Accouplement de boîte de vitesses industrielle chaude après alignement à froid: Que vérifier

Un contrôle d’alignement réussit. Les relevés sont dans la tolérance, Le rapport est signé, La machine entre en production, Et deux semaines plus tard, l’accouplement est assez chaud pour être inconfortable au toucher, avec de la graisse qui s’échappe du joint et une vibration qui s’est installée.

La conclusion naturelle est qu’il y a un problème avec la boîte de vitesses ou l’accouplement. Une hypothèse qui mérite d’être testée dès le début est que l’alignement était correct pour une machine qui n’existe plus, Parce que la machine qui tourne est chaude, et la croissance thermique a déplacé les arbres les uns par rapport aux autres. C’est un candidat parmi plusieurs: Le couplage lui-même, C’est de la graisse, Un changement de devoir de procédure, une base desserrée, et un disque surchargé produisent tous le même symptôme. Rien dans cet article ne justifie un verdict concernant la boîte de vitesses avant que les preuves ne soient présentées.

Un alignement à froid mesure une condition: la position relative de deux arbres à température ambiante, sans chaleur de procédé dans la machine. Dans ce que la machine fonctionne est dans un état différent, Et la différence n’est pas une petite correction.

Ce qui suit est pourquoi l’explication thermique mérite d’être examinée en premier: Pas parce que c’est la seule qui lui convient, Mais parce que c’est celui dont un rapport d’alignement passé ne contient aucune information.

Quoi "Aligné" En fait, ça veut dire

La littérature technique sur l’alignement des arbres fait une distinction qui se perd en pratique. Un alignement complet comporte deux éléments, pas un seul.

La première est la mesure arbre à arbre, c’est ce que produit un indicateur à cadran ou un système laser: le décalage et la relation angulaire entre deux lignes centrales d’arbre au niveau de l’accouplement.

La seconde est la mesure de la croissance thermique et du déplacement dynamique à chaque logement de roulement, de la température ambiante à la température de fonctionnement. Les deux éléments sont nécessaires pour déterminer la position d’alignement à froid qui placera la machine correctement alignée pendant qu’elle supporte la charge à température.

Sans le second élément, La première est une mesure d’une machine dans un état où elle n’a jamais fonctionné.

La raison pour laquelle ce n’est pas purement théorique est la nature de la tâche. Aligner une machine pendant qu’elle fonctionne est difficile voire impossible, Il faut donc fixer un objectif d’alignement à froid à l’avance pour compenser la croissance thermique, dans le but que les arbres soient correctement alignés lorsque la machine atteint la température normale de fonctionnement. C’est à cela qu’est une cible d’alignement froid.

Les relevés d’alignement effectués rapidement après un arrêt approuvé peuvent aider à estimer le déplacement thermique par rapport aux conditions froides. Le refroidissement pendant la mesure et la perte des forces de fonctionnement peuvent influencer le résultat, Ainsi, les lectures post-arrêt ne capturent pas nécessairement un déplacement dynamique qui existe uniquement pendant que la machine fonctionne.

Les relevés post-arrêt peuvent aider à estimer le déplacement par rapport au froid, mais le refroidissement pendant la mesure et la perte des forces de fonctionnement peuvent influencer le résultat. Ils ne capturent pas nécessairement le déplacement total présent pendant que la machine fonctionne.

Pourquoi la croissance n’est-elle pas symétrique

Si chaque composant grandissait de la même quantité dans la même direction, La croissance thermique serait sans importance. Ce n’est pas le cas, Pour trois raisons.

Les composants fonctionnent à des températures différentes. Un logement de boîte de vitesses, son arbre à grande vitesse, un châssis moteur, et le piédestal d’une machine entraînée se posent tous à des températures différentes, Parce qu’ils ont des sources de chaleur différentes, Refroidissement différent, et différentes masses. La boîte de vitesses est chauffée par ses engrenages et ses roulements. Le moteur est chauffé électriquement. Un rouleau entraîné ou un ventilateur est chauffé par le procédé.

