W automatyce istnieje wiele zjawisk, które na pierwszy rzut oka wydają się trywialne, a w rzeczywistości decydują o "być albo nie być" dla kluczowych maszyn produkcyjnych. Wyobraź sobie potężny silnik, który napędza główną linię technologiczną. Wydaje się stabilny, solidnie przykręcony do ramy, a systemy monitoringu nie zgłaszają jeszcze alarmów. Jednak wewnątrz jego struktury trwa już walka. To właśnie tam ukrywa się zjawisko miękkiej podstawy. Problem ten, często bagatelizowany jako zwykła niedokładność montażowa, jest w istocie jedną z groźniejszych przyczyn awarii układów wirujących. Jest to złożony problem mechaniki, który przekłada się na konkretne straty finansowe przedsiębiorstwa.
Czym jest zjawisko miękkiej podstawy?
Aby w pełni zrozumieć zagrożenie, musimy odejść od postrzegania silnika elektrycznego jako idealnie sztywnej, niezniszczalnej bryły. Żeliwo czy stal, z których wykonane są korpusy maszyn, to materiały posiadające określoną sprężystość. Zjawisko miękkiej podstawy występuje, w momencie, gdy nie wszystkie stopy maszyny idealnie przylegają do fundamentu w stanie spoczynku.
Gdy jedna z nóżek unosi się w powietrzu, dokręcenie śruby mocującej nie niweluje problemu, a jedynie go maskuje. Siła dociągająca śrubę nie sprawia, że podłoże nagle styka się ze stopą w sposób neutralny. Zamiast tego, siła ta zmusza korpus silnika do deformacji. Dochodzi do sprężystego wygięcia lub skręcenia całej obudowy, aby dopasować ją do krzywego fundamentu.
Wówczas wewnątrz materiału zostaje zamknięte potężne naprężenie wstępne. Silnik, który powinien pracować jako stabilna jednostka, staje się naciągniętą sprężyną. Deformacja ta nie jest widoczna gołym okiem, ale jej skutki dla geometrii wewnętrznej są dewastujące. Zmienia się osiowość gniazd łożyskowych, a idealnie cylindryczny stojan ulega odkształceniu. W skrajnych przypadkach dochodzi do trwałego odkształcenia plastycznego nóżek, co czyni maszynę niezdolną do poprawnego umiejscowienia bez obróbki mechanicznej.
Gdzie leżą przyczyny powstawania problemu?
Geneza miękkiej podstawy jest wielowymiarowa i rzadko wynika z jednej przyczyny. To najczęściej spotykamy splot czynników, które można podzielić na trzy główne kategorie.
Pierwszym źródłem są błędy wykonawcze i materiałowe. Dotyczy to zarówno samego silnika, jak i ramy fundamentowej. W przypadku maszyn niższej klasy, stopy mogą nie być frezowane w jednej płaszczyźnie już na etapie produkcji. Z kolei ramy fundamentowe, często montowane na miejscu, ulegają zwichrowaniu pod wpływem naprężeń termicznych spoin. Wystarczy minimalne skrzywienie ramy, by idealnie prosty silnik nie mógł znaleźć stabilnego oparcia.
Drugą, niezwykle częstą grupą przyczyn, są błędy montażowe. Pod stopami maszyn często zalegają warstwy brudu, korozji, zadziory po obróbce czy resztki starej farby. Poważnym błędem jest stosowanie nieodpowiednich podkładek regulacyjnych. Mechanicy, próbując zniwelować luzy, tworzą wypełnienia z wielu cienkich blaszek. Taki stos podkładek zachowuje się jak resor - ugina się i pracuje pod obciążeniem.
Trzecim, najbardziej podstępnym rodzajem, jest miękka podstawa indukowana siłami zewnętrznymi. Może się zdarzyć, że silnik i fundament są idealne, a mimo to pomiary wykazują błąd. Dzieje się tak, gdy do maszyny podłączone są rurociągi, które nie zostały odpowiednio podparte. Ogromne siły od naprężonych rur ciągną korpus maszyny, wyginając go jeszcze przed dokręceniem śrub. To samo dotyczy zbyt mocno naciągniętych pasów klinowych czy łańcuchów. W takiej sytuacji walczymy ze skutkiem, podczas gdy przyczyna leży w instalacji hydraulicznej lub mechanicznej kilka metrów dalej.
