Elektryczne siłowniki liniowe są niezbędnym narzędziem w naszym codziennym życiu, pomagając automatyzować wiele procesów. Te kluczowe urządzenia można często zintegrować z wieloma zastosowaniami, w których istotna jest wrażliwość na hałas, na przykład we współczesnych łóżkach medycznych. Jeśli rozważasz typy siłowników pod kątem ograniczenia hałasu, wyraźnie widać, że siłowniki elektryczne są najlepszym wyborem. Elektryczne siłowniki liniowe emitują mniej hałasu niż systemy pneumatyczne, co jest jednym z głównych powodów, dla których siłowniki elektryczne wypierają pneumatykę w wielu obszarach (w tym w placówkach medycznych).
Mając to na uwadze, postawiliśmy pytanie: poza ich przewagą nad systemami pneumatycznymi, co może sprawiać, że siłownik liniowy brzmi inaczej lub pracuje głośniej niż zwykle? Nadmierny hałas trudno zdiagnozować, ponieważ zwykle nie ma jednego źródła problemu. W tym artykule przedstawiamy najczęstsze przyczyny nadmiernego hałasu w siłownikach liniowych.
Niedoskonałości śruby pociągowej i tolerancji nakrętki napędowej
Problem ten objawia się okresowym hałasem mechanicznym podczas ruchu siłownika. Zazwyczaj hałas jest bardziej zauważalny przy dużym obciążeniu, co wynika ze złego dopasowania śruby pociągowej i nakrętki. Jeśli śruba pociągowa i nakrętka mają zbyt duży luz, podczas ruchu silnika mogą pojawiać się wibracje; z kolei gdy są zbyt ciasne, pojawi się dodatkowy hałas oraz spadek prędkości z powodu tarcia. Poniżej zamieściliśmy dwa filmy: pierwszy pokazuje prawidłową pracę nakrętki napędowej i śruby pociągowej, a drugi efekt zbyt ciasnego dopasowania.
Zbyt mały odstęp między nakrętką napędową a śrubą pociągową
Nakrętka napędowa i śruba pociągowa działają prawidłowo
Jeśli podejrzewasz, że odstęp między nakrętką napędową a śrubą pociągową jest zbyt mały, możesz to sprawdzić, rozbierając urządzenie i obracając nakrętkę. Jej obracanie powinno powodować ruch wokół śruby pociągowej i przesuw do przodu. Jeśli opór jest nadmierny lub obracanie nakrętki powoduje obrót samej śruby pociągowej, najpewniej problemem jest hałas wynikający ze zbyt dużego tarcia. To kwestia produkcyjna — może to oznaczać wadliwą nakrętkę albo uszkodzoną śrubę pociągową. Problem zwykle podlega gwarancji producenta, ale możesz też rozwiązać go, wymieniając nakrętkę napędową.
Problemy ze statorem silnika
Silnik jest osadzony między dwoma łożyskami. Jeśli łożyska luźno siedzą w gniazdach, ruch silnika będzie powodował wibracje. Mogą one skutkować zwiększonym hałasem w przekładni z powodu rozstawu kół zębatych na wirniku lub piszczeniem samego silnika. Luźne łożyska mogą nawet powodować nadmierny pobór prądu, jeśli zablokują się w pozycji zmuszającej silnik do kompensacji dodatkowego momentu. Poniższe zdjęcie pokazuje łożysko przyklejone do wału wirnika zamiast ciasno osadzone w swoim gnieździe.
Poniższe dwa filmy pokazują, że w normalnej pracy nakrętkę napędową można łatwo obracać; na drugim widać, że po przejściu na niezgodny stator mechanizm działa ciężej.
Normalna praca — nakrętka napędowa łatwa do obrócenia
Po przejściu na niezgodny stator nakrętkę napędową trudniej obrócić
Aby jednoznacznie to sprawdzić, można ręcznie obrócić śrubę pociągową, jak na drugim filmie. Obrót śruby pociągowej porusza wirnikiem i — idealnie — łożyska powinny umożliwić mu swobodny ruch. Jeśli jednak łożyska są nadmiernie zużyte lub źle osiowane, śrubę pociągową będzie trudno obrócić. Problem można próbować usunąć, umieszczając łożyska ponownie w gniazdach i upewniając się, że leżą całkowicie płasko. Mimo to kłopot najpewniej wróci, dlatego najlepiej wymienić łożyska na nowe. Zdarza się też, że winny jest po prostu wiek siłownika, więc warto rozważyć wymianę całego siłownika.
