Inzicht in mechanisch losraken
Definitie: Wat is mechanisch losraken?
Mechanische loslating is het progressieve verlies van klemkracht, spanning van de perspassing of structurele stijfheid in correct gemonteerde mechanische verbindingen in de loop van de tijd als gevolg van de bedrijfsomstandigheden, trillingen, thermische cycli, materiaalverslapping of slijtage. In tegenstelling tot aanvankelijk losheid Onder mechanisch losraken verstaan we de geleidelijke verslechtering van verbindingen die oorspronkelijk correct waren geïnstalleerd en aangedraaid.
Dit progressieve proces vormt een belangrijk betrouwbaarheidsprobleem, omdat het zich langzaam ontwikkelt gedurende maanden of jaren van gebruik en vaak onopgemerkt blijft totdat de trillingen dramatisch toenemen of bevestigingsmiddelen volledig falen. Inzicht in loslatingsmechanismen maakt het mogelijk preventieve maatregelen en inspectieprotocollen te implementeren om loslating te detecteren en te corrigeren voordat het schade aan de apparatuur veroorzaakt.
Mechanismen van mechanisch losmaken
1. Door trillingen veroorzaakte loslating
Het meest voorkomende mechanisme in roterende machines:
Losraken van bevestigingsmiddelen
- Mechanisme: Trillingen veroorzaken microscopische slip bij draadinterfaces
- Proces: Elke trillingscyclus zorgt voor een lichte rotatie van de moer/bout
- Accumulatie: Duizenden cycli zorgen ervoor dat de sluiting geleidelijk loskomt
- Kritische factoren: Trillingsamplitude, frequentie, boutvoorspanning, wrijvingscoëfficiënt
- Drempelwaarde: Trillingsamplitudes > 0,5-1,0 g kunnen na verloop van tijd losraken
Zelflosmakende spiraal
- De eerste trilling veroorzaakt een lichte loslating
- Losheid verhoogt trillingen (niet-lineaire effecten)
- Verhoogde trillingen versnellen verdere loslating
- Positieve feedback kan leiden tot snelle achteruitgang
2. Thermische ontspanning
Temperatuurinvloeden veroorzaken verlies van klemkracht:
Differentiële expansie
- Bouten en geklemde onderdelen hebben verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten of temperaturen
- Verhitting veroorzaakt uitzetting, waardoor de boutspanning kan afnemen
- Koel-/verwarmingscycli veroorzaken wisselende spanning (thermische rateling)
- Permanente boutverlenging door kruip bij verhoogde temperaturen
Pakking/afdichting compressieset
- Pakkingmaterialen comprimeren onder belasting en temperatuur
- Permanente compressie vermindert de klemhoogte
- De boutspanning neemt af naarmate de verbinding zich zet
- Vereist periodiek opnieuw aandraaien
3. Materiaalinbedding en -zetting
- Oppervlakteruwheid Breken: Microscopische pieken op contactoppervlakken worden onder belasting samengedrukt
- Initiële bezinking: Componenten worden in de eerste uren/dagen van de werking samengevoegd
- Blijvende vervorming: Lichte plastische vervorming op plekken met hoge spanning
- Effect: De dikte van de verbinding neemt licht af, waardoor de voorspanning van de bout afneemt
4. Fretting en slijtage
- Microscopische relatieve beweging bij grensvlakken (fretting)
- Materiaal verwijderd van contactoppervlakken
- De speling neemt in de loop van de tijd toe
- Vooral bij perspassingen en sleutelverbindingen
5. Corrosie en chemische aantasting
- Corrosie van bevestigingsmiddelen vermindert de doorsnede en sterkte
- Roestopkrikken kan in eerste instantie de spanning verhogen, maar kan vervolgens tot een storing leiden
- Corrosie van de draad verhindert het opnieuw vastdraaien
- Galvanische corrosie tussen verschillende metalen
6. Vermoeidheid
- Wisselende spanningen door trillingen veroorzaken boutvermoeidheid
- Er ontstaan scheuren, die uiteindelijk leiden tot het falen van de bevestigingsmiddelen
