يحدث ارتفاع حرارة أنظمة نقل الحركة الصناعية تحت الأحمال المتغيرة عادةً عندما تتولد الحرارة بمعدل أسرع من قدرة الهيكل وزيت التشحيم ومسار التبريد على إزالتها. قد يعمل صندوق التروس عند درجة حرارة مقبولة أثناء التشغيل المستقر، ثم ترتفع حرارته بسرعة عندما يتغير العزم بشكل متكرر، أو تكثر عمليات البدء، أو تتناوب المعدات المدارة بين مقاومة خفيفة وثقيلة. ويُعد ارتفاع درجة الحرارة عرضًا لزيادة الاحتكاك أو خسائر الخضّ أو ضعف انتقال الحرارة أو حالة تحميل خارج نطاق التشغيل العملي لنظام نقل الحركة.

قد يؤدي تجاهل هذا النمط إلى تقصير عمر زيت التشحيم، وتغير لون أسنان التروس، وإتلاف أقفاص المحامل، وتصلب الأختام، وتغير الخلوص الجانبي مع تمدد المكونات. لا تحدد قراءة مرتفعة واحدة الجزء المعطل. والسؤال المفيد هو متى تتغير درجة الحرارة: أثناء التسارع، أو عند ذروة العزم، أو بعد عكس الاتجاه، أو بعد عدة ساعات من التشغيل، أو فقط عند ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. وغالبًا ما يشير تسلسل التشغيل هذا إلى مصدر الحرارة الزائدة.

العزم المتغير يغير التوازن الحراري

تحت الحمل الثابت، تنشئ التروس والمحامل طبقة زيت مستقرة نسبيًا ومستوى حرارة يمكن التنبؤ به. أما الأحمال المتغيرة فتخل بهذا الوضع. تزيد قمم العزم إجهاد تلامس الأسنان وحمل المحامل، بينما قد يؤدي التفريغ وإعادة التحميل المتكرران إلى أحداث انزلاق صغيرة على جوانب التروس والوصلات المسننة والقارنات والعناصر الدوارة. وإذا كانت دورة الحمل سريعة، فقد لا يتوفر لنظام نقل الحركة وقت كافٍ لتحرير الحرارة المتراكمة قبل فترة الحمل العالي التالية.

غالبًا ما يتم التغاضي عن القصور الذاتي. فقد يتطلب الناقل أو الخلاط أو الكسارة أو نظام اللف أو الآلة الترددية عزمًا أعلى بكثير أثناء التسارع منه أثناء التشغيل العادي. وتنقل عمليات البدء المفاجئ والفرملة العكسية وعكس الاتجاه السريع ودورات التوقف والبدء المتكررة هذا الطلب عبر الأعمدة وتعشيقات التروس. وقد يبدو أن حجم المحرك مناسب عند النظر إلى متوسط القدرة، بينما تفرض قمم العزم الفعلية إجهادًا حراريًا على صندوق التروس.

يمكن أن يسبب تغير الحمل أيضًا اهتزازًا التوائيًا. عندما يتم إثارة التردد الطبيعي للمحرك والقارنة ومجموعة الأعمدة والآلة المدارة، قد يتعرض نظام نقل الحركة لعزم متذبذب يتجاوز ما يظهر في قراءة تيار أساسية. وقد يشير الطقطقة عند السرعة المنخفضة أو الضوضاء المتكررة أثناء تغيرات السرعة أو الحركة غير المعتادة عند قارنة مرنة إلى مشكلة ديناميكية وليست مجرد عطل بسيط في التشحيم.

مشكلات زيت التشحيم التي ترفع درجة الحرارة

لحالة الزيت تأثير مباشر على درجة حرارة نظام نقل الحركة، لأن مادة التشحيم يجب أن تفصل الأسطح المتحركة وتنقل الحرارة بعيدًا عن أسنان التروس والمحامل. ويمكن أن تفشل اللزوجة غير الصحيحة بطريقتين مختلفتين. فالزيت شديد الخفة عند درجة حرارة التشغيل قد لا يحافظ على طبقة كافية تحت ذروة العزم. أما الزيت شديد السماكة فقد يزيد خسائر الخضّ، خصوصًا عند السرعة العالية أو البدء البارد، وقد يمنع التدفق السليم عبر الممرات الداخلية.

