Acoplamento de Caixa de Engrenagem Industrial Quente após Alinhamento a Frio: O que verificar

Uma verificação de alinhamento é aprovada. As leituras estão dentro da tolerância, O relatório é assinado, A máquina entra em produção, E duas semanas depois o acoplamento está quente o suficiente para ser desconfortável ao toque, com gordura vazando do selo e uma leitura de vibração que subiu lentamente.

A conclusão natural é que algo está errado com a caixa de câmbio ou o acoplamento. Uma hipótese que vale a pena testar cedo é que o alinhamento estava correto para uma máquina que não existe mais, Porque a máquina que está funcionando está quente, e o crescimento térmico moveu os eixos em relação uns aos outros. É um candidato entre vários: O acoplamento em si, É gordura, Mudança no dever de processo, uma base afrouxada, e um drive sobrecarregado produzem todos o mesmo sintoma. Nada neste artigo é um argumento para um veredito sobre a caixa de câmbio antes que as provas estejam presentes.

Um alinhamento frio mede uma condição: a posição relativa de dois eixos à temperatura ambiente, sem calor de processo na máquina. O que a máquina usa é uma condição diferente, E a diferença não é uma correção pequena.

O que segue é por que a explicação térmica merece ser vista pela primeira vez: não porque seja o único que serve, mas porque é sobre ele que um relatório de alinhamento aprovado não tem nenhuma informação.

O que "Alinhados" Na verdade, tem que significar

A literatura de engenharia sobre alinhamento de eixos faz uma distinção que se perde na prática. Um alinhamento completo possui dois elementos, Nem um.

A primeira é a medição eixo a eixo, que é o que um indicador de mostrador ou um sistema a laser produz: o deslocamento e a relação angular entre duas linhas centrais do eixo no acoplamento.

A segunda é a medição do crescimento térmico e do deslocamento dinâmico em cada carcaça de rolamento, da temperatura ambiente à temperatura operacional. Ambos os elementos são necessários para determinar a posição de alinhamento a frio que colocará a máquina corretamente alinhada enquanto ela carrega a carga à temperatura.

Sem o segundo elemento, A primeira é a medição de uma máquina em um estado em que ela nunca opera.

A razão pela qual isso não é meramente teórico é a natureza da tarefa. Alinhar uma máquina enquanto ela está funcionando é difícil ou impossível, Portanto, um alvo de alinhamento a frio precisa ser definido antecipadamente para compensar o crescimento térmico, com o objetivo de que os eixos estejam corretamente alinhados quando a máquina atingir a temperatura normal de operação. É para isso que serve um alvo de alinhamento a frio.

Leituras de alinhamento feitas rapidamente após uma parada aprovada podem ajudar a estimar o deslocamento térmico em relação à condição fria. O resfriamento durante a medição e a perda das forças operacionais podem afetar o resultado, Portanto, as leituras pós-desligamento não necessariamente capturam o deslocamento dinâmico que existe apenas enquanto a máquina está funcionando.

Leituras pós-parada podem ajudar a estimar o deslocamento em relação à condição de frio, mas o resfriamento durante a medição e a perda de forças operacionais podem afetar o resultado. Eles não necessariamente capturam o deslocamento total presente enquanto a máquina está funcionando.

Por que o crescimento não é simétrico

Se cada componente crescesse na mesma quantidade na mesma direção, O crescimento térmico seria irrelevante. Não é, Por três razões.

Os componentes funcionam em temperaturas diferentes. Uma carcaça de câmbio, seu eixo de alta velocidade, Um chassi motor, e o pedestal de rolamento de uma máquina acionada assentam em diferentes temperaturas, porque eles têm fontes de calor diferentes, Resfriamento diferente, e massas diferentes. A caixa de câmbio é aquecida por suas engrenagens e rolamentos. O motor é aquecido eletricamente. Um rolo acionado ou um ventilador é aquecido pelo processo.

