Monitoraggio più intelligente dei cuscinetti: come individuare i guasti prima che costino caro

La salute dei cuscinetti può fare la differenza tra un funzionamento regolare e un arresto improvviso. Anche un singolo guasto di un cuscinetto può bloccare la produzione, causando costosi tempi di fermo e perdite di produzione.

Ma quando si conoscono i segnali d'allarme da tenere d'occhio, è possibile individuare il cedimento dei cuscinetti nelle sue fasi iniziali e intervenire prima che piccoli problemi si trasformino in guasti gravi. La chiave è un monitoraggio proattivo, basato su una chiara comprensione delle cause e degli schemi di guasto più comuni.

Questo articolo esamina le cause profonde e i sintomi premonitori del cedimento dei cuscinetti e si propone di fornirvi le informazioni necessarie per rafforzare il vostro programma di monitoraggio.

Cause comuni di guasto dei cuscinetti

Ogni anno vengono prodotti miliardi di cuscinetti in tutto il mondo. Generalmente, funzionano per la loro durata prevista senza problemi, a condizione che i tecnici seguano le corrette linee guida per l'uso e la manutenzione. Molti cuscinetti vengono sostituiti in modo proattivo tramite manutenzione basata sulle condizioni e solo una piccola parte di essi si guasta a causa di danni irreparabili.

Comprendere le cause dei guasti dei cuscinetti e come individuarli tempestivamente è fondamentale per progettare un programma di monitoraggio dei cuscinetti che protegga le risorse critiche e prevenga costosi fermi macchina. Le principali cause di guasto dei cuscinetti includono:

• stanchezza da ripetute sollecitazioni meccaniche, disallineamenti, sovraccarichi o contaminazione.
• guasti di lubrificazione, quando i tecnici utilizzano il tipo sbagliato, la quantità sbagliata o un lubrificante degradato.
• Contaminazione da sporcizia, detriti o umidità.
• Altre cause, come la manipolazione, gli errori di installazione, i carichi eccessivi e gli accoppiamenti errati, che non sono comuni ma che comunque contribuiscono al cedimento dei cuscinetti.

Problemi di fatica e lubrificazione sono le cause più comuni di guasti ai cuscinetti e dovrebbero essere al centro di qualsiasi strategia di monitoraggio.

Cause dettagliate di guasto dei cuscinetti

Ecco un'analisi approfondita di ciascuna causa comune:

stanchezza

La fatica si verifica quando i cuscinetti sono sottoposti a sollecitazioni eccessive. Disallineamento, lubrificazione insufficiente e contaminazione possono contribuire alla fatica dei cuscinetti, motivo per cui è una causa comune di cedimento dei cuscinetti. Tutti questi fattori causano ripetute sollecitazioni e sollecitazioni sul materiale del cuscinetto, causando sfaldamenti, scheggiature e formazione di microcricche. Con il tempo, le cricche si espandono e il cuscinetto alla fine si rompe.

Problemi di lubrificazione

Anche una lubrificazione inadeguata è una delle principali cause di guasti ai cuscinetti. Ciò potrebbe significare una lubrificazione insufficiente, ma potrebbe anche significare che si sta utilizzando un lubrificante sbagliato. In alcuni casi, le alte temperature possono degradare il lubrificante. I primi segnali di una lubrificazione difettosa includono lo scolorimento degli elementi volventi e delle piste, nonché il surriscaldamento dei cuscinetti.

Disallineamento

Un'altra causa frequente è il disallineamento. È buona norma allineare gli asset in fase di installazione e poi ricontrollarli a intervalli regolari, poiché fattori come l'espansione termica e le vibrazioni possono causare disallineamento nel tempo. Gli strumenti laser sono il gold standard per il controllo dell'allineamento.

Installazione impropria

Un'installazione e un montaggio errati possono causare il guasto dei cuscinetti. Assicurarsi di installare i cuscinetti utilizzando gli strumenti corretti, incluso il calore ove appropriato, in modo che si adattino correttamente senza forzature. Gli operatori devono inoltre verificare il corretto allineamento durante la fase di installazione. Infine, i cuscinetti e l'alloggiamento devono essere accuratamente puliti e lubrificati durante l'installazione.

Carichi eccessivi

Carichi eccessivi causano un'usura eccessiva dei cuscinetti a causa dell'aumento dell'attrito tra il corpo volvente e la pista di rotolamento. Carichi eccessivi causano percorsi di usura intensi, surriscaldamento e affaticamento generale della macchina, con conseguente rottura del cuscinetto.