- Vooral problematisch in omgevingen met veel trillingen
- Kan zelfs optreden als de bout niet zichtbaar loskomt
Detectie van progressieve loslating
Trillingstrend
- Geleidelijke toename van de algehele trillingsniveaus gedurende maanden/jaren
- Opkomst en groei van harmonische componenten
- Toenemende faseverstrooiing bij metingen
- Veranderingen van lineaire naar niet-lineaire trillingsrespons
Periodieke controles van het boutkoppel
- Jaarlijkse of halfjaarlijkse koppelverificatie
- Documenteer en trend koppelwaarden
- Koppelontspanning > 20% duidt op aanzienlijke loslating
- Patronen identificeren (welke bouten raken het eerst/meest los)
Fysieke inspectie
- Zoek naar getuigensporen die beweging aangeven
- Controleer op slijtage van de verf bij de voegen
- Let op roeststrepen (die duiden op beweging in aanwezigheid van vocht)
- Zoek naar schurend vuil (zwart of roodachtig poeder op de grensvlakken)
Preventiestrategieën
Ontwerpmaatregelen
- Voldoende bevestigingsmaat: Grotere bouten zijn beter bestand tegen loskomen door trillingen
- Meerdere bevestigingsmiddelen: Verdeel de lasten en zorg voor redundantie
- Juiste schroefdraad: Minimale 1× boutdiameter ingrijping
- Stijfheidsoptimalisatie: Verminder trillingen bij de bron
Montagepraktijken
Juiste koppeltoepassing
- Gebruik gekalibreerde momentsleutels
- Volg de aangegeven aanhaalvolgorde (stervormig patroon, enz.)
- Meervoudige aanscherping voor kritische verbindingen
- Controleer het uiteindelijke koppel op alle bevestigingsmiddelen
Vergrendelingsmethoden
- Schroefdraadborgmiddelen: Anaërobe lijmen (Loctite, enz.) die rotatie voorkomen
- Borgringen: Splitringen, sterringen, getande ringen (effectiviteit ter discussie)
- Borgmoeren: Nylon inzetstukken, vervormde draden, staken
- Veiligheidsdraad: Positieve vergrendeling voor kritische bevestigingsmiddelen
- Vergrendelingsplaten/lipjes: Mechanische vergrendelingsfuncties
Materiaalkeuze
- Gebruik bevestigingsmaterialen van de juiste kwaliteit (kwaliteit 8.8, 10.9 voor hoge belastingen)
- Corrosiebestendige materialen voor zware omstandigheden
- Overweeg coatings voor verbeterde wrijvingseigenschappen
Operationele praktijken
- Opnieuw aandraaien na de eerste inloop: Na de eerste 24-48 bedrijfsuren opnieuw vastdraaien
- Periodieke verificatie: Controleer het koppel volgens schema (minimaal jaarlijks, voor kritische apparatuur elk kwartaal)
- Trillingscontrole: Goed onderhouden evenwicht en uitlijning om loslaatkrachten te minimaliseren
- Documentatie: Koppelwaarden en trendgegevens registreren
Wanneer loskomen duidt op diepere problemen
Herhaaldelijk loslaten kan duiden op onderliggende problemen:
- Overmatige trillingen: Onbalans, verkeerde uitlijning of resonantie die hoge trillingen veroorzaakt die de normale bevestiging onmogelijk maken
- Ontoereikend ontwerp: Bevestigingsmiddelen te klein of niet geschikt voor de lading
- Thermische problemen: Extreme temperatuurcycli of -gradiënten
- Corrosie: Agressieve omgeving die bevestigingsmiddelen aantast
- Vermoeidheid: Wisselende belastingen die de duurzaamheidslimiet van het bevestigingsmiddel overschrijden
In deze gevallen biedt alleen het aanpakken van de loslating (het opnieuw vastzetten) tijdelijke verlichting. De oorzaak moet worden geïdentificeerd en verholpen voor een permanente oplossing.
Mechanisch losraken is een sluipend proces dat correct gemonteerde machines na verloop van tijd verandert in trillende, onbetrouwbare apparatuur. Proactieve monitoring door middel van trillingstrendanalyse en periodieke fysieke inspectie, gecombineerd met correcte montagepraktijken en borgmethoden, voorkomt dat losraken de betrouwbaarheid en veiligheid van de apparatuur in gevaar brengt.