Comprensione dei piedistalli dei cuscinetti
Definizione: Che cos'è un piedistallo portante?
A piedistallo portante (chiamato anche supporto del cuscinetto, supporto standard del cuscinetto o supporto del cuscinetto) è l'elemento strutturale che sostiene e posiziona un cuscinetto, sollevandolo all'altezza corretta e fornendo un punto di montaggio rigido e stabile. Il piedistallo collega l'alloggiamento del cuscinetto alla piastra di base o alla fondazione della macchina, trasferendo i carichi statici dal peso del rotore e i carichi dinamici da vibrazione e sbilanciare forze alla fondazione.
I piedistalli dei cuscinetti sono componenti critici nel sistema rotore-cuscinetto perché la loro rigidità e integrità strutturale influenzano direttamente l'allineamento dei cuscinetti, velocità critiche, trasmissione delle vibrazioni e affidabilità complessiva della macchina. Piedistalli deboli, allentati o danneggiati sono una causa comune di problemi di vibrazioni e allineamento dei macchinari.
Costruzione tipica
Componenti
- Colonna di supporto verticale: Elemento strutturale principale che fornisce l'elevazione
- Supporto alloggiamento cuscinetto: Superficie superiore o piattaforma su cui si avvitano i bulloni dell'alloggiamento del cuscinetto
- Superficie di montaggio della base: Superficie inferiore imbullonata alla piastra di base o alla fondazione
- Nervature o rinforzi di irrigidimento: Rinforzo strutturale per aumentare la rigidità
- Fori per bulloni: Per fissare l'alloggiamento del cuscinetto (in alto) e il piedistallo alla base (in basso)
- Caratteristiche di regolazione: Spessori, viti di sollevamento o fessure di regolazione per l'allineamento
Materiali
- Ghisa: Più comune, buon smorzamento, economico
- Acciaio (fabbricato o fuso): Maggiore resistenza per carichi pesanti
- Ghisa duttile: Migliore resistenza agli urti rispetto alla ghisa grigia
- Calcestruzzo (grandi attrezzature): Piedistalli massicci per grandi turbine
Importanza della rigidità del piedistallo
Effetto sulla dinamica del sistema
La rigidità del piedistallo fa parte della rigidità totale del sistema:
- I piedistalli morbidi riducono la rigidità complessiva del sistema
- La rigidità inferiore riduce frequenze naturali e velocità critiche
- Può spostare le velocità critiche nell'intervallo operativo
- Influisce sulla risposta dell'ampiezza delle vibrazioni allo squilibrio
Valori tipici di rigidità
- Piedistallo rigido: > 100.000 N/mm, minima flessione sotto carico
- Piedistallo moderato: 10.000-100.000 N/mm, tipico macchinario industriale
- Piedistallo flessibile: < 10.000 N/mm, può dominare la flessibilità del sistema
- Obiettivo di progettazione: La rigidità del piedistallo dovrebbe essere 3-10 volte superiore alla rigidità del cuscinetto per minimizzarne l'effetto
Problemi comuni
1. Allentamento del piedistallo
Bulloni di ancoraggio allentati o piedistalli incrinati creano forti vibrazioni:
- Sintomi: Alta vibrazione con più armoniche (1×, 2×, 3×)
- Comportamento irregolare: Le vibrazioni cambiano in modo imprevedibile
- Risposta non lineare: Vibrazione non proporzionale alla velocità
- Rilevamento: Test del rubinetto, ispezione visiva, eccessivo fase variazione
- Correzione: Stringere i bulloni di ancoraggio, riparare le crepe, rinforzare la struttura
2. Rigidità insufficiente
- Sintomi: Risonanza a bassa frequenza, eccessiva deflessione sotto carico
- Cause: Progettazione inadeguata, corrosione/usura, crepe
- Effetti: Velocità critiche troppo basse, vibrazioni elevate, difficoltà di allineamento
- Soluzioni: Rinforzare il piedistallo, aggiungere rinforzi, sostituire con un design più rigido
3. Piedistalli incrinati