Hałas przekładni: rozstaw zębów i osiowanie wału
Jeśli koła zębate w przekładni nie stykają się prawidłowo, mogą powodować nadmierny hałas. To prawdopodobnie najczęstsza przyczyna głośnej pracy metalowych kół zębatych. W normalnych warunkach koła zębate powinny zazębiać się i ślizgać po sobie przy odpowiednim smarowaniu. Gdy są zbyt blisko, tarcie jest nadmierne i mogą się zacierać lub ocierać o siebie. Choć prowadziłoby to do dużo cichszej i płynniejszej pracy, jednocześnie przyspieszałoby zużycie kół i mogłoby powodować ich zablokowanie.
Alternatywnie, odległość między kołami zębatymi może być zbyt duża. W takim przypadku luz międzyzębny będzie generował dużo hałasu, a praca nie będzie płynna. Poziom hałasu jest niezwykle czuły na odległość między kołami zębatymi, co pozostawia nam relatywnie niewielki margines błędu.
Przykład/ilustracja czułości na rozstaw kół zębatych
Wymagania dotyczące rozstawu kół zębatych mogą być naruszone przez tolerancje produkcyjne — oba współpracujące koła mogą mieścić się po „małej” stronie zakresu i nie zazębiać się właściwie. Możliwe też, że z różnych powodów sam wirnik jest nieco przekrzywiony, co wpływa na szczelinę między kołami.
Problem można spróbować rozwiązać, kupując nowy komplet kół zębatych. Warto też sprawdzić łożyska na wirniku — jeśli są źle osiowane, szczelina między kołami może być większa. Jeśli źródłem hałasu jest rozstaw kół zębatych, najpewniej to kwestia produkcyjna. W takim przypadku sprawdź, czy poziom hałasu przekracza specyfikację i — jeśli tak — wymień siłownik.
Niewystarczająca ilość smaru w przekładni
Smarowanie kół zębatych w zamkniętej przekładni o stosunkowo niskiej prędkości, takiej jak w siłowniku, zwykle realizuje się smarem zamiast oleju. Jeśli na kołach zębatych jest zbyt mało smaru, tarcie mechaniczne będzie zbyt duże i koła nie tylko będą głośniejsze, ale też znacznie szybciej się zużyją. Brak odpowiedniej ilości smaru to problem produkcyjny — w przekładni powinno być go dość, aby wystarczył na cały okres eksploatacji siłownika. Niewystarczające smarowanie w przekładni wywołuje też wibracje i może prowadzić do przegrzewania kół zębatych.
Na szczęście to jedna z najłatwiejszych do usunięcia usterek. Możesz dodać smar na koła zębate, aby rozwiązać problem, albo równomierniej i skuteczniej rozprowadzić smar już znajdujący się w przekładni. Jeśli z jakiegoś powodu smaru brakuje, zapytaj producenta, jakiego smaru użyć, i usuń usterkę.
Wnioski
Siłowniki liniowe są zwykle wybierane jako cichsza alternatywa dla siłowników hydraulicznych i pneumatycznych. Niemniej siłowniki elektryczne z różnych powodów również potrafią być dość głośne — najczęstsze z nich wymieniliśmy powyżej. Warto zwracać uwagę na hałas dobiegający z siłowników podczas pracy, ponieważ może on świadczyć o uszkodzeniu siłownika i wskazywać na poważną wadę produkcyjną. Wczesna reakcja może zaoszczędzić czas na późniejszą diagnostykę. Niestety w większości przypadków nadmiernego hałasu nie da się usunąć bez wymiany uszkodzonych części, a nawet całego siłownika.
Jeśli Twój siłownik liniowy pracuje nierówno i wydaje nadmierny hałas, warto to sprawdzić oraz naprawić/wymienić uszkodzone elementy. Alternatywnie, skontaktuj się z nami, a nasi inżynierowie z przyjemnością pomogą rozwiązać problem.