Spiegazione del bilanciamento dinamico (bilanciamento a due piani)

Definizione: Che cos'è il bilanciamento dinamico?

Bilanciamento dinamico è una procedura per correggere lo squilibrio in un rotore apportando correzioni di massa in un minimo di due piani separati lungo tutta la sua lunghezza. È la forma di bilanciamento più completa perché risolve simultaneamente entrambi i tipi di squilibrio: squilibrio statico (o di forza) e squilibrio di coppiaUn rotore bilanciato dinamicamente non tenderà a vibrare o "oscillare" a causa di un punto pesante o di un movimento oscillatorio durante la rotazione.

Squilibrio statico vs. dinamico: la differenza fondamentale

Per comprendere il bilanciamento dinamico, è fondamentale distinguere tra due forme di squilibrio:

• Squilibrio statico: Questa è una condizione in cui il baricentro del rotore è spostato rispetto al suo asse di rotazione. Si comporta come un singolo punto pesante. Questo può essere corretto con un singolo peso su un singolo piano e può essere rilevato anche con il rotore a riposo (staticamente).
• Squilibrio di coppia: Ciò si verifica quando un rotore presenta due punti pesanti uguali alle estremità opposte, posizionati a 180° l'uno dall'altro. Questa condizione è bilanciata staticamente (il rotore non rotola verso un punto pesante quando è fermo), ma quando ruota, i due punti pesanti creano una forza di rotazione, o "coppia", che fa oscillare il rotore da un'estremità all'altra. Lo squilibrio di coppia può essere rilevato *solo* quando il rotore è in rotazione e può essere corretto *solo* posizionando i pesi su due piani diversi per creare una coppia opposta.

Squilibrio dinamico, la condizione più comune nei macchinari reali, è una combinazione di squilibrio statico e di coppia. Pertanto, la sua correzione richiede regolazioni su almeno due piani, che è l'essenza dell'equilibratura dinamica.

Quando è necessario il bilanciamento dinamico?

Mentre il bilanciamento su un solo piano (statico) è sufficiente per oggetti stretti e a forma di disco, il bilanciamento dinamico è essenziale per la maggior parte dei rotori industriali, in particolare quando:

• La lunghezza del rotore è significativa rispetto al suo diametro. Una regola pratica comune è che se la lunghezza è superiore alla metà del diametro, è necessario un bilanciamento dinamico.
• Il rotore funziona ad alta velocità. Gli effetti dello squilibrio di coppia diventano molto più gravi all'aumentare della velocità di rotazione.
• La massa è distribuita in modo non uniforme lungo la lunghezza del rotore. Componenti come le giranti delle pompe multistadio o le lunghe armature dei motori richiedono una correzione a due piani.
• È richiesta un'elevata precisione. Per soddisfare i rigorosi requisiti di qualità dell'equilibratura (ad esempio G2.5 o superiore), è quasi sempre necessaria l'equilibratura dinamica.

Esempi di rotori che richiedono sempre un bilanciamento dinamico sono gli indotti dei motori, i ventilatori industriali, le turbine, i compressori, gli alberi lunghi e gli alberi a gomiti.

La procedura di bilanciamento a due piani

L'equilibratura dinamica viene eseguita su una macchina equilibratrice o sul campo utilizzando un analizzatore di vibrazioni portatile. Il processo, che in genere utilizza il metodo del coefficiente di influenza, prevede:

1. Esecuzione iniziale: Misurare la vibrazione iniziale (ampiezza e fase) in entrambe le posizioni dei cuscinetti.
2. Prima prova: Aggiungere un peso di prova noto al primo piano di correzione (Piano 1) e misurare la nuova risposta alle vibrazioni su entrambi i cuscinetti.
3. Seconda prova: Rimuovere il primo peso di prova e aggiungerne uno nuovo al secondo piano di correzione (Piano 2). Misurare nuovamente la risposta alle vibrazioni su entrambi i cuscinetti.
4. Calcolo: Da queste tre prove, lo strumento di equilibratura calcola quattro "coefficienti di influenza". Questi coefficienti caratterizzano il modo in cui un peso nel Piano 1 influenza la vibrazione di entrambi i cuscinetti e il modo in cui un peso nel Piano 2 influenza la vibrazione di entrambi i cuscinetti. Utilizzando queste informazioni, lo strumento risolve una serie di equazioni simultanee per determinare la dimensione e la posizione precise dei pesi di correzione necessari per entrambi i piani per eliminare lo squilibrio iniziale.
5. Correzione e verifica: I pesi di prova vengono rimossi, i pesi di correzione permanenti calcolati vengono installati su entrambi i piani e viene eseguita una prova finale per confermare che la vibrazione è stata ridotta entro la tolleranza specificata.

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