1. Inleiding
Slecht vloeistoflekkage via het lagersgewicht van een industriële reductor is een symptoom dat vaak als een lichte esthetische problemen wordt beschouwd. Op Oekraïense bedrijven in de mijnbouw- en cementindustrie beperken slagers zich vaak tot het toevoegen van olie of simpelweg het vervangen van de lagersgat zonder de echte oorzaak van het defect te onderzoeken. Echter, een dergelijke oppervlakkige benadering leidt onvermijdelijk tot herhaling na 200–500 werktijden. In dit technische verslag voeren we een rechts-technische expertise van een typisch geval van olielekking in een cilindrisch-conisch reductor met zware werkomstandigheden.
Het onderwerp van ons onderzoek is de hoofdtransmissie van de bandtransporter op een concentratiefabriek. Het heropnieuw lopen van het smeringssysteem op de uitgangsas werd vastgesteld drie weken na de planningsreparatie. De vibratie-monitoringstatioen meldde een toename van de niveaus van hoge frequentie vibratieversnelling in het lagergezicht, en de temperatuur van het lichaam in de zone van het stopcontact bereikte +82°C bij een nominale waarde van +65°C. Ons doel is om de keten van gebeurtenissen te ontrafelen die leidden tot het vroegtijdig verslechtering van het SKF 1009103-seal, en om ingenieursoplossingen te voorstellen volgens de standaarden ISO en EN.
2. Overzicht van de component
Radiale lagerschijf (versterkt bandje) vervult een kritieke functie bij het behouden van het smeringsvloeistof binnen het kast van de reductor en bij het beschermen van de interne holte tegen abrasieve stof, vocht en splijtstof. In ons geval wordt het component SKF 1009103 gebruikt, ontworpen voor werken onder hoge axiale en radiale belastingen.
- Afmetingen van de aanslagplaats: overeenkomend met ISO 6194 en DIN 3760.
- Materiaal van de werksleuning van de kering: fluorkauwchout (FKM / Viton), dat een langdurige werking kan verdragen in een temperatuurbereik van -40°C tot +200°C.
- Werkingssfeer: synthetische olie voor reductoren op basis van polyalphaolefine (PAO) van viscositeitsklasse ISO VG 220 met anti-wear-additieven (EP).
- Slijtage snelheid op de as oppervlakte: 12,5 m/s.
- Werkingdruk in het carter: van -0,05 tot +0,1 bar.
De sealing is geïnstalleerd in de originele dekking van de reductor direct voorafgaand aan de uitgang van de as naar de aandrijfplaat. De exploitatieomstandigheden op het bedrijf zijn zwaar: de luchtkwaliteit bereikt 45 mg/m³, en de dagelijkse temperatuurvariaties van het omgevingsmedium variëren van -15°C in de winter tot +35°C in de zomer in een onverwarmde zaal.
3. Bewijs van falen
Tijdens het demontage van het onderdeel op de machine en het inspecteren onder een vergrotingsglas (10x) noteerde de ingenieursgroep de volgende feitelijke gegevens:
- Toestand van de rubberen rand: Thermische verharding en microscheuren zijn waargenomen op de vijfde rand van de SKF 1009103. De rand heeft een gelijkmatig slijtage op de rand, maar de elasticiteit is op 70% verloren gegaan.
- Toestand van de asuite: Op de as, in het contactgebied met de werkingsekster van het seals, is een ringvormige groef van 0,22 mm diepte en 3,5 mm breedte gevonden. De oppervlaktegroef van de as in de slijtagezone overschreed het toegestane waarde en bedroeg $R_a = 0,95$ µm in plaats van de normale $R_a = 0,20 \dots 0,40$ µm (volgens ISO 4287).
- Manschettenveer: Verplaatste spiraalveer in de aanpasbare kanal en gedeeltelijk vervormd. De veerkracht is met 40% afgenomen ten opzichte van de initiële kracht.
- Olieanalyse: Het zetmeelgehalte (kiesstuifsel kwarts) bedroeg 0,18% massa, wat zes keer hoger ligt dan de toegestane grenswaarde voor dit onderdeel.
De vibratiegegevens van het beëindigingsmoment toonden spectrale pieken op de rotatiefrequenties van de as (1X) en harmonischen die verband houden met een lokaal onbalans en aswisseling (radiale aswisseling bedroeg 0,08 mm bij een toegestaan waarde van 0,03 mm).
4. Oorzaakonderzoek
Voor een systematisch onderzoek hebben we de Ishikawa-methode („visvleugel”) en de techniek „5 Waarom?” toegepast. Er zijn vier hoofdcategorieën van factoren onderscheiden: materiaal, montage methode, toestandsstatus van het uitrustingsapparaat en het externe milieu.
- Waarom is het afdichting niet langer waterdicht? Omdat de werkkant verloren heeft aan elasticiteit en er is een kloof ontstaan tussen deze en de as.
- Waarom is de rand verouderd? Door oververhitting in de contactzone tot temperaturen boven +90°C.
- Waarom is er lokale oververhitting ontstaan? Door het ontbreken van voldoende afvoer van warmte en verhoogd wrijving als gevolg van slijtage van de buis van de as en de schroefplekken.
- Waarom is er een grift ontstaan op de as? Abrasieve deeltjes stof zijn onder de rand van de lagerkussing terechtgekomen en hebben zich als schurende pasta op het metaal uitgevochten.
