Inzicht in defecten aan riemaandrijvingen
Defecten aan de riemaandrijving zijn de problemen die zich voordoen bij riemaangedreven aandrijfsystemen: slijtage, beschadiging of veroudering van de riem; onjuiste riemspanning; verkeerde uitlijning van de riemschijven; slijtage van de riemschijven of excentriciteit; en resonantie. Elk van deze kenmerken drukt zijn stempel op trillingen signatuur op de machine bij frequenties die samenhangen met de riemsnelheid, de rotatiesnelheden van de riemschijven en het aantal riemen — waardoor ze herkenbaar zijn via trillingsanalyse.
Riemoverbrengingen zijn eenvoudig en voordelig in vergelijking met directe koppelingen of tandwieloverbrengingen, maar die eenvoud brengt ook een hele reeks trillingsbronnen en storingspatronen met zich mee. Inzicht hierin is essentieel voor een effectieve machinediagnostiek — niet in de laatste plaats omdat een riemstoring bij een motoraangedreven installatie gemakkelijk kan worden aangezien voor een probleem in de motor of de aangedreven machine, als de analist de eigen frequenties van de riem niet kent.
1. Veelvoorkomende defecten aan riemaandrijvingen
Verkeerde uitlijning van de riem
Niet-parallelle riemschijven of een riem die niet in het midden van de groeven ligt:
- Symptoom: hoog axiale trilling, evenwijdig aan de as.
- Frequentie: in de eerste plaats 1× de assnelheid van de poelies.
- Visueel: de riem loopt aan één kant van de poelies, waardoor er ongelijkmatige slijtage ontstaat.
- Oorzaken: verkeerd uitgelijnde poelies, een gebogen as, of vervorming van het frame.
- Effecten: Versnelde slijtage van de riem, zijdelingse lagerbelastingen, kortere levensduur van de riem
Verkeerde riemspanning
Zowel te weinig als te veel spanning leidt tot problemen, maar op tegenovergestelde manieren.
- Onvoldoende (te los): riemslip, laagfrequente trillingen en piepgeluiden. De slip komt voor in wisselende mate, subsynchroon onderdelen, met vermogensverlies, opwarming van de riem en glazuurvorming, snelheidsschommelingen en zichtbare doorhang tussen de poelies.
- Te strak: hoge belasting van de lagers en sterke trillingen bij de asfrequenties, wat leidt tot versnelde slijtage van de lagers, doorbuiging van de as en breuk van de riemdraden. Een duidelijk teken hiervan bij inspectie is dat de riem te weinig doorbuigt wanneer erop wordt gedrukt.
Slijtage en veroudering van riemen
- Slijtage van het oppervlak: gladde, geglazuurde riemoppervlakken die geen grip meer bieden.
- Scheuren: Oppervlaktescheuren door veroudering, buiging en blootstelling aan het milieu
- Aantasting van het koord: aantasting van de interne wapening.
- Schade aan de zijkant: rafelen door verkeerde uitlijning of contact met de rand van de poelie.
- Trilling: een geleidelijke stijging van de totale waarden, met grillige schommelingen van meting tot meting.
Riemresonantie
- De riemspanne gedraagt zich als een trillende snaar met zijn eigenfrequenties.
- Excitatie bij bedrijfssnelheid kan dat resonantie.
- Het gevolg is zichtbare trilling of fladdering van de riem.
- Geluid en trillingen treden op bij de eigenfrequentie van de riem, doorgaans 5–50 Hz.
- De oplossing is om de riemspanning aan te passen (waardoor de eigenfrequentie verandert) of een spanrol toe te voegen.
Defecten aan poelies
- Excentrische poelie: produceert een 1×-trilling door de riemspanning cyclisch te variëren.
- Versleten groeven: de riem zit niet goed, met ongelijkmatig contact.
- Beschadigde poelie: krassen, deuken of roest op het werkoppervlak.
- Verbogen poelie: gaat wiebelen, waardoor de riemspanning cyclisch varieert.