إن استخدام درجة اللزوجة الصحيحة ليس سوى جزء من الاختيار. فتؤثر هندسة التروس ونوع المحمل الدوار والسرعة والحمل ودرجة الحرارة المحيطة وترتيب الترشيح وطريقة التشحيم بالرش أو التشحيم القسري في التركيبة المطلوبة. تحتاج بعض أنظمة نقل الحركة الصناعية إلى إضافات مناسبة لتلامسات الانزلاق ذات الأحمال العالية، بينما قد تتطلب بعض ترتيبات المحامل والترتيبات التي تحتوي على البرونز تأكيد توافق حزمة الإضافات مع المواد الداخلية.

يُعد انخفاض مستوى الزيت سببًا معروفًا، إلا أن المستوى الزائد للزيت قد يكون ضارًا بالقدر نفسه. فعندما تغمر التروس الدوارة بعمق زائد في حوض الزيت، فإنها تخفق الهواء في الزيت وتستهلك الطاقة بسبب الخضّ. ويفقد زيت التشحيم المهوّى قوة الطبقة الفعالة وقد ينتج رغوة تعيق إمداد المحامل. وعلى العكس، قد يؤدي انخفاض المستوى إلى نقص تشحيم المحامل العلوية أو التعشيقات عالية السرعة خلال ذروات الحمل.

• قد يشير المظهر الحليبي إلى تلوث بالماء، مما يقلل أداء التشحيم وقد يعزز التآكل داخل المحامل وأسنان التروس.
• قد يشير الزيت الداكن ذو الرائحة الحادة المحترقة إلى ارتفاع الحرارة أو الأكسدة، رغم أنه لا ينبغي استخدام اللون وحده للتشخيص.
• قد تدل الرغوة المستمرة بالقرب من فتحة التهوية أو زجاجة البيان على زيادة التعبئة أو دخول الهواء في خط السحب أو زيت غير متوافق أو خضّ شديد.
• يتطلب الحطام المعدني في المرشح أو السدادة المغناطيسية مقارنته بنتائج الفحص السابقة وفحص مواقع التآكل المحتملة قبل إعادة نظام نقل الحركة إلى الحمل العالي.

غالبًا ما تظهر أعطال تدوير زيت التشحيم تحت الأحمال المتغيرة فقط. فقد يوفر الخط المسدود جزئيًا زيتًا كافيًا عند الطلب المنخفض، لكنه يصبح غير كافٍ عندما تنخفض اللزوجة أو تزداد خسائر المحامل. في الوحدات المزودة بمضخات ومبردات، تحقق من التدفق والضغط الفعليين بدلًا من افتراض أن تشغيل المضخة يعني وصولًا كافيًا للزيت. إذ يمكن لصمام تجاوز عالق في وضع الفتح أو مبرد متسخ أو مرشح مقيد أو مصفاة سحب تالفة أن يقلل جميعها من إزالة الحرارة.

عدم المحاذاة وأنماط تلامس التروس

يحول عدم المحاذاة القدرة المفيدة إلى حرارة. وقد يكون المصدر داخل نظام نقل الحركة أو في المعدات المتصلة. يمكن للقارنة المنحرفة أو غير المحاذية زاويًا أو المعرضة لقوة محورية أن تزيد حمل محامل الدخل أو الخرج. ومع تغير خلوص المحمل، قد تنحرف أعمدة التروس وتنقل تلامس الأسنان نحو الحافة. ويزيد التلامس المركز الناتج الاحتكاك وقد يولد تخديشًا موضعيًا قبل وقت طويل من حدوث إنذار عام لدرجة الحرارة.

تستحق حركة القاعدة الانتباه عندما يبدأ ارتفاع الحرارة بعد التركيب أو النقل أو الإصلاح الهيكلي أو تغيير الحمل المدار. فقد يؤدي الارتكاز غير المستوي عند قواعد المحرك أو صندوق التروس، ومسامير التثبيت المرتخية، وقواعد التركيب المشوهة، وإجهاد الأنابيب على المعدات المجاورة إلى تغيير المحاذاة أثناء التشغيل. وقد تكون قيم المحاذاة في الحالة الباردة مقبولة بينما يؤدي التمدد الحراري إلى تحريك الأعمدة خارج مواضعها عند الحمل العادي. لذلك ينبغي مراجعة القياسات إلى جانب درجة حرارة التشغيل وموضع التشغيل الفعلي حيثما أمكن.

يوفر فحص تلامس أسنان التروس أدلة مفيدة. فنمط التلامس العريض والمتمركز يوزع الحمل عمومًا بكفاءة أكبر من شريط ضيق عند طرف السن. ويمكن للحواف المصقولة أو التآكل الشديد قرب أحد الجوانب أو التنقر المتمركز عند زاوية أو لون الحرارة غير الطبيعي أن يدعم التحقيق في المحاذاة أو انحراف العمود. ويجب تفسير هذه العلامات باستخدام بيانات تصميم التروس، لأن بعض التشكيلات وتعديلات التتويج تغير النمط الظاهر عمدًا.