- Waarom is de slijpsteen onder de rand terechtgekomen? De sapun van de reductor was verstopt met technologisch stof, wat leidde tot een overmatige druk van de warme kastgassen (tot +0,4 bar), het uitspuiten van het olie en het creëren van een vuilzuigeffect bij afkoeling.
5. Geïdentificeerde oorzaak (volgens waarschijnlijkheid)
| № | Oorzaak | Kans (%) | Bevestigende bewijsstukken |
|---|---|---|---|
| 1 | Verzadigde wasplaat en overdruk in het carter | 45% | Sporen olieuitstoot via het labirintsealisering, afwezigheid van doorlaatbaarheid van het sapun bij verduurzaming met verduurzamend gas. |
| 2 | Onjuiste montage van het afdichting en uitstulping van de as | 30% | Verplaatsing van de veer van de ring, radiale uitwijking van het uitgangsas 0,08 mm, sporen van scheefzetting bij indrukken. |
| 3 | Verouderde oppervlakte van de buis (niet op tijd hersteld) | 15% | Diepte van de groef op de as 0.22 mm, ruwheid $R_a = 0.95$ µm. |
| 4 | Niet geschikte olieklasse of degradatie van additieven | 10% | Beschikbaarheid van oxidatieproducten in het olieproefje, viscositeit bij +40°C lager dan nominale waarde met 15%. |
6. Correctieve en preventieve maatregelen
Om de gedetecteerde defecten te verwijderen en om stoptijden op de productielijn te voorkomen, is een plan van technische maatregelen ontwikkeld:
- Snelle reparatie (Directe herstel): Demontage van de reductor, schuren van de asuite tot de reparatieafmeting of het installeren van een snelle reparatieriem (speedi-sleeve). Verwisselen van de SKF 1009103 versiering met een nieuwe volgens de montagehandleiding van SKF. Verwisselen van het saponieringsmodel met een model met ingebouwde fijnfilters (filtersnelheid 3 µm).
- Langdurige preventie: Invoering van regelmatige drukverschilcontrole in de reducerkast. Overgang op synthetische smeringen met een hoog viscositeitsindex en bestendigheid tegen destructie volgens ISO 12925-1 (categorie CKD).
7. Snel diagnose checklist voor technici
Deze checklist is bedoeld voor gebruik door slijpers en ingenieurs van betrouwbaarheid direct in de zaal met behulp van een tablet of mobiele terminal:
- [ ] De temperatuur van het lichaam controleren in de zone van de lagers en de seals met een pyrometer (norm: tot +70°C).
- [ ] De olie niveau en toestand beoordelen via het inspectieglas (aanwezigheid van emulsie, schuim, donker sediment).
- [ ] Controleer de vrije luchtstroom via de sapon (geen verstopping door vuil of stof).
- [ ] Vibraties meten met een draagbaar vibrometer in drie onderling loodrechte assen (controle van het hoge frequentiespectrum).
- [ ] De uitkomende as controleren op aanwezigheid van vetplassen, stofaanslag rond de deksel.
- [ ] Controleer de coaxialiteit van de reduceras en de aangesloten machine met behulp van een lasercentringssysteem (toegestane verschuiving minder dan 0,05 mm).
- [ ] De momenten van de bouten van de dekplaten van de lagers en het kast van de reductor controleren met een momentkraan.
- [ ] Spectrale analyse van olieproef op aanwezigheid van slijtageproducten (Fe, Cu, Cr) elke 6 maanden.
8. Toekomstgerichte voorkomingsstrategie
Om de ontwerpparameter betrouwbaarheid van de reductor (MTBF niet minder dan 40 000 uren werking) te bereiken, is het nodig om de volgende praktijken te integreren:
- Onderhoudsintervallen: Volledige vervanging van de seals en inspectie van de aanslagplaatsen elke 12 000 uren of elke twee jaar.
- Toestandmonitoring: Installatie van vaste vibratie- en temperatuursensoren met signaaluitgang naar de SCADA-systeem van het bedrijf voor vroegtijdige detectie van defecten in lagers.
- Verbetering van de constructie: Toepassing van tweestapsverzegelingen met beschermende manchet (stofafzondering) en barrièrevormend vettig materiaal tussen de randen voor werken in omgevingen met abrasieve stof in cementproductie.
9. Conclusie
Slecht olieverloop in een zwaar industriële reductor is altijd het gevolg van een verstoord evenwicht in het driehoekje „druk-temperatuur-mechanische tolerantie“. Het vervangen van slechts het enige seals zonder controle van de vent en het radiale uitkomen van de as is een ondoeltreffende kostenverlies. Het naleven van montagevoorschriften volgens de standaarden ISO en het gebruik van gekeurde onderdelen garanderen een ononderbroken werking van industriële machines.
Oriëntaalde onderdelen, betrouwbare dichtheidsmiddelen en transmissiecomponenten voor het herstellen van uw aandrijfunits? Bekijk het assortiment in UNITEC-D E-Catalog.
10. Referentie
- ISO 6194-1:2007 — Rotatieschroefas-lipseals met elastomere verbindings-elementen.
- DIN 3760 — Radiale asontsluitingsringen voor industriële toepassingen.
- ISO 4287:1997 — Meettechnieken voor producten (GPS) — Oppervlaktestructuur: Profielmethode.
- ISO 12925-1:2018 — Vloeistoffen, industriële olieën en gerelateerde producten (klasse L) — Familie C (Remmen).
- SKF Algemene Categorie: Industriële Asstoppen en Montageinstructies.