Ils sont fabriqués à partir de matériaux différents. Un logement en fonte, un arbre en acier, et un composant en aluminium se dilate à des vitesses différentes, et la croissance est proportionnelle à la longueur ainsi qu’au coefficient, Ainsi, un long manche pousse plus qu’un court à la même température.

La croissance se fait en trois dimensions. Une machine est assise sur des pieds, et les pieds sont à différentes hauteurs. La croissance verticale d’une boîte de vitesses par rapport à sa base modifie la hauteur de l’arbre, et un alignement froid ne porte aucune information à son sujet. La croissance horizontale agit le long de l’axe propre de chaque composant, et parce que la boîte de vitesses et la machine entraînée réagissent contre des ancrages qui ne sont pas partagés, il ne s’annule pas. La composante du mouvement total qui est la plus grande est une propriété de l’installation: Cela dépend des hauteurs du piédestal, La disposition des ancres, la température atteinte par chaque pièce et la direction de sa croissance sont contraintes. Il n’y a pas de réponse générale, C’est pourquoi les deux doivent être mesurés sur la machine en main plutôt que sur une supposée dominante.

Une machine alignée dans une tolérance à température ambiante peut fonctionner en dehors de la condition d’alignement prévue après croissance thermique et déplacement induit par la charge. Si cela explique une température de couplage élevée, et lorsque les symptômes apparaissent, doit être établi à partir de mesures sur la machine réelle plutôt que supposé à partir du résultat d’alignement à froid.

Le déplacement thermique est une explication possible d’un raccord qui chauffe après l’installation. Sa contribution et le moment des symptômes doivent être établis à partir de mesures prises sur la machine réelle.

Quels sont les coûts du désalignement, et où cela apparaît

Les conséquences d’un mauvais alignement sont documentées dans la littérature technique des fabricants d’équipements de roulements et d’alignement, et la liste est cohérente entre les sources: Augmentation du frottement et de la consommation d’énergie, Défaillance prématurée des roulements et des joints, Défaillance prématurée de l’arbre et de l’accouplement, Fuite d’huile excessive aux joints, Rupture du couplage et du boulon de fondation, et une augmentation des vibrations et du bruit.

Les directives publiées d’un fabricant de roulements attribuent jusqu’à la moitié du coût associé aux pannes de machines tournantes au désalignement. Lisez cette figure pour ce qu’elle est: Une évaluation publiée par le fabricant, Pas une enquête indépendante sur le secteur. Sa valeur est de l’ordre de grandeur, Pas en décimale. Un demi-cinquième ou un cinquième, La conclusion est vraie, à savoir que le désalignement n’est pas une condition marginale à tolérer tant qu’il n’y a pas un arrêt pratique.

Où elle apparaît en premier, sur une machine alignée à froid et qui chauffe:

Température de couplage. Un couplage flexible absorbe le désalignement en se déformant. La déformation coûte de l’énergie, et l’énergie devient de la chaleur dans l’élastomère ou dans les éléments métalliques en flexion. Une lecture infrarouge du couplage, comparé aux arbres adjacents et à l’histoire de la même machine à la même mission, est l’indicateur le plus rapide disponible. Il n’existe pas de seuil universel de température à citer entre les couplages, car la température de fonctionnement autorisée est une propriété des matériaux du raccordement et de sa propre classification. La comparaison sert au changement: un couplage qui s’est déplacé vers le haut par rapport à sa propre ligne de base à la même charge, Ou qui est plus chaud que les arbres de chaque côté, absorbe plus qu’elle ne l’a fait. Le nombre qui régit sur chaque unité est la limite de température propre au fabricant du couplage.

Condition de graisse d’accouplement ou d’élastomère. Graisse qui s’est détachée, Devenu sombre, ou avoir été expulsé du raccord indique un chauffage soutenu. Un élément en élastomère qui a pris un encastrement permanent ou qui présente des fissures aux points de flexion indique qu’il a fonctionné en continu à haute déflexion.