2. Karakteristieke trillingsfrequenties
Het belangrijkste diagnostische kenmerk van riemaandrijvingen is dat storingen zich voordoen bij frequenties die op basis van de geometrie te voorspellen zijn — en, wat belangrijk is, de riempasseerfrequentie (BPF) ligt meestal sub-synchroon, dus onder de asomwentelingssnelheid.
Riemdoorgangsfrequentie (BPF)
De frequentie waarmee een bepaald punt op de riem een vaste locatie passeert:
- Berekening: BPF = riemsnelheid (m/s) ÷ riemlengte (m).
- Alternatieve vorm: BPF = (π × D × RPM) ÷ (60 × riemlengte).
- Typische waarden: 1–20 Hz voor de meeste industriële riemaandrijvingen.
- Diagnostisch gebruik: riemstoringen veroorzaken pieken in de BPF en de harmonischen. Aangezien een riemstoring bij elke omwenteling van de riem één keer langs elke poelie gaat, is de 2× BPF-harmonische vaak het sterkst.
Het met de hand berekenen van deze frequenties is foutgevoelig; onze Frequentiecalculator voor defecten aan riemaandrijvingen zet de diameters van de poelies, de snelheid en de lengte van de riem direct om in de BPF- en poelie-frequenties waarnaar gezocht moet worden in de spectrum.
Meerdere riemfrequenties
Bij aandrijvingen met meerdere riemen, zoals vaak voorkomt bij V-riemsystemen:
- Elke riem heeft een iets andere effectieve lengte.
- De kleine snelheidsverschillen zorgen ervoor dat slagfrequenties.
- Dit komt tot uiting in een laagfrequente amplitudemodulatie, met beatfrequenties rond de 1–5 Hz.
- Een zekere mate van kloppingen is normaal bij aandrijvingen met meerdere riemen, maar uitgesproken kloppingen duiden op niet-gematchte riemen.
Katrolfrequenties
- Toerental van de poelie: een 1×-component voor elke poelie.
- Aantal groeven: bij sommige ontwerpen is een piek zichtbaar bij groeven × toerental.
- Excentrische poelie: een 1×-component bij het eigen toerental van die poelie.
3. Opsporing en diagnose
Trillingsanalyse
- Spectrumanalyse: let op pieken in de BPF, de asomwentelingssnelheden en de bijbehorende harmonischen.
- Axiale metingen: Sterke axiale trillingen duiden op een verkeerde uitlijning.
- Trillingen van lagers: Vergelijk de lagers van de motor en de aangedreven apparatuur om de bron te lokaliseren.
- Slagfrequenties: Door laagfrequente modulatie worden niet-passende riemen in een set met meerdere riemen zichtbaar.
Visuele inspectie
- Staat van de riem: controleer op scheuren, glans, rafels en ontbrekende stukjes.
- Slijtagepatronen: Onregelmatige slijtage duidt op een uitlijnings- of spanningsprobleem.
- Riemloop: let erop of de riem in het midden van de groeven blijft lopen.
- Toestand van de poelie: Controleer de groeven op slijtage, beschadigingen en afzettingen.
- Uitlijning: Controleer of de poelies goed zijn uitgelijnd met behulp van een liniaal of een laserapparaat.
Spanningsmeting
- Afbuigmethode: druk de riem in het midden in en meet de doorbuiging (een vuistregel is 1/64 inch per inch overspanning).
- Spanningsmeter: een speciaal instrument waarmee de frequentie of kracht van een riem wordt gemeten.
- Specificaties van de fabrikant: vergelijk het resultaat met de aanbevolen spanning.