Contaminazione

Sporcizia, detriti e sostanze chimiche possono contaminare i cuscinetti e causarne il deterioramento. Nel tempo, questo porta alla corrosione e al cedimento dei cuscinetti. Il cedimento delle guarnizioni, che porta alla contaminazione, può essere il risultato di un'installazione non corretta. Anche il disallineamento può contribuire al cedimento delle guarnizioni e alla contaminazione.

I cuscinetti contaminati da sporcizia e detriti spesso presentano elementi volventi ammaccati e livelli di vibrazione superiori al normale.

Vestibilità errata

Installare i cuscinetti con il corretto accoppiamento è molto importante. Un accoppiamento eccessivamente stretto può causare stress e attrito; di solito, causa un percorso di usura dei corpi volventi visibilmente accentuato. Un accoppiamento eccessivamente lasco, d'altra parte, provoca vibrazioni e rumore, che possono anche portare al cedimento del cuscinetto e a guasti gravi nel tempo.

Tipi di guasto dei cuscinetti

Ecco i tipi di guasto più comuni dei cuscinetti e le relative cause più comuni:

• Sfaldamento (sfaldamento): Ciò si verifica quando la fatica sottosuperficiale provoca il distacco di piccole scaglie o cavità dalla pista di rotolamento o dagli elementi volventi. La scheggiatura è spesso causata da carichi eccessivi, disallineamenti o contaminazione che compromettono la durata del materiale del cuscinetto.
• Brinellatura: La brinellatura si verifica quando un cuscinetto si ammacca in modo permanente. Esistono due tipi principali di brinellatura: la brinellatura vera e la brinellatura falsa. La brinellatura vera è un'ammaccatura permanente causata da carichi che superano il limite di snervamento del materiale, in genere dovuti a forti urti o sovraccarichi statici a macchina ferma. La brinellatura falsa è causata dalle vibrazioni di altre parti della macchina che causano segni irregolari sulla pista del cuscinetto che sembrano veri e propri segni di brinellatura.
• Sbavatura: Le sbavature sono causate da danni superficiali dovuti all'attrito radente in condizioni di scarsa lubrificazione o carichi pesanti, soprattutto durante i cicli di avvio/arresto o di disallineamento. Le superfici tendono a sbavare anziché rotolare, causando spesso il trasferimento di materiale da una superficie all'altra.
• Irritazione: Le vibrazioni leggere tra le parti dei cuscinetti causano usura e corrosione localizzata. Questo fenomeno è chiamato sfregamento e, nel tempo, può portare a falsi effetti di brinellatura.
• Scanalatura: La scanalatura è anche nota come erosione elettrica. Si verifica quando una corrente elettrica non collegata a terra attraversa il cuscinetto e provoca minuscole bruciature o crateri allineati lungo la pista. Questo fenomeno si verifica tipicamente in caso di correnti elettriche vaganti nei motori o negli azionamenti a frequenza variabile.

È importante monitorare regolarmente lo stato di salute dei cuscinetti per individuare eventuali problemi comuni. Conoscere i sintomi di un guasto può aiutare a individuare tempestivamente i problemi ed evitare il completo guasto della macchina.

Sintomi e identificazione dei guasti dei cuscinetti

Monitoraggio delle condizioni i sistemi spesso individuano il guasto dei cuscinetti nelle sue fasi iniziali.

I difetti iniziali spesso si manifestano come alti livelli di vibrazione, rilevabile tramite sensori di vibrazione prima che il cuscinetto si guasti visibilmente. Con il progredire dei guasti, l'attrito provoca calore e rumore. I sensori possono rilevare Temperature elevate unitamente cambiamenti udibili nelle prestazioni dei cuscinetti.

Gli strumenti di monitoraggio delle condizioni, inclusi gli analizzatori di vibrazioni portatili e i sensori installati in modo permanente, possono rilevare in modo affidabile i primi segnali di allarme. Grazie ai dati sulle vibrazioni, gli analisti utilizzano diverse tecniche di analisi per dedurre il tipo di guasti che si verificano all'interno di una macchina.