Eles são feitos de materiais diferentes. Uma carcaça de ferro fundido, um eixo de aço, e um componente de alumínio expande em taxas diferentes, e o crescimento é proporcional ao comprimento, assim como ao coeficiente, Assim, um eixo longo cresce mais do que um curto na mesma temperatura.

O crescimento é em três dimensões. Uma máquina está sentada sobre os pés, e os pés estão em alturas diferentes. O crescimento vertical de uma caixa de câmbio em relação à sua base altera a altura do eixo, e um alinhamento frio não carrega nenhuma informação sobre ele. O crescimento horizontal atua ao longo do próprio eixo de cada componente, e porque a caixa de câmbio e a máquina acionada reagem contra âncoras que não são compartilhadas, Não cancela. Qual componente do movimento total é maior é uma propriedade da instalação: Depende da altura dos pedestais., A disposição das âncoras, a temperatura que cada parte atinge e a direção em que seu crescimento é limitada. Não existe uma resposta geral, Por isso, ambos precisam ser medidos na máquina em mãos, em vez de assumir que dominam.

Uma máquina alinhada dentro da tolerância à temperatura ambiente pode operar fora da condição de alinhamento pretendida após crescimento térmico e deslocamento induzido pela carga. Se isso explica uma temperatura de acoplamento elevada, e quando os sintomas se desenvolvem, deve ser estabelecido a partir de medições na máquina real, em vez de assumir a partir do resultado do alinhamento a frio.

O deslocamento térmico é uma possível explicação para um acoplamento que fica quente após a instalação. Sua contribuição e o momento dos sintomas devem ser estabelecidos a partir das medições feitas na máquina real.

Quais os Custos do Desalinhamento, e Onde Ele Aparece

As consequências de operar desalinhado estão documentadas na literatura técnica dos fabricantes de equipamentos de rolamento e alinhamento, e a lista é consistente entre as fontes: aumento do atrito e do consumo de energia, Falha prematura do rolamento e vedação, Falha prematura do eixo e do acoplamento, vazamento excessivo de óleo nas vedações, Falha do acoplamento e do parafuso de fundação, e aumento da vibração e do ruído.

Orientações publicadas de um fabricante de rolamentos atribuem até metade do custo associado a falhas rotativas de máquinas ao desalinhamento. Leia essa figura pelo que ela é: Avaliação publicada pelo fabricante, não uma pesquisa independente do setor. Seu valor está na ordem de magnitude, Não na casa decimal. Meio ou um quinto, A conclusão é válida, que é que o desalinhamento não é uma condição marginal a ser tolerada até um desligamento conveniente.

Onde aparece pela primeira vez, em uma máquina que estava alinhada a frio e funciona quente:

Temperatura de acoplamento. Um acoplamento flexível absorve desalinhamento ao deformar. A deformação custa energia, e a energia se transforma em calor no elastomero ou nos elementos metálicos que flexam. Uma leitura infravermelha do acoplamento, comparado com os eixos adjacentes e com a própria história da mesma máquina na mesma função, é o indicador mais rápido disponível. Não existe um limiar universal de temperatura para indicar entre acoplamentos, porque a temperatura de operação permitida é uma propriedade dos materiais do acoplamento e de sua própria classificação. O que a comparação serve é para a mudança: um acoplamento que subiu em relação à sua própria linha de base na mesma carga, ou que fique mais quente que os eixos de cada lado dele, está absorvendo mais do que realmente. O número que determina em cada unidade é o limite de temperatura do próprio fabricante do acoplamento.

Condição de graxa de acoplamento ou elastomero. Graxa que se separou, ficou escuro, ou ter sido lançado para fora do acoplamento indica aquecimento sustentado. Um elemento de elastomer que tomou um conjunto permanente ou apresenta rachaduras nos pontos de flexão indica que ele tem funcionado continuamente com alta deflexão.

