Gids voor diagnose en probleemoplossing: geluiden en abnormale trillingen in tandwielkasten

1. Beschrijving van het probleem en toepassingsgebied

Deze handleiding is bedoeld voor het diagnosticeren en oplossen van abnormale geluiden en trillingen in industriële tandwielkasten. Deze symptomen zijn vaak de eerste tekenen van mogelijk kritieke defecten aan componenten, zoals problemen met lagers, tandwielen of smering. Tijdige en nauwkeurige diagnostiek is van cruciaal belang om catastrofale storingen te voorkomen die leiden tot uitval van apparatuur en aanzienlijke financiële verliezen.

Dit document heeft betrekking op de volgende soorten apparatuur: wormwielen, cilindrische tandwielen, kegeltandwielen, planetaire tandwielen die worden gebruikt in een breed scala aan industriële toepassingen (transportbanden, pompen, mengers, extruders, enz.).

Indeling van de ernst van de storing:

• Kritisch: scherp, hard geluid (knal, krijsen), intense trillingen met een amplitude groter dan 10 mm/s (RMS) of snelle temperatuurstijging (> 90°C). Het onmiddellijk uitschakelen van de apparatuur is verplicht.
• Belangrijk: Constant, ongewoon geluid (zoemen, huilen, klikken) of trillingen in het bereik van 4,5-10 mm/s (RMS). Een geplande inspectiestop wordt aanbevolen.
• Klein: Licht, onderbroken geluid of lichte toename van trillingen (2,8-4,5 mm/s RMS), wat op vroegtijdige slijtage kan duiden. Verbeterde monitoring is nodig.

2. Voorzorgsmaatregelen

⚠ VEILIGHEIDSWAARSCHUWING ⚠
Voordat u met diagnostische werkzaamheden begint, moet u ervoor zorgen dat de apparatuur volledig spanningsloos is en is vergrendeld volgens de LOTO (Lockout/Tagout) procedure. Controleer de afwezigheid van elektrische spanning met behulp van geschikte apparaten. Houd rekening met opgeslagen energie in veren, hydraulische of pneumatische systemen. Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): veiligheidsbril, koptelefoon, handschoenen, werkschoenen met metalen neuzen. Hete oppervlakken, smeermiddelen onder druk en bewegende onderdelen vormen een risico op letsel.
⚠ VOLG ALTIJD DE VEILIGHEIDSINSTRUCTIES VAN DE FABRIKANT VAN DE APPARATUUR ⚠

3. Noodzakelijke diagnostische hulpmiddelen

Voor een effectieve diagnose van tandwielgeluiden en trillingen zijn gespecialiseerde gereedschappen vereist:

4. Initiële evaluatiechecklist

Voordat u met gedetailleerde diagnostiek begint, is het noodzakelijk om ruwe gegevens te verzamelen en een visuele inspectie uit te voeren. Dit zal helpen het bereik van mogelijke storingen te beperken.

5. Systematisch diagnostisch algoritme

Dit algoritme zal helpen om systematisch de bron van geluid en trillingen te identificeren.