تؤثر جودة التصنيع أيضًا في السلوك الحراري. فالمسافة المركزية غير الصحيحة أو التفاوت الشعاعي المفرط أو تشطيب الأسنان الرديء أو الخلوص الجانبي غير المناسب أو فراغات التروس المشوهة قد تزيد احتكاك التعشيق. وبالنسبة للمكونات الحلقية عالية التحميل، يمكن أن يؤثر اتجاه تدفق الحبيبات وتجانس المادة واستجابة المعالجة الحرارية ودقة تشغيل الحلقة المطروقة في الثبات البُعدي وتوزيع الحمل بعد التجميع. وينبغي التحقق من قطع الغيار مقابل الرسومات ومتطلبات المواد ومتطلبات الصلادة وسماحات المكونات المتزاوجة، بدلًا من اختيارها بناءً على الأبعاد الخارجية الاسمية وحدها.

قد يكون تلف المحمل أول مصدر للحرارة

يمكن أن ترتفع حرارة المحمل قبل أن يبدو صندوق التروس ككل محملًا فوق طاقته. فالتحميل المسبق المفرط أو الخلوص الداخلي غير الكافي أو ممارسات التركيب السيئة أو التلوث أو التآكل الكهربائي أو تلف مجرى التدحرج يزيد مقاومة التدحرج. وتحت الأحمال المتغيرة، قد يسخن المحمل التالف بشدة خلال الجزء من الدورة الذي يطبق قوة شعاعية أو محورية في اتجاه معين.

استمع إلى التغيرات التي تتبع الحمل بدلًا من السرعة وحدها. فقد يساعد الصوت الخشن في اتجاه دوران واحد أو الاهتزاز الدوري قرب طرف الخرج أو البقعة الحرارية حول مبيت أحد المحامل على تضييق نطاق الفحص. تعد قراءات الأشعة تحت الحمراء مفيدة للمقارنة، إلا أن انبعاثية الأسطح المطلية والزيتية والمصقولة والمؤكسدة تختلف. أكد القراءات المشبوهة بطريقة قياس متسقة، وحيثما يُسمح، بمستشعر تلامسي في موضع مناسب على المبيت.

تشيع أخطاء التركيب بعد الإصلاح. فقد يؤدي دفع المحمل عبر الحلقة الخطأ أو تركيبه بالقوة على عمود ذي تشطيب سطحي رديء أو تسخينه أكثر من اللازم أثناء التركيب أو عدم التحكم في التداخل إلى إجهاد داخلي. وقد يعمل المحمل الذي يبدو طبيعيًا عند تدويره يدويًا بحرارة مرتفعة بعد تطبيق الحمل. ويجب تقييم ملاءمات العمود والمبيت وفقًا لترتيب المحامل وفارق درجة الحرارة المتوقع أثناء التشغيل.

قد تكون قدرة التبريد كافية إلى أن تتغير الظروف

قد يتعرض نظام نقل الحركة الذي كان يعمل بصورة طبيعية في ورشة باردة لارتفاع الحرارة بعد وضعه في غلاف أو انخفاض تدفق الهواء أو تراكم الغبار على الزعانف أو الارتفاع الموسمي في درجة الحرارة المحيطة. تحتاج أسطح التبريد إلى مسار واضح لحركة الهواء. ويمكن للحواجز والمعدات القريبة والمواد المكدسة وتراكم الحطام المشبع بالزيت أن تقلل جميعها من الحمل الحراري من الهيكل.

تضيف الأنظمة المبردة بالماء أو الزيت نقاط عطل منفصلة. تحقق من درجة حرارة سائل التبريد واتجاه التدفق والتلوث والترسبات والتسربات وموضع الصمام وتشغيل تجاوز المبرد. قد يبدو المبرد نظيفًا من الخارج بينما تحد القشور أو الحمأة الداخلية من انتقال الحرارة. وعندما يتتبع ارتفاع درجة الحرارة دورة الحمل لكن درجة حرارة زيت الخرج لا تستجيب كما هو متوقع، تحقق من موضع المستشعر وحدد ما إذا كان يقيس زيت الحوض أو زيت الرجوع أو درجة حرارة سطح الهيكل أو منطقة محمل موضعية.