Temperatura do rolamento nos pontos mais próximos do acoplamento. O rolamento mais próximo de um acoplamento desalinhado carrega as forças de restauração. Uma diferença de temperatura entre os rolamentos da extremidade de transmissão e os que não são da extremidade de transmissão do mesmo eixo é um sinal, assim como uma diferença entre duas máquinas idênticas.

Vibração ao dobro da velocidade de funcionamento. Desalinhamento pode produzir vibração em 2× de velocidade do eixo, frequentemente com componentes axiais menos típicos de outros tipos de falha. É uma das várias coisas que aumentam um componente de 2×, e não pode confirmar nada sozinho: um cabo curvado ou arqueado, Frouxa, um acoplamento com elementos desgastados, ressonância, e uma máquina mal configurada aparecem todos na mesma região do espectro. Um aumento de 2× com uma leitura axial forte é um motivo para olhar o alinhamento e para manter as outras causas abertas até que cada uma tenha sido testada. Um componente de 2× é uma pista, não é um diagnóstico. Avalie junto com a condição de acoplamento, Lubrificação, Carregar, Movimento térmico, Fase, e medições a partir de locais apropriados; nenhuma característica de espectro identifica de forma única o alinhamento.

Vazamento de vedação na entrada da caixa de câmbio. O desalinhamento carrega o rolamento do eixo de entrada e a vedação, e a capacidade do selo de manter seu filme depende do eixo funcionando concêntrico. Um selo que começa a vazar após um alinhamento ou troca de motor está informando o alinhamento.

Reconstrução do Requisito de Alinhamento

O caminho prático de um acoplamento quente para um fixo passa por cinco medições, E fazê-las nessa ordem evita um desligamento desperdiçado.

Leituras pós-desligamento podem ajudar a refinar um alvo de alinhamento, mas suas limitações devem ser registradas. O deslocamento estimado depende do tempo de medição, Resfriamento, Condições de montagem, e qualquer movimento induzido pela carga que desapareça após o desligamento.

A tolerância à qual o alinhamento de fase deve ser definido é uma questão separada, e não é uma figura universal. O deslocamento e o desvio angular permitidos são definidos pelo fabricante do acoplamento, Quem sabe o que esse acoplamento pode absorver, e pelo fabricante das máquinas, Quem sabe o que os rolamentos podem aceitar. Citar uma tolerância geral entre diferentes máquinas e diferentes acoplamentos não é conservador, é arbitrário.

É também aí que o Caixas de câmbio industriais O lado da questão fica: O arranjo do rolamento no eixo de entrada e a geometria da extremidade do eixo determinam o que a unidade pode aceitar de um acoplamento que está trabalhando na borda de sua faixa, E esses são fatos de configuração, não de catálogo.

O Segundo Elemento: Deslocamento Dinâmico

O crescimento térmico não é a única coisa que move um eixo entre a condição parada e a condição de funcionamento.

Uma máquina sob carga deflete. A tensão da correia puxa um eixo em direção à polia acionada. Forças dos dentes da engrenagem empurram os eixos para afastar ao longo da linha de centros. Um ventilador acionado ou uma bomba desenvolve empuxo hidráulico ou aerodinâmico. Suportes flexíveis comprimem sob carga e sob reação de torque.

Todos eles estão presentes em condições de operação e ausentes quando a máquina é desligada. Portanto, um alinhamento que leva em conta o crescimento térmico, mas ignora o deslocamento induzido pela carga, ainda é incompleto em uma máquina onde esses efeitos são grandes.

A maneira prática de julgar se eles importam: se a máquina tiver suportes flexíveis, uma transmissão por correia com tensão significativa, ou uma máquina acionada com alto empuxo, O deslocamento estático para o funcionamento vale a medida. O caminho para essa medição é por pontos de monitoramento permanentemente instalados, uma janela de inspeção fechada, ou uma leitura feita com a máquina parada e isolada, E o último desses costumes é suficiente: um indicador de mostrador em um eixo mostrando a deflexão entre o estado descarregado e o carregado fornece a magnitude diretamente. Um protetor não é algo para ser removido de uma máquina de corrida para obter uma leitura, Qualquer que fosse a pergunta de alinhamento, ela responderia.