1. Eerste beoordeling en beveiliging:
   1. Volg de stappen in sectie 4. Initiële evaluatiechecklist
   2. Zorg ervoor dat alle voorzorgsmaatregelen (sectie 2) worden gevolgd.
   3. Bepaal de aard van geluid en trillingen:
   • Als het geluid scherp, kloppend of schurend is en de trillingen intens zijn (> 10 mm/s RMS), stop dan onmiddellijk de apparatuur. Ga naar punt 6.
   • Als het geluid constant zoemend/jankend is en de trilling 4,5-10 mm/s RMS is, ga dan verder met de diagnose.
   • Als het geluid periodiek is of de trilling 2,8-4,5 mm/s RMS is – verhoogde monitoring, geplande diagnostiek.
2. Diagnostiek met behulp van een trillingsanalysator:
   1. Installeer versnellingsmeters op de versnellingsbakbehuizing in radiale en axiale richting, vlakbij de lagers en tandwielen.
   2. Meet het algehele trillingsniveau (snelheid, mm/s RMS) en versnelling (g RMS).
   3. Voer een trillingsspectrumanalyse uit.
   • Als trillingspieken worden waargenomen bij frequenties die veelvouden zijn van de rotatiefrequentie van de as (1X, 2X, 3X):
     • Waarschijnlijke oorzaak: onbalans of verkeerde uitlijning van de as.
     • Actie: Controleer de asuitlijning (hoofdstuk 7.1) en rotorbalancering. Ga naar punt 3.
   • Als er trillingspieken worden waargenomen bij karakteristieke lagerfrequenties (BPFI, BPFO, BSF, FTF):
     • Waarschijnlijke oorzaak: lagerslijtage of schade.
     • Actie: Gebruik een akoestische stethoscoop om te lokaliseren. Ga naar punt 4.
   • Als er trillingspieken worden waargenomen bij versnellingsfrequenties (GMF) en hun harmonischen:
     • Waarschijnlijke oorzaak: tandwielslijtage, onjuiste speling, schade aan tandwielen.
     • Actie: Ga naar punt 5.
   • Als de trilling breedbandig is en geen duidelijke pieken vertoont:
     • Waarschijnlijke oorzaak: oliegebrek, cavitatie, losse steunen, resonantie.
     • Actie: Ga naar punt 6.
3. Diagnose van verkeerde uitlijning van assen:
   1. Meet de verkeerde uitlijning van de motor- en versnellingsbakassen met behulp van een klokvormige indicator.
   2. Criteria: De toegestane radiale en axiale verkeerde uitlijning mag niet groter zijn dan 0,05 mm voor snelheden tot 1500 tpm. Voor hogere snelheden zijn de eisen strenger (0,02-0,03 mm).
   3. Als de verkeerde uitlijning de norm overschrijdt:
      • Waarschijnlijke oorzaak: verkeerde uitlijning van de as.
      • Actie: voer een fijne uitlijning uit (paragraaf 8.1).
4. Lagerdiagnose:
   1. Gebruik een akoestische stethoscoop om het geluid op het tandwielhuis te lokaliseren, vooral in de buurt van de lagerconstructies.
   2. Schat de temperatuur van de lagereenheden met behulp van een warmtebeeldcamera. Norm: de temperatuur van het lager mag de omgevingstemperatuur niet meer dan 40°C overschrijden en niet lager zijn dan 90°C.
   3. Analyseer het smeermiddel op de aanwezigheid van slijtagemetalen (Fe, Cr, Mn - voor stalen lagers; Cu, Pb, Sn - voor bronzen afscheiders/bussen).
   4. Als de stethoscoop een schurend/ritselend geluid detecteert, warmtebeeldcamera - lokale oververhitting, olieanalyse - verhoogd gehalte aan slijtagemetalen:
      • Waarschijnlijke oorzaak: Slijtage of schade aan lagers.
      • Actie: Demontage, visuele inspectie, vervanging van lagers (hoofdstuk 8.2).
5. Diagnostiek van tandwielen:
   1. Meet de speling van de tandwielen met behulp van voelsprieten of een meetklok. De leemte in de regelgeving wordt gespecificeerd in de documentatie van de fabrikant. Meestal 0,08-0,25 mm voor kleine tot middelgrote versnellingen.
   2. Voer een visuele inspectie van de tanden uit via inspectieluiken of met een endoscoop (indien beschikbaar). Let op tekenen van putjes, spanen, deuken, overmatige slijtage en verplaatsing van contactvlakken.
   3. Analyseer het smeermiddel op de aanwezigheid van slijtagemetalen (Fe, Sn – voor stalen tanden; Cu, Pb – voor bronzen wormparen).
   4. Als de opening groter is dan normaal, zijn de tanden visueel beschadigd of toont de olieanalyse een aanzienlijk gehalte aan slijtagemetalen:
      • Waarschijnlijke oorzaak: Slijtage, schade of onjuiste afstelling van de tandwielen.
      • Actie: Demontage, reparatie/vervanging van tandwielen, aanpassing van de speling (hoofdstuk 8.3).
6. Diagnose van het smeersysteem en andere oorzaken:
   1. Voer een volledige analyse van de smering uit (paragraaf 7.4).
   2. Controleer de sterkte van de bevestiging van de versnellingsbak aan de fundering, evenals de bevestiging van deksels en andere behuizingselementen. Haal de bouten aan volgens de voorschriften.
   3. Als olieanalyse degradatie, vervuiling, overmatig water, laag niveau aantoont:
      • Waarschijnlijke oorzaak: Smeermiddelproblemen (laag niveau, vervuiling, verkeerd type).
      • Actie: Vervanging van smeermiddel, filters, elimineren van lekkages (hoofdstuk 8.4).
   4. Als bevestigingsmiddelen los zitten:
      • Waarschijnlijke oorzaak: Losse bevestigingsmiddelen.
      • Actie: Draai de bevestigingen vast, controleer de fundering.

6. Storingsoorzaakmatrix

Met dit diagram kunt u uw symptomen vergelijken met de meest waarschijnlijke oorzaken, tests en verwachte resultaten.

