Comprensione dello sfregamento nei macchinari rotanti

Dispositivi

Equilibratore portatile e analizzatore di vibrazioni Balanset-1A

$2,347.12 Il prezzo originale era: $2,347.12.$1,901.46Il prezzo attuale è: $1,901.46.

Parti di ricambio

Sensore di vibrazioni

$106.96 Il prezzo originale era: $106.96.$71.30Il prezzo attuale è: $71.30.

Parti di ricambio

Sensore ottico (tachimetro laser)

$147.36 Il prezzo originale era: $147.36.$83.19Il prezzo attuale è: $83.19.

Dispositivi

Balanset-4

$8,084.78

Parti di ricambio

Standard magnetico Insize-60-kgf

$54.67

Parti di ricambio

Nastro riflettente

$11.88

Dispositivi

Bilanciatore dinamico "Balanset-1A" OEM

$2,061.90 Il prezzo originale era: $2,061.90.$1,663.78Il prezzo attuale è: $1,663.78.

Definizione: Che cosa è lo sfregamento?

Sfregamento è il contatto di attrito e il movimento di scorrimento relativo tra componenti rotanti e fissi nei macchinari. Questo termine enfatizza l'aspetto di attrito continuo di contatto rotore-statore, distinguendolo dal contatto intermittente leggero o dagli impatti. Lo sfregamento genera forze di attrito, produce calore significativo attraverso il lavoro di attrito e crea caratteristiche distintive vibrazione modelli caratterizzati da vortici all'indietro, componenti sub-sincrone ed effetti termici.

Il termine "sfregamento" è spesso utilizzato in modo intercambiabile con "sfregamento del rotore", sebbene lo sfregamento a volte sottolinei l'attrito e gli aspetti termici del contatto, mentre lo sfregamento del rotore può includere tutte le forme di contatto, tra cui leggeri raschiature o impatti.

Meccanica dell'attrito dello sfregamento

Modello di attrito di Coulomb

Lo sfregamento segue i principi dell'attrito secco (attrito di Coulomb):

• Forza di attrito: F = µ × N, dove µ è il coefficiente di attrito e N è la forza normale
• Direzione: Si oppone sempre al moto relativo tra le superfici
• Coefficienti tipici: Acciaio su acciaio µ ≈ 0,3-0,5; acciaio su materiale di tenuta µ ≈ 0,2-0,4
• Generazione di calore: Tutto il lavoro di attrito convertito in calore

Forze tangenziali e normali

Durante lo sfregamento:

• Forza normale: Spinge radialmente verso l'interno sul rotore
• Forza di attrito: Agisce tangenzialmente, opponendosi alla rotazione
• Forza risultante: La combinazione tende a rallentare il rotore e a deviarlo all'indietro
• Aumento della coppia: L'attrito dissipa la potenza, aumentando la coppia motrice richiesta

Modelli di vibrazione caratteristici

Vortice all'indietro

La caratteristica più distintiva dello sfregamento è il vortice all'indietro (inverso):

• La forza di attrito crea una componente tangenziale che guida il moto orbitale all'indietro
• Lancia orbita ruota in senso opposto alla direzione di rotazione dell'albero
• Frequenza tipicamente sub-sincrona (velocità inferiore a 1×)
• Frequenze comuni: 0,5×, 0,33×, 0,25× (ordini frazionari)
• Forma dell'orbita spesso irregolare o distorta

Caratteristiche dello spettro

• Picchi sub-sincroni: Picchi multipli inferiori a 1×, spesso ad armoniche frazionarie
• Componente sincrona: 1× può aumentare a causa delle forze di sfregamento
• Armoniche superiori: 2×, 3×, 4× dall'attrito non lineare
• Rumore a banda larga: Elevato livello di rumore di fondo in tutto lo spettro
• Spettro instabile: I picchi appaiono, scompaiono o cambiano frequenza

Caratteristiche della forma d'onda temporale

• Eventi impulsivi o picchi quando inizia il contatto
• Taglio o appiattimento alle massime flessioni
• Forma d'onda irregolare e non sinusoidale
• Sono presenti modelli di battimento da più frequenze

