Ampiezza delle vibrazioni: un indicatore chiave della salute della macchina

Definizione: Che cos'è l'ampiezza di vibrazione?

Ampiezza di vibrazione è la misura dell'intensità o della gravità delle vibrazioni. Quantifica "quanto" vibra una macchina ed è uno dei parametri più fondamentali utilizzati nel monitoraggio delle condizioni e nella diagnostica dei macchinari. Una variazione dell'ampiezza nel tempo è spesso la prima indicazione dello sviluppo di un problema meccanico. Mentre la frequenza aiuta a diagnosticare il *tipo* di guasto, l'ampiezza aiuta a determinarne la *gravità*.

L'importanza della misurazione dell'ampiezza

Il monitoraggio dell'ampiezza delle vibrazioni è essenziale per qualsiasi programma di manutenzione predittiva. Un aumento dell'ampiezza è direttamente correlato a un aumento delle forze dinamiche che agiscono sui componenti di una macchina. Il monitoraggio di questi livelli aiuta a:

• Stabilire una linea di base: La misurazione dell'ampiezza su una macchina sana fornisce una base di riferimento per confronti futuri.
• Salute della macchina di tendenza: Tracciando le letture dell'ampiezza nel tempo, gli ingegneri possono rilevare un deterioramento graduale molto prima che si verifichi un guasto.
• Imposta allarmi: I livelli di ampiezza vengono utilizzati per impostare allarmi di allerta e di pericolo, avvisando il personale quando le condizioni di una macchina peggiorano significativamente.
• Valutare la gravità: L'entità dell'ampiezza è un indicatore diretto della gravità di un problema e aiuta a stabilire le priorità degli interventi di manutenzione.

Diversi modi per misurare l'ampiezza

La vibrazione è un segnale dinamico e la sua ampiezza può essere quantificata in diversi modi. La scelta della misurazione dipende dal tipo di macchina e dalle informazioni che si desiderano ottenere.

1. Ampiezza di picco (Pk)

Il valore di picco è l'ampiezza massima raggiunta dalla forma d'onda di vibrazione in una direzione (positiva o negativa) rispetto alla sua posizione zero o di equilibrio. Le misurazioni di picco sono particolarmente utili per valutare eventi di breve durata e ad alto impatto, come quelli causati dalla rottura di un dente di un ingranaggio o da un grave difetto di un cuscinetto. Indica la massima sollecitazione o forza applicata a un componente durante un ciclo di vibrazione.

2. Ampiezza picco-picco (Pk-Pk)

Il valore Picco-Picco è la distanza totale percorsa dal componente vibrante dal suo picco positivo massimo al suo picco negativo massimo. Rappresenta l'escursione complessiva o il movimento totale del componente. Il valore Picco-Picco è più comunemente utilizzato per la misurazione. spostamento, in quanto è fondamentale per valutare i giochi. Ad esempio, può determinare se un albero rotante si muove a sufficienza da rischiare il contatto con un alloggiamento del cuscinetto fisso.

3. Ampiezza RMS (valore quadratico medio)

Il valore RMS è la misura più comune e utile per valutare l'intensità complessiva delle vibrazioni. Si calcola calcolando la radice quadrata della media dei valori quadratici della forma d'onda nel tempo. Il vantaggio principale del valore RMS è che è direttamente correlato alla contenuto energetico e la potenza distruttiva della vibrazione. Un valore RMS considera l'intero segnale di vibrazione nel tempo, non solo i picchi massimi, rendendolo una misura molto più stabile e rappresentativa delle condizioni generali di una macchina. La maggior parte degli standard internazionali, come la ISO 10816, utilizza la velocità RMS per specificare i limiti di vibrazione.

Relazione tra Pk, Pk-Pk e RMS

Per un'onda sinusoidale perfetta, questi valori hanno una semplice relazione matematica:

• Picco-picco = 2 × Picco
• RMS = Picco / √2 ≈ 0,707 × Picco

Tuttavia, per segnali complessi e non sinusoidali presenti nei macchinari reali (che spesso contengono impatti e armoniche), questa relazione non è valida. Il rapporto tra picco e valore efficace è noto come fattore di cresta, che può essere di per sé un utile strumento diagnostico.

Quale unità di ampiezza utilizzare?

L'ampiezza viene misurata in unità di spostamento, velocità o accelerazione e la scelta dipende dalla frequenza di interesse:

• Spostamento (μm, mils): Ideale per vibrazioni a bassa frequenza (<10 Hz), come movimenti strutturali o squilibri su macchine molto lente.
• Velocità (mm/s, pollici/s): Il miglior indicatore generico per le frequenze medie (da 10 Hz a 1.000 Hz), dove si verificano i guasti più comuni delle macchine, come squilibrio e disallineamento.
• Accelerazione (g, m/s²): Ideale per vibrazioni ad alta frequenza (>1.000 Hz), come ingranaggi e guasti ai cuscinetti.

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