7. Analyse van de oorzaak van elke storing

7.1. Verkeerde uitlijning van de assen

Uitleg: Een verkeerde uitlijning treedt op wanneer de rotatieassen van de motor- en versnellingsbakassen niet op dezelfde rechte lijn liggen. Het kan een parallelle, hoekige of gecombineerde verplaatsing zijn. De belangrijkste redenen zijn: onjuiste installatie, vervorming van het frame, thermische vervorming, slijtage van de koppeling. Dit resulteert in cyclische spanning op de assen, lagers en afdichtingen, waardoor overmatige wrijving en trillingen ontstaan.

Hoe u dit kunt bevestigen: meet de verkeerde uitlijning met behulp van een laserwaterpassysteem of twee horloge-achtige indicatoren. Kritische indicator: radiale of hoekafwijking groter dan 0,05 mm voor de meeste industriële toepassingen. Bovendien zal de trillingsspectrumanalyse de dominante pieken tonen bij 1X, 2X, 3X rotatiefrequentie.

Mogelijke schade: voortijdige slijtage van lagers, asafdichtingen, koppeling, asmoeheid, mogelijke asbreuk tijdens langdurig gebruik. Het kan ook lokale oververhitting veroorzaken, gediagnosticeerd door een warmtebeeldcamera.

7.2. Slijtage of schade aan lagers

Uitleg: lagers zijn cruciale componenten die assen ondersteunen en wrijving verminderen. Slijtage kan ontstaan ​​door onvoldoende of onjuiste smering, vervuiling van het smeermiddel, onjuiste installatie (schokbelastingen tijdens installatie), overbelasting, trillingen of materiaalmoeheid. Schade omvat putcorrosie, putcorrosie, schurende slijtage en wrijvingscorrosie.

Hoe te bevestigen:

• Akoestische analyse: Ritselen, knarsen, klikken gelokaliseerd nabij het lager met behulp van een stethoscoop.
• Trillingsanalyse: Het trillingsspectrum toont de karakteristieke frequenties van de lagers (BPFI, BPFO, BSF, FTF) en hun harmonischen. Het totale trillingsniveau overschrijdt 4,5 mm/s RMS.
• Thermografie: Lokale oververhitting van de lagereenheid (> 90°C).
• Smeermiddelanalyse: Verhoogd gehalte aan slijtagemetalen (Fe, Cr, Mn voor staal, Cu voor afscheiders) en deeltjes groter dan 5 micron.
• Visuele inspectie (na demontage): Putjes, putjes, putjes op loopbanen, schade aan de afscheider, verkleuring.

Mogelijke schade: verhoogde wrijving, oververhitting, vastlopen van de as, schade aan lagerzittingen, schade aan tandwielen als gevolg van verplaatsing van de as. Het is mogelijk om het versnellingsbakhuis te vernietigen.

7.3. Versnelling of schade

Uitleg: Tandwielen brengen koppel over. Hun slijtage kan worden veroorzaakt door constante overbelasting, schokbelastingen, onvoldoende smering, agressieve omgeving, schurende deeltjes in het smeermiddel, vermoeidheid van het materiaal. Veel voorkomende vormen van slijtage: putjes (oppervlaktemoeheid), slijtage door schuren, adhesieve slijtage (vastlopen), plastische vervorming, overkerven, tandbreuk.

Hoe te bevestigen:

• Akoestische analyse: Zoemend, huilend, krijsend dat verandert met de belasting. Kloppen als de tanden breken.
• Trillingsanalyse: Trillingspieken bij tandaangrijpingsfrequenties (GMF) en hun harmonischen. Extra zijbanden rond de GMF kunnen duiden op slijtagemodulatie.
• Visuele inspectie (via een endoscoop of na demontage): Detectie van putjes (putjes op het tandoppervlak), vastlopen, spanen, scheuren, schurende krassen.
• Speling meten: Speling die de norm overschrijdt (bijvoorbeeld > 0,3 mm voor middelgrote versnellingen) duidt op overmatige slijtage.
• Smeermiddelanalyse: Verhoogd gehalte aan slijtagemetalen (Fe, Sn) en grote deeltjes.

Potentiële schade: verminderde transmissie-efficiëntie, meer geluid en trillingen, vastlopen van tandwielen, vernieling van tanden en behuizing, catastrofale storingen.

7.4. Olie problemen

Uitleg: Vet vervult de functies van wrijvingsvermindering, koeling, vuilverwijdering en corrosiebescherming. Problemen zijn onder meer: ​​laag oliepeil, oliedegradatie (oxidatie, verlies van additieven), vervuiling (water, stof, metaaldeeltjes), gebruik van het verkeerde type olie. Al deze factoren hebben een kritische invloed op de levensduur van lagers en tandwielen.

