3. LAAGRID

KIRJANDUST:

  1. Eesti Entsüklopeedia 10, 1998, lk. 270
  2. http://products.skf.com
  3. SKF • General Catalogue, 1989. — 928 p.
  4. SKF laagrite tehnohoolduse käsiraamat, 1998. — 335 lk.

Elektrimasina tõrkekohaks on enamasti mähised ja laagrid. Nende omavaheline suhe sõltub masina ehitusviisist, suurusest ja pöörlemissagedusest.

Laagritüübid

Laager on masinaosa, mis toetab võlli ja hoiab seda vajalikus asendis. Laager võtab vastu võllile mõjuva koormuse ning kannab selle üle mootori kerele või (suure mootori) alusraamile.

Laagris esineva hõõrdumise liigi järgi eristatakse

Magnetlaagrid on kasutusel väga suure pöörlemissagedusega masinates, tavaliselt üle 16 000 p/min, liugelaagrid sagedamini suurtes masinates. Enamus elektrimasinatest pöörleb veerelaagritel.

Veerelaagril on liugelaagriga võrreldes

kuid ka

 

Veerelaager

Veerelaager koosneb harilikult sise- ja välisvõrust, nende vahel paiknevatest veerekehadest ja separaatorist, mis fikseerib veerekehade vastastikuse asendi võrude veereteedel.

Vastuvõetava koormuse suuna järgi eristatakse

  • radiaallaagrid
  • tugilaagrid e. aksiaallaagrid
  • radiaal-tugilaagrid

veerekehade kuju järgi

  • kuullaagrid
  • rulllaagrid

veerekehade ridade arvu järgi

  • üherealised
  • mitmerealised

Võlli suure pöörlemistäpsuse tagab eelpingestus. Selleks asetatakse sisevõru võllikaelale liikumatu istuga. Näiteks kui sisevõru läbimõõt on 31 ... 50 mm (alla 100 kW asünkroonmootorid), on eelpingestus 3 ... 20 mm, suurematel masinatel 9 ... 27 mm. Eelpingestus nõuab laagri kuumutamist enne paigaldamist temperatuurini 80 ... 90 ° C. Seda tehakse tavaliselt induktsioonvooludega kuumutamisega või õlivannis. Välisvõru eelpingestus on väike, ta paisub soojenedes ise. Välisvõru paigaldatakse tavaliselt külmalt.

Veerelaagri ressurss määratakse pöörete arvuna või konstantsel kiirusel töötundide arvuna, mida laager on võimeline taluma enne esimeste väsimusmärkide ilmnemist võrul või veerekehal. Laagri ressurss on hajuv. Seepärast kasutatakse ISO definitsiooni kohaselt arvutusliku nimiressursi mõistet. See on ressurss, mis eeldatavasti saavutatakse või ületatakse 90% juhtudest piisavalt suure arvu ühesuguste laagrite puhul. SKF tegelik [2] on 99,7%. Keskmine ressurss [3] on ligikaudu viis korda suurem kui arvutuslik nimiressurss.

Joon.3.1. Veerelaager [1].

1 sisevõru, 2 välisvõru, 3 veerekeha, 4 separaator;
a üherealine radiaalkuullaager, b kaherealine
(iseseaduv) radiaalkuullaager c üherealine
silinderrull-laager, d nõellaager,
e sfääriline rull-laager, f üherealine koonusrull-laager,
g tugikuullaager ühepoolsele koormusele,
h tugikuullaager kahepoolsele koormusele,
i pisikuullaager, j puistekuullaager

 

Laagri tõrgete põhjused

Enamik laagreid võib töötada oma masinast kauem [4]. Tõrke võib esile kutsuda liigkoormus (50% liigkoormus vähendab laagri iga 3 korda, kahekordne koormus 8 ... 10 korda). Tõrke võib põhjustada väsimus, halb määrimine, saastumine, ebaõige paigaldamine, hooletu kohtlemine. Tõrkeid andnud laagritest ligikaudu kolmandik muutub kõlbmatuks vanaduse tõttu s.o laagri tööpindade kontaktväsimuse tagajärjel, teine kolmandik halva määrimise tõttu. Kolmas kolmandik tõrkeid on enamasti tingitud laagrisse pääsenud saasteainete toimest, hooletul kohtlemisel saadud vigastusest või ebakorrektsest paigaldamisest.

