Supporti per il bilanciamento semplice dei rotori: strumenti convenienti per il bilanciamento di precisione

Problema: Avete macchinari che tremano o vibrano a causa di rotori sbilanciati? Un rotore sbilanciato può causare vibrazioni eccessive, con conseguente rumore, usura e persino guasti prematuri dei cuscinetti. Ciò si traduce in maggiori tempi di fermo macchina e costose riparazioni. Garantire il corretto bilanciamento dei rotori è fondamentale: riduce al minimo le vibrazioni, riduce l'usura dei cuscinetti e migliora l'efficienza e la durata delle apparecchiature.

Soluzione: Esistono macchine equilibratrici dinamiche di fascia alta, ma sono costose e complesse. Fortunatamente, esiste una soluzione più semplice ed economica. Semplici supporti di bilanciamento consentono di bilanciare i rotori internamente senza sforare il budget. Questi supporti possono ridurre significativamente le vibrazioni e prolungare la durata delle vostre apparecchiature, garantendo prestazioni affidabili e risparmiando tempo e denaro.

Come funzionano i semplici supporti di bilanciamento

Progettazione e principio: Un semplice supporto per il bilanciamento del rotore è solitamente costituito da una piastra piana o da un telaio montato su un set di molle o supporti flessibili. Il punto chiave è che la frequenza di oscillazione naturale del supporto è molto inferiore alla velocità di funzionamento del rotore. In altre parole, la piastra su molle può muoversi liberamente alla velocità di funzionamento del rotore, comportandosi come un macchina equilibratrice a cuscinetti morbidiQuesta flessibilità fa sì che lo squilibrio del rotore si manifesti sotto forma di vibrazioni evidenti della piastra.

Analogia: Immagina di posizionare una trottola su un materasso morbido. Se la trottola non è in piano, il materasso oscillerà, mostrando chiaramente lo squilibrio. Allo stesso modo, su un supporto di bilanciamento, quando il rotore gira, qualsiasi leggero punto pesante fa vibrare la piastra montata sulle molle. Misurando queste vibrazioni, possiamo individuare dove il rotore è più pesante e correggerlo.

Misurazione dello squilibrio: In pratica, i sensori sono fissati al supporto o al rotore per catturare l'ampiezza e la fase (angolo) delle vibrazioni. Un sensore di fase (come un laser o un trigger a impulsi) traccia l'angolo di rotazione del rotore. Con questi dati, un sistema di bilanciamento (come il sistema "Balanceset") calcola l'esatta posizione angolare e la quantità di peso da rimuovere o aggiungere. Regolando il rotore di conseguenza, le vibrazioni vengono ridotte al minimo. Il risultato è un rotore che gira fluidamente con una forza minima sui cuscinetti.

Costo e comodità: Questi semplici supporti sono spesso adatti al fai da te o facili da montare, il che li rende molto più economici delle macchine equilibratrici industriali. Sono adatti per rotori di piccole e medie dimensioni (presenti in macchine come smerigliatrici, pompe e ventilatori) e possono essere utilizzati in quasi tutti i reparti di officina. Nonostante la loro semplicità, possono raggiungere un'elevata precisione di equilibratura, come mostreranno gli esempi seguenti.

Supporto di bilanciamento per mole abrasive

Scopo

Questo supporto è progettato per bilanciare mole abrasive. Le mole sbilanciate possono causare vibrazioni che compromettono la qualità della rettifica e rappresentano un rischio per la sicurezza. Bilanciando la mola, la macchina funziona in modo più fluido, con conseguente migliore finitura superficiale e maggiore durata dell'attrezzatura.