تشكل فتحات التهوية جزءًا من النظام الحراري أيضًا. فقد تزيد فتحة التهوية المسدودة الضغط الداخلي مع سخونة الزيت، مما يشجع تسرب الأختام ويؤثر في حركة مادة التشحيم. وقد يؤدي استبدال فتحة التهوية دون معالجة التعرض الشديد للرطوبة أو البيئة المحيطة المتربة إلى تأجيل المشكلة فقط. يجب أن يتوافق نوع فتحة التهوية وموضع تركيبها وفترة صيانتها مع البيئة الفعلية.

ميّز الحمل الزائد عن خطأ القياس

قبل فتح نظام نقل الحركة، أكد إشارة درجة الحرارة. فقد تنتج القيم المضللة عن مزدوج حراري مرتخٍ أو كابل تالف أو معايرة غير صحيحة لوحدة التحكم أو سوء تلامس بين المستشعر والهيكل أو وضع المستشعر بجانب مصدر حرارة خارجي. قارن درجة الحرارة المشار إليها بطريقة ثانية في الموقع العام نفسه، ثم سجل القراءات خلال دورة حمل كاملة.

بعد تأكيد القياس، اجمع بيانات التشغيل بالتسلسل: سرعة الدخل، وسرعة الخرج، وتيار المحرك أو مؤشر العزم، وحالة الحمل، ودرجة حرارة الزيت، ودرجات حرارة الهيكل في عدة نقاط، ودرجة الحرارة المحيطة، وحالة نظام التبريد. يكون الاتجاه أكثر فائدة من القراءات المعزولة. وإذا ارتفعت درجة الحرارة بسرعة مع عملية معينة، فافحص مسار العزم المرتبط وسلوك القارنة واتجاه حمل المحمل وإمداد التشحيم أثناء ذلك الحدث.

لا تفترض أن السرعة المنخفضة تقلل الحرارة دائمًا. فعند السرعة المنخفضة، قد يكون تناثر الزيت غير كافٍ لتصميم يعتمد على دوران التروس لتوزيع مادة التشحيم. وعند السرعة العالية، قد تزيد خسائر الخضّ ومقاومة الهواء. يمكن لمحركات السرعة المتغيرة أن تنقل نظام نقل الحركة إلى أي من الحالتين، خصوصًا عندما يكون ترتيب التشحيم والتبريد الأصلي مصممًا لنطاق سرعة أضيق.

تسلسل فحص عملي أثناء التوقف

ابدأ بالأدلة الخارجية: مسارات التسرب، والمثبتات المرتخية، وفتحات التهوية المسدودة، وخطوط التبريد التالفة، وحالة القارنة، وحركة القاعدة، ومستوى الزيت بعد إيقاف الوحدة وفقًا لإجراء المعدات. سجل الحالة قبل التنظيف أو التفكيك، إذ قد يكون لموضع الحطام والتسرب أهمية.

ثم راجع عينات زيت التشحيم ومحتويات المرشح والحطام المغناطيسي. يمكن أن يساعد التحليل المخبري في التمييز بين التآكل الطبيعي وتدهور التروس أو المحامل النشط، لكن يجب أخذ العينات من منطقة تشغيل ممثلة بدلًا من الزيت الراكد في قاع حوض مصروف. وإذا تم تغيير مادة التشحيم مؤخرًا، فتأكد من نوع السائل ولزوجته وكميته، وما إذا كان يمكن أن يبقى زيت متبقٍ غير متوافق في الخطوط أو المبردات أو الخزانات المساعدة.

أثناء الفحص الداخلي، افحص جوانب التروس ومجاري المحامل والأقفاص وأعناق الأعمدة والوصلات المسننة ومسارات الأختام وخصائص توزيع الزيت. ابحث عن التزرق والخدوش والتنقر المجهري والصقل غير الطبيعي والتقشر والتآكل الاحتكاكي والنفاثات المسدودة ودلائل عدم وصول الزيت إلى تعشيق علوي. لا تقس الخلوص الجانبي أو الحركة المحورية للعمود أو الخلوصات المتعلقة بالمحامل إلا باستخدام مواصفات التجميع المعمول بها؛ إذ يمكن للقيم العامة أن تخلق عطلًا جديدًا في تصميم مختلف لصندوق التروس.

غالبًا ما يكون ارتفاع الحرارة تحت الأحمال المتغيرة حالة مركبة: تكشف قمة العزم عن طبقة زيت هامشية، ويغير انحراف العمود تلامس التروس، ويمنع التبريد المقيد التعافي بين الدورات. ويتطلب استعادة التشغيل الموثوق تصحيح مصدر الحرارة والتأكد من نظام نقل الحركة عند السرعة الفعلية ونمط الحمل والظروف المحيطة التي حدثت فيها المشكلة.