Jak inteligentne produkty mogą na nowo zdefiniować konserwację śrub?

Michael Reiterer jest współzałożycielem Revotec, międzynarodowej firmy konsultingowej z doświadczeniem w dziedzinie dynamiki strukturalnej i efektywnego monitorowania konstrukcji.

Od 2014 roku firma ma misję osiągnięcia statusu w rozwoju inteligentnych produktów dla konstrukcji inżynierskich. – Już wcześniej wypracowaliśmy sobie reputację w zakresie analizy drgań i zapobiegania uszkodzeniom zmęczeniowym – mówi Michael. Revotec wykorzystuje oprogramowanie do wykonywania obliczeń dynamicznych i oceny wpływu np. drgań mostów kolejowych spowodowanych przejazdem pociągu.

Ta zdolność zaowocowała kontraktem z austriackim narodowym przewoźnikiem kolejowym, ÖBB, w 2016 r. Revotec miał za zadanie zbadać wpływ obciążeń aerodynamicznych na kolejowe ekrany akustyczne.

Konkretnie Michael wspomina: „chcieli wiedzieć, jak wpływają na elementy złączne, gdy pociągi przejeżdżają z dużą prędkością, jak zmienia się żywotność elementów złącznych po utracie siły napięcia wstępnego i czy możliwe jest ciągłe monitorowanie napięcia wstępnego w tych elementach złącznych?”.

Obciążenie aerodynamiczne to siła działająca na ekrany akustyczne podczas przejazdu pociągów. Jej amplituda zależy od: prędkości pociągu, kształtu, wysokości bariery i jej odległości od osi toru. Jest to fala ciśnieniowa, która tworzy maksymalną amplitudę w ułamkach sekundy, tworząc obciążenie uderzeniowe, które skutkuje uszkodzeniem zmęczeniowym konstrukcji stalowej bariery dźwiękoszczelnej.

Niestety, rosnąca prędkość pociągów na początku XXI w. wyolbrzymiła ten problem. Przy prędkości poniżej 160 km/h nie ma raczej problemów, ale Michael mówi nam, że „niemieckie i austriackie pociągi regularnie przekraczają teraz tę prędkość, a niektóre osiągają nawet 300 km/h”. Również ekrany akustyczne zostały podwyższone do sześciu lub siedmiu metrów, zwielokrotniając wpływ dynamicznych wibracji.

Dział Badań i Rozwoju

– Naszym głównym wyzwaniem było ciągłe monitorowanie siły napięcia wstępnego w elementach mocujących – dodaje Michael. Revotec zatrudnia niewielki zespół absolwentów inżynierii mechanicznej, elektrycznej i cywilnej. Joachim Muik jest jednym z tych kolegów, przydzielonym do czteroletniego projektu badawczego, w ramach którego opracowano dwa prototypowe rozwiązania do wykrywania obciążenia wstępnego na śrubach: REVO m-Bolt i REVO e-Bolt.

Joachim stwierdził, że ciągłe monitorowanie, którego szukało ÖBB, było szczególnym wyzwaniem, mówiąc nam: „istnieje ogromna wiedza na temat inżynierii nakrętki lub śruby, która może faktycznie mierzyć siłę napięcia wstępnego, ale podłączenie Internetu do tej śruby jest o wiele trudniejsze”.

Czy istniało już jakieś rozwiązanie?

Podstawową działalnością firmy Revotec jest doradztwo, więc tak jak Michael jest spragniony innowacji, tak nigdy nie będzie to przeszkodą w znalezieniu odpowiedniego partnera do współpracy. Michael dowiedział się o Superbolt Load-Sensing Tensioner (LST), rozwiązaniu Grupy Nord-Lock z zakresu przemysłu 4.0 do ciągłego monitorowania obciążenia wstępnego, dzięki kontaktowi z Thomasem Schardaxem, inżynierem sprzedaży Grupy Nord-Lock w Austrii.

Po kilku rozmowach i spotkaniu poświęconym wymianie wiedzy w biurze Grupy Nord-Lock w Lauchheim w Niemczech obie strony uzgodniły, że wspólnie rozwiążą problem ÖBB. Na początku Joachim był zaskoczony, że Superbolt LST nie wygląda jak konwencjonalna nakrętka, ale szybko zauważył korzyści z instalacji.

Napinacze wielośrubowe Superbolt (MJT) uwzględniają wysokie wymagania dotyczące obciążenia wstępnego i rozbijają je na możliwe do opanowania momenty obrotowe, wykorzystując śruby jackbolt przewlekane przez korpus nakrętki. Na przykład, aby dokręcić zwykłą śrubę M16 do 80 kN napięcia wstępnego, potrzeba 200 Nm momentu obrotowego. Joachim mówi, że w przypadku „Superbolt LST było to tylko 12 Nm na każdej śrubie, co oznaczało, że mogłem stać na drabinie i pracować w ciasnych miejscach”.

Galeria