1. Визначення та фізична природа

М'яка стопа – це стан, за якого одна або декілька ніжок машини не мають повного контакту з фундаментною рамою (підошвою, опорною плитою) до затягування притискних болтів. Коли такий болт затягується, корпус машини деформується, геометрія отвору підшипника спотворюється, а вісь ротора відхиляється від свого проектного положення.

Фізично відбувається наступне: сила затягування болта на опорі з неповним контактом створює згинальний момент у корпусі. Ця деформація передається на опори підшипника, викликаючи:

• Перекіс внутрішніх кілець підшипників кочення
• Нерівномірний розподіл навантаження в підшипниках ковзання
• Кутове зміщення з'єднаних валів машин
• Динамічний дисбаланс через відхилення ротора

В результаті вібрація зростає на частоті обертання (1×), а у важких випадках також і на гармонічних кратних.

2. Класифікація м’яких стоп

Міжнародна практика розрізняє чотири типи м’якої стопи. Кожен з них вимагає різного підходу до виявлення та корекції.

3. Вплив на стан вібрації машини

М'яка лапка має комплексний негативний вплив на стан машини за кількома параметрами:

4. Діагностичні методи

4.1. Статичне виявлення (щупи та індикатори годинникового типу)

Найпоширеніший метод під час планових робіт з вирівнювання.

1. Послабте всі болти кріплення машини.
2. Вставте щуп між кожною ніжкою та рамою. Зафіксуйте зазори.
3. Для кожної ноги з проміжком, що перевищує 0,05 мм, виберіть калібровані прокладки.
4. Затягніть усі болти динамометричним ключем.
5. Повторіть вимірювання за допомогою індикатора годинникового типу: встановіть основу на раму, розташуйте кінчик індикатора на ніжці та послабте болт. Допустиме зміщення не більше ніж 0,05 мм (50 мкм).

4.2. Динамічне виявлення (відкручування болтів на працюючій машині)

Цей метод виявляє м'яку основу безпосередньо в робочих умовах — за температури, тиску та деформації труби.

1. Встановіть датчик вібрації (акселерометр) на корпусі машини поблизу опори.
2. Підключіть прилад у режимі моніторингу середньоквадратичного значення швидкості вібрації в реальному часі. Портативний двоканальний віброметр, такий як Balanset-1A може бути використаний, що дозволяє одночасно контролювати рівень вібрації та фазовий кут на частоті обертання.
3. Послідовно послабте кожен притискний болт (до затягування від руки), спостерігаючи за зміною середньоквадратичного значення (RMS).
4. Негайно затягніть болт після перевірки та переходьте до наступного.
5. Болт, послаблення якого призводить до значного зменшення вібрації, вказує на м'яку основу в цьому місці.

4.3. Аналіз міжфазних вібрацій

Найбільш інформативний інструментальний метод, що дозволяє ідентифікувати м’які ділянки стопи без ослаблення кріплень на ходовому обладнанні.

Необхідне обладнання

• Двоканальний аналізатор вібрації з функцією крос-фазової корекції
• Два акселерометри
• Датчик фазового опорного сигналу (тахометр) та світловідбиваючий маркер на роторі

Двоканальний віброметр Balanset-1A Забезпечує одночасне вимірювання амплітуди коливань при 1× та фазового кута на двох каналах з точністю ±2°, що робить його придатним для крос-фазового аналізу в польових умовах. Фотоелектричний фазовий опорний датчик (діапазон 0–360°) входить до стандартної комплектації.

1. Встановіть акселерометри на двох опорах машини в одному напрямку (наприклад, вертикально).
2. Прикріпіть маркер до ротора та направте датчик тахометра на маркер.
3. Виконайте крос-фазове вимірювання: прилад визначає різницю фазових кутів коливань між двома точками на частоті обертання 1×.

Диференціальна діагностика

Перевага крос-фазового методу полягає в тому, що він працює під час нормальної роботи машини та не вимагає послаблення будь-яких кріплень.

5. М'яка стопа, викликана трубами

Напруження труб у насосному або компресорному обладнанні є однією з ключових, але найчастіше ігнорованих причин надмірної вібрації та нестабільного вирівнювання.

5.1. Механізм виникнення

Якщо трубопровід з'єднаний з фланцем машини під натягом (без вільного прилягання), сила труби постійно прикладається до корпусу машини. Під дією робочого тиску та температури ця сила збільшується через теплове розширення. Труба "розгойдує" машину, що призводить до:

• Періодичні зміни вирівнювання валів
• Підвищена вібрація при частоті обертання 1× та 2×
• Передчасний знос підшипників та торцевих ущільнень
• Нестабільні показники під час спроби вирівнювання

5.2. Перевірка стану трубопроводів

Перед вирівнюванням валів обов'язково перевіряється кутовість та зміщення фланців.

