Diagnostiek en demping van trillingen en schokken in industriële remmen: praktisch handboek

Technical analysis: Troubleshooting gearbox noise and abnormal vibration: oil analysis, gear wear patterns, backlash mea

Diagnostiek en demping van trillingen en schokken in industriële remmen: praktisch handboek

1. Beschrijving van het probleem en de toepassingsgebied

Anomale geluiden (geluid, schrap, tikken) en verhoogde trillingen in cilindrische, kegelcilindrische en planetairreductoren wijzen op het ontwikkelen van defecten in mechanische onderdelen. Deze handleiding omvat apparatuur met een nominale vermogen van 11 tot 500 kW, die wordt gebruikt in bedrijven van de ukrainsche industrie (metaalbewerkingsconveyors, cementmolen aandrijvingen, pompposten en extruders).

Classificatie van kritischheid:

  • Kritisch (Niveau 3): Geluid wordt vergezeld van metaalgerinkel, trillingen boven 11,2 mm/s (RMS) op de rotorsnelheid of een scherp temperatuurverhoging van het smeringssysteem boven +85°C. Vereist onmiddellijke stilstand van het apparaat.
  • Zwaar (Niveau 2): Toename van het algemene vibratie niveau in het bereik van 4,5–11,2 mm/s (RMS), verschijning van een periodiek geluid zonder onderbreking van de productiecyclus. Diagnose nodig binnen 24–48 uur.
  • Licht (Niveau 1): Vibrationeniveau 1,8–4,5 mm/s (RMS), verandering van toonhoogte. Vereist monitoring en planning van inspectie tijdens het dichtstbijzijnde voorzieningsonderhoud.

2. Preventie en veiligheid

WAAROUD! GEVAAR VOOR LETSEL EN ELEKTRISCHE STROOMVERBRANDING!

Voordat u enige diagnostische werkzaamheden uitvoert en de reductor ontdekt, voer de procedure Lockout/Tagout (LOTO) uit:

  • Volledig ontkoppelen de elektrische aandrijving en fixeer de inbedde automaat in het uitgeschakelde positie met een hangslot.
  • Blokeer de mechanische onderdelen tegen onbedoeld draaien onder invloed van potentiële energie (gespannen banden van transportbanden, verticale assen) met behulp van mechanische blokkeringen of remmen.
  • Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): beschermbril, thermische handschoenen (bij werken met heet olie tot +80°C), speciaal schoenen met metaalvoet en beschermende oorpluggen.
  • Let op de gevaarlijke hete oppervlakken van de reducerkast en het werkmedium.

3. Noodzakelijke diagnostische gereedschappen

Naam van het gereedschap Specificatie / Model Meetbereik Toepassing
Vibroanalyseur Eén/Meervoudig kanaal (bijv., Fluke 810 of vergelijkbaar volgens ISO 10816/20816) 10 – 10000 Hz, 0,1 – 50 mm/s Meet van het algemene vibratie niveau en spectrale analyse van pieken van lagers/enstanden
Thermografische camera Infrarood (gevoeligheid < 0,05°C) -20°C ... +250°C Detectie van lokale oververhitting in de koppelingen en de lagersystemen
Digitale multimeter Waarheidseffectieve waarde (CAT III 1000V / CAT IV 600V) 0 – 1000 V, 0 – 10 A, 0 – 40 MOм Controle van temperatuursensoren (Pt100) en aarding van de aandrijving
Tijdschakelaarindicatie (TI) Deelingsprijs 0,01 mm met magnetische stabiliteit 0 – 10 mm Meet van de axiale en radiale speling van assen, zijspeling in het tandwielcontact
Set voor het analyseren van smering Portabele spectrometer / ferrografische set Detectie van deeltjes van slijtage van 1 tot 100 μm Bepaling van de concentratie ijzer, koper, chrom en het degreeringsniveau van het olieproduct

4. Beginchecklist voor de toestandsevaluatie

Parameters van observatie Methode van controle Normaalwaarde Threshold waarde (Waarschuwing)
Temperatuur van de reducerkast Thermografische camera / contactthermometer < +65°C (afhankelijk van de belasting) > +80°C of plots gradieënt > 10°C/uur
Niveau en toestand van het oliegehalte Visueel via het inspectieglas / monstername In het midden van het venster, transparant, zonder zeggingsvlekken Aanwezigheid van schuim, verdonkeren, metaalstof, geur van verbrande
Vibratie op de lagersoporten Vibroanalyseurs (richtingen H, V, A) < 1,8 mm/s (RMS) voor ISO 10816-3 > 4,5 mm/s (waarschuwing), > 11,2 mm/s (nood)
Buitenzijde van de seals en verstopperingen Visueel onderzoek Schoon, geen vlekken Actief olielekken op de as of de aansluitingen van het lichaam

