Montaż czujnika drgań: szpilka, klej czy magnes?

Nawet dobrze dobrany czujnik zmierzy tylko to, co dotrze do niego przez połączenie z maszyną. Czujnik i sposób jego mocowania tworzą układ mechaniczny o własnej częstotliwości rezonansowej — im mniej sztywne połączenie i im większa masa elementów pośrednich, tym niższy rezonans i węższe użyteczne pasmo. Złe mocowanie może też wprowadzać do sygnału składowe, których w maszynie nie ma, i sprawiać, że kolejnych pomiarów nie da się ze sobą porównać.

Karta katalogowa podaje charakterystykę czujnika dla montażu odniesienia, zwykle na szpilce. Każda inna metoda zawęża pasmo w stopniu zależnym od jej sztywności i od stanu powierzchni.

Montaż na szpilce

Montaż na gwintowanej szpilce w przygotowanym gnieździe daje najsztywniejsze połączenie i najszersze użyteczne pasmo. To podstawowa metoda dla instalacji stałych i dla pomiarów, w których liczą się wysokie częstotliwości, np. w diagnostyce łożysk tocznych i przekładni.

Prawidłowy montaż wymaga spełnienia kilku warunków:

• Płaska, gładka powierzchnia — podstawa czujnika musi przylegać do maszyny całą powierzchnią. Na odlewach, powierzchniach malowanych i nierównych wykonuje się planowanie (spot facing).

• Otwór prostopadły do powierzchni — oś gwintu musi być prostopadła do splanowanej powierzchni; w przeciwnym razie czujnik oprze się krawędzią i połączenie straci sztywność.

• Odpowiednia głębokość otworu — szpilka nie może opierać się o dno otworu, bo wtedy czujnik nie dociśnie się do powierzchni.

• Właściwy gwint — zgodny z gwintem czujnika (np. 1/4"-28 UNF, M6, M8 lub M10); w razie potrzeby stosuje się szpilki adaptery.

• Cienka warstwa smaru sprzęgającego — wypełnia mikronierówności i poprawia przenoszenie wysokich częstotliwości. Ma wypełniać szczeliny, a nie tworzyć przekładki.

• Moment dokręcenia zgodny z kartą katalogową — za słabe dokręcenie obniża sztywność połączenia, zbyt mocne grozi uszkodzeniem gwintu i może wpływać na pracę czujnika. Używaj klucza dynamometrycznego.

Do przygotowania gniazda służą narzędzia do planowania powierzchni. Frez do planowania wykonuje płaską powierzchnię prostopadłą do osi otworu; zestaw do planowania jest przenośny, występuje w wersjach dla różnych gwintów montażowych i współpracuje z wiertarką ręczną. Gdy obudowę czujnika trzeba odizolować elektrycznie od masy maszyny, np. z powodu pętli masy, stosuje się szpilki izolacyjne.

Podstawy klejone

Gdy wiercenie nie wchodzi w grę — przy cienkich ściankach, ograniczeniach gwarancyjnych producenta maszyny lub braku możliwości obróbki — przykleja się podstawę montażową, a czujnik przykręca do niej tak jak do szpilki. Czujnik można później zdjąć bez naruszania spoiny.

• Usuń farbę, rdzę i zanieczyszczenia, odtłuść powierzchnię i w razie potrzeby zmatowij ją.

• Stosuj sztywny klej przeznaczony do tego celu, np. dwuskładnikowy klej do montażu podstaw, nakładany cienką warstwą.

• Przestrzegaj czasu utwardzania i dopuszczalnej temperatury pracy kleju podanej w jego karcie katalogowej.

• Unikaj miękkich i grubych spoin, takich jak silikony czy taśmy dwustronne — tłumią wysokie częstotliwości.

W kategorii szpilki i podstawy montażowe znajdziesz podstawy klejone, stożkowe i Quick Fit, szpilki izolacyjne i adaptery, także w wersjach do czujników trójosiowych.

Magnesy

Podstawy magnetyczne służą do pomiarów okresowych przenośnym kolektorem danych lub miernikiem — pozwalają szybko przechodzić z czujnikiem między punktami trasy. W katalogu są magnesy z płaską powierzchnią (flat face) i magnesy z nabiegunnikiem (pole piece), w kilku średnicach, z różną siłą trzymania i różnymi gwintami.

Magnes dodaje masę i tworzy mniej sztywne połączenie niż szpilka, dlatego obniża rezonans zamontowanego czujnika i zawęża użyteczne pasmo w górę. W praktyce oznacza to słabsze przenoszenie składowych wysokoczęstotliwościowych, ważnych w diagnostyce łożysk i przekładni. Wielkość tego wpływu zależy od magnesu, czujnika i stanu powierzchni — sprawdź ją w kartach katalogowych obu elementów.

