Awarie karuzeli: katalog usterek i diagnostyka

Karuzela zgrzyta, ciężko się obraca i zatrzymuje się po jednym obrocie. Trzy objawy naraz, a w karcie przeglądu zmieszczą się jako jeden wpis: „karuzela do sprawdzenia”. Taki wpis nie odpowiada na pytanie, które za nim stoi: czy dzieci mogą na niej jeździć do końca tygodnia.

Ten tekst jest o rozpoznawaniu i decyzji. Harmonogram obchodów, momenty dokręcania i czynności rutynowe opisaliśmy osobno w tekście o konserwacji karuzeli, a podział obowiązków między zarządcą, producentem i osobą wykonującą kontrolę roczną w tekście o przeglądach placu zabaw.

Jak zdiagnozować hałas albo chwianie karuzeli?

Tabela łączy objaw z najczęstszą przyczyną i z działaniem. Kolumna trzecia zawiera rozstrzygnięcie: czy urządzenie zostaje w eksploatacji.

Diagnostyka bez narzędzi: pięć ruchów

Sekwencja zajmuje około pięciu minut przy pustym urządzeniu. Kolejność ma znaczenie, bo każdy krok zawęża rozpoznanie.

1. Rozkręć pustą platformę ręką i policz, ile obrotów wybiegnie. Spadek wybiegu wobec poprzedniego sezonu jest pierwszym mierzalnym objawem węzła obrotowego.
2. Słuchaj przy obrocie z zamkniętymi oczami. Dźwięk narastający równo przy każdym obrocie to inny trop niż stuknięcie powtarzające się raz na obrót, które wskazuje jedno miejsce bieżni.
3. Chwyć poręcz i pociągnij w bok, potem w górę. Pierwszy ruch pokazuje luz poprzeczny, drugi luz osiowy. Drugi jest poważniejszy.
4. Oprzyj się na słupie całym ciężarem i popatrz na styk z betonem. Ruch słupa, pęknięcie na obrysie fundamentu i wypłukany grunt oznaczają jedną sprawę: kotwienie.
5. Obejdź urządzenie i patrz tylko na spoiny i na strefę przy gruncie. Rdzawe zacieki i odpryski powłoki akurat na linii spoiny są jedynym objawem, jaki daje pęknięcie, zanim stanie się widoczne.

Co znaczy, że karuzela ciężko się kręci?

Wzrost oporu ma dwie zupełnie różne przyczyny i pierwsza z nich nie dotyczy łożyska. Mechanizm ma pracować swobodnie, ale urządzenie nie ma obracać się samo z siebie, więc połączenie platformy z węzłem obrotowym dokręca się na moment podany w instrukcji konkretnego urządzenia. Dokręcone za mocno podnosi opór tak samo skutecznie jak zużyta bieżnia, tylko naprawa kosztuje jeden ruch kluczem. Dlatego kolejność jest taka: najpierw dokręcenie, potem łożysko.

Druga przyczyna to zanieczyszczenie. Piasek wnika w smar i pracuje jak ścierniwo, a w karuzeli pogarsza to geometria: wał jest pionowy, więc nic nie wypycha cząstek na zewnątrz, a prędkości są za małe, żeby odrzucić je odśrodkowo. W taksonomii uszkodzeń Timkena zanieczyszczenie cząstkami ściernymi zostawia na bieżni wzdłużne żłobkowanie i punktowe odpryski, a typową przyczyną korozji i wżerów są zużyte albo uszkodzone uszczelnienia. To znaczy, że przy karuzeli obok piaskownicy sprawdzanie uszczelnienia jest ważniejsze od częstszego smarowania.

Interwały smarowania z wykresów producentów łożysk zakładają warunki czyste i wał poziomy. Karuzela nie spełnia żadnego z tych dwóch założeń, a kierunek korekty jest w obu przypadkach ten sam: w dół. Przy wale pionowym Machinery Lubrication zaleca częstsze dosmarowywanie, bo smar spływa z górnej strefy łożyska. Mnożenie takich korekt przez siebie nie daje jednak liczby, którą dałoby się komuś podać, dlatego interwał bierz z instrukcji konkretnego urządzenia, a wykres traktuj jako wyjaśnienie, dlaczego ten interwał jest krótszy, niż się wydaje.

