Strumento di ingegneria gratuito
Calcolatore dello squilibrio dell'elica
Calcola lo squilibrio ammissibile dell'elica, la forza centrifuga, l'eccentricità e la tolleranza per pala secondo la norma ISO 21940. Essenziale per il controllo delle vibrazioni dell'albero portaelica marino.
Risultati
Squilibrio ammissibile dell'elica (ISO 21940)
Lo squilibrio ammissibile per un'elica viene calcolato utilizzando la stessa formula ISO 21940-11 utilizzata per tutte le macchine rotanti:
Dove G è il grado di bilanciamento (mm/s), m è la massa dell'elica (kg), e ω = 2π·n/60 è la velocità angolare (rad/s).
Forza centrifuga da squilibrio
La forza centrifuga generata dallo squilibrio alla velocità di esercizio:
- U — squilibrio (g·mm)
- ω — velocità angolare (rad/s)
- F — forza centrifuga (N)
Tolleranza per pala
Per le eliche simmetriche, lo squilibrio totale ammissibile è suddiviso equamente tra tutte le pale:
Tipici gradi di bilanciamento per eliche
| Grado | Applicazione |
|---|---|
| G40 | Eliche per imbarcazioni da lavoro a bassa velocità, non critiche |
| G16 | Eliche marine standard, navi da carico |
| G6.3 | Imbarcazioni veloci, navi militari, traghetti passeggeri |
| G2.5 | Eliche di precisione, sottomarini a basso rumore |
Esempio pratico
Dato: Massa = 500 kg, Velocità = 300 giri/min, Grado = G16, 4 pale
ω = 2π × 300 / 60 = 31,42 rad/s
Uper = 16 × 500 × 1000 / 31,42 = 254.620 g·mm
Eccentricità = 16 × 1000 / 31,42 = 509,2 μm
F = 254.620 / 1.000.000 × 31,42² = 251,5 N
Per pala: 254.620 / 4 = 63.655 g·mm
⚠️ Nota: Le eliche marine operano in condizioni difficili. Incrostazioni, danni alle pale ed erosione da cavitazione possono alterare l'equilibrio nel tempo. Si raccomanda un monitoraggio periodico delle vibrazioni per rilevare eventuali squilibri.
Le eliche squilibrate generano forze centrifughe alla velocità di rotazione dell'albero che si trasmettono attraverso i cuscinetti fino allo scafo. Ciò provoca vibrazioni eccessive, usura accelerata dei cuscinetti e delle tenute dell'astuccio, cricche da fatica nella linea d'assi e disagio per passeggeri ed equipaggio. Un'adeguata equilibratura secondo la norma ISO 21940 riduce al minimo questi effetti.
G16 è il grado più comune per le eliche navali standard (navi mercantili, petroliere). G6.3 è utilizzato per imbarcazioni ad alta velocità, unità militari e traghetti passeggeri in cui le vibrazioni devono essere ridotte al minimo. G40 può essere sufficiente per le eliche di imbarcazioni da lavoro a bassa velocità.
Lo squilibrio residuo totale ammissibile viene suddiviso equamente tra tutte le pale. Per un'elica a 4 pale con una tolleranza totale di 1000 g·mm, ciascuna pala può avere fino a 250 g·mm. Questo presuppone che le pale siano disposte simmetricamente attorno al mozzo.
Forza centrifuga F = U × ω² / 1.000.000 (N), dove U è lo squilibrio in g·mm e ω è la velocità angolare in rad/s. Anche piccoli squilibri generano forze significative a regimi (RPM) elevati — la forza aumenta con il quadrato della velocità.
Sì, l'equilibratura in opera dell'elica è possibile utilizzando strumenti di equilibratura portatili come la serie Balanset di Vibromera. Si applicano masse di prova, si misura la vibrazione e si calcolano le masse di correzione — evitando costosi interventi in bacino di carenaggio.
Le procedure descritte in questa pagina sono state sviluppate e collaudate sul campo dal team Vibromera utilizzando il Balanset-1A, un bilanciatore portatile a due canali e analizzatore di vibrazioni per l'equilibratura dei rotori in loco.
Strumenti professionali per il bilanciamento in campo di eliche, alberi e macchinari rotanti marini. Conformità ISO 21940-11 in loco.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko è ingegnere di analisi delle vibrazioni nonché fondatore e amministratore delegato di Vibromera. Da più di 15 anni bilancia macchine rotanti sul campo anziché al banco di prova: pacciamatrici, ventilatori industriali, frantoi, centrifughe, alberi e mandrini. È da questo lavoro che sono nati gli strumenti Balanset — sono stati progettati come uno strumento che il tecnico può portare fino alla macchina e usare da solo, in loco, e non come apparecchiatura da laboratorio. Vibromera è stata fondata nel 2017 e dal 2023 ha sede a Porto, in Portogallo. Qui avvengono lo sviluppo, l'assemblaggio e l'assistenza della linea Balanset. Lo strumento di punta è il Balanset-1A, un analizzatore portatile per il bilanciamento su uno e due piani e per la diagnostica delle vibrazioni. Nikolai segue personalmente l'assistenza ai clienti, la risoluzione dei casi di bilanciamento più difficili e lo sviluppo del software. Lavora con clienti in tutto il mondo, in qualsiasi lingua.