- Cause: Affaticamento da vibrazioni, sovraccarico, corrosione, progettazione scadente
- Sintomi: Aumento delle vibrazioni, cambiamento di fase, crepe visive
- Rilevamento: Test con liquidi penetranti, particelle magnetiche, ultrasuoni
- Rischio: Può portare a un crollo improvviso e a un fallimento catastrofico
- Azione: Riparazione o sostituzione immediata richiesta
4. Corrosione e deterioramento
- Ruggine, corrosione, scheggiatura del calcestruzzo che riducono la resistenza
- Cedimenti o degrado delle fondamenta
- Il foro del bullone si crogiola nel movimento
- Riduzione graduale della rigidità nel corso degli anni
Considerazioni sull'allineamento
Piedistallo come riferimento di allineamento
- Posizione del cuscinetto determinata dalla posizione del piedistallo
- La posizione errata del piedistallo crea un albero disallineamento
- Allineamento verticale: l'altezza del piedistallo è critica
- Allineamento orizzontale: posizione laterale del piedistallo
Piede morbido sul piedistallo
- piede zoppo si verifica quando il piede del piedistallo non poggia piatto sulla base
- Crea distorsioni quando i bulloni vengono serrati
- Induce disallineamento dei cuscinetti
- Deve essere corretto prima dell'allineamento di precisione
Metodi di regolazione
- Spessori: Sottili lamiere per la regolazione dell'altezza
- Bulloni di Jack: Regolatori filettati per un posizionamento di precisione
- Fori asolati: Consentire la regolazione della posizione laterale
- Perni di centraggio: Mantenere la posizione dopo aver completato l'allineamento
Considerazioni di progettazione
Progettazione strutturale
- Sezione trasversale adeguata per resistere alla flessione e alla deflessione
- Rinforzi o nervature per aumentare la rigidità senza peso eccessivo
- Dimensioni e spaziatura corrette dei fori dei bulloni
- Evitare concentrazioni di stress (angoli acuti, transizioni brusche)
Selezione dei materiali
- La ghisa garantisce un buon smorzamento ed economicità per la maggior parte delle applicazioni
- Fabbricazioni in acciaio per carichi pesanti o progetti personalizzati
- Resistenza alla corrosione per ambienti difficili
- Considerare l'espansione termica corrispondente alla piastra di base
Interfaccia di montaggio
- Superfici di montaggio piane e parallele, superiore e inferiore
- Dimensioni e quantità adeguate dei bulloni per i carichi
- Accesso per installazione, allineamento e manutenzione
- Predisposizioni per l'allineamento di precisione (tasche di spessoramento, fessure di regolazione)
Ispezione e manutenzione
Ispezioni periodiche
- Visivo: Controllare crepe, corrosione, danni
- Coppia di serraggio dei bulloni: Verificare che i bulloni di ancoraggio siano serrati correttamente
- Fondazione: Controllare il deterioramento del calcestruzzo e il dilavamento della malta
- Allineamento: Verificare che le posizioni dei cuscinetti non si siano spostate
Diagnostica delle vibrazioni
- Confrontare le vibrazioni nell'alloggiamento del cuscinetto con le vibrazioni alla base del piedistallo
- Un'elevata trasmissibilità indica un piedistallo rigido (buono)
- Le differenze di fase tra le posizioni possono indicare risonanze del piedistallo
- Il test del rubinetto può identificare piedistalli allentati o incrinati
I supporti per cuscinetti, sebbene spesso trascurati, sono elementi strutturali essenziali, le cui condizioni e caratteristiche influiscono in modo significativo sulle prestazioni delle macchine rotanti. Una corretta progettazione, installazione e manutenzione dei supporti garantiscono un supporto stabile dei cuscinetti, un allineamento accurato e un funzionamento affidabile e privo di vibrazioni delle apparecchiature rotanti.
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