Łożysko karuzeli: objawy zużycia i kiedy wymiana

Konserwator chwyta poręcz stojącej karuzeli i pociąga ją w bok. Platforma daje się przesunąć o kilka milimetrów. Z tego gestu nie wynika jeszcze, co się zużyło: wyrobiona bieżnia i wyrobione wrzeciono dają z zewnątrz identyczny objaw. Kontrola funkcjonalna odbywa się bez rozbierania mechanizmu, więc rozstrzygnięcie zostaje odłożone do demontażu.

Ten tekst dotyczy jednego węzła. Pełna lista czynności przy urządzeniu jest w tekście o konserwacji karuzeli, a podział obowiązków między zarządcą i osobą z przygotowaniem technicznym w tekście o przeglądach placu zabaw. Tutaj jest mechanika.

Jakie łożyska pracują w karuzelach na placach zabaw?

Nie ma jednego rozwiązania i to pierwsza rzecz, która decyduje o planie konserwacji. Jedna konstrukcja ma punkt smarowania, druga łożysko zamknięte fabrycznie i w jej karcie konserwacji nie ma pozycji „smarowanie”, tylko „wymiana”. Które rozwiązanie pracuje w konkretnym urządzeniu, mówi wyłącznie jego instrukcja. Przy węźle zakrytym osłoną z zewnątrz tego nie ustalisz, a od typu łożyska zależy, czy czynnością konserwacyjną jest smarowanie, czy wymiana.

Przy wieńcu obrotowym dochodzi warunek, o którym łatwo zapomnieć przy naprawie. Nośność odczytana z katalogu łożyska zakłada obsadzenie wszystkich otworów śrubowych i dokręcenie momentem podanym przez jego producenta. Wkręcenie czterech śrub z ośmiu po wymianie zmienia nośność węzła, nawet jeśli urządzenie się kręci. Klasę śrub i moment bierze się z dokumentacji tego konkretnego łożyska, nie z analogii do innej konstrukcji. Stąd też bierze się objaw, który straszy bez powodu: opór przy ruszaniu z miejsca jest większy niż opór w ruchu, więc karuzela, która ciężko rusza, a potem obraca się normalnie, nie musi być uszkodzona.

Dlaczego łożysko karuzeli zużywa się inaczej niż w maszynie?

Artykuł przeglądowy w czasopiśmie TLT wydawanym przez STLE opisuje, co się dzieje przy małych kątach ruchu, niskich prędkościach i dużych obciążeniach: zanika film elastohydrodynamiczny, czyli warstwa oddzielająca kulkę od bieżni. Pojawia się zużycie powierzchniowe, nazywane fałszywymi odciskami Brinella, a w dalszym etapie korozja cierna. Mechanizm jest mało intuicyjny: małe oscylacje nie przepychają smaru przez łożysko, tylko wypychają go z obszaru styku. Smaru jest w węźle tyle samo, a filmu nie ma.

Z tego opisu wynika praktyczny wniosek dla placu zabaw. Urządzenie, na którym dzieci częściej kołyszą platformą w jedną i w drugą stronę, niż rozkręcają ją do pełnych obrotów, pracuje w gorszym reżimie, choć na liczniku obrotów wyglądałoby na mniej używane. Kołysanie jest tu obciążeniem, nie oszczędzaniem urządzenia.

Jakie są tryby zużycia łożyska i jak je rozpoznać?

Taksonomia z atlasu uszkodzeń Timkena pozwala nazwać to, co widać po rozebraniu węzła. Nazwa trybu prowadzi do przyczyny, a przyczyna decyduje, czy po wymianie łożyska problem wróci.

Ostatni wiersz tej tabeli jest przy karuzelach ważniejszy niż pozostałe, bo przyczyna powstaje przy montażu i nie znika po wymianie części. Słup ustawiony poza pionem obciąża łożysko jednostronnie przez cały okres eksploatacji. Wymagania wobec podłoża i kolejność prac opisaliśmy w tekście o montażu karuzeli i fundamencie.

Co oznacza hałas, luz i opór przy obrocie?

Trzy objawy, trzy różne diagnozy. Hałas wskazuje na zanieczyszczenie albo brak filmu smarnego, luz na wyrobioną geometrię, a opór najczęściej na montaż, nie na łożysko.

Hałas

Chrobot narastający przy każdym obrocie i zgrzytanie to objaw zanieczyszczenia bieżni albo zaniku filmu smarnego. Hałas rzadko przychodzi sam i zwykle towarzyszy mu skrócony wybieg platformy, bo jedno i drugie ma tę samą przyczynę: podwyższone tarcie w węźle. Dlatego liczba obrotów swobodnego wybiegu pustej platformy, zapisana przy obchodzie, jest użyteczniejsza od wrażenia, że coś zgrzyta bardziej niż wcześniej.