5. Systeematische blokschema voor diagnose

  1. Symptoom: Het ontstaan van een geluid of trilling op de reductor.
    • Controleer de trillingen en lokaliseer deze met een vibrometer.
      • Als de piek trilling op de omwentelingsfrequentie van de as (1X) of een onbalans valt:
        • Controleer de koppelingen, de assenhoek en de bevestiging van de motor/reductor aan de frame.
          • Resultaat: Verzwakt bouten of hoekig/parallel verplaatsing → Waarschijnlijke oorzaak: Verplaatsing van de grondbouten of slijtage van de elastische elementen van de koppeling.
      • Als de piek van trillingen op de tandcontactfrequenties (GMF — Gear Mesh Frequency en haar harmonischen):
        • Voer een analyse uit van de zijafstand en controleer de contactvlek van de tanden.
          • Resultaat: Onregelmatige contactvlek of te veel speelruimte → Waarschijnlijke oorzaak: Verslechtering van de tanden, onjuiste montage of vervorming van de assen onder belasting.
      • Als de piek van trillingen op onregelmatige hoge frequentie harmonischen (BPFO, BPFI, BSF - defectfrequenties van de lagers):
        • Voer een gedetailleerd spectrale analyse uit van de amplitude van versnelling (Demodulation / PeakVue).
          • Resultaat: Gemoduleerde frequenties van de lagers zijn gevonden → Waarschijnlijke oorzaak: Pitting van de rolweg of kogels/rols.

6. Matrix van storingen en oorzaken

Symptoom Waarschijnlijke oorzaken (volgens waarschijnlijkheid) Diagnostische test Geplande resultaat bij bevestiging van de oorzaak
Hoogfrequent geluid / rumor, vibratie op frequentie GMF 1. Verslechtering of verpulvering van tanden (pitting)
2. Onjuiste zijafstand
3. Verschuiving van de asafstand
Onderzoek olie op stof + controle van de spleet met een klokindicator Aanwezigheid van metaaldeeltjes met een grootte > 50 µm, zijdelingse afstand verschilt van de nominale waarde met > 40%
Laagfrequent geluid / rumor (1 keer per omwenteling) 1. Schade aan de rollelementen of separator van de lager
2. Uitbalansering van de trageras
3. Verzwakt spindelverbinding
Spectraalanalyse van trillingen (schaal van de as, demodulatie) Aanwezigheid van pieken op frequenties BPFI/BPFO met zijbanden van de draaitoerental frequentie
Gelijkmatige druk op verhoogde frequentie, verwarming van het lichaam 1. Smeer niet conform viscositeit (ISO VG)
2. Oliegebrek
3. Overbelasting van de reductor
Meet temperatuur met een infraroodsensor + controleer olie soort volgens handleiding Temperatuur van de lagers > +85°C, viscositeit van het olieproefplaatje lager dan nominale door verdunning of destructie
Scherp impactgeluid tijdens start of omkering 1. Ongewenst zijdelingse speling in het tandencontact
2. Verslechtering van de tanden van de koppeling
3. Axiaal verschuiven van de as
Meet van de asselocatie met IR Axiaal verschuiving van de as overschrijdt de fabrieksgewijze tolerantie met 2–3 keer

7. Oorzaakanalyse van elke storing

7.1. Verbruizing en afslagen van tanden van tandwielassen

Waarom ontstaat: Ontstaat door vermoeiingsverlies van de werkbare oppervlakken van de tanden onder invloed van cyclische contactspanningen die de uitzetgrens van het materiaal overschrijden (volgens ISO 6336). Extra factoren: verontreiniging van het olie met harde deeltjes of het gebruik van olie met ongeschikte additieven (EP).

Hoe te bevestigen: Endoscopische inspectie via inspectieopeningen van de reductor of analyse van olieproef op aanwezigheid van ferromagnetische deeltjes. Op de tanden zijn opvallende krateren (kraatjes) of schadezettingen te zien.

Gevolgen: Progressief profielverlies van de tand, vastzitten bij het tandencontact, volledig vernietiging van de tandwiel en stilstand van de productie.

7.2. Defecten van rollenonderdelen

Waarom ontstaat dit: Gevolg van natuurlijke slijtage, verontreiniging tijdens montage, onvoldoende of overmatige smearing, en ook elektrische stroomleiding via de lager (elektro-erosie van frequentieomzetters).

Hoe bevestigen: Vervoormingstechnieken (meting van piekimpact in decibellen, SPM/PeakVue) en detectie van frequenties van lagers in het vibratie spectrum.

Gevolgen: Oplegging van de lagers, beschadiging van de separator, vervorming van de as en beschadiging van de aangrenzende tandwielkassen door het verlies van rotatieprecisie.

7.3. Verstorende geometrie en coaxialiteit van het aandrijven

Waarom ontstaat dit: Thermische vervorming van de reducerkast, onvoldoende rigiditeit van de fundament, fouten bij het instellen van de lagers tijdens het vorige onderhoud volgens de standaard ISO 1328.

Hoe bevestigen: Controle van de contactvlek met behulp van verf (blauw pigmentgrond - de bedekking moet minstens 60% van de lengte en 50% van de hoogte van de tand bedekken) en lasercentring van assen.

Gevolgen: Kantcontact van tanden, overbelasting van één zijde van een tand, snelle uitval en scheuren in het tandwiel.