O método importa menos do que a repetibilidade

Os instrumentos de alinhamento diferem em precisão e conveniência, E a comparação publicada vale a pena saber porque cria expectativas: Uma reta é rápida, fácil e imprecisa, Um indicador de disco é preciso, lento e desajeitado, e um sistema a laser é preciso, rápido e fácil de usar.

O que importa mais do que qual instrumento é usado é que o mesmo instrumento seja, na mesma configuração, produz as leituras comparadas entre si. Leituras a frio e a quente feitas com diferentes instrumentos, A partir de diferentes pontos de referência, ou por pessoas diferentes não são comparáveis, e o valor de crescimento térmico derivado deles conterá a diferença.

Outro requisito prático é a gravação. Um alinhamento que não é documentado não pode ser repetido, e o segundo alinhamento da mesma máquina é onde o valor do registro da primeira se torna óbvio.

Antes de mover a máquina

Um acoplamento quente é evidência de energia sendo dissipada em um lugar onde não deveria estar, e o desalinhamento é apenas um dos mecanismos que a produz. Trabalhar com as alternativas custa uma hora e pode economizar um paraliso.

Três delas são mecanismos no próprio acoplamento. Excesso de lubrificação é o mais barato e o mais frequentemente negligenciado: um acoplamento compactado além do preenchimento previsto agita sua própria graxa, e bater gera calor sem nenhum desalinhamento. A assinatura é um acoplamento que fica quente desde a primeira hora após a lubrificação de manutenção e esfria quando parte do excesso é purgado. A graxa errada Comporta-se da mesma forma, mas por um motivo diferente, porque um acoplamento especificado para aplicação em alta velocidade e lubrificado com um pesado, O produto de alta viscosidade vai funcionar quente em alta velocidade independentemente do alinhamento. A especificação do fabricante do acoplamento é a referência, não o que quer que esteja na pistola de graxa da fábrica. Desgaste no próprio acoplamento Aumenta a temperatura de duas maneiras: Um elemento gasto se desvia mais do que um novo sob o mesmo desalinhamento, e o material perdido altera o equilíbrio.

O quarto não é um mecanismo de fato. É o caso em que o calor é real, mas o acoplamento é uma vítima, e não uma causa., porque o equipamento acionado foi empurrado para uma função maior e toda a máquina funciona mais quente. Um acoplamento que tem esquentado junto com sua caixa de câmbio e sua máquina acionada está relatando o processo. A verificação ali é uma comparação com o histórico da própria máquina na mesma taxa de produção, Não contra uma regra prática.

O que ajuda a separar o desalinhamento desses não é uma única leitura, mas um padrão: O calor de desalinhamento tende a acompanhar a carga e a velocidade, para recorrer na mesma posição medida após um desligamento e reiniciar, e para correlacionar com uma mudança na condição da máquina, em vez de uma mudança em sua manutenção. Cada uma dessas causas é consistente com outras causas também, Então o padrão é uma evidência para pesar, e não um teste que retorna uma resposta.

O deslocamento térmico é uma possível explicação para um acoplamento que fica quente após a instalação. Sua contribuição e o momento dos sintomas devem ser estabelecidos a partir das medições feitas na máquina real.

Se as evidências apontam para o alinhamento, Utilize crescimento térmico medido e um alvo de alinhamento calculado para as condições reais de operação da máquina. O ajuste necessário depende da instalação e da função, e o sintoma pode reaparecer dependendo dessas condições; nenhum período fixo de recorrência pode ser inferido apenas de um alinhamento frio.

Medições registradas e estimativas validadas fornecem a base para avaliar a meta de alinhamento; eles não estabelecem automaticamente o deslocamento total presente durante a operação. Compartilhe as leituras relevantes para discutir a interface do drive em relação à evidência medida.