علیرغم باور عمومی، ناهم راستایی (misalignment) می تواند به خوبی خود را در تجهیزات دوار صنعتی پنهان کند. آنچه ما شاهد آن هستیم، اثرات ثانویه ناهم راستایی است که به آرامی ماشین آلات را در مدت زمان طولانی آسیب می رساند. برخی از علائم رایج ناهم راستایی به شرح زیر است:

1. خرابی زودرس یاتاقان، آب بندی، شفت یا کوپلینگ.
2. درجه حرارت بالا در یاتاقان یا دمای روغن تخلیه بالا.
3. نشتی بیش از حد روان کننده در سیل بلبرینگ.
4. انواع خاصی از کوپلینگ های انعطاف پذیر در هنگام کار دمای بالاتر از حد معمول نشان می دهند یا بلافاصله پس از خاموش شدن دستگاه داغ می شوند. اگر کوپلینگ از نوع الاستومری است، به دنبال پودر لاستیکی در داخل پوشش کوپلینگ باشید.
5. به نظر می رسد قطعات مشابه از تجهیزات عمر طولانی تری دارند.
6. تعداد زیاد خرابی های کوپلینگ یا به سرعت ساییده شدن.
7. شفت ها در یاتاقان های داخلی یا توپی های کوپلینگ در حال شکستن (یا ترک خوردن) هستند.
8. مقدار زیادی گریس (یا روغن) در قسمت داخلی محافظ کوپلینگ.
9. شل شدن پیچ های فونداسیون، که معمولاً به دلیل وضعیت “پایه نرم (Soft Foot)” ایجاد می شود، با ناهم راستایی تشدید می شوند.
10. پیچ های اتصال شل یا شکسته. این اغلب به دلیل گشتاور وارد شده نادرست پیچ های کوپلینگ است و به دلیل وضعیت نامناسب ناهم راستایی بدتر می شود.

بدون شک، بیشترین ضرر درآمد ناشی از ناهم راستایی به دلیل از دست دادن تولید است. اگر یک دستگاه از کار بیفتد، هر چیزی که تولید می‌کرد متوقف می‌شود و همچنین درآمدی که به دست می‌آورد متوقف می‌شود، که بعداً منجر به دومین ضرر بزرگ مالی می‌شود.
اکنون که دستگاه خراب شده است، باید قطعات جدید خریداری شود و برای تعمیر یا تعویض کامل قطعات معیوب یا کل واحد، به کسی پول پرداخت شود. از آنجایی که تولید از بین می رود، تمایل به عجله در فرآیند نصب وجود دارد که اغلب زمان لازم برای انجام یک تراز دقیق ماشین آلات را قربانی می کند. و یک روند تخریب جدید را آغاز می کند.

درصد زیادی از کارخانه های صنعتی درک نمی کنند که مشکلات ناهم راستایی آنها چقدر بد است. به طور محافظه کارانه بیش از نیمی از تجهیزاتی که امروزه کار می کنند بیش از ۴ mils/in ناهم راستایی در هنگام اجرا هستند. شکل ۱٫۲ داده های یک نظرسنجی هم ناهم راستایی را نشان می دهد که در یک دوره زمانی ۱ هفته ای انجام شده است. به خاطر داشته باشید که انحراف ناهم راستایی قابل قبول برای ماشین‌های دوار ۱ میلی‌متر در اینچ است. (این اولین تیک در محور y است).