8. Stappenplan voor foutopsporing

Procedure 1: Vervangen van beschadigde lager en instellen van de speling

  1. Voer de LOTO-procedure uit, giet de olie in speciale containers.
    • Controle: zorg ervoor dat er geen olie-residuen in de crankcase zijn.
  2. Demonteer de couverturen van de lagersunits en trek de as in samenspel uit met behulp van speciale uitwisselers of hydraulisch gereedschap.
    • Controle: voorkom hamerslagen op de aanslagvlakken van de assen.
  3. Verwijder de oude lager met een inductieverwarming of hydraulische verwijderaar.
    • Controle: meet de passendediameter van de asuitsparingen met een micrometer (tolerantie volgens ISO h6/j6).
  4. Verwarm de nieuwe lager tot een temperatuur niet hoger dan +110°C met een inductieverwarming en monteer het op de as tot aan de uiteinde.
    • Controle: meet de radiale speling van het lager met een schroevendraaier volgens de technische documentatie van de fabrikant.
  5. Monteer het onderdeel, regel de axiale spanning van de lagers met regelplaatjes met een nauwkeurigheid van 0,05 mm.
    • Controle: het moment van weerstand bij draaiing van de as moet overeenkomen met de fabrieksspecificatie.
  6. Vul frisse transmissieolie van het aanbevolen viscositeitsklasse (bijvoorbeeld ISO VG 220 of 320 volgens ISO 3448).
    • Controle: controleer het niveau via het inspectieglas na 10 minuten staan.

Procedure 2: Controle en herstel van de contactplek in het koppelen

  1. Wis de werkvloeren van de tanden van de tandwiel en het wiel volledig van olie-afval met een speciaal reiniger.
    • Controle: de oppervlakken moeten volledig vetteloos zijn.
  2. Zet een dun laagje verf (blauw) op 3–4 tanden van de aanvullende tandwiel.
    • Controle: de laag moet gelijkmatig zijn, zonder opstoken.
  3. Scroll de trager as handmatig in beide richtingen onder een klein remmoment.
    • Controle: zorg voor een draaiing van 1 volledig omwenteling van de wielen.
  4. Evalueer de vlek op de ingevoerde tand.
    • Norm: de contactvlek is geconcentreerd in het midden van de tand, dekt ten minste 60% van zijn lengte en 50% van zijn hoogte.
  5. Bij verschuiving van de vlek naar de rand corrigeer de positie van de as met behulp van aanpassingsplaatjes of verplaatsing van het lagerslichaam.
    • Controle: herhaal het verfproces tot de normale waarden zijn bereikt.

9. Preventievoorzieningen

Oorzaak Strategie voor voorkoming Monitoringsmethode Aanbevolen interval
Wrijving van tanden en veroudering van olie Gebruik van kwalitatieve synthetische smeringen (PAO/PG) met EP-additieven, vochtcontrole Laboratoriumanalyse van olie (ISO 4406 voor bepaling van zuiverheid) Elke 2000 uren of 6 maanden
Verder verlies van lagers Behoud van schoonheid tijdens montage, bescherming tegen asstromen (geïsoleerde lagers) Continueuze vibratie-monitoring (online-sensoren of handmatige controle) Maandelijks (handmatig) / continu (online)
Verschuiving en afwijking van assen Lasercentrum van de aandrijving met rekening houdend met thermische uitbreiding Controle met indicatoren of lasersystemen Elke 12 maanden of na reparaties

10. Vervangdeel en componenten

Beschrijving van de onderdeel Specificatie Wanneer vervangen Categorie UNITEC
Radiaal-uitlooprollelementenonderdelen Reeksen 320xx, 322xx (bijv., SKF / FAG volgens DIN 616) Bij toename van de vibratiehoogte BPFI/BPFO of bij het verschijnen van metaal in het oliegehalte Industriële lagers
Set manchetten (sleutels) FKM (Viton) of NBR met kogelstof voor DIN 3760 Bij elke ontbinding van de reductor of bij aanwezigheid van olieplakken Afdichtingen en slijpingsringen
Zijdenparen (zandles en wielen) Volgens tekening klant, module m=2...25, geharde tanden Bij slijtage van de tandprofiel > 15% of bij verschijnen van pitting op oppervlak > 25% Reductorenonderdelen
Transmissie synthetische olie ISO VG 220 / 320 ( CLP HC / CLP PG ) Na 5000–8000 uren werken (afhankelijk van de temperatuurmodus) Mazingsmaterialen

Voor het bestellen van gekeurde vervangende onderdelen met levering naar uw bedrijf bezoek het elektronisch catalogus UNITEC-D.

11. Normatieve verwijzingen

  • ISO 10816-3 / ISO 20816-3: Mechanische trilling. Beoordeling van trillingen van machines op basis van metingen op onbelaste delen.
  • ISO 6336: Berekening van de sterkte van cilindrische tandwielwegen.
  • ISO 1328-1: Cilindrische tandwielreducties. Systeem van mate van nauwkeurigheid.
  • DSTU GOST 21354: Cilindrische tandwielen. Berekening van de sterkte (of de overeenkomende Europese normen EN).
  • Technische veiligheidsvoorschriften voor machines en apparatuur (certificering CE, UkrSEPRO).

Related Articles