Componenti principali

1. Piastra a molla (1): Una piastra piana montata su quattro molle cilindriche (2). Il gruppo mola è fissato a questa piastra. Le molle isolano la piastra, consentendole di oscillare liberamente se la mola è sbilanciata.
2. Motore elettrico (3): Serve come azionamento per far girare la ruota. In questo progetto, il rotore del motore funge anche da mandrino, sul quale è fissato un albero (4) per sostenere la mola abrasiva.
3. Sensore di impulsi (5): Un sensore che rileva un segno di riferimento una volta per rotazione (ad esempio, un sensore magnetico o ottico). Questo fornisce il riferimento della posizione di rotazione (angolo di fase) per identificare il punto della ruota in cui si trova lo squilibrio. Si interfaccia con un sistema di misurazione dell'equilibratura (come "Balanceset") per guidare correzioni precise.

Principio di funzionamento

La ruota viene montata e fatta girare fino a una certa velocità sul supporto. Durante la rotazione, qualsiasi sbilanciamento della ruota provoca la vibrazione della piastra montata su molla. Un sensore di vibrazione (non mostrato esplicitamente in figura) viene solitamente posizionato sulla piastra o sull'alloggiamento del motore per misurare l'ampiezza della vibrazione. Nel frattempo, il sensore di impulsi (5) fornisce la posizione angolare della ruota in qualsiasi momento. Utilizzando i dati di questi sensori, il sistema di equilibratura calcola dove si trova il punto pesante sulla ruota. L'operatore può quindi rimuovere una piccola quantità di materiale dalla ruota in quel punto (o utilizzare un peso di equilibratura, se applicabile) per compensare lo sbilanciamento.

Caratteristiche

Questo supporto per mole abrasive è dotato di un sensore dell'angolo di rotazione integrato per una maggiore precisione. La presenza del sensore a impulsi consente al sistema di sapere esattamente dove si trovava la mola nella sua rotazione quando è stato rilevato un picco di vibrazione. Questo rende molto più facile individuare il punto di correzione. La configurazione è semplice ma efficace per mantenere l'equilibratura della mola senza macchinari specializzati.

Risultati

Utilizzando questo supporto, gli operatori possono ridurre significativamente le vibrazioni delle mole abrasive. Una mola correttamente bilanciata produce una rettifica più fluida, con conseguente miglioramento della qualità del lavoro. Riduce inoltre le sollecitazioni sul mandrino e sui cuscinetti della molatrice, prolungandone la durata. In pratica, una mola abrasiva bilanciata su un supporto semplice funzionerà con vibrazioni minime, il che si traduce in un funzionamento più sicuro (minore rischio di rottura della mola) e risultati migliori nelle operazioni di rettifica.

Supporto di bilanciamento per pompe per vuoto

Scopo

Questo supporto è progettato appositamente per bilanciare i rotori delle pompe per vuoto. Le pompe per vuoto hanno spesso rotori piccoli e ad alta velocità (che a volte raggiungono i 60.000 giri/min), molto sensibili agli squilibri. Anche una minima distribuzione irregolare della massa a queste velocità può causare vibrazioni significative. Il bilanciamento del rotore della pompa è essenziale per garantirne un funzionamento silenzioso e affidabile, soprattutto in ambienti industriali o di laboratorio in cui le pompe per vuoto vengono utilizzate in modo continuativo.

Componenti principali

1. Base a molla (1): Una piastra o un telaio montato su molle cilindriche (2), simile al supporto per mole abrasive. L'intera pompa per vuoto è posizionata su questa base. Il supporto morbido isola la pompa, consentendole di muoversi in caso di forze di squilibrio.
2. Pompa per vuoto (3): La pompa (compreso il rotore e il motore elettrico integrato) è installata sulla piastra. Questa particolare pompa è dotata di un proprio variatore di velocità, che consente la rotazione da 0 a 60.000 giri/min per testare diverse velocità, incluso il tipico intervallo di funzionamento della pompa.
3. Sensori di vibrazione (4): Due sensori fissati alla pompa o alla piastra, posizionati a diverse altezze/sezioni della pompa. Misurano le vibrazioni su due piani (ad esempio, vicino alla parte superiore e inferiore della pompa) per rilevare squilibri in più modalità (importante per rotori più lunghi).
4. Sensore di fase laser (5): Un sensore laser senza contatto che rileva un segno sul rotore per fornire il riferimento rotazionale (angolo di fase). Mentre il rotore gira, questo sensore invia un impulso una volta per giro. Questo è fondamentale per sincronizzare i dati di vibrazione con l'orientamento del rotore.

