Een inleiding tot machinetrillingen

In de eenvoudigste bewoordingen is trillingen in gemotoriseerde apparatuur slechts de heen en weer beweging of oscillatie van machines en componenten, zoals aandrijfmotoren, aangedreven apparaten (pompen, compressoren enzovoort) en de lagers, assen, tandwielen, riemen en andere elementen die make-up mechanische systemen.

Trillingen in industriële apparatuur kunnen zowel een teken als een bron van problemen zijn. Andere keren is trillingen gewoon een normaal onderdeel van de machinebediening en zou dit geen onnodige zorg moeten zijn. Maar hoe kan de onderhoudsprofessional van de fabriek het verschil zien tussen acceptabele, normale trillingen en het soort trillingen dat onmiddellijke aandacht vereist voor onderhoud of vervanging van defecte apparatuur?

Met een basiskennis van trillingen en de oorzaken ervan – en uitgerust met een trillingstestapparaat – kan de onderhoudsprofessional snel en betrouwbaar de oorzaak en ernst van de meeste machinetrillingen bepalen en aanbevelingen voor reparatie ontvangen. Het wordt allemaal gedaan met de intelligentie die in de tester is ingebouwd, zonder de uitgebreide bewaking en opname die nodig is voor typische, langdurige trillingsbewakingsprogramma's.

Trillingen zijn niet altijd een probleem. Bij sommige taken is trillingen essentieel. Machines zoals oscillerende schuurmachines en vibrerende tuimelaars gebruiken trillingen om materialen te verwijderen en oppervlakken af ​​te werken. Trilvoeders gebruiken trillingen om materialen te verplaatsen. In de bouw worden vibrators gebruikt om beton te helpen bezinken in vormen en compacte vulmaterialen. Trilwalsen helpen bij het comprimeren van asfalt dat wordt gebruikt in wegverhardingen.

In andere gevallen is trillingen inherent aan het machineontwerp. Sommige trillingen zijn bijvoorbeeld bijna onvermijdelijk bij de werking van zuigerpompen en compressoren, verbrandingsmotoren en tandwielaandrijvingen. In een goed ontworpen, goed onderhouden machine zouden dergelijke trillingen geen reden tot bezorgdheid moeten zijn.

Als trillingen een probleem vormen
De meeste industriële apparaten zijn ontworpen om soepel te werken en trillingen te vermijden, niet om deze te produceren. In deze machines kunnen trillingen wijzen op problemen of verslechtering van de apparatuur. Als de onderliggende oorzaken niet worden verholpen, kan de ongewenste trilling zelf extra schade aanrichten.

In dit artikel richten we ons niet op machines die "zogenaamd" trillen als onderdeel van normaal bedrijf, maar op machines die niet mogen trillen:elektromotoren, roterende pompen en compressoren, en ventilatoren en blowers. Bij deze apparaten is een soepelere werking over het algemeen beter, en een machine die draait zonder trillingen is het ideaal.

Meest voorkomende oorzaken van machinetrillingen
Trillingen kunnen het gevolg zijn van een aantal omstandigheden, alleen of in combinatie. Houd er rekening mee dat trillingsproblemen kunnen worden veroorzaakt door hulpapparatuur, niet alleen door de primaire apparatuur. Dit zijn enkele van de belangrijkste oorzaken van trillingen.

Onbalans – Een "zware plek" in een draaiend onderdeel zal trillingen veroorzaken wanneer het ongebalanceerde gewicht rond de as van de machine draait, waardoor een middelpuntvliedende kracht ontstaat. Onbalans kan worden veroorzaakt door fabricagefouten (bewerkingsfouten, gietfouten) of onderhoudsproblemen (vervormde of vuile ventilatorbladen, ontbrekende balansgewichten). Naarmate de machinesnelheid toeneemt, worden de effecten van onbalans groter. Onbalans kan de levensduur van de lagers aanzienlijk verkorten en overmatige machinetrillingen veroorzaken.

Onjuiste uitlijning/asafwijking – Trillingen kunnen het gevolg zijn als de machineassen niet in lijn zijn. Hoekafwijking treedt op wanneer de assen van (bijvoorbeeld) een motor en pomp niet parallel zijn. Wanneer de assen parallel zijn maar niet precies uitgelijnd, staat de toestand bekend als parallelle uitlijning. Een verkeerde uitlijning kan worden veroorzaakt tijdens de montage of zich in de loop van de tijd ontwikkelen als gevolg van thermische uitzetting, het verschuiven van onderdelen of een onjuiste hermontage na onderhoud. De resulterende trilling kan radiaal of axiaal zijn (in lijn met de as van de machine) of beide.

Draag – Als onderdelen zoals kogel- of rollagers, aandrijfriemen of tandwielen verslijten, kunnen ze trillingen veroorzaken. Wanneer bijvoorbeeld een rollagerring putjes krijgt, zullen de lagerrollen een trilling veroorzaken elke keer dat ze over het beschadigde gebied rijden. Een tandwieltand die sterk is afgebroken of versleten, of een aandrijfriem die kapot gaat, kan ook trillingen veroorzaken.

Losheid – Trillingen die anders onopgemerkt zouden blijven, kunnen duidelijk en destructief worden als het trillende onderdeel losse lagers heeft of losjes aan de bevestigingen is bevestigd. Een dergelijke losheid kan al dan niet worden veroorzaakt door de onderliggende trilling. Wat de oorzaak ook is, losheid kan ervoor zorgen dat eventuele aanwezige trillingen schade kunnen veroorzaken, zoals verdere lagerslijtage, slijtage en vermoeidheid in apparatuursteunen en andere componenten.

