زیاد طول کشیده است؟ صفحه بارگذاری را ببندید.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها (Loose Bearing Fit)

0

لقی بیرینگ­‌های نگه‌دارنده شفت چرخ دنده‌ها نه‌تنها می‌تواند بسیاری از هارمونیک‌های سرعت دوران را تحریک کند، بلکه اغلب باعث دامنه‌های بالای پاسخ ارتعاشی در GMF، ۲GMF و یا حتی ۳GMF خواهد شد.

این دامنه‌های بالای GMF به علت لقی درون بیرینگ­‌ها ایجاد می‌شود.

چنین لقی‌های زیادی می‌تواند به دلیل سایش زیاد بیرینگ یا نصب نادرست یاتاقان ژورنال روی شفت باشد.

بی‌­توجهی و عدم اصلاح عیب، سایش زیاد چرخ‌دنده‌ها را به همراه دارد.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۱  لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده

از دیگر تکنیک‌­های بسیار سودمند در تشخیص خرابی چرخ‌­دنده‌­ها در مراحل اولیه، آزمایش روغن گیربکس و ارزیابی ذرات موجود در روغن است.

تکنیک­‌های شناسایی ذرات موجود در روغن به سایز ذرات بستگی دارد. شکل ۲ معروف­‌ترین روش‌­های شناسایی و ارزیابی ذرات موجود روغن را نشان داده است.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۲ تکنیک‌­های شناسایی ذرات موجود در روغن

در اغلب جعبه‌دنده‌های مورد استفاده در صنعت، بیرینگ‌­هاي دو سمت هر يك از شفت­‌هاي مياني از يك نوع بوده كه در صورت بروز خرابي در يكي از بیرینگ‌­ها،تعيين موقعيت بیرینگ­ معيوب، به علت يكسان بودن فرکانس‌های خرابی دو بیرینگ ­دشوار مي‌­باشد.

اين موضوع زماني که امکان دسترسي به تجهيز برای جابجایي مکان داده‌برداری ميسر نباشد، حادتر مي­گردد. اجازه دهید این مسئله را با بیان یک مثال واقعی پیش ببریم.

مثال واقعی: گیربکس فن برج خنک‌کننده (Cooling Tower) یک پتروشيمي

مثالی واقعی که برای شما خواننده گرامی انتخاب کرده‌ایم گیربکس فن برج خنک‌کننده (Cooling Tower) یک پتروشيمي بوده کـه در واحـد CF مسـتقر می‌باشد.

الکتروموتور از طريق شفتی به طول تقريبي چهار متـر گشتاور محرک فن را تأمین می‌کند.

بنابراین انتقـال قـدرت بـه جعبه‌دنده انجام می‌پذیرد و خروجي آن باعث چرخش پروانه فن می‌شود.

با توجه به ساختمان برج خنک کن، ارتعـاش برداري از قسمت جعبه‌دنده به‌وسیله ابزارهاي پرتابل ممکن نبوده و تنها از قسمت موتور، امکان داده‌برداری وجود دارد. پس برای ارتعاش برداري قسمت جعبه‌دنده از یک سيستم پايش وضعيت آنلاين (On line Condition Monitoring) استفاده شده است.

بدین منظور و همان‌طور که در شکل ۳ مشاهده می‌کنید، دو پراب شتاب سنج در موقعيت H و A  به ترتيب در قسمت ورودي و خروجي پوسته جعبه‌دنده نصب شده است.

داده‌هاي برداشت شده توسط اين پراب‌ها، برای پردازش به Local Panel منتقل شده و از ايـن طريق امکان ارزيابي وضعيت جعبه دنده ميسرشده است.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۳ گیربکس فن برج خنک کننده واحد CF پتروشيمي

شماتيک گیربکس فن برج خنک‌کننده به همراه مشخصات دنده­‌ها و بیرینگ‌ها و سایر اطلاعات فني در شکل ۴ نشان داده شده است.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۴  اطلاعات فني گیربکس

همان‌طور كـه در شکل ۴ مشـخص شـده است دور ورودي گيـربكس (۳۴٫۸۳Hz(1490rpm، دور شـفت ميـاني  (۷٫۶Hz(456rpm و دور شفت خروجي  (۱٫۶۷Hz(100rpm مي­‌باشد.