Skąd się bierze hałas i chrobot przy obrocie?

Karuzela to przypadek, dla którego klasyczne obliczenia trwałości łożysk nie działają. Pracuje wolno, z przerwami, pod dużym obciążeniem, a w fazie rozkołysania wykonuje małe ruchy wahadłowe. Przy małych amplitudach smar nie zostaje przepchnięty przez łożysko, tylko wypchnięty ze strefy styku, i film smarny zanika, choć smaru w łożysku jest dość. Taksonomia uszkodzeń Timkena nazywa skutki: fałszywe odciski Brinella, a w dalszym etapie korozja cierna. Środek zaradczy nic nie kosztuje: przy każdym obchodzie zrób kilka pełnych obrotów platformy, żeby rozprowadzić smar po całej bieżni, i dopiero potem oceniaj wybieg.

Taksonomia Timkena daje nazwy pozostałym dźwiękom. Obciążenie udarowe, czyli wskakiwanie na rozpędzoną platformę i hamowanie nogami, zostawia prawdziwe odciski Brinella. Nadmierny luz wewnętrzny daje ślady ząbkowania na bieżni. Niedostateczna grubość filmu smarnego przy wysokich obciążeniach i niskich obrotach to osobny mechanizm, niezależny od tego, ile smaru wpompowano. Wspólna cecha wszystkich trzech: gdy bieżnia ma już odpryski, ubytek materiału nie wraca po przesmarowaniu i jedynym wyjściem jest wymiana.

Luz na platformie: łożysko czy wrzeciono?

Tego nie da się rozstrzygnąć z zewnątrz i nie warto udawać, że jest inaczej. Wyczuwalny ruch w węźle obrotowym wskazuje albo na zużyte łożysko, albo na zużyte wrzeciono, a oba dają ten sam objaw: platforma daje się przesunąć w bok, przy większym zużyciu także w górę. Rozróżnienie wymaga demontażu i w praktyce serwisowej często przestaje mieć znaczenie, bo zespół łożyskowy i wrzeciono bywają sprzedawane jako jedna pozycja katalogowa.

Praktyczna granica leży w kierunku luzu. Granicznej wartości luzu poprzecznego tutaj nie podajemy: zależy ona od konstrukcji konkretnego urządzenia i w instrukcji może jej w ogóle nie być, więc luz wyczuwalny ręką zgłasza się niezależnie od tego, ile wynosi. Luz osiowy, czyli ruch platformy w górę i w dół, jest poważniejszy, bo cały ciężar platformy razem z dziećmi przechodzi przez ten właśnie węzeł. Jeśli po chwyceniu poręczy platforma daje się podnieść albo osiada pod naciskiem, urządzenie idzie z użytku.

Zużycie węzła obrotowego ma jeszcze jeden skutek, o którym łatwo zapomnieć przy ocenie hałasu: platforma opada i maleje prześwit nad gruntem. Z usterki mechanicznej robi się wtedy niezgodność z wymaganiami dotyczącymi zakleszczeń, bo dopuszczalność szczeliny zależy od jej wymiaru, a wymiar właśnie się zmienił. Liczby, które wtedy decydują, rozpisaliśmy w tekście o szczelinach w karuzeli.

Poluzowane śruby: kiedy to już nie wina śruby

Luźne nakrętki, wystające gwinty bez kołpaków i brakujące zatyczki usuwa się w ramach czynności rutynowych, a zestawienie uchybień z kontroli placów zabaw wraz z liczbami zebraliśmy osobno w tekście o nieprawidłowościach na placach zabaw. Diagnostycznie liczy się tu jednak co innego: ślad obrotu pod łbem śruby, czyli otarcie powłoki w kształcie łuku. Ten ślad mówi, że połączenie już pracowało, nawet jeśli dziś jest dokręcone.