Hoe te bevestigen:

• Visuele inspectie: Laag oliepeil, verkleuring, troebelheid, aanwezigheid van bezinksel of schuim.
• Smeermiddelanalyse (volgens DSTU ISO 2909, DSTU ISO 3104):
  • Viscositeit: Viscositeitsverandering (toename of afname) van meer dan ±10% van de oorspronkelijke.
  • Watergehalte: > 0,05% voor de meeste oliën.
  • Zuurgetal (AN): Toename van AN met meer dan 0,5 mg KOH/g.
  • Spectrale analyse: Verhoogd gehalte aan slijtagemetalen (Fe, Cu, Cr), vervuilende elementen (Si - stof).
  • Deeltjesteller: Reinheidsklasse ISO 4406:1999 (meestal niet hoger dan 18/15/12 voor reducers).
• Thermografie: Algemene oververhitting van de versnellingsbak als gevolg van verhoogde wrijving.

Mogelijke schade: versnelde slijtage van tandwielen en lagers, corrosie, oververhitting, verhoogd energieverbruik, snelle vernietiging van componenten.

8. Stapsgewijze procedures voor probleemoplossing

8.1. Correctie van verkeerde uitlijning van assen

1. ⚠ VEILIGHEID: Volg de LOTO-procedure.
2. Reinig de lageroppervlakken onder de motor en versnellingsbak.
3. Maak de koppeling los die de assen verbindt.
4. Gebruik een laserwaterpassysteem of twee horloge-indicatoren om de verkeerde uitlijning nauwkeurig te meten.
5. Pas de positie van de motor/versnellingsbak aan door gekalibreerde metalen vulplaatjes (sliders) onder de pallen toe te voegen of te verwijderen.
6. Verplaats de motor/versnellingsbak horizontaal met behulp van speciaal gereedschap om acceptabele uitlijningswaarden te bereiken (< 0,05 mm radiaal en onder een hoek).
7. Draai de ankerbouten van de motor/reductor aan de fundering vast met het door de fabrikant opgegeven aanhaalmoment (bijv. M12: 80 Nm, M16: 160 Nm).
8. Controleer de uitlijning na het vastdraaien opnieuw, aangezien vastdraaien kleine veranderingen kan veroorzaken.
9. Sluit de koppeling aan, controleer de staat ervan.
10. VERIFICATIE: Laat de apparatuur draaien en herhaal de trillingsanalyse en thermografie. Het trillingsniveau zou aanzienlijk moeten afnemen en de temperatuur zou moeten normaliseren.

8.2. Vervanging van lagers

1. ⚠ VEILIGHEID: Volg de LOTO-procedure. Tap het vet af (als demontage mogelijk is).
2. Demonteer de versnellingsbak van de apparatuur als volledige vervanging van de lagers ter plaatse niet mogelijk is.
3. Demonteer het versnellingsbakhuis volgens de instructies van de fabrikant.
4. ⚠ BESCHERMING: Bescherm blootgestelde oppervlakken tegen verontreiniging.
5. Druk de beschadigde lagers eruit met een geschikte trekker. GEBRUIK GEEN IMPACTMETHODEN DIE DE SCHACHT OF DE LANDINGPLAATS KUNNEN BESCHADIGEN.
6. Reinig de lagerzittingen op de as en in het huis grondig. Controleer ze op de afwezigheid van beschadigingen, bramen, productie.
7. Verwarm de nieuwe lagers tot een temperatuur van 80-100°C (bijvoorbeeld in een inductieverwarmer of oliebad) om de plaatsing op de as te vergemakkelijken. NIET OVERVERHITTEN!
8. Installeer de lagers op de assen met behulp van speciaal montagegereedschap of een hydraulische pers.
9. Monteer de versnellingsbak, let op de aanhaalmomenten van de behuizingsbouten (bijv. M10: 50 Nm, M14: 120 Nm) en stel de spelingen af.
10. Vul vers smeermiddel in van het type en volume aanbevolen door de fabrikant (hoofdstuk 8.4).
11. VERIFICATIE: Start de apparatuur. Bewaak het geluid, de trillingen en de temperatuur van de lagers. De temperatuur zou binnen een paar uur na gebruik moeten stabiliseren.

