تُعد المحاذاة الصحيحة بين المحرك والمعدات المُدارة أمرًا بالغ الأهمية في تطبيقات الآلات الصناعية. قد يؤدي عدم المحاذاة، حتى ولو بجزء من المليمتر، إلى مشاكل مثل الاهتزاز المفرط، وتلف المحامل قبل الأوان، وانخفاض الكفاءة، مما يؤدي في النهاية إلى توقف غير مُخطط له وإصلاحات مُكلفة. مع تقدم التكنولوجيا، تطورت تقنيات المحاذاة من أساليب بسيطة باستخدام أدوات بسيطة إلى أنظمة ليزر مُتطورة توفر دقة لا مثيل لها.
في هذه التدوينة، سنتناول بالتفصيل الأنواع الثلاثة الرئيسية لاختلال محاذاة المحركات: الزاوي، والمتوازي، والمركب. ثم سنستكشف أكثر تقنيات المحاذاة شيوعًا المستخدمة في هذا المجال، بدءًا من طريقة الحافة المستقيمة البسيطة ومقياس القياس، وصولًا إلى أنظمة المحاذاة المتقدمة بالليزر، مع مناقشة مزايا وعيوب كل منها.
أنواع عدم محاذاة المحرك
يمكن أن يؤدي سوء المحاذاة بين عمود المحرك والمعدات المحركة إلى مجموعة من المشكلات بما في ذلك الاهتزاز المفرط، وفشل المحمل المبكر، وتسرب الختم، وتلف الاقتران.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من عدم المحاذاة التي يمكن أن تحدث:
اختلال الزاوي
في حالة عدم المحاذاة الزاوية، تتقاطع الخطوط المركزية لعمودي المحرك والمحرك، لكنهما غير متوازيين. تخيل خطين يتقاطعان بزاوية.
تُسبب هذه الزاوية المتقاطعة بين العمودين عزم انحناء في الوصلة أثناء كل دورة. تنثني الوصلة باستمرار ذهابًا وإيابًا في محاولةٍ لاستيعاب عدم المحاذاة.
عادةً ما يحدث سوء المحاذاة الزاوية بسبب عدم وضع الآلات على نفس المستوى الأفقي، نتيجةً لسوء وضع الحشوات أو عدم استواء الأساس. تخيّل آلةً أعلى قليلاً من الأخرى.
يمكن أن يؤدي الضغط الناتج عن الثني المتكرر إلى فشل مبكر في الوصلة. كما أنه ينقل قوى دورية ضارة إلى المحرك والمعدات. المحامل والأختام.
عدم محاذاة التوازي (الإزاحة)
في حالة عدم المحاذاة المتوازية، والمعروفة أيضًا باسم عدم المحاذاة الإزاحية، تكون خطوط مركز المحرك وعمود الإدارة متوازية، لكنهما متباعدتان. تخيل خطين يقعان على نفس المستوى، لكنهما غير متقاطعين.
هذا التباعد بين الأعمدة يُسبب تمدد الوصلة وانضغاطها باستمرار أثناء دورانها، كما في الأكورديون. وتسعى الوصلة دائمًا لتعويض الفجوة بين الأعمدة.
غالبًا ما ينتج عدم المحاذاة المتوازية عن إزاحة المحرك والمعدات المُدارة أفقيًا بالنسبة لبعضها البعض. قد يكون هذا بسبب وضع غير صحيح أثناء التركيب أو تحرك الأساس.
يؤدي التمدد والانضغاط المستمران للوصلة الناتجة عن عدم المحاذاة المتوازية إلى تسريع التآكل. كما يُلقي بأحمال شد وضغط متناوبة على الأعمدة والمحامل والأختام مع كل دورة.
عدم محاذاة التركيبة
في الواقع، غالبًا ما يكون عدم محاذاة أعمدة الدوران ناتجًا عن مزيج من عدم محاذاة زاويّة ومتوازية. يكون عمود المحرك بزاوية مع خطّ مركز عمود الدفع، ويوجد أيضًا إزاحة بينهما.
يتضمن سوء محاذاة التركيبة الآثار الضارة لسوء المحاذاة الزاويّة والمتوازية. يتعرض الوصل للتشوّه الزاويّ والإزاحة المحوريّة في آنٍ واحد أثناء دورانه.