Température de roulement aux points les plus proches de l’accouplement. Le roulement le plus proche d’un couplage mal aligné supporte les forces de restauration. Une différence de température entre les paliers d’extrémité et non-extrémité d’entraînement d’un même arbre est un signal, tout comme une différence entre deux machines par l’autre identiques.

Vibration à deux vitesses de fonctionnement. Un désalignement peut produire des vibrations à 2× vitesse d’arbre, souvent avec des composants axiaux moins typiques d’autres types de défauts. C’est l’un des nombreux éléments qui augmentent un composant de 2×, et il ne peut rien confirmer par lui-même: un manche courbé ou courbé, Souplesse, un accouplement avec des éléments usés, Résonance, et une machine mal réglée apparaissent tous dans la même région du spectre. Un 2 × ascendant avec une forte lecture axiale est une raison d’examiner l’alignement et une raison de garder les autres causes ouvertes jusqu’à ce que chacune ait été testée. Un composant 2× est un indice, Pas un diagnostic. Évaluez-la en même temps que la condition d’accouplement, lubrication, Charge, Mouvement thermique, Phase, et des mesures à partir de lieux appropriés; Aucune caractéristique spectrière unique n’identifie de manière unique l’alignement.

Fuite d’étanchéité à l’entrée de la boîte de vitesses. Un désalignement charge le roulement d’arbre d’entrée et le joint, et la capacité du joint à maintenir son film dépend du fait que l’arbre fonctionne concentriquement. Un joint qui commence à fuir après un alignement ou un changement de moteur signale l’alignement.

Reconstruction de l’exigence d’alignement

La voie pratique d’un couplage chaud à un fixateur passe par cinq mesures, Et les faire dans cet ordre évite un arrêt inutile.

Les relevés post-arrêt peuvent aider à affiner un objectif d’alignement, Mais leurs limites doivent être consignées. Le déplacement estimé dépend du timing de la mesure, Refroidissement, Conditions de montage, et tout mouvement induit par la charge qui disparaît après l’arrêt.

La tolérance à laquelle l’alignement chaud doit être fixé est une question à part, et ce n’est pas un chiffre universel. Le décalage et l’écart angulaire autorisés sont fixés par le fabricant des coupleurs, Qui sait ce que ce couplage peut absorber, et par le fabricant de machines, qui sait ce que les relèvements peuvent accepter. Citer une tolérance générale entre différentes machines et différents accouplements n’est pas prudent, c’est arbitraire.

C’est aussi là que le Boîtes de vitesses industrielles Le côté de la question reste: La disposition des roulements à l’arbre d’entrée et la géométrie de l’extrémité de l’arbre déterminent ce que l’unité peut accepter d’un accouplement fonctionnant au bord de sa plage, et ce sont des faits de configuration plutôt que des faits de catalogue.

Le Deuxième Élément: Déplacement dynamique

La croissance thermique n’est pas la seule chose qui déplace un arbre entre la condition d’arrêt et la condition de fonctionnement.

Une machine sous charge se dévie. La tension de la courroie tire un arbre vers la poulie entraînée. Les forces des dents d’engrenage poussent les arbres à s’écarter le long de la ligne de centres. Un ventilateur ou une pompe entraîne une poussée hydraulique ou aérodynamique. Les supports flexibles se compriment sous charge et sous réaction de couple.

Tous ces éléments sont présents en état de fonctionnement et absents lorsque la machine est arrêtée. Ainsi, un alignement qui prend en compte la croissance thermique mais ignore le déplacement induit par la charge reste incomplet sur une machine où ces effets sont importants.

La manière pratique de juger s’ils ont de l’importance: si la machine possède des supports flexibles, une transmission par courroie avec une tension significative, ou une machine entraînée à forte poussée, Le déplacement statique/fonctionnement vaut la peine d’être mesuré. Le chemin vers cette mesure passe par des points de surveillance installés en permanence, Une fenêtre d’inspection fermée, ou une lecture prise avec la machine arrêtée et isolée, et la dernière de ces options suffit souvent: Un indicateur à cadran sur un arbre montrant la déviation entre l’état non chargé et celui chargé donne directement la magnitude. Un garde-corps n’est pas quelque chose à retirer d’une machine de course pour obtenir une lecture, Quelle que soit la question d’alignement, elle répondrait.