4. Waar de Balanset-1A van pas komt
Riemaandrijvingen gaan vaak gepaard met precies de storingen waarvoor een draagbare analysator wordt ingezet, en het onderscheiden daarvan is al de helft van het diagnostische werk. Een tweekanaals veldinstrument zoals de Balanset-1A vangt de amplitude en fase van elk onderdeel en lost het FFT spectrum, zodat de subsynchrone riemdoorlooppieken duidelijk kunnen worden gescheiden van de 1× onbalans van de poelies en de 2× van elke verkeerde uitlijning. Zodra een storing aan de riem of poelie is uitgesloten, wordt hetzelfde instrument gebruikt om veldbalans een excentrische of ongebalanceerde poelie — het meten, corrigeren en controleren van de resterende onbalans zonder de aandrijving buiten gebruik te stellen.
5. Veelvoorkomende problemen en oplossingen
- Riemslip: piepen, snelheidsschommelingen, oververhitting en verglazing — veroorzaakt door te lage spanning, een versleten riem, olieverontreiniging of overbelasting. Los dit op door de spanning te verhogen, de riem te vervangen, de poelies schoon te maken of de belasting te verminderen.
- Vroegtijdige slijtage van de riem: veroorzaakt door een verkeerde uitlijning, onjuiste spanning, omgevingsfactoren of slijtage aan de poelies. Los dit op door middel van nauwkeurige uitlijning, de juiste spanning, vervanging van de poelies en bescherming tegen omgevingsinvloeden.
- Overmatige trillingen: door riemresonantie, excentrische riemschijven, versleten riemen of een verkeerde uitlijning. Breng riemgeleiders of spanrollen aan, vervang de riemschijven, stel de uitlijning bij of vervang de riemen.
- Luidruchtige werking: veroorzaakt door versleten of gladgeworden riemen, een verkeerde uitlijning of resonantie — opgelost door riemen te vervangen, riemschijven uit te lijnen, de spanning aan te passen of demping aan te brengen.
6. Preventief onderhoud
Regelmatige inspecties
- Maandelijkse visuele controle van de staat van de riemen.
- Controle van de spanning, elk kwartaal of volgens de aanwijzingen van de fabrikant.
- Controle van de uitlijning, jaarlijks of na elke vervanging van de riem.
- Controle op slijtage van de riemschijven bij het vervangen van de riem.
Praktijken voor het vervangen van riemen
- Gematchte sets: Vervang alle riemen in een aandrijving met meerdere riemen tegelijk.
- De juiste keuze: Gebruik het juiste type en de juiste maat riem voor de toepassing.
- Eerst uitlijnen: Controleer of de riemschijven goed zijn uitgelijnd voordat u nieuwe riemen monteert.
- De juiste spanning: Volg de specificaties van de fabrikant.
- Inloopperiode: Controleer de spanning opnieuw en stel deze bij na de eerste 24–48 uur in bedrijf.
7. Voordelen en beperkingen
Inzicht in de sterke en zwakke punten van een riemaandrijving plaatst de defecten ervan in de juiste context.
- Voordelen: trillingsisolatie (de flexibiliteit van de riem vangt schokken op), overbelastingsbeveiliging (de riem slipt in plaats van onderdelen te beschadigen), instelbare overbrengingsverhoudingen (door de grootte van de riemschijven te wijzigen), zuinigheid en eenvoud, en een stille werking wanneer de riem in goede staat verkeert.
- Beperkingen: een beperkte levensduur waardoor regelmatige vervanging nodig is, efficiëntieverlies door slip (doorgaans 2–5%), spanning die zijdelingse belastingen op de lagers veroorzaakt, alleen geschikt voor matig vermogen, en gevoeligheid voor uitlijning en omgevingsfactoren.
Defecten aan de riemaandrijving, hoewel over het algemeen minder ernstig dan lager of tandwielfouten, blijven een grote invloed hebben op de betrouwbaarheid, efficiëntie en geluidsniveau van de apparatuur. Door inzicht te hebben in de specifieke frequenties en storingspatronen van de riem, kan een onderhoudsteam de toestand effectief bewaken en tijdig ingrijpen — waardoor de levensduur van de riem wordt gemaximaliseerd en onverwachte storingen worden voorkomen die tot stilstand van de riem aangedreven machines kunnen leiden.
