Pochopenie nesprávneho zarovnania hriadeľov v rotujúcich strojoch

Definícia: Čo je to nesprávne zarovnanie?

Nesúososť hriadeľa je stav, keď osi otáčania dvoch alebo viacerých spojených hriadeľov nie sú kolineárne, keď stroj beží za normálnych prevádzkových podmienok. Spolu s nevyváženosťou je to jedna z najčastejších príčin predčasného zlyhania strojov, ktorá vedie k zvýšeným vibráciám, poškodeniu ložísk a tesnení a nadmernej spotrebe energie. Cieľom presného zarovnania je čo najviac zarovnať osi hriadeľov v rámci stanovených tolerancií.

Typy nesprávneho zarovnania

Nesprávne zarovnanie sa delí na dva hlavné typy, hoci vo väčšine prípadov v reálnom svete je prítomná kombinácia oboch.

1. Rovnobežné vychýlenie (alebo posunutie)

K rovnobežnému vychýleniu dochádza, keď sú stredové čiary dvoch hriadeľov navzájom rovnobežné, ale sú posunuté o určitú vzdialenosť. Toto sa dá znázorniť tak, že jeden hriadeľ je vyššie alebo nižšie (vertikálne posunutie) alebo ďalej na jednu stranu (horizontálne posunutie) ako druhý.

2. Uhlové vychýlenie

K uhlovej nerovnosti dochádza, keď sú dva hriadele navzájom v uhle. Ich stredové čiary sa pretínajú v bode spojenia, ale nie sú v rovnakej línii. To vytvára „medzeru“ v spoji, ktorá je na jednej strane širšia ako na druhej strane.

3. Kombinované vychýlenie

Toto je najbežnejší scenár, kde hriadele trpia súčasne rovnobežným aj uhlovým vychýlením.

Vibračný podpis nesprávneho zarovnania

Nesprávne zarovnanie generuje veľmi zreteľný vibračný podpis, ktorý možno identifikovať v FFT spektre:

• Primárny indikátor (2x): Najbežnejším a klasickým znakom nesprávneho zarovnania je vibračný vrchol s vysokou amplitúdou presne v 2x rýchlosť otáčania (2. rád)Je to preto, že sily spôsobené nesprávnym zaostrením vystavujú hriadele a spojku dvom cyklom ohybu na otáčku.
• Vysoké axiálne vibrácie: Nesprávne zarovnanie často spôsobuje silné vibrácie v axiálny smer (rovnobežne s hriadeľom). Vysoký 2x vrchol v axiálnom smere je veľmi silným indikátorom nesprávneho zarovnania.
• Ostatné harmonické (1x, 3x, 4x): Hoci primárnym indikátorom je 2x, nesprávne zarovnanie môže tiež vyvolať frekvenciu prevádzkovej rýchlosti 1x. Vážne nesprávne zarovnanie, najmä paralelný posun, môže tiež generovať vyššie harmonické, ako napríklad 3x a 4x.
• Frekvencie špecifické pre väzbu: Niektoré typy spojok môžu pri opotrebovaní alebo namáhaní v dôsledku nesprávneho zarovnania generovať vibrácie na svojich vlastných charakteristických frekvenciách.

Vibračné spektrum zobrazujúce vrchol 2x, ktorý je 50% alebo viac ako vrchol 1x, najmä ak je sprevádzaný vysokou axiálnou vibráciou, je učebnicovým prípadom nesprávneho zarovnania.

Bežné príčiny nesprávneho zarovnania

Nesprávne zarovnanie môže byť prítomné už od počiatočnej inštalácie alebo sa môže vyvinúť v priebehu času.

• Nesprávna inštalácia: Najčastejšou príčinou je nedostatočné presné zarovnanie počas počiatočného nastavenia stroja.
• Tepelný rast: Keď sa stroje zahrievajú z izbovej teploty na prevádzkovú teplotu, ich komponenty sa rozťahujú. Motor môže narásť vyššie alebo sa môže roztiahnuť teleso čerpadla, čím sa hriadele vychýlia z osi. Presné zarovnanie musí zohľadniť tento tepelný rast.
• Napätie potrubia: Sily z nesprávne podopretého vstupného alebo výstupného potrubia môžu spôsobiť, že čerpadlo alebo kompresor nie je v správnej polohe s jeho pohonom. Toto je veľmi častý problém v spracovateľskom priemysle.
• Problémy s nadáciou: Slabý alebo prasknutý základ alebo uvoľnené kotviace skrutky môžu časom spôsobiť posun stroja.
• Mäkká noha: Stav, keď jedna z montážnych nožičiek stroja nedosadá rovno na základnú dosku, čo spôsobuje skrútenie alebo deformáciu rámu stroja pri priskrutkovaní.

Prečo je náprava nesprávneho zarovnania kritická

Prevádzka stroja s nesprávnym nastavením má vážne následky:

• Porucha ložiska a tesnenia: Vysoké cyklické zaťaženie hriadeľov sa prenáša priamo na ložiská a tesnenia, čo spôsobuje ich predčasné zlyhanie.
• Porucha spojky: Spojky sú navrhnuté tak, aby zvládli malé množstvo nesúososti, ale nadmerná nesúososť spôsobí ich opotrebovanie a rýchle zlyhanie.
• Únava hriadeľa: Opakované ohýbanie hriadeľov môže viesť k únavovým trhlinám a prípadnému zlyhaniu hriadeľa.
• Zvýšená spotreba energie: Značné množstvo energie sa plytvá vo forme tepla a vibrácií namiesto vykonávania užitočnej práce.

Presné zarovnanie pomocou nástrojov, ako sú číselníkové úchylkomery alebo laserové zarovnávacie systémy, je základným kameňom každého efektívneho programu spoľahlivosti a údržby.

← Späť na hlavný index