Effecten van trillingen
De effecten van trillingen kunnen ernstig zijn. Ongecontroleerde machinetrillingen kunnen de slijtage versnellen (d.w.z. de levensduur van de lagers verkorten) en apparatuur beschadigen. Trillende machines kunnen lawaai veroorzaken, veiligheidsproblemen veroorzaken en leiden tot verslechtering van de werkomstandigheden in de fabriek. Trillingen kunnen ertoe leiden dat machines buitensporig veel stroom verbruiken en de productkwaliteit schaden. In het ergste geval kunnen trillingen apparatuur zo ernstig beschadigen dat ze buiten dienst wordt gesteld en de fabrieksproductie stopt.

Toch is er een positief aspect aan machinetrillingen. Correct gemeten en geanalyseerd, kunnen trillingen worden gebruikt in een preventief onderhoudsprogramma als indicator voor de toestand van de machine en als hulpmiddel voor de onderhoudsprofessional van de fabriek om corrigerende maatregelen te nemen voordat zich een ramp voordoet.

Kenmerken van trillingen
Om te begrijpen hoe trillingen zich manifesteren, overweeg dan een eenvoudige roterende machine zoals een elektromotor. De motor en as draaien rond de as van de as, die aan elk uiteinde wordt ondersteund door een lager.

Een belangrijke overweging bij het analyseren van trillingen is de richting van de vibrerende kracht. In onze elektromotor kunnen trillingen optreden als een kracht die wordt uitgeoefend in een radiale richting (naar buiten vanaf de as) of in een axiale richting (parallel aan de as).

Een onbalans in de motor zou bijvoorbeeld hoogstwaarschijnlijk een radiale trilling veroorzaken als de "zware plek" in de motor draait, waardoor een centrifugale kracht ontstaat die de motor naar buiten trekt terwijl de as 360 graden draait. Een verkeerde uitlijning van de as kan trillingen veroorzaken in axiale richting (heen en weer langs de as van de as), als gevolg van een verkeerde uitlijning in een askoppeling.

Een andere belangrijke factor bij trillingen is de amplitude, of hoeveel kracht of ernst de trillingen hebben. Hoe verder onze motor uit balans is, hoe groter de trillingsamplitude. Andere factoren, zoals de rotatiesnelheid, kunnen ook de trillingsamplitude beïnvloeden. Naarmate de rotatiesnelheid toeneemt, neemt de onbalanskracht aanzienlijk toe.

Frequentie verwijst naar de trillingssnelheid van trillingen, of hoe snel de machine de neiging heeft om heen en weer te bewegen onder de kracht van de conditie of condities die de trilling veroorzaken.

Frequentie wordt gewoonlijk uitgedrukt in cycli per minuut of hertz (CPM of Hz). Eén Hz is gelijk aan één cyclus per seconde of 60 cycli per minuut. Hoewel we onze voorbeeldmotor "eenvoudig" noemden, kan zelfs deze machine een complexe trillingssignatuur vertonen. Terwijl het werkt, kan het in meerdere richtingen trillen (radiaal en axiaal), met verschillende amplitude- en frequentiesnelheden. Onevenwichtige trillingen, axiale trillingen, trillingen van verslechterende rollagers en meer kunnen allemaal worden gecombineerd om een ​​complex trillingsspectrum te creëren.

Conclusie
Trillingen zijn een kenmerk van vrijwel alle industriële machines. Wanneer de trillingen boven het normale niveau stijgen, kan dit alleen op normale slijtage duiden, of kan het erop wijzen dat de onderliggende oorzaken nader moeten worden beoordeeld of dat er onmiddellijk onderhoud moet worden gepleegd.

Begrijpen waarom trillingen optreden en hoe het zich manifesteert, is een belangrijke eerste stap om te voorkomen dat trillingen problemen veroorzaken in de productieomgeving.

De nieuwe Fluke 810 vibratietester neemt het van daar over. Dit geavanceerde handheld-apparaat is ontworpen en geprogrammeerd om de meest voorkomende mechanische problemen van onbalans, loszitten, verkeerde uitlijning en lagerstoringen te diagnosticeren in een breed scala aan mechanische apparatuur, waaronder motoren, ventilatoren, blazers, riemen en kettingaandrijvingen, versnellingsbakken, koppelingen, pompen, compressoren, gesloten gekoppelde machines en spindels.

De Fluke 810 detecteert snel trillingen langs drie bewegingsvlakken en biedt vervolgens een diagnose in platte tekst met een aanbevolen oplossing. De diagnostische technologie in de Fluke 810 analyseert de werking van de machine en identificeert fouten door trillingsgegevens te vergelijken met een uitgebreide set regels die in de loop van jarenlange praktijkervaring zijn ontwikkeld.

Typische trillingsanalysatoren en software zijn bedoeld om de toestand van de machine op de langere termijn te bewaken, maar ze vereisen speciale training en investeringen die in veel bedrijven niet mogelijk zijn. De Fluke 810 is speciaal ontworpen voor onderhoudsprofessionals die mechanische problemen moeten oplossen en snel de oorzaak van de toestand van de apparatuur moeten begrijpen.

Bezoek voor meer informatie de website van Fluke Corporation op www.fluke.com.