H3: Diagnosi dei guasti dei cuscinetti con modelli di vibrazione

Esistono tre tipi principali di analisi che monitoraggio delle vibrazioni gli specialisti usano per determinare i guasti::

• Analisi della trasformata di Fourier veloce (FFT): Questo metodo converte i dati temporali in uno spettro di frequenza. I dati FFT consentono agli specialisti di identificare se un guasto proviene da un cuscinetto o da un albero e dove potrebbero essere localizzati.Per un'analisi dettagliata della FFT, leggi il nostro blog.)
• Analisi della forma d'onda temporale: Gli specialisti esaminano i dati grezzi delle vibrazioni nel dominio del tempo per rilevare variazioni di frequenza e ampiezza delle vibrazioni. Questo può indicare guasti intermittenti nelle prestazioni della macchina, nonché condizioni come cuscinetti e ingranaggi allentati.
• Rilevamento dell'inviluppo (demodulazione): Questo metodo è ideale per rilevare precocemente guasti nascosti in segnali complessi. Utilizza un algoritmo per estrarre dalla forma d'onda originale segnali che altrimenti potrebbero passare inosservati. Ciò consente agli esperti di individuare precocemente i guasti dei cuscinetti prima che si manifestino in uno spettro FFT.

Utilizzate insieme, queste tecniche forniscono agli analisti una serie di strumenti diagnostici pratici per attrezzatura rotante salute. Ma prima

Misure preventive per evitare guasti ai cuscinetti

Nella maggior parte dei casi, i cuscinetti sono affidabili e hanno una lunga durata. Per questo motivo, una delle attività di manutenzione preventiva più importanti è la rimozione e la sostituzione regolare dei cuscinetti. Pianificare queste attività può prevenire tempi di fermo imprevisti e costose riparazioni.

Esistono anche alcune semplici misure preventive che possono impedire l'usura prematura dei cuscinetti.

Nella fase di installazioneAssicuratevi di aver montato correttamente ciascun cuscinetto. Verificate le tolleranze dell'albero e dell'alloggiamento e mantenete il gioco radiale interno stabilito nel progetto originale. Assicuratevi di aver sigillato correttamente i cuscinetti in modo che siano protetti da sporco, detriti o acqua. Ricordatevi inoltre di lubrificare adeguatamente ciascun cuscinetto.

E 'importante controllare l'allineamento della macchina durante la fase di installazione e poi ricontrollarlo regolarmente. Nel tempo, il disallineamento si verifica gradualmente e può danneggiare i cuscinetti se non viene controllato. Per risultati ottimali, verificare l'allineamento utilizzando un laser singolo. strumento di allineamento, che identifica rapidamente anche i difetti di allineamento più piccoli che danneggiano i cuscinetti.

Mantenere una corretta lubrificazione per tutta la durata del cuscinetto. Si tratta di un attento bilanciamento. Una lubrificazione eccessiva causa il bloccaggio dei cuscinetti, ma una lubrificazione insufficiente porta a livelli elevati di attrito, danneggiando i componenti. È inoltre fondamentale utilizzare il lubrificante e il programma di lubrificazione raccomandati dal produttore.

Cosa succede se un cuscinetto si rompe?

Quando un cuscinetto si rompe, sia per fatica, lubrificazione non corretta, guarnizioni danneggiate o altro, non significa solo che il cuscinetto deve essere sostituito. Un singolo guasto del cuscinetto può causare una reazione a catena a cascata che può piegare gli alberi e causare gravi danni ad altre apparecchiature accoppiate. I guasti dei cuscinetti possono persino mettere a rischio i lavoratori.

Fortunatamente, molti problemi comuni dei cuscinetti possono essere identificati molto prima che diventino problemi gravi. E questo è in gran parte dovuto ai distinti modelli di misurazione delle vibrazioni che producono durante il normale funzionamento. Quando la vibrazione cambia, è il primo segnale di un problema. Finché si hanno gli strumenti necessari per rilevare la variazione rispetto ai normali livelli di vibrazione, è possibile prevenire facilmente il guasto dei cuscinetti.

Tecniche tradizionali di monitoraggio dei cuscinetti

Storicamente, le condizioni dei cuscinetti venivano valutate utilizzando i sensi umani:

• Ispezione visiva (vista)
• Monitoraggio acustico (suono)
• Controlli manuali delle vibrazioni (tocco)

In passato, i tecnici addetti alla manutenzione e alla riparazione cercavano, ascoltavano e sentivano i primi segnali di avvertimento di un cedimento dei cuscinetti. Tuttavia, i metodi manuali sono sempre inclini a errori. Fortunatamente, con la sensibilità avanzata dei moderni sensori di monitoraggio delle condizioni, è possibile rilevare più facilmente segnali di avvertimento estremamente precoci di un potenziale cedimento dei cuscinetti che i sensi umani potrebbero non percepire.

I moderni sensori digitali rilevano precocemente le firme dei guasti con una sensibilità molto più elevata. I sistemi di monitoraggio online registrano automaticamente dati in tempo reale e segnalano le tendenze, eliminando errori umani e ritardi di reazione.