Effetti termici dello sfregamento

Generazione di calore

L'attrito converte l'energia meccanica in calore:

• Valutare: Potenza dissipata = Forza di attrito × Velocità di scorrimento
• Magnitudo: Strofinamento leggero: 10-100 watt; strofinamento intenso: kilowatt
• Concentrazione: Calore concentrato su una piccola area di contatto
• Aumento della temperatura: Nei casi più gravi le temperature locali possono superare i 500°C

Sviluppo dell'arco termico

Il ciclo di feedback calore-vibrazione:

1. Lo sfregamento iniziale genera calore su un lato dell'albero
2. Il riscaldamento asimmetrico crea arco termico
3. L'arco termico aumenta la flessione dell'albero
4. Una maggiore flessione provoca uno sfregamento più intenso
5. Più sfregamento genera più calore
6. Il feedback positivo può portare a un rapido fallimento

Effetti termici secondari

• Riscaldamento dei cuscinetti: Calore condotto attraverso l'albero ai cuscinetti
• Degradazione dell'olio: Le temperature eccessive decompongono il lubrificante
• Modifiche materiali: Trasformazioni di fase o cambiamenti metallurgici nelle zone termicamente alterate
• Stress termico: Può innescare crepe nelle regioni sottoposte a stress termico

Metodi di rilevamento

Monitoraggio delle vibrazioni

• Allarmi sub-sincroni: Attenzione ai picchi a velocità di corsa pari a 0,3-0,5 volte
• Monitoraggio dell'orbita: Analisi orbitale automatizzata che rileva il vortice all'indietro
• Cambiamenti spettrali: Algoritmi che rilevano la comparsa improvvisa di più armoniche
• Ritaglio della forma d'onda: Rilevamento della distorsione non sinusoidale

Monitoraggio della temperatura

• Sensori di temperatura dei cuscinetti con allarmi a rapido aumento
• Monitoraggio della temperatura a infrarossi delle sezioni esposte dell'albero
• Monitoraggio della differenza di temperatura (cuscinetto superiore vs. inferiore)
• Allarmi di variazione della velocità (ad esempio, > 5°C/minuto)

Indicatori aggiuntivi

• Aumento della coppia: Il consumo di energia aumenta a causa dell'attrito
• Fluttuazione della velocità: Piccole variazioni di velocità dovute alla variazione della coppia di attrito
• Emissione acustica: Suono ad alta frequenza dal contatto
• Ispezione visiva: Detriti da usura, scolorimento, danni visibili

Azioni di risposta

Azioni immediate

1. Ridurre la gravità: Ridurre la velocità o il carico se è sicuro farlo
2. Monitorare attentamente: Osservazione continua delle vibrazioni e della temperatura
3. Prepararsi allo spegnimento: Preparare l'arresto di emergenza
4. Arresto di emergenza: Se le vibrazioni o la temperatura aumentano
5. Consenti tempo di recupero: Azionare l'attrezzatura di tornitura o consentire il raffreddamento naturale prima dell'ispezione

Indagine

• Ispezionare per verificare la presenza di prove fisiche di contatto
• Misurare le distanze nei punti di sfregamento sospetti
• Controllare l'arco termico o l'arco permanente dell'asta
• Identificare la causa principale (vibrazioni eccessive, spazio insufficiente, ecc.)

Azioni correttive

• Aumentare le autorizzazioni: Lavorare le aree danneggiate o sostituire i componenti
• Risolvi la causa principale: Bilanciare il rotore, correggere l'allineamento, risolvere i problemi dei cuscinetti
• Sostituire le parti danneggiate: Guarnizioni, componenti dei cuscinetti, sezioni dell'albero secondo necessità
• Verifica autorizzazioni: Verificare che vi siano spazi adeguati in tutte le posizioni prima di riavviare

Lo sfregamento è uno dei guasti più gravi legati alle vibrazioni nei macchinari rotanti. Il suo potenziale di rapida escalation attraverso il feedback termico richiede un riconoscimento immediato, una risposta tempestiva e una correzione accurata per prevenire guasti catastrofici nelle apparecchiature critiche.

---

← Torna all'indice principale