Jeżeli to samo połączenie luzuje się przy każdym obchodzie, przyczyna leży poza śrubą: w wyrobionym otworze, wygiętym uchwycie albo w elemencie, który przenosi obciążenie inaczej, niż założył konstruktor. Czwarte dokręcenie nie naprawia niczego, a dokręcanie na wyczucie, bez momentu z instrukcji, kończy się albo dalszym luzem, albo zerwanym gwintem.

Pęknięta spoina: gdzie szukać i czego nie widać

Spoiny w karuzeli pękają w węzłach rura do rury, bo tam zbiega się geometria trudna do wykonania i koncentracja naprężeń. Mechanizm podpowiadają materiały techniczne TWI: podtopienie przy palcu spoiny zmniejsza przekrój i tworzy koncentrator naprężeń, co skraca życie zmęczeniowe złącza, a karuzela pracuje pod obciążeniem cyklicznym.

Część wad spoin jest niewykrywalna wzrokowo. Przyklejenie, czyli brak stopienia ze ścianką rowka albo z poprzednim ściegiem, jest wadą płaską i oględziny jej nie pokażą, dopóki nie wyjdzie na powierzchnię. Dlatego kontrola spoin w konstrukcjach stalowych ma dwa poziomy: badanie wzrokowe złącza, którego metodykę opisuje EN ISO 17637, a po wykryciu wady powierzchniowej badanie magnetyczno-proszkowe albo penetracyjne tego miejsca. Na placu zabaw to oznacza prostą regułę: rdzawy zaciek albo odprysk lakieru dokładnie na linii spoiny jest wskazaniem do badania.

Naprawa pękniętej spoiny na placu, bez procedury spawania i bez kontroli po naprawie, jest najgorszym z możliwych rozwiązań, bo przywraca wygląd i nie przywraca nośności. Pęknięcie w elemencie nośnym należy do czterech sytuacji, w których naprawa przestaje być opłacalna, opisanych w tekście o wymianie starego urządzenia.

Korozja i uszkodzona powłoka: kosmetyka czy koniec urządzenia?

Rozstrzyga miejsce, nie wielkość. Odprysk na płaskiej powierzchni platformy jest pozycją dla zaprawki. Rdza wychodząca spod powłoki u podstawy słupa, pęcherze na obwodzie przy gruncie i zacieki z wnętrza profilu to inna sprawa, bo w przekroju zamkniętym korozja postępuje od środka i do momentu przebicia ścianki nie daje objawu proporcjonalnego do szkody. Przy cienkościennych profilach ubytek liczony w dziesiątych milimetra zabiera realny procent nośności przekroju.

Odkopanie fundamentu i sprawdzenie korozji, kotwienia oraz stanu betonu jest czynnością, którą pomija się najczęściej, bo wymaga łopaty i nie daje widocznego efektu. Dotyczy przy tym jedynego miejsca, gdzie korozja pracuje w wilgoci stale i bez dostępu powietrza: styku słupa z betonem i samej kotwy. Zalecamy ją raz w roku, a przy urządzeniach stojących tam, gdzie woda z opadów zbiera się przy podstawie, częściej. Jak działają poszczególne systemy powłok i co się dzieje po odprysku na stali ocynkowanej, rozpisaliśmy w tekście o malowaniu proszkowym i ocynku.

Woda dotyczy też węzła obrotowego. Smar z wodą ma mleczny kolor, a próbka nałożona na folię i podgrzana trzaska. Dalej bez laboratorium nie pójdziesz i nie ma po co: uszkodzenia od wody nie dają objawu aż do demontażu, więc ocenia się szczelność uszczelnień. W taksonomii Timkena zużyte albo uszkodzone uszczelnienie jest typową przyczyną wżerów na bieżni.

Co można naprawić samemu, a co wymaga wyłączenia urządzenia?

Podział jest trójstopniowy i pierwsze pytanie nie dotyczy umiejętności, tylko tego, czy czynność zmienia konstrukcję.

Wyłączenie z użytku jest czynnością formalną. Zarządca terenu odpowiada za dopuszczenie urządzenia do zabawy i właśnie wpis z datą oraz zdjęcie stanowią dowód reakcji. Kto ponosi konsekwencje przy braku takiej reakcji, opisaliśmy w tekście o tym, kto odpowiada za wypadek na placu zabaw, a to, o jaką dokumentację prosi ubezpieczyciel po zdarzeniu, w tekście o ubezpieczeniu placu zabaw.