• Stopa magnesu musi przylegać do powierzchni na całej powierzchni styku. Na powierzchni zakrzywionej, np. na korpusie silnika, magnes płaski styka się z nią tylko fragmentem, co pogarsza przenoszenie drgań i stabilność mocowania — wybierz magnes dopasowany do kształtu powierzchni albo przygotuj płaski punkt pomiarowy.

• Przykładaj magnes do czystej powierzchni, bez łuszczącej się farby i rdzy; cienka warstwa smaru sprzęgającego poprawia przenoszenie drgań.

• Nie pozwól, by magnes uderzył w powierzchnię — przyłóż go pod kątem i dosuń. Uderzenie może przekroczyć dopuszczalny poziom udaru czujnika i zakłócić pomiar.

• Po przyłożeniu odczekaj, aż sygnał się ustabilizuje, zwłaszcza przy pomiarach niskich częstotliwości.

• Oznacz punkty pomiarowe na maszynie, aby każdy pomiar wykonywać w tym samym miejscu i kierunku. Stosuje się do tego także trwale naklejane punkty pomiarowe z materiału ferromagnetycznego.

Magnes nie zastępuje montażu stałego — przy instalacji stałej, zwłaszcza na maszynach o dużych drganiach, wybierz szpilkę lub podstawę klejoną. Do szybkich, orientacyjnych pomiarów w trudno dostępnych miejscach stosuje się też szpicę pomiarową (stinger) dociskaną ręcznie; z opisanych metod daje ona najwęższe pasmo i najmniejszą powtarzalność, dlatego nie nadaje się do śledzenia trendów.

Kierunek i miejsce pomiaru

• Montuj czujnik jak najbliżej łożyska, na sztywnej części obudowy, przez którą drgania przechodzą bezpośrednio z łożyska.

• Unikaj osłon, pokryw z blachy i obudów wentylatorów — mają własne rezonanse i słabo przenoszą sygnał z łożyska. Nie mocuj czujnika bezpośrednio na pojedynczym żebrze chłodzącym; na korpusach użebrowanych stosuje się przeznaczone do tego podstawy (fin mount).

• W maszynach poziomych mierz zwykle w kierunku promieniowym — poziomym i pionowym — a w razie potrzeby także osiowym, który pomaga wykryć m.in. niewspółosiowość.

• Zachowuj ten sam punkt, kierunek i sposób montażu przy kolejnych pomiarach — tylko wtedy trend jest wiarygodny.

• Przy czujnikach trójosiowych zwracaj uwagę na orientację osi; pomaga w tym adapter ustawiający osie czujnika.

• Zapisz położenie i kierunek każdego czujnika w dokumentacji punktu pomiarowego.

Prowadzenie przewodu

• Zamocuj przewód opaską lub uchwytem blisko czujnika, aby nie drgał swobodnie i nie obciążał złącza.

• Zostaw niewielką pętlę odciążającą; ułożona poniżej złącza pomaga też odprowadzić wodę, zanim dotrze do połączenia.

• Nie zaginaj przewodu ostro przy wyjściu z czujnika — przestrzegaj minimalnego promienia gięcia.

• Prowadź przewody sygnałowe z dala od kabli zasilających i przewodów wyjściowych falowników; jeśli muszą się krzyżować, niech krzyżują się pod kątem prostym.

• W miejscach narażonych na uszkodzenia stosuj przewód w oplocie lub w osłonie ochronnej.

• Ekran przewodu łącz z masą zgodnie z dokumentacją czujnika i systemu — zwykle w jednym punkcie, aby uniknąć pętli masy.

• Oznacz przewody na obu końcach.

Najczęstsze błędy

• Montaż na nierównej, malowanej lub skorodowanej powierzchni bez planowania.

• Otwór wykonany pod kątem lub zbyt płytki — szpilka opiera się o dno, a czujnik nie przylega.

• Dokręcanie „na wyczucie” zamiast momentem podanym w karcie katalogowej.

• Brak smaru sprzęgającego albo zbyt gruba warstwa kleju.

• Mocowanie czujnika na osłonie lub cienkiej blasze zamiast na obudowie łożyska.

• Przewód zwisający swobodnie lub napięty przy złączu.

• Zmiana punktu, kierunku lub metody montażu między pomiarami.

• Stosowanie kleju, magnesu lub przewodu poza dopuszczalnym zakresem temperatury.

Po zakończeniu montażu warto sprawdzić czujnik i przewód — tester akcelerometrów pozwala zweryfikować działanie czujnika, przewodu i napięcie polaryzacji jeszcze przed uruchomieniem systemu. Instrukcje montażu szpilek i podstaw znajdziesz przy produktach oraz w bibliotece dokumentacji.