ناامید کننده است که اکثریت قریب به اتفاق سایت های کارخانه یا نیروگاه ها نمی توانند سوابق هم ترازی را برای هر قطعه از ماشین آلات دوار در حال کار را ایجاد کنند. حتی در تأسیساتی که برنامه نگهداری و تعمیرات مبتنی بر شرایط (CBM) پیشگیرانه و پیش‌بینی‌کننده خوب وجود دارد، معمولاً ۱۰۰ برابر داده‌های جمع‌آوری‌شده بیشتری در مورد ارتعاش، دما، آنالیز روغن و جریان موتور نسبت به تراز ماشین‌آلات وجود دارد. اکثریت قریب به اتفاق افرادی که ارتعاش و سایر داده‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند، اطلاعات فنی نادرستی در مورد علائمی که در ماشین‌آلات غیر هم تراز رخ می‌دهند، دریافت کرده‌اند، که اغلب منجر به تجزیه و تحلیل نادرست مشکل می‌شود. علاوه بر این، معمولاً همان افراد کسانی نیستند که کار هم ترازی را انجام می دهند، بنابراین ارتباط بین افرادی که مشکل را شناسایی می کنند، افرادی که کار را محول می کنند و افرادی که در واقع کار را انجام می دهند درهم می شود. بارها توسط یک مکانیک به من گفته شده است که آنها را به دلیل کار نامناسب مورد سرزنش قرار داده اند زیرا سطح ارتعاش در دستگاه ثابت مانده یا پس از تکمیل هم راستاسازی مجدد افزایش یافته است.

وقتی تجهیزات دوار کمی، یا به طور متوسط یا حتی شدید هم تراز نشده باشند، چه اتفاقی برایشان می‌افتد؟

شکل ۱٫۳ نشان می‌دهد که وقتی ماشین‌های دوار در معرض شرایط ناهم راستایی متوسط تا شدید قرار می‌گیرند چه اتفاقی برایشان خواهد افتاد. هنگامی که دو شفت در معرض وضعیت ناهم راستایی جزئی قرار می‌گیرند (۲ تا ۵ میلی‌متر بر اینچ)، کوپلینگی که این دو شفت را به هم متصل می‌کند، به صورت داخلی خم می‌شود تا شرایط ناهم راستایی را بپذیرد. به خاطر داشته باشید که با چرخش شفت‌ها، قسمت‌های داخلی کوپلینگ دائماً باید به اطراف حرکت کنند، یا در یک جهت خم شوند و سپس در جهت دیگر، یا کشیده شوند و سپس فشرده شوند. اگر حرکت سیکلی، خم شدن یا اعوجاج شدید نباشد، کوپلینگ ممکن است برای مدتی دوام بیاورد.

اکثر مردم فراموش می کنند که بیشتر ماشین آلات صنعتی ۲۴ ساعت در روز، ۷ روز در هفته برای ماه ها یا سال ها بدون توقف کار می کنند. اگر موتور خودروی شما با سرعت ۳۶۰۰ دور در دقیقه (حدود ۱۲۹ کیلومتر در ساعت برای اکثر وسایل نقلیه) بدون توقف کار می کرد، در ۱ سال وسیله نقلیه شما ۱,۱۲۷,۸۲۸ کیلومتر را طی می کرد. یعنی بیش از ۲۸ برابر محیط کره زمین. من تعجب می کنم که اگر قسمت جلویی خودرو از تراز خارج می شد، لاستیک ها چه شکلی می شدند؟

همانطور که ناهم راستایی بیشتر می شود (۵-۱۰ میلی متر در اینچ)، و کوپلینگ به حداکثر وضعیت ناهم راستایی مجاز نزدیک می شود، حرکت قسمت های داخلی شروع به تداخل با سایر قسمت هایی می کند که نمی خواهند حرکت کنند، خمش بدتر می شود و اعوجاج شروع به پاره کردن چیزها در سطح میکروسکوپی می کند. گرما شروع به افزایش می‌کند و شفت‌ها و یاتاقان‌های ماشین‌آلات متوجه می‌شوند که چیزی شروع به کشیدن آنها کرده است و مشکلی جدی وجود دارد.

