Comprensione dei difetti della trasmissione a cinghia
Definizione: Cosa sono i difetti della trasmissione a cinghia?
Difetti della trasmissione a cinghia sono problemi nei sistemi di trasmissione di potenza a cinghia, tra cui usura, danneggiamento o deterioramento della cinghia; tensione della cinghia non corretta; disallineamento della puleggia; usura o eccentricità della puleggia; e problemi di risonanza. Questi difetti creano caratteristiche vibrazione firme a frequenze specifiche relative alla velocità della cinghia, alla velocità di rotazione della puleggia e al numero di cinghie, rendendole identificabili tramite analisi delle vibrazioni.
Sebbene le trasmissioni a cinghia siano semplici ed economiche rispetto all'accoppiamento diretto o agli ingranaggi, introducono fonti di vibrazioni e modalità di guasto uniche che richiedono una conoscenza approfondita per una diagnostica e una manutenzione efficaci dei macchinari.
Difetti comuni della trasmissione a cinghia
1. Disallineamento della cinghia
Pulegge non parallele o cinghia non centrata nelle scanalature:
- Sintomo: Alto vibrazione assiale (parallelo all'albero)
- Frequenza: Principalmente 1× velocità dell'albero delle pulegge
- Visivo: La cinghia scivola su un lato delle pulegge, usura irregolare
- Cause: Pulegge disallineate, alberi piegati, distorsione del telaio
- Effetti: Usura accelerata della cinghia, carichi laterali sui cuscinetti, durata ridotta della cinghia
2. Tensione della cinghia non corretta
Tensione insufficiente (troppo lenta)
- Sintomi: Slittamento della cinghia, vibrazioni a bassa frequenza, rumore stridente
- Frequenza: Componenti variabili e sub-sincrone dallo slittamento
- Effetti: Perdita di potenza, riscaldamento e vetratura della cinghia, variazione di velocità
- Visivo: Eccessivo cedimento della cinghia tra le pulegge
Tensione eccessiva (troppo stretta)
- Sintomi: Carichi elevati sui cuscinetti, vibrazioni elevate alle frequenze dell'albero
- Effetti: Usura accelerata dei cuscinetti, flessione dell'albero, rottura del cordone della cinghia
- Misurazione: Flessione della cinghia troppo piccola quando viene premuta
3. Usura e deterioramento della cinghia
- Usura superficiale: Superfici delle cinghie lisce e smaltate che riducono l'attrito
- Crepe: Crepe superficiali dovute all'età, alla flessione, all'esposizione ambientale
- Deterioramento del cordone: Degrado del rinforzo interno
- Danni alla parete laterale: Sfilacciamento dovuto a disallineamento o contatto con il bordo della puleggia
- Vibrazione: Aumento graduale dei livelli complessivi, comportamento irregolare
4. Risonanza della cinghia
- La campata della cinghia agisce come una corda vibrante con frequenze naturali
- L'eccitazione alla velocità di corsa può eccitare la risonanza della cinghia
- Oscillazione o svolazzamento visibile della cinghia
- Rumore e vibrazioni alla frequenza naturale della cinghia (tipicamente 5-50 Hz)
- Soluzione: modificare la tensione della cinghia o aggiungere un tenditore della cinghia
5. Difetti della puleggia
- Puleggia eccentrica: Crea una vibrazione 1× variando la tensione della cinghia
- Scanalature usurate: Sedili con cinture di sicurezza non correttamente allacciati, contatto irregolare
- Puleggia danneggiata: Tacche, ammaccature o corrosione sulla superficie della puleggia
- Puleggia piegata: Oscillazioni che creano variazioni cicliche della tensione della cinghia
Frequenze di vibrazione caratteristiche
Frequenza di passaggio della cinghia (BPF)
La frequenza con cui un punto della cinghia passa per una posizione fissa:
- Calcolo: BPF = Velocità della cinghia (m/s) / Lunghezza della cinghia (m)
- Alternativa: BPF = (π × D × RPM) / (60 × Lunghezza cinghia)
- Valori tipici: 1-20 Hz per la maggior parte delle trasmissioni a cinghia industriali
- Uso diagnostico: I difetti della cinghia creano picchi a BPF e armoniche
Frequenze multiple della cinghia
Per trasmissioni multi-cinghia (comuni nei sistemi a cinghia trapezoidale):
- Ogni cinghia ha una lunghezza effettiva leggermente diversa
- Crea frequenze di battimento da lievi differenze di velocità
- Modulazione di ampiezza a bassa frequenza (battiti da 1 a 5 Hz)
- Normale per trasmissioni multi-cinghia ma indica cinghie non abbinate
Frequenze delle pulegge
- Velocità di rotazione della puleggia: 1× per ogni puleggia
