Diagnosticarea Defecțiunilor Lagărelor: Zgomot Anormal, Încălzire și Uzură

Defecțiunile lagărelor din motoarele de rotație ale perforatoarelor hidraulice pentru minele de cărbune rar se manifestă printr-un eveniment brusc evident — blocarea catastrofală care oprește perforatorul este, de obicei, finalul unui proces de degradare care a început cu săptămâni sau luni înainte. Semnalele inițiale sunt subtile: o ușoară modificare a înălțimii sunetului emis de motorul de rotație la percuție scăzută, o temperatură a uleiului drenat cu 5 °C mai ridicată decât înainte, respectiv un număr crescut treptat de particule metalice în eșantionul de ulei între intervalele de întreținere. Până în momentul în care oricare dintre aceste semne devine suficient de evident pentru a declanșa un apel de întreținere, lagărul se află, de obicei, deja într-un stadiu în care inspecția și reungerea nu mai pot prelungi durata sa de funcționare — singura soluție rămâne înlocuirea acestuia.

Detectarea degradării lagărelor în stadiul incipient, când intervenția este încă rentabilă din punct de vedere economic, necesită cunoașterea semnificației fiecărui semnal și a momentului apariției acestuia în cronologia defectării — în special, care simptom apare de obicei primul și care semnalizează un lagăr aflat la câteva ore de blocare.

Secvența defectării: Care semnale apar când?

Defectarea lagărelor într-un motor de rotație pentru perforator de rocă urmează, de obicei, o anumită progresie. Cel mai timpuriu semnal detectabil — care apare adesea înainte ca orice zgomot perceptibil de om — este creșterea amplitudinii vibrațiilor la frecvențele caracteristice lagărelor. În mediul de percuție, unde vibrația de fond generată de mecanismul de percuție este intensă, această modificare sub-prag a vibrațiilor este, de fapt, nedetectabilă fără analiza vibrațiilor bazată pe senzori. Majoritatea operațiunilor de teren nu dispun de astfel de echipamente de măsurare specifice motorului de rotație, astfel încât acest semnal timpuriu rămâne neobservat.

Următorul semnal care apare în mod obișnuit este de obicei zgomotul: o modificare a sunetului caracteristic al motorului de rotație, trecând de la un zumzet constant și scăzut la un sunet cu o calitate periodică sau intermitentă — o componentă metalică subtilă și ciclică care se repetă la frecvența inelului ruloului. Acest fenomen este perceput auditiv de un operator experimentat care operează instalația fără percusie și doar cu rotația activată, la o presiune redusă de rotație. Tehnica esențială de diagnostic: în timpul unui ciclu de poziționare (fără percusie, rotație la viteză scăzută), ascultați în mod specific capătul motorului de rotație al dispozitivului de foraj. Rulourile noi sunt aproape silențioase la viteze scăzute de rotație; rulourile cu deteriorări ale căilor de rulare produc un zumzet neregulat sau o ușoară frecare ciclică, care se intensifică pe măsură ce viteza de rotație crește.

Căldura urmează zgomotul în majoritatea secvențelor de defectare. Temperatura rulmenților din carcasă motorului de rotație crește pe măsură ce suprafața deteriorată a inelului de rulare mărește frecarea la fiecare rotație. O temperatură acceptabilă de funcționare a rulmenților pentru majoritatea motoarelor de rotație este de 80 °C sau mai mică, măsurată la suprafața carcasei. O verificare prin atingere cu mâna (observând că carcasa pare fierbinte comparativ cu zonele adiacente ale circuitului) sau utilizarea unui termometru cu infraroșu pe carcasa motorului identifică un rulment care funcționează la temperatură ridicată înainte ca riscul de blocare să devină iminent. O creștere bruscă a temperaturii, spre deosebire de una graduală, sugerează o defecțiune a lubrifiantului, nu o uzură progresivă a inelului de rulare — un ungere contaminată care își pierde brusc vâscozitatea sau o conductă de ungere blocată de impurități.