Opór

Tu najłatwiej postawić złą diagnozę. Instrukcja użytkowania i konserwacji urządzeń Richter Spielgeräte podaje kryterium dwustronne: mechanizm ma pracować swobodnie, ale urządzenie nie powinno obracać się samo. Przy braku swobody pracy instrukcja każe sprawdzić najpierw stopień dociśnięcia śrub, a dopiero potem łożysko. Zbyt duży opór bywa więc skutkiem dokręcania, nie zużycia, a wymiana sprawnego łożyska przy nieruszonych śrubach kończy się tym samym objawem po naprawie.

Luz i kołysanie platformy

Luz poprzeczny i pionowy wyczuwa się ręką i to najmniej jednoznaczny objaw ze wszystkich. Ten sam ruch platformy daje wyrobiona bieżnia, wyrobione wrzeciono i poluzowane połączenie pod platformą. Dlatego wpis w karcie przeglądu powinien nazywać objaw, a nie przyczynę: wyczuwalny ruch platformy w kierunku poprzecznym i pionowym, z podaniem, w którym kierunku jest większy. Przyczynę rozstrzyga demontaż, którego kontrola funkcjonalna nie obejmuje.

Pionowe kołysanie platformy w trakcie obrotu to już inna kategoria. Poradnik CPSC dla placów publicznych zaleca, żeby platforma karuzeli nie wykonywała ruchu górno-dolnego, więc oscylacja pionowa jest usterką, a nie cechą urządzenia. Luz ma też konsekwencję wymiarową, o której przy ocenie mechanizmu się nie myśli: osiadanie platformy na wyrobionym łożysku zmienia prześwit nad gruntem, czyli wymiar sprawdzany przy przeglądzie niezależnie od stanu łożyska. Prześwity i szczeliny przy urządzeniach obrotowych rozpisaliśmy w tekście o szczelinach w karuzeli. Zużyte łożysko potrafi więc wygenerować uwagę kontrolną dotyczącą wymiaru, nie mechanizmu.

Co robi z łożyskiem woda i piasek?

Woda rozrywa film smarny, piasek ściera bieżnię, a oba czynniki pracują cicho do dość późnego etapu. Wodę w smarze widać po barwie: smar robi się mleczny. Ile jej jest i czy to już za dużo, wynika z karty środka smarnego użytego w urządzeniu, bo progi różnią się między rodzajami smaru na tyle, że jedna liczba dla wszystkich nie ma sensu. Karuzela stoi pod otwartym niebem, więc woda trafia do węzła przy każdym deszczu i przy każdej odwilży, a zatrzymuje ją tylko uszczelnienie. W tabeli trybów wyżej zużyte uszczelnienie stoi dokładnie w rubryce przyczyn korozji.

Piasek działa inaczej. Cząstki wnikają w miękką powierzchnię i ścierają tę współpracującą, co atlas Timkena opisuje jako zużycie ścierne: wzdłużne żłobkowanie bieżni z punktowymi odpryskami. Przy prędkościach obrotowych karuzeli nie ma siły, która wyrzuciłaby zanieczyszczenie z węzła, więc raz wprowadzony piasek zostaje w nim na stałe. Wynika z tego prosta zasada: przy karuzeli stojącej obok piaskownicy stary smar usuwa się przed aplikacją nowego, bo inaczej dokłada się warstwę do ścierniwa. Co jeszcze zmienia zima i sól z chodnika, jest w tekście o zimowaniu placu zabaw.

Jak często sprawdzać i smarować łożysko karuzeli?

Pierwszeństwo ma instrukcja konkretnego urządzenia, bo tylko ona zna jego typ łożyska. Norma układa wokół tego trzy poziomy kontroli i to jest szkielet, do którego dopisuje się czynności przy mechanizmie.

Czego w tej tabeli nie ma, to warunków na placu. Piasek pod urządzeniem, woda po każdej odwilży i sól z chodnika skracają realny interwał smarowania względem założeń producenta, bo wszystkie trzy niszczą albo film smarny, albo uszczelnienie. Nie przeliczamy tego na procenty, bo każdy taki rachunek byłby naszym, a nie wartością z karty urządzenia. Praktyczny wniosek jest prostszy: jeśli instrukcja podaje przedział, karuzela przy piaskownicy i przy solonym chodniku trafia na jego krótszy koniec.

Druga rzecz widać dopiero w zestawieniu: kontrole z normy PN-EN 1176-7 są niedemontażowe. Łożysko zakryte osłoną pozostaje w nich nieocenione, a uszkodzenia od wody przebiegają bez objawów zewnętrznych do dość późnego etapu. Tę lukę zamyka tylko zaplanowany demontaż węzła, w terminie z instrukcji producenta albo ustalonym z osobą kompetentną przy kontroli podstawowej. Norma takiego przeglądu nie nakazuje, więc jeśli ma się odbywać, musi trafić do polityki przeglądów zarządcy terenu.

Kiedy to jeszcze konserwacja, a kiedy już wymiana?