Väsimuse kutsuvad esile nihkepinged, mis tsükliliselt tekivad vahetult veeretee koormatud pinna all. Nende pingete toimest tekivad praod, mis pikapeale jõuavad pinnani välja. Kui veerekeha rullub üle prao, murdub pindkihist välja metallikillukesi. See nn. väsimusmurenemine laieneb progresseeruvalt suuremale pinnale, ja lõpuks muutub laager kõlbmatuks.

Laagri vigastumisest annab märku müra ja vibratsiooni suurenemine. See asjaolu annab piisavalt aega laagri asendamiseks enne kui see muutub töökõlbmatuks.

Laagriseisundi diagnostika

Vastutusrikaste masinate laagrite ennetava tehnohoolduse parimaks mooduseks on seadmete pidevseire ehk monitooring.

Monitooringuga hõlmamata laagrite võimalikke tõrkesümptoome — müra, temperatuuri tõusu ja vibratsiooni suurenemist — saavad jälgida hooldusmehaanik või masinajuht.

Levinuim laagriseisundi hindamise viis on läbikuulamine. Elektronstetoskoop tuvastab ülemäärase müra, kogenud operaator võib leida isegi müra allika. Korras laager töötab vaikse suminaga. Krigin, kriuksumine ja muud kõrvalhelid viitavad sellele, et laager pole töökorras. Kriuksumise põhjuseks on tavaliselt puudulik määrimine. Muljumisjäljed välisvõru veerepinnas võivad esile kutsuda vibratsioone, millega kaasneb ühtlane selge heli. Paigaldamisel löökidega vigastatud või kriimustatud veerevõrud põhjustavad heli, mis muutub sõltuvalt laagri pöörlemiskiirusest. Katkendlik müra viitab veerekehade vigastusele. Saasteaine sattumine laagrisse põhjustab krigiseva heli. Kuuldav vigastus on tavaliselt juba nii suur, et laager tuleb kohe asendada.

Laagri ressurssi võib vähendada pikaajaline töö temperatuuril üle 125 ° C. Kuumenemise põhjuseks võib olla vaeg- või liigmäärimine, määrde saastatus, liigkoormus, laagri vigastus, liiga väike siselõtk, tihendite suur hõõrdumine. Laagri temperatuuri täpseks kontrolliks võib kasutada kontakttermomeetrit. Tähtsamad laagerdused varustatakse temperatuurianduritega [2]. NB! pärast laagrite määrimist leiab aset loomulik temperatuuri tõus, mis möödub ühe-kahe päevaga. Visuaalselt tuleb perioodiliselt kontrollida tihendeid. Kaitstes laagrit saasteainete eest peavad tihendid samaaegselt tõkestama määrde väljapääsu.

Laagriseisundi seire (monitooring)

Seisundi seire on koondtermin, mis iseloomustab masina monitooringut aparatuuri abil. Seire võib olla pidev või perioodiline. Mitmeparameetrilise laagriseire toimub madalsagedusvibratsioonide (kiirenduse, kiiruse, asendi muutuse) mõõtmine ja normaal- või maksimaalväärtuse mähiskõverate ajafunktsioonina esitamine. SKF Condition Monitoring on välja töötanud nn SEE (Spectral Emitted Energy) tehnoloogia meetodi. SEE™ energiaspektrimõõtetehnika ühendab endas kõrgsagedusvõnkumiste akustilise emissiooni ja mähiskõverate meetodi. Mõõteandur surutakse 5...20 N jõuga vastu laagri koormatud tsooni. SEE võimaldab laagri seisundi halvenemist määrata vibroseiremeetodist varem.

Joon. 3.2. Seisundiseire vahenditega saadud varajane eelhoiatus jätab piisavalt aega korrektiivide rakendamiseks ja asenduse planeerimiseks [4]

Madalsagedusvõnked (0 ... 2 kHz) on tingitud eelkõige samateljelisuse hälvetest aga ka masina tasakaalustamatusest ja liidete lahtiminekust.

Kõrgsagedusvõnkeid (2 ... 50 kHz) genereerib iga laagridefektist üleveeremine. Võrreldes teatava aja jooksul saadud sagedusspektreid võib leida laagridefektist tingitud omavõngete maksimumi.

Eriti kõrge sagedusega signaalid (üle 50 kHz) kuuluvad akustilise emissiooni piirkonda ja tekivad ainult defektidest üleveeremisel metallilise kontakti tõttu.

Analüüsiks on mitmesuguseid vibrospektri arvutiprogramme. ATLAS programm [4] arvutab SKF laagri numbri ja pöörlemissageduse sisestamisel defektiimpulsside sagedused.