Ile trwa naprawa łożyska i czym się kończy czekanie?

Naprawa węzła obrotowego rzadko rozbija się o robociznę. Rozbija się o dostępność części: zespół łożyskowy do karuzeli bywa pozycją produkowaną na zamówienie, a przy urządzeniu sprzed kilkunastu lat albo po producencie, który zniknął z rynku, dochodzi jeszcze ustalenie, co właściwie jest w środku. Kwot cudzych napraw nie podajemy, bo zależą od konstrukcji i od tego, czy część trzeba dorobić. Policzyć warto inaczej: tygodnie przestoju w sezonie bywają kosztowniejsze od samej naprawy.

Z tego wynika jedno praktyczne zalecenie dotyczące kolejności: najpierw ustal dostępność części, potem planuj wyłączenie. Przy jednym urządzeniu na placu takie rozpoznanie bywa nadmiarem. Przy kilkunastu placach w gminie opłaca się mieć je zrobione z wyprzedzeniem, zamiast zaczynać je w dniu, w którym karuzela stanęła.

Przy urządzeniu naszej produkcji opisz objaw i dołącz zdjęcie, a powiemy, czego dotyczy zgłoszenie. Gwarancja wynosi 2 lata, a czego wymaga się w tym okresie od użytkownika, wynika z instrukcji eksploatacji dołączanej do urządzenia. Jeżeli naprawa przestaje mieć sens, rachunek i cztery sytuacje przesądzające o wymianie są w tekście o wymianie starego urządzenia.

Dlaczego kontrola co 1 do 3 miesięcy nie wystarcza przy łożysku?

Trzystopniowy reżim kontroli z normy PN-EN 1176-7 obejmuje oględziny rutynowe, kontrolę funkcjonalną co 1 do 3 miesięcy z naciskiem na zużycie części ruchomych i roczną kontrolę podstawową. Wszystkie trzy mają to samo ograniczenie: są niedemontażowe. Zespół łożysk w karuzeli jest zabudowany pod platformą właśnie po to, żeby chronić go od brudu, więc ocenia się go po objawach: po wybiegu, oporze i luzie.

Częstotliwość z normy jest wymaganiem minimalnym, więc przy intensywnie używanym urządzeniu harmonogram warto zagęścić. Karuzela na placu przyszkolnym pracuje w tygodniu intensywniej niż ta w ośrodku czynnym dwa miesiące w roku, więc przy pierwszej ustaw kontrolę funkcjonalną na krótszym końcu przedziału, a oględziny części ruchomych włącz do obchodu rutynowego: wybieg platformy, luz przy poręczy, opór przy pierwszym obrocie. Harmonogram czynności rozpisaliśmy w tekście o konserwacji karuzeli, a wymagania części 5 normy dla urządzeń obrotowych w tekście o normie EN 1176-5.

Jak to wygląda przy naszych karuzelach?

Produkujemy trzy karuzele i jedną huśtawkę. Wszystkie są stalowe, malowane proszkowo i mają atest EN 1176. Przy trzech karuzelach strefa bezpieczeństwa wynosi 2 m od krawędzi urządzenia. Dla Huśtawki Ważki liczy się ją inaczej, bo zależy od wychylenia siedziska, więc nie podajemy jej jako jednej liczby. Nośności wynoszą od 160 kg w Karuzeli Krzyżowej, przez 180 kg w Karuzeli Tarczowej, do 200 kg w Karuzeli Kołowej Trzmiel. Diagnostyka opisana wyżej dotyczy ich dokładnie tak samo jak urządzeń innych wytwórców, bo objawy zużycia węzła obrotowego nie zależą od marki.

Przy diagnostyce liczy się wymiar zmierzony na urządzeniu. Prześwit nad gruntem, luz przy poręczy i szerokość szczeliny sprawdza się na miejscu, przyrządem, przy pustej platformie.