Decyduje jedno pytanie: czy zużycie zmieniło już geometrię urządzenia. Kolejność czynności przy diagnozie wygląda tak:

1. Rozkręć pustą platformę ręką i policz, ile obrotów wybiega swobodnie. Zapisz tę liczbę w dokumentacji, bo przy następnym obchodzie będzie się do czego porównać.
2. Sprawdź dokręcenie połączeń śrubowych, zanim ocenisz łożysko. Przy nadmiernym oporze to pierwsza przyczyna do wykluczenia, zgodnie z instrukcją producenta urządzenia.
3. Chwyć poręcz i pociągnij w bok, potem w górę. Luz w obu kierunkach zapisz osobno, bo w konstrukcjach z osobnym łożyskiem osiowym i promieniowym wskazują na różne elementy.
4. Zmierz prześwit nad gruntem w kilku punktach obwodu. Różnica między punktami przy nieruchomej platformie oznacza nierównomierne osiadanie.
5. Obróć platformę wolno i obserwuj, czy krawędź nie podnosi się i nie opada. Kołysanie pionowe kończy diagnozę na placu: dalsze oględziny nic nie wniosą, potrzebna jest ocena z demontażem, a do tego czasu rozsądniej urządzenie zamknąć.
6. Jeśli po dosmarowaniu hałas wraca w ciągu kilku tygodni, mechanizm wymaga rozebrania i oceny bieżni. Dalsze smarowanie tylko przesuwa termin.

Smar odbudowuje film oddzielający elementy toczne od bieżni. Nie odbudowuje materiału, który już ubył, więc żłobek, odprysk ani wgłębienie w rozstawie kulek nie są czymś, co smarowanie naprawi. Przy łożyskach ślizgowych z tworzywa rozstrzygnięcie jest prostsze, bo ich się nie smaruje: ocenia się swobodę pracy i luz osi, a przy zbyt dużym luzie wymienia się element.

Ile trwa i ile kosztuje wymiana łożyska?

Publicznych cen z polskiego rynku nie ma i nie będziemy ich szacować. Da się natomiast wskazać, co o tym rachunku decyduje, zanim zapytasz serwis o wycenę:

• Czy łożysko występuje w katalogu producenta jako osobna część, czy tylko w zespole z wrzecionem. W drugim przypadku kupuje się komplet.
• Czy producent urządzenia nadal działa i ma dokumentację tego modelu. Bez tego część bywa wykonywana na zamówienie.
• Ile pracy wymaga dostęp do węzła: czy wystarczy dostęp od spodu, czy trzeba zdjąć platformę.
• Czy przy demontażu wyjdzie druga przyczyna. Słup poza pionem albo pracujący fundament zużyje nowe łożysko tak samo jak stare.

Najdroższy bywa nie element, tylko przestój. Urządzenie z taśmą ostrzegawczą działa na odbiór placu tak samo jak urządzenie, którego nie ma, a oczekiwanie na część wykonywaną na zamówienie trwa dłużej niż sama naprawa. Dlatego dane producenta i oznaczenie urządzenia z tabliczki znamionowej warto mieć w dokumentacji placu, zanim łożysko zacznie hałasować. Kiedy naprawy przestaje się dać obronić rachunkiem, rozpisaliśmy w tekście o wymianie starego urządzenia.

Co obciąża łożysko najbardziej?

Nie liczba dzieci, tylko sposób korzystania. Przeciążenie statyczne i udary dają prawdziwe odciski Brinella oraz wyrwy materiału po przekroczeniu dopuszczalnych naprężeń. Rachunek „masa razy ramię” nie obejmuje tego, co dzieje się na placu zabaw najczęściej: wsiadania w ruchu, skoków na platformę i nagłych zatrzymań. Nośność z karty urządzenia dotyczy obciążenia w granicach, do których konstrukcja została policzona, a nie obciążenia udarowego.

Drugim czynnikiem jest prędkość. Poradnik CPSC dla placów publicznych, dokument zalecający, a nie przepis, podaje dla karuzel ograniczenie prędkości obwodowej do 13 stóp na sekundę, czyli około 4 metrów na sekundę. Czym konkretne urządzenie to ograniczenie realizuje, wynika z jego dokumentacji. Co z wymagań dla urządzeń obrotowych znajduje się w europejskiej części 5 normy, opisaliśmy w tekście o normie EN 1176-5, a przeliczenie dopuszczalnej masy na liczbę dzieci w tekście o nośności karuzeli.

Jak to wygląda w naszych karuzelach

Produkujemy trzy karuzele metalowe i huśtawkę ważkę, wszystkie zgodne z EN 1176 i objęte dwuletnią gwarancją. Karuzele mają nośność od 160 do 200 kg, przedział wieku od 3 do 12 albo do 14 lat i strefę bezpieczeństwa 2 m od krawędzi urządzenia. Huśtawka ważka ma nośność do 100 kg i przedział od 3 do 10 lat, a jej strefy bezpieczeństwa w karcie produktu nie podajemy.

Typu łożyska, środka smarnego ani interwału smarowania w karcie produktu też nie ma i nie przepisujemy tam liczb z cudzych kart konserwacji. Jeśli potrzebujesz tych danych do dokumentacji placu albo do planu przeglądów, napisz do nas: odpowiemy tym, co potwierdzimy przy konkretnym egzemplarzu, i powiemy wprost, czego nie potwierdzimy.