تعداد دندانه‌­هاي چرخ­دنده ورودي و خروجي به ترتيب ۱۲ و ۷۸ مي‌­باشد.

شماره نشان داده شده بر روي بيرينگ‌­ها معـرف نـوع آن‌ها بوده و دو فرکانس درگيري چرخ­دنده (GMF) نيز طبق روابط زیر محاسبه شده است.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها

 

 

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها

 

 

در اجراي برنامه روتين ارتعاش برداري به کمک سيستم آنلاین(Online)، تغييراتي در وضعيت ارتعاشي گیربکس فن مشاهده شد.

وضعيت طیف فرکانسی برداشت شده از موقعیت H گیربکس در زمان کارکرد نرمال و پس از وقوع خرابی به ترتیب در شکل‌های ۵ و ۶ نشان داده شده است.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۵ طيف ارتعاشي دستگاه در راستای H قبل از بروز خرابی
لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۶ طيف ارتعاشي دستگاه در راستای H بعد از بروز خرابی

با مقايسه وضعيت طیف فرکانسی تغييراتي به‌صورت زير در وضعيت ارتعاشي مشاهده می‌شود:

  • افزایش دامنه کلی ارتعاش (Overall) از مقدار ۶٫۱mm/s به ۸٫۵mm/s
  • ايجاد فرکانس‌هایی با دامنه پائين در قسمت‌هایی از طيف با اختلاف ۷٫۶Hz
  • رشد فرکانس ۶۴Hz با مجاورهایی با اختلاف ۷٫۶Hz
  • رشد مجاورهایی ۷٫۶Hz در کنار لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها

مراحل عیب یابی

به کمک مشخصه‌های ذکر شده برای شناسایی عيب و موقعيت آن مراحل زير دنبال گرديد:

١- فرکانس‌های ایجادشده با اختلاف ۷٫۶Hz می‌تواند ما را در جهت بررسي بيشتر بر روي متعلقات شفت ميـاني هـدايت کند، چون فركانس ياد شده مربوط به دور شفت مياني بوده كه قبلاً به آن اشاره شد.

٢ – برای شناسایی قطعه معيوب فرکانس‌های مربوط به قطعات شفت مياني کـه شـامل دو بيرينـگ از نـوع ۲۲۳۲۰-SKF و همچنين دو چرخ­دنده می‌باشد را مشخص می‌کنیم:

مقادیر فرکانس‌­های FTF، BSF، BPFI و BPFO بيرينـگ ۲۲۳۲۰-SKF در سرعت چرخش شـفت ميـاني (۷٫۶Hz)، به‌قرار زیر محاسبه می­شود:

BSF = 20.2Hz

BPFI = 64.1Hz

BPFO = 49.4Hz

FTF = 3.1Hz

طيف فركانسي، فركانس Hz 64 بـا مجاورهای بـه اخـتلاف Hz 6/7 احاطه‌شده است.

طبق محاسبات فركانسي صورت گرفته، فرکانس ۶۴Hz بر BPFI منطبق می‌باشد كـه وجـود مجاورها با دور شفت مياني در كنار اين فركانس و همچنين دسته‌های فركانسي به اختلاف ۷٫۶Hz در نـواحي مختلـف طيـف، نشان‌دهنده خرابي در كنس داخلي بيرينگ می‌باشد.

٣ – با بررسي­‌هاي انجام‌شده، خرابي در كنس داخلي بيرينگ ۲۲۳۲۰-SKF مربوط به شفت مياني، شناسایي شد.