1. Від'єднайте трубопровід від фланця машини.
2. Виміряйте зазори між фланцем труби та фланцем машини у чотирьох точках: на 12, 3, 6 та 9 годині.
3. Визначте кутовість (різницю зазорів у протилежних точках) та зміщення (паралельну невідповідність центральних ліній фланців).

Допуски

• Ідеальне значення кутовості та зміщення: 0 мм
• Практично досяжно за умови ретельного підбору: 0,01–0,02 мм
• Значення, що перевищують 0,05 мм вимагають обов'язкової корекції перед вирівнюванням

5.3. Трубопровідна арматура

Мета полягає в досягненні фланцевого з'єднання без напружень без застосування зовнішніх сил. Методи включають:

• Регулювання опор та підвісів труб
• Обрізання або подовження котушок
• Використання компенсаторів
• Виправлення положень проміжної опори

6. Вимоги до зони контакту стоп

Мінімальна площа контакту ніжки машини з опорною плитою (фундаментальною рамою) повинна бути принаймні 80% області підошви стопи.

Коли площа контакту менша за 80%:

• Навантаження розподіляється нерівномірно, створюючи локальні концентрації напружень
• Прокладки деформуються та мають вм'ятини в зонах точкового контакту
• Затягування болтів не забезпечує стабільної фіксації — з часом вирівнювання "зміщується"
• Збільшується ризик втомного руйнування стопи або підошви

Методи інспекції

• Візуальний огляд: контактні сліди, окислення, подряпини на поверхнях ніжки та рами
• Прусська блакит (маркувальна паста): нанесіть тонкий шар на підошву, натисніть лапкою, оцініть малюнок контакту
• Комплект щупів: виміряйте по периметру ніжки з ослабленим болтом

Якщо виявлено, що контакт менше 80%, площинність опорних поверхонь необхідно відновити: шліфуванням, фрезеруванням або обробкою підошви та/або стопи.

7. Процедура корекції м'якої стопи

Рекомендована послідовність робіт при виявленні м'якої стопи:

8. Інструментарій

8.1. Інструменти для статичної діагностики

• Набір каліброваних щупів (від 0,02 мм)
• Індикатор циферблатний на магнітній основі (ціна поділу 0,01 мм)
• Лінійка
• Маркувальна паста (берлінський блакитний колір) для оцінки контактної площі
• Калібрований динамометричний ключ

8.2. Інструменти для динамічної діагностики

Для динамічного виявлення м'яких опор та крос-фазового аналізу потрібен портативний аналізатор вібрації з одночасним двоканальним вимірюванням та можливостями фазового аналізу.

У "The Balanset-1A (виробник VibroMera) – це портативний двоканальний віброметр-балансир, що підходить для цих завдань. Основні характеристики, що стосуються діагностики м’яких стоп:

Двоканальна архітектура Balanset-1A дозволяє одночасно вимірювати амплітудні та фазові коливання на двох опорах, що є необхідною умовою для крос-фазової діагностики м'якої опори. Після корекції м'якої опори той самий прилад використовується для балансування ротора у власних підшипниках — в одній або двох площинах корекції — без розбирання обладнання.

9. Нормативні посилання

• ГОСТ Р ІСО 20816-1-2021 — Вібрація. Вимірювання та оцінка вібрації машин. Частина 1. Загальні положення.
• ГОСТ Р ІСО 18436-2-2005 — Моніторинг стану та діагностика машин. Моніторинг та діагностика вібраційного стану. Частина 2. Вимоги до навчання та сертифікації персоналу.
• ISO 1940-1:2003 — Механічна вібрація. Вимоги до якості балансування роторів у постійному (жорсткому) стані. Частина 1: Специфікація та перевірка допусків балансування.
• ISO 10816 / ISO 20816 — Серія стандартів для оцінювання вібраційного стану машин.

10. Висновок

Сучасні портативні двоканальні віброметри, такі як Balanset-1A забезпечують повний цикл діагностики — від виявлення м’яких дефектів через крос-фазовий аналіз до подальшого балансування ротора на місці. Використання інструментальних методів діагностики замість візуального огляду значно підвищує надійність виявлення дефектів та скорочує час введення в експлуатацію.

Рекомендований робочий процес введення в експлуатацію

Дотримання цієї послідовності є основою надійної та довготривалої роботи обертового обладнання.