Principio di funzionamento

Durante il funzionamento, il rotore della pompa per vuoto viene fatto girare a una velocità preimpostata sul supporto. I sensori di vibrazione (4) rilevano l'intensità e la direzione delle vibrazioni della pompa. Grazie alla presenza di due sensori in posizioni diverse, il sistema è in grado di stabilire se lo squilibrio è maggiore a un'estremità o se si verifica un'inclinazione (squilibrio di coppia) rispetto a un puro squilibrio di massa. Il sensore di fase laser (5) moltiplica ogni picco di vibrazione con la posizione del rotore. Grazie a queste misurazioni, il software di bilanciamento calcola il vettore di squilibrio del rotore (spesso su due piani, poiché un rotore ad alta velocità potrebbe richiedere un bilanciamento su due piani).

Caratteristiche

Questo supporto consente l'equilibratura a velocità di rotazione molto elevate (fino a 60.000 giri/min), simulando le reali condizioni operative della pompa. L'utilizzo di un sensore di fase laser garantisce una temporizzazione precisa ed elimina la necessità di qualsiasi contatto fisico per rilevare la posizione del rotore. Nonostante la pompa ruoti a velocità potenzialmente ultrasoniche, il supporto e i sensori montati in modo flessibile sono in grado di gestirla, catturando anche le più piccole vibrazioni. La configurazione è essenzialmente una versione portatile di una macchina equilibratrice dinamica per rotori ad alta velocità.

Risultati

L'equilibratura ottenuta su questo supporto è di altissima qualità. Anche con l'equilibratura al di sotto delle velocità critiche della pompa (equilibratura subcritica), lo squilibrio residuo del rotore ha soddisfatto i rigorosi requisiti del grado di qualità dell'equilibratura G0.16 (secondo ISO 1940-1:2007), un livello di equilibratura estremamente preciso. Per fare un paragone, G0.16 è molto più preciso di quanto richiesto dalla maggior parte dei rotori industriali. Infatti, per la pompa testata, la vibrazione residua sul corpo pompa per velocità fino a 8.000 giri/min è stata misurata inferiore a 0,01 mm/s (un valore praticamente trascurabile). Raggiungere un livello di vibrazione così basso significa che la pompa funziona in modo pressoché silenzioso e con un'usura minima, soddisfacendo facilmente i più elevati standard industriali per l'equilibratura dei rotori.

Supporti di bilanciamento per ventilatori industriali

Scopo

Questi supporti sono progettati per bilanciare le giranti dei ventilatori e i rotori dei ventilatori assemblati. I ventilatori industriali (come quelli dei sistemi HVAC, dei soffianti o dei ventilatori di scarico) spesso hanno giranti che devono essere bilanciate per evitare vibrazioni e rumore. A seconda dell'applicazione (ad esempio, camere bianche, ventilazione di edifici), i ventilatori hanno limiti di vibrazione definiti da norme (come la ISO 14694). Bilanciando i rotori dei ventilatori, i produttori possono garantire che i ventilatori funzionino senza intoppi e soddisfino i criteri di vibrazione richiesti per la loro categoria.

Componenti principali

I supporti di bilanciamento dei ventilatori seguono generalmente gli stessi principi progettuali degli esempi precedenti. Un ventilatore (o la sua girante) è montato su una piastra supportata da molle. Il ventilatore può essere azionato da un motore proprio o da un motore esterno per far girare la girante. Sensori di vibrazione sono installati per misurare il movimento del supporto o dell'alloggiamento del ventilatore, e un sensore di riferimento di fase (che potrebbe essere un sensore ottico o laser come nel supporto della pompa) viene utilizzato per ottenere la posizione di rotazione. Nella piccola configurazione di Fig. 3, il supporto è portatile e può essere avvicinato al ventilatore, mentre in Fig. 4, il supporto fa parte di una linea di produzione per bilanciare in modo efficiente più ventilatori.