Jakie skutki generuje ten błąd dla produkcji i samego silnika?
Ignorowanie miękkiej podstawy to wchodzenie w spiralę kosztów i problemów technicznych, które eskalują w czasie. Skutki te uderzają zarówno w kondycję techniczną parku maszynowego, jak i w efektywność pracy służb utrzymania ruchu.
Najbardziej bezpośrednim skutkiem dla silnika jest drastyczne przyspieszenie zużycia łożysk. Wspomniana wcześniej deformacja korpusu prowadzi do owalizacji gniazd łożyskowych. Zewnętrzny pierścień łożyska zostaje ściśnięty, co zmniejsza luz roboczy elementów tocznych. Łożysko zaczyna się przegrzewać, a smar traci swoje właściwości w przyspieszonym tempie. Co więcej, skręcony korpus wymusza pracę wału w nienaturalnej pozycji, co prowadzi do nierównomiernego obciążenia bieżni łożyska i jego zatarcia w czasie wielokrotnie krótszym niż przewiduje resurs.
Kolejnym aspektem jest wpływ na parametry elektryczne i energetyczne. Owalizacja stojana zaburza symetrię szczeliny powietrznej między wirnikiem a stojanem. Powstaje tzw. mimośród statyczny. Skutkuje to pojawieniem się sił jednostronnego naciągu magnetycznego. Wirnik jest przyciągany mocniej w jedną stronę, co generuje dodatkowe obciążenie wału, charakterystyczny buczenie oraz zwiększone straty w żelazie i miedzi. Silnik pobiera więcej prądu, a jego sprawność spada.
Dla działu utrzymania ruchu miękka podstawa to przede wszystkim problem z precyzyjnym osiowaniem. Jest to zmora każdego specjalisty próbującego ustawić współosiowość wałów. Nawet przy użyciu zaawansowanych systemów laserowych, wyniki są niepowtarzalne. Dokręcenie jednej śruby powoduje nieprzewidywalne przesunięcie wału w zupełnie innej osi. Inżynierowie tracą godziny na próby korekty, a maszyna i tak wraca do pracy w stanie nieustalonym, generując wysoki poziom drgań. Wibracje te niszczą nie tylko silnik, ale i sprzęgło, uszczelnienia mechaniczne oraz fundament, prowadząc do pęknięć zmęczeniowych ramy.
W skali całej fabryki przekłada się to na nieplanowane postoje. Awaria, która wydaje się nagła, w rzeczywistości była tylko kwestią czasu od momentu błędnego montażu. Koszty nie obejmują tylko regeneracji silnika czy zakupu nowych łożysk, ale przede wszystkim stracony czas produkcji, zmarnowane surowce i konieczność pracy w trybie awaryjnym.
Jak profesjonalny serwis może pomóc?
W obliczu tak złożonych problemów nieoceniona jest rola wyspecjalizowanego serwisu zewnętrznego, który dysponuje odpowiednią wiedzą oraz zapleczem technologicznym.
Nieocenionym obszarem wsparcia jest zaawansowana predykcja poprzez audyty techniczne. Doświadczony serwis nie musi czekać na awarię, by stwierdzić problem. Jest w stanie wykryć objawy charakterystyczne dla miękkiej podstawy, m.in. dominujące drgania o częstotliwości obrotowej oraz specyficzne przesunięcia fazowe sygnału. Audyt taki pozwala wskazać maszyny zagrożone awarią, zanim dojdzie do nieodwracalnego uszkodzenia łożysk czy wału. Audyt daje jasny obraz kondycji parku maszynowego oraz pozwala zredukować koszty przestoju do minimum.
Zlecenie tych zadań zewnętrznemu partnerowi to nie tylko oszczędność czasu własnych służb utrzymania ruchu. To przede wszystkim gwarancja, że maszyna została posadowiona zgodnie ze sztuką inżynierską, bez wprowadzania szkodliwych naprężeń. Taka inwestycja zwraca się błyskawicznie w postaci stabilnej, cichej i energooszczędnej pracy napędu oraz, co najważniejsze, w spokoju i bezpieczeństwie procesu produkcyjnego.
Jeśli Twój serwosilnik potrzebuje naprawy, zgłoś to nam!