Caracteristici ale zgomotului în funcție de tipul de defect

Diagnosticul eșantionului de ulei: Detectarea uzurii lagărelor înainte de apariția zgomotului

În operațiunile care efectuează în mod regulat analiza uleiului hidraulic — care ar trebui să includă uleiul drenat din motorul de rotație, nu doar din circuitul de percuție — creșterea numărului de particule metalice din eșantionul drenat reprezintă cel mai timpuriu semnal de degradare a lagărelor care poate fi monitorizat practic. Particulele de fier și oțel provenite din uzura căilor de rulare și ale elementelor rulante apar în ulei înainte ca zgomotul sau căldura să devină detectabile. O dublare a numărului de particule între două eșantioane consecutive luate la intervale de 200 de ore (chiar dacă valorile absolute rămân în continuare în limitele normale) indică o uzură accelerată într-o anumită zonă a circuitului de ungere. Sursa este confirmată prin corelarea cu verificările de zgomot și temperatură.

Tipuri diferite de particule de uzură indică moduri diferite de cedare: particule mari și neregulate de fier sugerează exfoliere prin oboseală a suprafeței inelului de rulare; „șpan” fin de fier, fără particule de exfoliere, sugerează uzură abrazivă datorită lubrifiantului contaminat; particule neferoase (cupru, staniu) sugerează materialul coliviei sau al separatorului, ceea ce indică suprasolicitarea sau utilizarea unui tip incorect de rulment pentru mediul cu impact. Aceste diferențieri sunt vizibile într-o simplă inspecție cu dop magnetic — plasarea unui magnet în conducta de golire — sau într-o analiză de eșantion de laborator.

Cauza fundamentală: Ce distruge, de fapt, rulmenții motorului de rotație

Defecțiunea lubrifierii reprezintă cauza majoritară a cedărilor prematurale ale rulmenților din motoarele de rotație ale perforatoarelor. Cele două forme sunt: cantitate insuficientă (lipsa lubrifiantului datorită unei conducte de ungere obstruate sau goale din partea posterioară, care alimentează și zona rulmenților motorului) și compus incorect (ulei hidraulic universal utilizat în locul uleiului EP pentru perforatoare, atunci când gradul corect nu era disponibil). Ambele situații provoacă o uzură accelerată a suprafeței în termen de 50–100 de ore și generează căldură, care accelerează în continuare degradarea uleiului — un ciclu cumulativ.

Contaminarea cu apă de spălare este a doua cauză majoră. Când etanșările cutiei de spălare cedează, apa migrează treptat către zona motorului de rotație. Prezența apei în lubrifiantul rulmenților crește în mod semnificativ viteza uzurii abrazive, deoarece apa nu formează un film protector între suprafețele metalice sub sarcină. Dopul magnetic va prezenta șpan metalic fin (nu particule mari de exfoliere) în cazul contaminării cu apă — aspect care permite diferențierea față de cedarea de tip exfoliere, pe baza morfologiei particulelor.

Suprasarcinarea datorată uzurii manșonului de ghidare este a treia cauză. Un manșon de ghidare cu joc excesiv permite tijei să oscileze lateral sub acțiunea percusiei, iar această sarcină laterală este transmisă parțial rulmentului motorului de rotație prin ansamblul de mandrină. Rulmentul suportă sarcini radiale pentru care nu a fost conceput. Diagnosticul: dacă rulmenții se defectează frecvent și jocul manșonului de ghidare este la limita sau depășește limita de înlocuire, manșonul reprezintă cauza fundamentală, chiar dacă nu este problema evidentă care se manifestă.

Înlocuire și remontare: evitarea repetării defecțiunilor

Instalarea unui rulment nou în aceeași carcasă în cazul în care a avut loc o defecțiune fără a inspecta suprafețele de foraj și umerii arborelui este cea mai frecventă cauză a unei defecțiuni repetate a rulmentului timpuriu. Elementele de rulare ale rulmentului eșuat scot o scară pentru forța de tracțiune a carcasei; aceste scoruri creează concentrații de stres care afectează cursa exterioară a noului rulment în primele ore de funcționare. Curăţaţi, măsuraţi şi, dacă este necesar, perfecţionaţi sau înlocuiţi carcasa înainte de a monta rulmenţi noi.

Forța de instalare a rulmentului trebuie aplicată inelului corectînelul care este montat cu presă. Aplicarea forţei de instalare printr-un element de rulare dăunează imediat căilor de rulare, producând o defecţiune care pare o uzură prematură, dar este de fapt o deteriorare a instalaţiei. HOVOO furnizează kituri de sigiliere cu motor rotativ pentru toate marile mărci de drifter. Referinţe complete la hovooseal.com.