In che modo il monitoraggio delle condizioni dei cuscinetti può essere utile?

Sebbene la fatica e la lubrificazione inadeguata siano due delle cause più comuni di cedimento dei cuscinetti, sono anche piuttosto semplici da individuare prima che diventino problemi gravi. Tuttavia, è necessario un efficace programma di monitoraggio delle condizioni dei cuscinetti per individuare questi problemi prima che si verifichino.

Un programma robusto misura le condizioni chiave delle risorse, come vibrazioni, temperatura, consumo energetico e temperatura, tramite sensori portatili o online. Monitoraggio della potenza possono rilevare carichi anomali o inefficienze prima che l'usura meccanica diventi visibile. Insieme, questi strumenti supportano la diagnosi precoce e la manutenzione predittiva.

Monitoraggio della rotta vs. monitoraggio della rotta online

Esistono diversi modi per monitorare lo stato dei cuscinetti: tramite percorso o online. Il monitoraggio dei cuscinetti tramite percorso prevede che i tecnici raccolgano manualmente i dati sulle vibrazioni o sulla temperatura a intervalli regolari utilizzando strumenti portatili. È la soluzione ideale per asset non critici che necessitano solo di controlli periodici.

Tuttavia, il monitoraggio basato sul percorso non è in grado di rilevare guasti imminenti come il monitoraggio online dei cuscinetti. I sistemi online si basano su una rete di sensori che monitorano costantemente lo stato di salute dei cuscinetti in tempo reale. Forniscono avvisi tempestivi di potenziali problemi, come il guasto dei cuscinetti, dando al team il tempo di intervenire prima che una macchina si guasti. Il monitoraggio online è una scelta migliore per le risorse critiche, poiché può fornire dati istantanei e integrarsi con sistemi di allarme che possono inviare un avviso quando le condizioni della macchina superano una determinata soglia preimpostata.

Strumenti Prüftechnik basati su percorso come VibXpert offrono diagnosi periodiche. Per le risorse mission-critical, sistemi come VibGuard o i nodi di vibrazione wireless garantiscono un monitoraggio continuo e un rilevamento rapido. Scegli in base alla criticità dell'asset e alle esigenze di temporizzazione del rilevamento.

Quali sono i vantaggi del monitoraggio delle condizioni dei cuscinetti?

Effettuando un rilevamento monitoraggio delle condizioni Grazie al programma, puoi contribuire a garantire che la strategia di manutenzione della tua organizzazione sia preventiva piuttosto che correttiva. Potrai individuare i problemi prima che si trasformino in guasti, riducendo i costi di manutenzione e aumentando la produttività.

Fortunatamente, la tecnologia moderna rende l'implementazione di un efficace programma di monitoraggio dei cuscinetti più semplice ed economica che mai. I progressi sia nei sensori che nei software rendono l'implementazione di un innovativo programma di monitoraggio delle condizioni non solo fattibile, ma anche una decisione finanziaria intelligente, che aiuta a ridurre i costi e ad aumentare i tempi di attività.

In altre parole, le aziende dotate di un solido programma di monitoraggio del condizionamento dei cuscinetti non solo saranno al passo con i guasti, ma saranno anche un passo avanti rispetto alla concorrenza. 

5 buone pratiche per la creazione di un programma di monitoraggio dei cuscinetti

1. Dare priorità alle risorse in base alla criticità e all'impatto del guasto. Monitorare le turbine chiave, i cuscinetti dei motori critici per la linea e così via.
2. Definire le frequenze di monitoraggioAd esempio, decidi se ha senso per il tuo team effettuare percorsi giornalieri o settimanali con dispositivi portatili, oltre a monitorare continuamente le risorse critiche.
3. Imposta soglie di allarme con attenzione per ridurre al minimo i falsi allarmi. Utilizzare i dati storici di base per regolare i limiti.
4. Evita le trappole come un monitoraggio incoerente, una scarsa qualità dei dati o la negligenza nella formazione.
5. Garantire il successo del lancio con allineamento interfunzionale, chiara titolarità e revisioni periodiche.

La struttura del programma di monitoraggio dei cuscinetti varierà a seconda del tipo di macchine che si intende monitorare e della criticità di ciascuna risorsa. Fortunatamente, Prüfechnik offre un'ampia gamma di strumenti e software adatti a progetti di monitoraggio delle condizioni di qualsiasi dimensione. Scopri qui le nostre soluzioni di monitoraggio delle condizioni.