كما هو الحال مع أنواع سوء المحاذاة الفردية، قد ينشأ سوء المحاذاة المركب من التركيب غير الدقيق، أو تدهور الأساسات، أو سوء وضع الحشوات. ويُعرّض هذا النظام الميكانيكي بأكمله لإجهادات دورية مُدمّرة.
تقنيات محاذاة المحرك
طريقة الحافة المستقيمة ومقياس القياس
إحدى أبسط طرق محاذاة المحركات تعتمد على أدوات بسيطة - حافة مستقيمة ومجموعة من مقاييس القياس. تُوضع الحافة المستقيمة، وهي عادةً مسطرة معدنية دقيقة التجويف، عبر الوصلة التي تربط المحرك بالمعدات المشغلة. ثم تُستخدم مقاييس القياس، وهي شفرات معدنية رفيعة ذات سُمك دقيق، لقياس أي فجوات بين أسطح الوصلة والحافة المستقيمة.
بأخذ قياسات من أعلى وأسفل وجوانب الوصلة من جانب المحرك وجانب المعدات، يمكن تحديد الإزاحة وعدم المحاذاة الزاوية. بعد ذلك، تُضاف أو تُزال الحشوات أسفل أقدام المحرك أو المعدات لمحاذاة نصفي الوصلة وفقًا لمواصفات المعدات. قد تكون طريقة الحافة المستقيمة ومقياس القياس فعّالة في بعض التطبيقات، لكن دقتها محدودة، خاصةً للمعدات التي تتطلب محاذاة دقيقة.
طريقة مؤشر الطلب
تُعدّ طريقة محاذاة مؤشر القرص خطوةً نحو تحسين الدقة مقارنةً بالحواف المستقيمة ومقاييس القياس. مؤشرات القرص هي أدوات قياس مزودة بمكبس يُحرّك سطح القرص لإظهار الإزاحة، عادةً بزيادات قدرها 0.001 بوصة أو أقل.
لإجراء المحاذاة، يُركّب زوج من مؤشرات القرص على حوامل متصلة بأحد نصفي الوصلة. تُوضَع المكابس بحيث تلامس سطح وحافة النصف الآخر من الوصلة. عند دوران العمودين معًا، تُظهر مؤشرات القرص مقدار الانحراف أو عدم المحاذاة الزاوية في مواضع مختلفة، ويمكن تسجيل ذلك في ورقة بيانات المحاذاة.
يتم تركيب وضبط الحشوات على المحرك أو المعدة حتى تُظهر مؤشرات القرص محاذاة الوصلة ضمن التفاوت المسموح به طوال دورة كاملة. على الرغم من أن محاذاة مؤشرات القرص تستغرق وقتًا أطول من طريقة الحافة المستقيمة، إلا أنها توفر دقة أعلى مناسبة للعديد من التطبيقات الصناعية. مع ذلك، قد تُقلل المسافات الطويلة بين المحرك والمعدة من الدقة.
أنظمة المحاذاة بالليزر
لتحقيق أعلى دقة، تُعدّ أنظمة محاذاة الليزر التقنية المُفضّلة. تستخدم هذه الأنظمة مُرسِلات ومُستقبِلات ليزر مُثبّتة على أعمدة المحرك والمعدات. يُصدر مُرسِل الليزر مستوى أو خطًا من ضوء الليزر يلتقطه المُستقبِل.
يقوم برنامج خاص بتحليل قراءات الليزر أثناء دوران كامل للعمود لحساب الزاوية الرأسية والأفقية واختلال المحاذاة. ثم يوفر قراءة بصرية توضح بدقة كمية ومكان الحشوات أو التعديلات اللازمة لمحاذاة الأعمدة بدقة.
العيب الرئيسي لمحاذاة الليزر هو ارتفاع تكلفتها الأولية. ومع ذلك، في التطبيقات الدقيقة التي تُعد فيها المحاذاة أمرًا بالغ الأهمية، يمكن أن يُؤتي هذا الاستثمار ثماره في إطالة عمر المعدات، وتقليل الاهتزازات، وتوفير تكاليف الصيانة بمرور الوقت. كما توفر العديد من أنظمة الليزر إمكانيات إضافية، مثل القياسات الهندسية لثقوب التوربينات ومسارات أدوات الآلات.
