. Preostali dio sinusnog vala je pomaknut u drugi dio spektra tj. prema višim frekvencijama.

Slika 2.: Spektar vibracija s izraženim harmonicima ukazuje na necentriranost (Izvor)

     Ako uočite uzorak harmonika poput ovoga na slici 2. prilikom mjerenja vibracija na rotacijskim strojevima povezanim fleksibilnom spojkom, možete posumnjati na necentriranost. Akceleracija ukazuje na visoke frekvencije u odnosu na brzinu i pomak. Sličan uzorak harmonika javlja se i ako su ležajevi pogonjenog stroja van centra. Ako se pojave harmonici u spektru za strojeve povezane običnom spojkom, necentriranost nije uzrok vibracija. Harmonici mogu biti uzrokovani ako su ležajeva oštećeni ili ako je prisutan neki drugi poremećaj. Provjeriti možete tako da demontirate spojku i ispitate vibracije kada je elektromotor u radu. Nestanak harmonika na elektromotoru koji vrti odvojen od pogonjenog stroja je dobar pokazatelj necentriranosti spojke. Ako su harmonici prisutni kada elektromotor radi samostalno, onda je uzrok vibracija u elektromotoru a ne u necentriranosti dvaju strojeva.

*** Na koji način dijagnosticirate necentriranost strojeva? Podijelite svoje iskustvo sa mnom u komentarima!