Principio di funzionamento

La girante del ventilatore viene ruotata sul supporto (mediante un motore proprio o un motore di azionamento). Durante la rotazione, qualsiasi sbilanciamento provoca vibrazioni nella base montata su molle. Il sensore di vibrazione rileva l'entità della vibrazione e il sensore di fase fornisce l'angolo di rotazione. Utilizzando questi dati, viene calcolato lo sbilanciamento. Per correggerlo, è possibile aggiungere pesi alla girante del ventilatore (o asportare materiale tramite foratura) in punti specifici. I ventilatori in genere richiedono il bilanciamento su uno o due piani, a seconda della loro larghezza. Il processo viene ripetuto (rotazione, misurazione, correzione) fino a quando la vibrazione non rientra nei limiti accettabili.

Risultati

Sul supporto illustrato in Fig. 3 (per una girante di un ventilatore di scarico), il processo di bilanciamento ha ridotto il livello di vibrazione residua a circa 0,8 mm/s. Per fare un paragone, questo livello è più di tre volte migliore (inferiore) alla vibrazione massima consentita per i ventilatori nella categoria di bilanciamento più rigorosa (BV-5) secondo la norma ISO 14694:contentReference[oaicite:4]{index=4}. In altre parole, la vibrazione del ventilatore è risultata estremamente bassa, ben al di sotto di quanto la norma considera eccellente. Anche per il supporto di produzione più grande in Fig. 4 (utilizzato per i ventilatori da condotto nella produzione di massa), i risultati sono costantemente eccellenti: i livelli di vibrazione residua dopo il bilanciamento non superano in genere 0,1 mm/s. Queste vibrazioni così basse garantiscono il funzionamento silenzioso e la lunga durata dei ventilatori, e riflettono anche un'altissima qualità del bilanciamento (quasi simile a quella dei macchinari di precisione).

Conclusione

Riepilogo dei vantaggi: I semplici supporti di bilanciamento basati su piastre montate su molle offrono una soluzione efficace ed economica per un'equilibratura di rotori di alta qualità. Nonostante la loro semplicità, consentono a tecnici e ingegneri di ottenere bassi squilibri residui conformi agli standard internazionali e persino superiori ai requisiti tipici. I vantaggi sono tangibili: vibrazioni significativamente ridotte (a protezione di cuscinetti e strutture), maggiore durata delle apparecchiature, migliore qualità del prodotto (ad esempio, migliore finitura grazie alle smerigliatrici bilanciate o funzionamento più silenzioso delle ventole) e risparmi sui costi evitando inutili tempi di fermo e riparazioni.

Impatto pratico: Questi supporti hanno dimostrato il loro valore sia in ambito produttivo che di manutenzione. I produttori li utilizzano per bilanciare i componenti durante l'assemblaggio, garantendo che i prodotti soddisfino le specifiche di qualità. I team di manutenzione li utilizzano per risolvere problemi e risolvere problemi di vibrazione su apparecchiature esistenti. I supporti sono versatili: un giorno potresti bilanciare una girante di pompa, il giorno dopo una pala di ventilatore o una mola, il tutto con la stessa configurazione di base.

Invito all'azione: Se lo sbilanciamento del rotore è un problema ricorrente nelle vostre attività, valutate l'implementazione di un semplice supporto di bilanciamento. Con i sensori giusti e un po' di formazione, potete trasformare una macchina traballante e inefficiente in una macchina affidabile e dal funzionamento fluido. In un mondo in cui i tempi di fermo macchina costano denaro e la qualità è importante, investire in una soluzione di bilanciamento ripagherà. Non lasciare che un rotore sbilanciato scuota la tua sicurezza – prendi il controllo con questi convenienti supporti di bilanciamento e fai in modo che la tua attrezzatura funzioni senza problemi.