Invoering
Koppelingen zijn een onderdeel dat wordt gebruikt om afzonderlijke assen aan elkaar te bevestigen voor krachtoverbrenging. Ze maken het mogelijk dat meerdere onderdelen als een systeem werken en bieden een manier om het demontageproces te vereenvoudigen om afzonderlijke onderdelen te isoleren of te vervangen. Ze zijn vaak problematisch vanwege de complexiteit van het uitlijnen van meerdere onderdelen en ook omdat ze doorgaans worden afgedekt door een bescherming en vaak worden genegeerd.
Koppelingstypen
Koppelingen zijn er in een grote verscheidenheid aan typen om te passen bij de verschillende toepassingen. Ze worden over het algemeen onderverdeeld in 2 hoofdcategorieën, namelijk starre koppelingen en flexibele koppelingen. Starre koppelingen worden gebruikt wanneer een nauwkeurige uitlijning tussen de 2 assen vereist is en er weinig tot geen relatieve beweging tussen de assen is. Flexibele koppelingen worden gebruikt wanneer enige relatieve beweging tussen de assen vereist is. Flexibele koppelingen hebben een grotere tolerantie voor uitlijning tussen assen.
De selectie van de koppeling is een kritische overweging om de betrouwbaarheid van een roterende asset te garanderen. Dit is om voortijdig falen van de koppeling te voorkomen en ook om te verzekeren dat de lagers van de componenten die worden verbonden niet overbelast worden. De belangrijkste dingen om te overwegen zijn:
- Maximale koppelvereisten
- Herstelkracht - De kracht die nodig is om de koppeling verkeerd uit te lijnen
- Toleranties voor verkeerde uitlijning
- Als de koppeling moet worden voorzien van koppelbegrenzing ter bescherming
In onderstaande tabel staan enkele kenmerken van de meest voorkomende koppelingen:
Zoals eerder vermeld, is er een breed scala aan koppelingen beschikbaar op de markt die passen bij de verschillende toepassingen om de betrouwbaarheid van het systeem te garanderen. Als koppelingsdegradatie een veelvoorkomende faalmodus is voor een goed uitgelijnde asset, is de koppelingsselectie waarschijnlijk onjuist.
Koppelingsdegradatie detecteren
Een van de meest effectieve manieren om koppelingsdegradatie te voorkomen en te identificeren is met trillingsanalyse. De trillingssignatuur voor koppelingsslijtage is vergelijkbaar met de signatuur voor verkeerde uitlijning. Het is ook waar dat verkeerde uitlijning de primaire oorzaak is van koppelingsslijtage. Dit komt door de relatieve beweging tussen de assen terwijl ze roteren, wat een cyclische spanning op de koppeling creëert.
Koppelingsslijtage wordt gedetecteerd door een toename in trillingsamplitudes bij harmonischen van de loopfrequentie. Wanneer deze toename begint te verschijnen bij 3x, 4x en 5x de assnelheid, is dit meestal een indicatie dat de koppeling begint te falen. Hieronder ziet u een voorbeeld van deze signatuur:
Een andere effectieve methode om slijtage van de koppeling te identificeren, is het gebruik van een stroboscoop. Een stroboscoop zendt een felle flits uit en heeft de functionaliteit om de timing van de flits aan te passen aan de snelheid van de rotatie van de koppeling. Dit creëert de indruk dat de koppeling niet roteert en maakt een visuele inspectie mogelijk. Een link naar een video die dit proces laat zien, vindt u aan het einde van dit artikel.
Grondoorzaken van koppelingsslijtage
Verkeerde uitlijning is veruit de meest voorkomende oorzaak van koppelingsdegradatie. Dit geldt voor vrijwel alle koppelingen. In het geval van een starre koppeling of een koppeling met een hoge herstelkracht kan de verkeerde uitlijning ook leiden tot voortijdig lagerfalen. Aanvullende oorzaken van koppelingsdegradatie worden hieronder vermeld:
- Overbelasting: Het bedienen van apparatuur die verder gaat dan de ontwerpcapaciteit kan overbelasting van de koppeling veroorzaken. Dit kan leiden tot vermoeidheidsbreuk, afschuiven van bevestigingsmiddelen en vervorming van koppelingselementen. Stoot- en schokbelastingen zijn een bekende oorzaak hiervan.
- Slechte smering: Onvoldoende smering van de koppelingscomponenten kan leiden tot verhoogde wrijving en slijtage. Smering is cruciaal voor het verminderen van wrijvingswarmte en het voorkomen van corrosie.
- Corrosie: Corrosie kan optreden door blootstelling aan vocht, chemicaliën of omgevingsfactoren. Het verzwakt het materiaal en kan leiden tot koppelingsdegradatie of zelfs catastrofale uitval.
- Materiaalmoeheid: Herhaaldelijk cyclisch belasten en ontlasten van de koppeling kan materiaalmoeheid veroorzaken, wat op den duur tot scheuren en breuken kan leiden.
- Overmatige trillingen: trillingen in de apparatuur kunnen de achteruitgang van de koppeling versnellen. Hoge trillingsniveaus kunnen leiden tot wrijving, vermoeidheid en spanningsconcentratie in koppelingscomponenten.
- Thermische cycli: Snelle temperatuurveranderingen kunnen leiden tot thermische cycli van de koppeling, wat leidt tot differentiële uitzetting en krimp van koppelingselementen. Dit kan spanning en vervorming veroorzaken, wat uiteindelijk leidt tot falen.
- Onjuiste installatie: Onjuiste installatiepraktijken, zoals het verkeerd aandraaien van bevestigingsmiddelen of het niet correct uitlijnen van de koppeling, kunnen spanningsconcentraties introduceren en leiden tot voortijdig falen. Een kritisch punt om hierbij te overwegen is een strakke pasvorm van de koppeling op de as.
- Verontreiniging: De aanwezigheid van verontreinigingen, zoals vuil, gruis of vreemde deeltjes, in de koppeling kan leiden tot abrasieve slijtage en schade aan koppelingsoppervlakken. Dit is met name kritisch voor tandwielkoppelingen.
- Veroudering: Na verloop van tijd kunnen materialen degraderen en hun oorspronkelijke eigenschappen verliezen. Veroudering kan koppelingscomponenten gevoeliger maken voor falen. Dit geldt met name voor koppelingen die niet-metalen inzetstukken gebruiken.
Samenvatting
Koppelingen zijn een relatief eenvoudig onderdeel dat vaak problematisch is. Het proces van het uitlijnen van afzonderlijke assen en het installeren van een koppeling vereist een sterk begrip van geometrische toleranties en aandacht voor details die moeilijk te verkrijgen zijn in het veld. Deze aspecten, samen met de beveiliging die koppelingsinspecties vaak moeilijk maakt, zijn de belangrijkste reden dat koppelingen falen.
Met conditiebewaking wordt dit vrijwel geëlimineerd door continue gegevens te verstrekken voor de meeste variabelen die een koppeling laten slijten. Door zowel de trillingen als de temperatuur van de lagers naast de koppeling te bewaken, kunnen de meest voorkomende oorzaken van koppelingsdegradatie worden geïdentificeerd en gecorrigeerd, wat resulteert in betrouwbaardere activa en lagere onderhoudskosten.
Koppeling Visuele Inspectie Video 👇