8.3. Reparatie/vervanging van tandwielen en aanpassing van de speling

1. ⚠ VEILIGHEID: Volg de LOTO-procedure. Giet de olie af.
2. Demonteer de versnellingsbak en demonteer de behuizing.
3. Voer een visuele inspectie van alle versnellingen uit. Vervang beschadigde (met spanen, aanzienlijke putjes, scheuren) of overmatig versleten tandwielen.
4. Reinig alle componenten van oude smeermiddelen en vuil.
5. Zorg er bij het vervangen van tandwielen voor dat er reserveonderdelen worden gebruikt die voldoen aan de specificaties van de fabrikant (materiaal, nauwkeurigheidsklasse, warmtebehandeling). Reserveonderdelen gecertificeerd door UkrSEPRO worden aanbevolen.
6. Installeer nieuwe tandwielen en pas de zijruimte (speling) tussen de tanden aan. Gebruik een indicator en/of peilstok van het horlogetype. De opening moet binnen de door de fabrikant gespecificeerde limieten liggen (bijvoorbeeld 0,10-0,20 mm). Afstelling kan worden uitgevoerd met behulp van afstandhouders of verplaatsing van de lagersamenstellen.
7. Breng een dunne laag markeerverf aan op het oppervlak van de tanden om het contactpunt te controleren. Draai het tandwiel met de hand en beoordeel de locatie en de grootte van het contactvlak. Het moet symmetrisch zijn en 70-80% van de lengte van de tand bedekken.
8. Monteer de versnellingsbak door alle bevestigingsmiddelen met het aanbevolen aanhaalmoment aan te draaien.
9. Voeg verse olie toe.
10. VERIFICATIE: Laat de versnellingsbak stationair draaien en daarna geleidelijk onder belasting. Beheers geluid, trillingen en temperatuur. Voer een trillingsanalyse uit om de afwezigheid van pieken bij de GMF te bevestigen.

8.4. Herstel van het smeersysteem

1. ⚠ VEILIGHEID: Volg de LOTO-procedure.
2. Tap het oude vet volledig uit de versnellingsbak af.
3. Spoel de interne holtes van de versnellingsbak met een speciaal spoelvet of een aanbevolen oplosmiddel als het vet sterk vervuild of aangetast is. Volg de instructies van de fabrikant van het wasmiddel.
4. Vervang alle oliefilters en oliekeerringen als ze beschadigd zijn of lekken.
5. Vul met vers vet, waarvan het type en de viscositeit volledig overeenkomen met de specificaties van de fabrikant van de versnellingsbak en de bedrijfsomstandigheden (bijv. ISO VG 220 voor middelmatige belastingen, ISO VG 320 voor zware belastingen). Gebruik smeermiddelen die voldoen aan de DSTU ISO 3448 norm.
6. Controleer het oliepeil met een peilstok of kijkglas. Het niveau moet tussen de minimum- en maximummarkeringen liggen.
7. VERIFICATIE: Start het verloopstuk. Controleer de temperatuur en zorg ervoor dat er geen lekkages zijn. Het wordt aanbevolen om na 50-100 bedrijfsuren een monster van het smeermiddel te nemen voor controleanalyse om de zuiverheid en de afwezigheid van snelle afbraak te bevestigen.

9. Voorzorgsmaatregelen

10. Reserveonderdelen en componenten

Tijdige vervanging van versleten onderdelen is cruciaal voor de levensduur van de versnellingsbak. Besteed aandacht aan de kwaliteit en conformiteit van componenten met normen (bijvoorbeeld lagers volgens ISO, afdichtingen volgens EN). Alle reserveonderdelen moeten de juiste kwaliteitscertificaten hebben, inclusief UkrSEPRO voor de Oekraïense markt.

Alle benodigde reserveonderdelen en smeermiddelen die voldoen aan internationale normen en over de benodigde certificaten beschikken, zijn beschikbaar in de elektronische catalogus UNITEC-D: https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Koppelingen

• DSTU ISO 10816-1:2003: Trillingen. Evaluatie van machinetrillingen op basis van de resultaten van metingen aan niet-roterende onderdelen.
• DSTU ISO 2909:2009: Olie en aardolieproducten. Berekening van de viscositeitsindex door kinematische viscositeit.
• DSTU ISO 3104:2008: Olieproducten. Transparante en ondoorzichtige vloeistoffen. Bepaling van de kinematische viscositeit en berekening van de dynamische viscositeit.
• DSTU ISO 3448:2009: Industriële vloeibare smeermiddelen. ISO-viscositeitsclassificatie.
• ISO 4406:1999: Hydraulische krachtoverbrenging. vloeistoffen De methode voor het coderen van de mate van vervuiling door vaste deeltjes.
• ISO 492:2014: Rollagers. Radiale lagers. Toleranties
• Originele handleidingen voor bediening en onderhoud van versnellingsbakken UNITEC-D GmbH.
• UNITEC-D-handleidingen: https://www.unitecd.com/maintenance-guides/