Metody diagnozowania pras mechanicznych

Z artykułu dowiesz się:

• jak zbudowana jest prasa mechaniczna;
• jakie wyróżniamy metody jej diagnostyki;
• czym charakteryzują się poszczególne metody a także jak wybrać tę najlepszą w zależności od przypadku.

Diagnostyka usterek w przypadku pras mechanicznych wymaga dokładnej znajomości nie tylko budowy prasy, ale także tego, jak jej poszczególne części wpływają na siebie nawzajem.

Prasy mechaniczne są maszynami znajdującymi zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu. Można tutaj wymienić m.in. przemysł motoryzacyjny, wyrobów gospodarstwa domowego, elektrotechniczny i elektroniczny, budowy maszyn czy też galanterii metalowej. Stosuje się je do gięcia, wykrawania, wybijania, tłoczenia, prostowania czy też kucia. W przypadku tłoczenia, szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym, budowane są linie pras realizujące sekwencyjnie poszczególne operacje obróbki plastycznej na transferowanym materiale. Prasy w wielu przypadkach stanowią istotne ogniwa w procesie produkcyjnym. Awaria jednej z pras, szczególnie gdy pracują w linii, może doprowadzić do długotrwałego postoju i dużych strat produkcyjnych. Aby uniknąć tego typu problemów, prasy bardzo często obejmowane są prewencyjnym i predykcyjnym utrzymaniem ruchu. W nim duże znaczenie odgrywa umiejętność skutecznego diagnozowania potencjalnych uszkodzeń podzespołów prasy.

Budowa i działanie pras mechanicznych

Skuteczne wykrywanie potencjalnych niesprawności pras wymaga dobrej znajomości ich budowy a także sposobu działania. Budowę przykładowej prasy mechanicznej zaprezentowano na rys. 1. Podstawowym podzespołem jest silnik, który przez przekładnię pasową napędza koło zamachowe pełniące rolę kinetycznego akumulatora energii. Koło zamachowe połączone jest z wałem korbowym, który wprawia w ruch posuwisto-zwrotny suwak prasy, do którego przyłączone jest narzędzie robocze. Istotnym komponentem w tym układzie mechanicznym jest sprzęgło-hamulec. Jest on odpowiedzialny za wyzwalanie ruchu suwaka a także realizację pełnego cyklu pracy z położenia wyjściowego, tj. górnego punktu zwrotnego do dolnej pozycji zwrotnej (moment nacisku na materiał) i z powrotem do położenia wyjściowego. W zależności od prasy cykl pracy może być wyzwolony manualnie lub też w sposób automatyczny.

W przypadku pras o większym tonażu energia z koła zamachowego na wał korbowy przekazywana jest dodatkowo przez jedno- lub też dwustopniową przekładnię zębatą [1]. Poprawność funkcjonowania całego układu mechanicznego gwarantowana jest przez układ smarowania. Prasy wyposażane są również w różne urządzenia pomocnicze, jak wyrzutniki, poduszki i urządzenia odciążające. One często wykorzystują do swojego działania układy hydrauliczne i pneumatyczne.

Rys. 1. Budowa przykładowej prasy mechanicznej

Diagnozowanie pras

Łatwo dostrzec, iż prasy są złożonymi maszynami, w których współdziała wiele podukładów wzajemnie zależnych od siebie. Z punktu widzenia krytyczności, najważniejszy jest główny układ napędowy prasy. W nim istotne znaczenie odgrywa zarówno silnik elektryczny, łożyskowania wału koła zamachowego, przekładnia zębata, a także układ sprzęgło-hamulec. Warto jednak pamiętać, iż działanie tych układów uzależnione jest od sprawności układu elektrycznego prasy, układu smarowania czy też układu hydraulicznego. Dlatego również i te podukłady powinny być poddawane procesowi diagnozowania.

Diagnozowanie pras może być oparte na obchodowych, cyklicznie prowadzonych przez personel UR badaniach stanu wybranych komponentów, jak również na układach ciągłego monitorowania wybranych parametrów diagnostycznych. To, w jaki sposób prowadzona jest diagnostyka, jest uzależnione często od uwarunkowań wewnętrznych w przedsiębiorstwie. W przypadku małych pras najczęściej stosuje się inspekcje wzrokowe oraz badania bazujące na doraźnych pomiarach temperatury i drgań. W przypadku pras o dużych tonażach, stanowiących często elementy złożonej linii produkcyjnej, jak ma to miejsce np. w przemyśle motoryzacyjnym, poza pomiarami drgań i temperatury do oceny stanu technicznego podukładów prasy stosuje się badania olejów zarówno przekładniowego, jak i hydraulicznego, a także pomiary parametrów elektrycznych. Pomiary te często realizowane są automatycznie przez dostępne na rynku układy ciągłego monitorowania, jakim może być np. oferowany przez Siemensa system SIMPLUS [2].

Systemy diagnostyczne

Na rynku dostępnych jest szereg różnorodnych a także nowoczesnych systemów przeznaczonych do ciągłej i doraźnej diagnostyki drganiowej. Mogą one być dostosowane do monitorowania i diagnostyki pras. Wygodnym rozwiązaniem, m.in. ze względu na dużą prostotę w instalacji i konfiguracji, może być zastosowanie czujników IO-Link lub czujników z interfejsem Modbus RTU. Oferowane są praktycznie przez wszystkich dostawców automatyki wraz z niezbędnymi modułami pomiarowymi oraz oprogramowaniem do gromadzenia i prezentacji danych.