Strumento di ingegneria gratuito #033
Identificatore della sorgente di vibrazione
Strumento diagnostico interattivo: inserisci la frequenza delle vibrazioni in base alla velocità di rotazione per identificare le probabili fonti di guasto dei macchinari rotanti.
Risultati diagnostici
Riferimento completo frequenza–guasto
Analisi della frequenza delle vibrazioni
Ogni guasto meccanico produce vibrazioni a frequenze caratteristiche correlate alla velocità di rotazione dell'albero. Identificando la frequenza dominante in uno spettro di vibrazioni ed esprimendola come un ordine (multiplo) della velocità dell'albero, è possibile determinare la fonte di guasto più probabile.
Calcolo dell'ordine
Dove f_vibrazione è la frequenza dominante misurata in Hz e giri al minuto è la velocità di rotazione dell'albero.
Frequenze di guasto comuni
| Ordine (armonica) | Frequenza | Fonte primaria | Indicatori aggiuntivi |
|---|---|---|---|
| 1x | Velocità dell'albero | Squilibrio | Fase stabile, proporzionale al quadrato della velocità |
| 1x | Velocità dell'albero | Albero piegato | Elevata vibrazione assiale, fase stabile |
| 2x | 2 x velocità dell'albero | Disallineamento | Elevata vibrazione assiale, fase a 180° attraverso il giunto |
| 3x | 3 x velocità dell'albero | Grave disallineamento | Sono presenti più armoniche |
| 0,42–0,48x | Sub-sincrono | Vortice d'olio | Cuscinetti a strisciamento, dipendenti dalla velocità |
| 0,5x | Metà velocità dell'albero | Allentamento meccanico / sfregamento | Subarmoniche frazionarie |
| Armoniche multiple | 1x, 2x, 3x… | Allentamento meccanico | Molte armoniche della velocità di funzionamento |
| Non sincrono | BPFO, BPFI, BSF | Difetti dei cuscinetti | Modulato dalla velocità di funzionamento |
| Z x giri/min | Passaggio delle pale | Problemi di flusso | Pulsazione, cavitazione |
| Z x giri/min | Ingranamento | Problemi con gli ingranaggi | Le bande laterali indicano quale ingranaggio |
| 2x linea (100/120 Hz) | Frequenza fissa | Elettrico | Scompare quando l'alimentazione viene rimossa |
Guida all'angolo di fase
L'analisi di fase è fondamentale per distinguere i guasti alla stessa frequenza. A 1x: fase stabile = sbilanciamento, 180° attraverso l'accoppiamento = disallineamento, fase instabile = allentamento. Utilizzare sempre un riferimento tachimetrico.
Esempio pratico
Dato: Velocità di rotazione = 1500 giri/min, frequenza dominante = 75 Hz
Frequenza di velocità di rotazione = 1500 / 60 = 25 Hz
Ordine = 75 / 25 = 3,0x
Principale causa sospetta: Grave disallineamento o allentamento meccanico
Consigliato: controllare l'allineamento del giunto, ispezionare i bulloni di montaggio, verificare la fondazione
⚠️ Nota: Questo strumento fornisce indicazioni basate sulle relazioni più comuni tra guasti e frequenza. Una diagnosi definitiva richiede la correlazione con i dati di fase, la forma d'onda temporale, i grafici orbitali, le condizioni operative e la cronologia della macchina. Verificare sempre con misurazioni aggiuntive.
La maggior parte dei guasti meccanici produce vibrazioni a frequenze caratteristiche legate alla velocità di rotazione dell'albero:
- 1× RPM: Squilibrio (il più comune), albero inflesso, gioco meccanico
- 2× RPM: Disallineamento (indicatore primario)
- 0.42–0.48×: Vortice d'olio (oil whirl) nei cuscinetti radenti
- Non sincrone: Difetti dei cuscinetti
Esprimere la frequenza di vibrazione come multiplo (ordine) della velocità dell'albero, quindi confrontarla con i profili di guasto noti. Correlare sempre con la fase, il trend di ampiezza e le condizioni operative.
La vibrazione 1× (o sincrona) si verifica esattamente alla frequenza di rotazione dell'albero. Per una macchina a 3000 RPM, 1× = 50 Hz.
La vibrazione 1× è sempre presente in una certa misura a causa dello squilibrio residuo. Diventa preoccupante quando l'ampiezza supera i limiti accettabili secondo ISO 10816/20816.
Cause principali: squilibrio di massa, albero inflesso, eccentricità, risonanza. L'analisi dell'angolo di fase aiuta a distinguere tra queste cause.
Le cause delle vibrazioni sub-sincrone (inferiori a 1× RPM) includono:
- Vortice d'olio / oil whirl (0.42–0.48×): Instabilità dei cuscinetti radenti, la frequenza varia proporzionalmente alla velocità
- Frustata d'olio / oil whip: Più grave — la frequenza si aggancia alla frequenza propria del rotore e non segue la velocità
- Strisciamento / rub (0.5×, frazionario): Il contatto rotore-statore genera sub-armoniche
- Gioco / allentamento (0.5×): Gioco meccanico nei punti di fissaggio
- Risonanza della cinghia: Frequenza propria della cinghia nelle trasmissioni a cinghia
La vibrazione sub-sincrona è spesso più pericolosa di quella sincrona perché può portare a un'instabilità catastrofica.
Sorgenti di vibrazione ad alta frequenza (superiore a 10× RPM):
- Difetti dei cuscinetti volventi: BPFO (pista esterna), BPFI (pista interna), BSF (rotazione degli elementi volventi), FTF (gabbia)
- Ingranamento (gear mesh): Numero di denti × RPM, con bande laterali
- Passaggio pale (blade/vane pass): Numero di pale × RPM
- Rumore elettrico: Frequenza di passaggio cave, commutazione
- Cavitazione: Vibrazione casuale a banda larga ad alta frequenza
- Risonanza strutturale: Frequenze proprie dei componenti
L'angolo di fase è la relazione angolare tra il picco di vibrazione e una tacca di riferimento sull'albero (misurata con un contagiri/tacometro).
Principali utilizzi diagnostici:
- Squilibrio: Fase stabile e ripetibile a 1×
- Disallineamento: Differenza di fase di ~180° attraverso il giunto a 1× e/o 2×
- Gioco meccanico: Fase instabile e variabile
- Risonanza: Sfasamento di ~90° alla frequenza propria, elevata amplificazione
- Albero inflesso: Sfasamento a 1× di ~180° tra il cuscinetto lato comando e quello lato opposto
Senza i dati di fase, è spesso impossibile distinguere tra guasti che generano la stessa frequenza (ad es., squilibrio rispetto a disallineamento a 1×).
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.
Analizzatori di vibrazioni professionali con analisi spettrale, tracciamento degli ordini e diagnosi dei guasti. Utilizzati in oltre 50 paesi.
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.