La méthode importe moins que la répétabilité

Les instruments d’alignement diffèrent par leur précision et leur commodité, Et la comparaison publiée mérite d’être connue car elle établit les attentes: Une droite est rapide, facile et imprécise, Un indicateur à cadran est précis, lent et maladroit, et un système laser est précis, rapide et facile à utiliser.

Ce qui compte plus que l’instrument utilisé, c’est que ce soit le même instrument, dans la même configuration, produit les lectures comparées les unes par rapport aux autres. Relevés à froid et à chaud effectués avec différents instruments, À partir de différents points de référence, ou par des personnes différentes ne sont pas comparables, et la figure de croissance thermique dérivée d’eux contiendra la différence.

L’autre exigence pratique est l’enregistrement. Un alignement non documenté ne peut pas être répété, et le second alignement de la même machine est là où la valeur du premier enregistrement devient évidente.

Avant de déplacer la machine

Un couplage chaud est la preuve que l’énergie est dissipée là où elle ne devrait pas être, et le désalignement n’est qu’un des mécanismes qui le produit. Explorer les alternatives coûte une heure et peut éviter un arrêt.

Trois d’entre eux sont des mécanismes du couplage lui-même. Surgraissage est le moins cher et le plus souvent négligé: un raccord dépassé le remplissage prévu remet sa propre graisse, et le battage génère de la chaleur sans aucun désalignement. La signature est un raccord qui chauffe dès la première heure après une graisse d’entretien et refroidit lorsqu’une partie de l’excédent est purgée. La mauvaise graisse Il se comporte de la même manière, mais pour une raison différente, car un raccord spécifié pour une application à grande vitesse et graissé avec un épais, Le produit à haute viscosité chauffera à grande vitesse quel que soit l’alignement. La spécification du fabricant de l’accouplement est la référence, Pas ce qu’il y a dans le pistolet à graisser de l’usine. Usure de l’accouplement lui-même Augmente la température de deux manières: Un élément usé dévie plus loin qu’un nouvel élément sous le même désalignement, et le matériel perdu modifie l’équilibre.

Le quatrième n’est pas du tout un mécanisme. C’est le cas où la chaleur est réelle mais que l’accouplement est une victime plutôt qu’une cause, parce que l’équipement entraîné a été poussé à un niveau de travail supérieur et que toute la machine chauffe. Un accouplement qui s’est réchauffé, tout comme sa boîte de vitesses et sa machine entraînée, signale le processus. La vérification à ce sujet est une comparaison avec l’historique de la machine au même rythme de production, Pas contre une règle empirique.

Ce qui aide à distinguer le désalignement de ces éléments n’est pas une seule lecture mais un motif: La chaleur de désalignement tend à suivre la charge et la vitesse, de revenir à la même position mesurée après un arrêt et de redémarrer, et de correspondre à un changement dans l’état de la machine plutôt qu’à un changement dans son entretien. Chacun de ces facteurs est cohérent avec d’autres causes également, Ainsi, le schéma est une preuve à pondérer plutôt qu’un test qui renvoie une réponse.

Le déplacement thermique est une explication possible d’un raccord qui chauffe après l’installation. Sa contribution et le moment des symptômes doivent être établis à partir des mesures effectuées sur la machine réelle.

Si les preuves indiquent un alignement, Utilisez une croissance thermique mesurée et un objectif d’alignement calculé pour l’état de fonctionnement réel de la machine. L’ajustement nécessaire dépend de l’installation et de la tâche, et le symptôme peut réapparaître selon ces conditions; aucune période de récurrence fixe ne peut être déduite uniquement d’un alignement à froid.

Les mesures enregistrées et les estimations validées fournissent la base pour évaluer l’objectif d’alignement; ils n’établissent pas automatiquement le déplacement total présent pendant le fonctionnement. Partagez les lectures pertinentes pour discuter de l’interface du lecteur par rapport aux preuves mesurées.