حـال بايـد موقعيت بيرينگ معيوب را مشخص كرد، چون از اين نوع بيرينگ در سمت بالا و پائين شفت میانی استفاده شده است.

به‌منظور شناسایی بيرينگ معيوب باید از تغييرات ایجادشده درGMF  استفاده كرد.

به اين دليل كه پيشرفت خرابي بيرينگ در نحوه درگيري دندانه‌­ها و همچنين بکلش چرخ­‌دنده‌­ها تأثیر می‌گذارد، فركانس درگيري چرخ‌­دنده­‌ها، تغيير می‌کند.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۷ طيف ارتعاشي دستگاه در راستای A قبل از بروز خرابی
لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۸ طيف ارتعاشي دستگاه در راستای A بعد از بروز خرابی


درباره تأثیرپذیری GMF از خرابي بيرينـگ مـي­تـوان گفـت کـه موقعيـت محـور و متعاقباً چرخ­دنده نصب شده بر روي آن از موقعيت مرکز بيرينگ تبعيت مي­کند.

خرابي در بيرينگ باعث مي­شود که اجزاي دوار بيرينگ و به خصوص رينگ داخلي نوسان داشته باشد.

نوسان در رينگ داخلـي باعـث تغييـر در موقعيـت محـور بيرينـگ و در نتيجه تغيير در موقعيت شفت و چرخ­‌دنده متصل به آن می‌شود.

تغييرات حتي به‌صورت جزيي در موقعيت محور چرخ­دنـده باعث نوساناتي در GMF شده و مجاورهاي متناسب بـا دور چـرخش چرخ­دنده در کنار GMF نمايان می‌شود.

در مقايسه شکل­‌های ۵ و ۶ به اين نکته اشاره شده بود که در کنار لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها فرکانس‌هایی با اختلاف ۷٫۶Hz ايجاد شده است.

اين وضعيت در بررسي شکل‌­های ۷ و ۸ نيز به وضوح مشاهده مي­شود.

با در نظر گرفتن اين موضوع مي‌توان گفت كه پس از وقوع خرابي بيرينگ، بيشترين تغييرات در محدوده فركانسي لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها و مجاورهای اطراف اين فركانس رخ داده و تغييرات چنداني در محدوده فركانسي لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها ايجاد نشده است.

لذا با توجه به نزديكي بيرينگ سمت بالاي شفت مياني به چرخ‌­دنده درگير با چرخ­دنده شفت ورودي كه لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها را ايجاد می‌کند، مي‌توان پیش‌بینی كرد كه خرابي در بيرينگ بالایی  (Upper Bearing) شفت مياني ايجاد شده است.

با مشخص شدن نوع خرابي و موقعيت آن، گیربکس به كارگاه منتقل و پس از باز شدن قطعات آن، مشاهده شد كه خرابي کنس داخلي بيرينگ و همچنين موقعيت بيرينگ معيوب به صورت صحيح پیش‌بینی شده و وضعيت ساير قطعات گيربكس مناسب بوده است.

شکل ۹ وضعيت کنس داخلي بيرینگ را نشان مي‌دهد.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۹ کنس داخلي (Inner Race) معيوب بیرینگ بالايی محور مياني

پس از تعويض بيرينگ، گیربکس فن برج خنک‌کننده مجدداً راه‌اندازی شد.

طيف فرکانسـي برداشت شده از گیربکس در راسـتاي H و A حاکی از کاهش دامنه ارتعاشات به علت رفع صحیح عیب می‌باشد.

این داده‌برداری در شکل­‌های ۱۰ و ۱۱ نشان داده‌شده است.

لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۱۰ طيف ارتعاشي دستگاه در راستای H پس از تعويض بیرینگ
لقی بیرینگ‌های نگه‌دارنده چرخ دنده‌ها
شکل ۱۱ طيف ارتعاشي دستگاه در راستای A پس از تعويض بیرینگ

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.