Määrimine

Määre on aine, mis vähendab hõõrdumist, kulumist ja kuumenemist ning väldib korrosiooni ning tolmu ja mustuse sattumist masinasse. Määrdeaine moodustab laagri veere- ja liugepindadel neid eraldava kelme, mis välistab pindade metalse kontakti isegi suurel koormusel. Veerelaagrite määrimiseks kasutatakse enamasti plastset määret. Määrdeaine valik sõltub laagri töötingimustest, eelkõige temperatuurivahemikust, pöörlemiskiirusest ja ümbritsevast keskkonnast.

Plastne määre muutub koormuse all voolavaks. Tavaliselt on määre mineraal- või sünteetilise õli ja nn tihkesti (rasvhapete Na, Li, Ca, Ba ja Zn soolade (seepide), parafiini ja tseresiini) kolloidne segu, mis erijuhtudel sisaldavad ka grafiidi, silikageeli, molübdeendisulfiidi jne. osakesi.

Määrde tähtsamateks omadusteks on

Tihkesti koosneb metallseebi kiududest, millest moodustunud võrgustik toimib kui määrdeõli mahuti. Selle võrgu pesad on täidetud õliga niisamuti kui märja käsna poorid on täidetud veega. Nagu käsna pigistamise tuleb sellest vett välja, immitseb määrdest õli. Tegelikult leiab määre sissetöötamisperioodil endale vaba ruumi laagris ja selle ümber. Õli immitseb kontakt- ja liugepindade vahele peamiselt temperatuuri tõusu tõttu.

Naatriummäärded (nt konstaliin) on niiskuskartlikud, kuid taluvad kuni 120 ° C. Veeimavuse tõttu nende määrimisvõime halveneb, rohke vesi võib isegi määrde välja uhtuda.

Kaltsiummäärded (nt solidool) on niiskuskindlamad kuid madalama tilktäpiga, töötemperatuur kuni 60...75 ° C .

Liitiummäärded on nii kuumus- kui ka niiskuskindlad ning seetõttu enamlevinud. Elektrimasinates kasutatakse tavaliselt NLGI 2 või NLGI 3 liitiummääret.

Ka sünteetiliste õlide tihkestina kasutatakse liitiumseepi. Sünteetilised määrded on väikese hõõrdeteguriga isegi temperatuuril kuni -70 ° C.

Erinevad määrded on sageli omavahel sobimatud, neid pole soovitav omavahel segada. Segatud määre on tavaliselt pehmem ning määrde leke võib viia laagri tõrkeni. Seepärast, kui määrde sort pole teada, on vaja laager täielikult puhastada ja uuesti määrida.

Järelmäärimise intervall sõltub pöörlemissagedusest ja töötemperatuurist. See intervall on määratav diagrammi abil [3,4].Seejuures kui liitiummäärde temperatuur on üle 70 ° C, tuleb intervalli lühendada kaks korda iga 15 ° C kohta. Vertikaalvõllide korral tuleb määrimissagedust suurendada kaks korda.

Määrdega täidetakse kogu laager, kuid vaba ruum laagrikeres vaid osaliselt. Nii on laager kõige paremini kaitstud mustuse sissetungi eest ja järelmäärimise intervallid võivad olla pikemad. Suure kiirusega pöörlevate elektrimasinate laagrid määritakse vähese määrdega (30 ... 50% vabast ruumist).

Tabel 3.1. General Electric Co soovitatud asünkroonmootorite määrimissagedus

 

Mootori võimsus kW

1,8...5,5

7,5...30

üle 37

Kerge rez^iim

Ventiilid, klapid, kraanid, ukseavajad, harva töötavad mootorid (1 tund ööpäevas)

10 aastat

7 aastat

4 aastat

Keskmine rez^iim

Tööpingid, õhukonditsioneerid, ühes või kahes vahetuses töötavad konveierid, garaaz^ikompressorid, külmutusseadmed, pesumajaseadmed, pumbad

7 aastat

4 aastat

1½ aastat

Raske rez^iim

24 tundi päevas 365 päeva aastas töötavad pumbad ja ventilaatorid, kaevandusmasinad, tugevas vibratsioonis töötavad masinad

4 aastat

1½ aastat

9 kuud

Väga raske rez^iim

Väga must keskkond, väga suur vibratsioon, kui mootori võll on kuum kuumadest ainetest (pumbad, ventilaatorid), kuum või niiske keskkond, väljas ja üleujutatavad seadmed

1 aasta

6 kuud

6 kuud