- Numero di scanalature: Alcuni progetti mostrano frequenza = scanalature × giri al minuto
- Puleggia eccentrica: 1× della velocità dell'albero di quella puleggia
Rilevamento e diagnosi
Analisi delle vibrazioni
- Analisi dello spettro: Cercare picchi a BPF, velocità dell'albero e armoniche
- Misure assiali: Elevate vibrazioni assiali indicano disallineamento
- Vibrazione del cuscinetto: Confronta i cuscinetti dei motori e delle apparecchiature azionate
- Frequenze di battimento: Modulazione a bassa frequenza da più cinghie
Ispezione visiva
- Condizioni della cinghia: Controllare eventuali crepe, vetrificazioni, sfilacciamenti, pezzi mancanti
- Modelli di usura: Un'usura irregolare indica problemi di allineamento o tensione
- Tracciamento della cinghia: Osservare se la cinghia rimane centrata nelle scanalature
- Condizioni della puleggia: Ispezionare le scanalature per usura, danni, accumuli
- Allineamento: Righello o laser per controllare l'allineamento della puleggia
Misurazione della tensione
- Metodo di deflessione: Premere la cinghia a metà campata, misurare la flessione (regola pratica: 1/64 di pollice per pollice di campata)
- Misuratore di tensione: Strumenti specializzati per la misurazione della frequenza o della forza della cinghia
- Specifiche del produttore: Confronta con i valori di tensione consigliati
Problemi comuni e soluzioni
Slittamento della cinghia
- Sintomi: Stridio, variazione di velocità, riscaldamento del nastro, smaltatura
- Cause: Bassa tensione, cinghia usurata, contaminazione dell'olio, sovraccarico
- Soluzioni: Aumentare la tensione, sostituire la cinghia, pulire le pulegge, ridurre il carico
Usura prematura della cintura
- Cause: Disallineamento, tensione errata, fattori ambientali, usura delle pulegge
- Soluzioni: Allineamento di precisione, tensionamento corretto, sostituzione delle pulegge, protezione ambientale
Vibrazione eccessiva
- Cause: Risonanza della cinghia, pulegge eccentriche, cinghie usurate, disallineamento
- Soluzioni: Aggiungere guide o rulli tenditori, sostituire le pulegge, riallineare, sostituire le cinghie
Funzionamento rumoroso
- Cause: Cinghie usurate o smaltate, disallineamento, risonanza
- Soluzioni: Sostituire le cinghie, allineare le pulegge, regolare la tensione, aggiungere smorzamento
Manutenzione preventiva
Ispezioni regolari
- Controlli visivi delle condizioni della cinghia (mensili)
- Verifica della tensione (trimestrale o per produttore)
- Verifica dell'allineamento (annualmente o dopo la sostituzione della cinghia)
- Controllo dell'usura delle pulegge (durante la sostituzione della cinghia)
Pratiche di sostituzione della cinghia
- Set abbinati: Sostituire tutte le cinghie nelle trasmissioni multi-cinghia contemporaneamente
- Selezione corretta: Utilizzare il tipo e la dimensione della cinghia corretti per l'applicazione
- Allineamento prima dell'installazione: Verificare l'allineamento delle pulegge prima di installare nuove cinghie
- Corretto tensionamento: Seguire le specifiche del produttore
- Periodo di rodaggio: Ricontrollare e regolare la tensione dopo le prime 24-48 ore
Vantaggi e limitazioni
Vantaggi delle trasmissioni a cinghia
- Isolamento dalle vibrazioni (la conformità assorbe gli urti)
- Protezione da sovraccarico (la cinghia slitta invece di rompere i componenti)
- Rapporti di velocità regolabili (modifica delle dimensioni delle pulegge)
- Economico e semplice
- Funzionamento silenzioso in buone condizioni
Limitazioni
- Sostituzione regolare richiesta (durata limitata)
- Perdite di efficienza dovute allo slittamento (tipicamente 2-5%)
- La tensione crea carichi laterali del cuscinetto
- Trasmissione di potenza limitata a moderata
- Sensibile all'allineamento e alle condizioni ambientali
I difetti della trasmissione a cinghia, sebbene generalmente meno gravi dei guasti ai cuscinetti o agli ingranaggi, incidono significativamente sull'affidabilità, l'efficienza e i livelli di rumorosità delle apparecchiature. La conoscenza delle frequenze di vibrazione e delle modalità di guasto specifiche della cinghia consente un monitoraggio efficace e una manutenzione tempestiva, massimizzando la durata della cinghia e prevenendo guasti imprevisti nei macchinari azionati a cinghia.
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