هنگامی که ناهم راستایی در محدوده شدید قرار می گیرد (بالاتر از ۱۰ میل در اینچ)، کوپلینگ حداکثر ظرفیت عملیاتی ممکن خود را به پایان رسانده است و اکنون شفت ها شروع به خم شدن الاستیک در تلاش برای سازگاری با ناهم راستایی می کنند که بارهای شعاعی زیادی بر یاتاقان ها وارد می کند. ما اکنون در مشکل بزرگی هستیم زیرا لایه روان کننده در یاتاقان ها نازک تر می شود و خطر تماس فلز با فلز را به دنبال دارد. نواحی تمرکز تنش بالا روی شفت ها در نزدیکی یاتاقان های داخلی و هاب های کوپلینگ شروع به تجربه خستگی چرخه ای می کنند. درزهای آب بندی روغن شروع به باز شدن می کنند و به روان کننده اجازه می دهد تا از داخل محفظه یاتاقان نشت کند. روان کننده در کوپلینگ شروع به بیرون ریختن می کند. مقادیر زیادی گرما در انواع خاصی از کوپلینگ های انعطاف پذیر تولید می شود. یاتاقان ها در اثر نیروهای بیش از حد داغ می شوند. یکی بهتره آماده بشه تا با آمبولانس تماس بگیره چون با این شرایط خیلی بیشتر طول نمیکشه! بوووم! آنجا رفت! ای وای! حتی با وجود اینکه ساعت دو نیمه شب است، باید با کسی تماس بگیریم تا این را دوباره راه اندازی کند. برای رفع این مشکل نباید بیش از نیم ساعت طول بکشد، درست است؟

اگرچه، آخرین وضعیت ناهم راستایی نشان داده شده در اینجا اغراق آمیز است، اما این دقیقاً همان چیزی است که اتفاق می افتد. هنگامی که بارهای عمودی یا جانبی از شفت به شفت منتقل می‌شوند، شفت‌ ماشین‌های دوار تحت خمش الاستیک قرار می‌گیرند.

کاملاً قابل درک است که کوپلینگ های انعطاف پذیر دقیقاً همان کاری را انجام می دهند که برای انجام آن طراحی شده اند. آنها خم می شوند تا ناهم راستایی جزئی را در خود جای دهند. اما شفت ها نیز انعطاف پذیر هستند و با شدیدتر شدن ناهم راستایی، شفت ها بیشتر شروع به خم شدن می کنند. به خاطر داشته باشید که شفت ها به طور دائم خم نمی شوند، آنها فقط به صورت الاستیک خم می شوند زیرا تحت چرخش قرار می گیرند.

همچنین توجه داشته باشید که شفت پمپ در این مثال در حال اعمال نیروی رو به پایین بر روی یاتاقان موتور داخلی است زیرا سعی می کند محور موتور را در راستای خط مرکزی چرخش خود قرار دهد. برعکس، شفت موتور نیرویی رو به بالا بر یاتاقان پمپ داخلی وارد می‌کند، زیرا تلاش می‌کند محور پمپ را در راستای خط مرکزی چرخش خود قرار دهد. اگر نیروهای از شفت به شفت به اندازه کافی زیاد باشد، بردار نیرو بر یاتاقان بیرونی موتور ممکن است در جهت بالا و روی یاتاقان بیرونی پمپ به سمت پایین باشد. این توضیح می دهد که چرا ماشین آلات ناهم تراز ممکن است به دلیل این واقعیت که این نیروها در یک جهت در هر یاتاقان عمل می کنند، بیش از حد ارتعاش نکنند. به عنوان مثال، نیروهای ناشی از روتورهای نامتعادل جهت خود را تغییر می دهند، زیرا “نقطه سنگین” به طور مداوم در حین چرخش شفت در حال حرکت است و در نتیجه باعث ایجاد ارتعاش (یعنی حرکت) می شود. نیروهای نا هم تراز شفت در اطراف حرکت نمی کنند. آنها فقط در یک جهت عمل می کنند.

نمودار شکل ۱٫۴ زمان تخمینی خرابی یک قطعه معمولی از تجهیزات دوار را بر اساس شرایط هم ترازی متفاوت نشان می دهد. اصطلاح “شکست” در اینجا به معنای تخریب هر یک از اجزای حیاتی دستگاه مانند سیل ها، یاتاقان ها، کوپلینگ یا روتورها است. داده‌های موجود در این نمودار از تعداد زیادی سابقه موردی جمع‌آوری شده‌اند که در آن ناهم راستایی علت اصلی خرابی ماشین‌آلات است.