Capire lo squilibrio di coppia
Squilibrio di coppia è una forma specifica di squilibrio dinamico in cui un rotore contiene due elementi uguali sbilanciare masse disposte a 180° l'una dall'altra, in due piani separati piani di correzione. Quando il rotore gira, queste due forze centrifughe opposte generano un momento di rotazione — una «coppia» — che tende a torcere il rotore, facendolo oscillare o dondolare da un'estremità all'altra attorno al proprio centro di gravità. Una caratteristica distintiva dello squilibrio da coppia pura è che il centro di gravità rimane comunque su l'asse di rotazione, in modo che il rotore sia bilanciato staticamente: se fosse appoggiato su spigoli vivi, non ruoterebbe verso un punto più pesante. Questa condizione può essere rilevata solo quando il rotore è in rotazione e può essere corretta solo con contrappesi disposti su due piani diversi.
1. Definizione: Che cosa è lo squilibrio di coppia?
Il termine «coppia» è mutuato dalla meccanica, dove indica una coppia di forze uguali, opposte e parallele separate da una distanza — un sistema che produce una rotazione pura, senza traslazione netta. È esattamente ciò che accade in questo caso. Ogni massa decentrata genera una forza centrifuga mentre il rotore gira; poiché le due forze sono uguali e di segno opposto ma separate assialmente, si annullano come forza risultante ma si sommano come momento. Il rotore non subisce alcuna spinta laterale al centro, ma è sottoposto a una coppia oscillante costante che inverte la direzione due volte per ogni giro.
2. Visualizzare lo squilibrio di coppia
Immaginate un rotore lungo e sottile. Posizionate un peso da 10 g nella parte superiore (0°) dell'estremità sinistra, poi posizionate un secondo peso da 10 g nella parte inferiore (180°) dell'estremità destra:
- Controlla che non ci siano equilibrio statico e sembra perfettamente bilanciato: i due pesi si annullano a vicenda e il centro di gravità si trova sull'asse.
- Se lo si fa ruotare, il peso di sinistra tira verso l'alto l'estremità sinistra mentre quello di destra tira verso il basso l'estremità destra. Il risultato è un potente movimento oscillatorio, o di coppia oscillante.
Questa condizione produce un alto vibrazione a 1× il velocità di marciae — cosa fondamentale ai fini della diagnosi — il fase le letture dei due cuscinetti sono sfasate di circa 180° l'una rispetto all'altra, poiché le due estremità si muovono in direzioni opposte in ogni istante.
3. Squilibrio di coppia vs. Squilibrio statico vs. Squilibrio dinamico
Comprendere come si relazionano tra loro queste tre categorie è fondamentale per scegliere la correzione giusta:
| Tipo | Descrizione della massa | Centro di gravità | Relazione di fase dei cuscinetti | Correzione |
|---|---|---|---|---|
| Squilibrio statico | Un unico punto pesante | Sfalsamento rispetto all'asse | In fase | Un peso, un piano |
| Squilibrio di coppia | Due punti di peso uguali e opposti su due piani | Sull'asse | sfasato di 180° | Due pesi, due piani |
| Squilibrio dinamico | Combinazione di squilibrio statico e di coppia | Sfalsato e inclinato | Un angolo intermedio | Due pesi, due piani |
Lo squilibrio dinamico è la condizione più comune nei rotori reali e consiste semplicemente nella concomitanza di squilibrio statico e di coppia; per correggerlo è quindi necessario effettuare misurazioni e posizionare i contrappesi su almeno due piani distinti. Un utile indizio sul campo è il confronto di fase: cuscinetti quasi in fase indicano una componente statica dominante, mentre una differenza di fase vicina ai 180° indica una coppia dominante.
4. Correzione dello squilibrio della coppia
Per rimuovere una coppia, il macchina equilibratrice L'analizzatore calcola le dimensioni e la posizione angolare di due pesi di correzione:
- Uno peso di correzione va nel primo piano per contrastare la forza presente in quella posizione.
- Un secondo agisce sul secondo piano per contrastare la forza uguale e contraria presente all'altra estremità.
Una volta neutralizzate entrambe le forze, il momento di torsione scompare e il rotore gira senza intoppi. Si noti che maggiore è la distanza tra i due piani, minore può essere il peso di ciascuno di essi a parità di momento correttivo — braccio di leva lungo, massa minore — motivo per cui è buona norma massimizzare la distanza tra i piani. Su una macchina già assemblata, questa correzione a due piani viene effettuata senza smontaggio utilizzando uno strumento portatile a due canali come il Bilanciamento-1a, che misura l'ampiezza e la fase della componente 1× in ciascun cuscinetto, ricava la coefficienti di influenza da un prova-peso viene eseguito e risolve entrambi i pesi contemporaneamente. Il processo si conclude con la verifica del squilibrio residuo contro un ISO 21940-11 grado di equilibrio.
5. Perché è facile non accorgersi dello squilibrio di coppia
Poiché un rotore con coppia sbilanciata supera un controllo statico (su un unico piano), affidarsi esclusivamente a una prova statica può far passare inosservato un difetto dannoso. Solo una misurazione in rotazione che rilevi entrambi i cuscinetti — e ne confronti la fase — mette in evidenza la coppia oscillante. Questo è il motivo fondamentale per cui bilanciamento a due piani esiste e perché la maggior parte dei rotori industriali per uso generico, dagli indotti dei motori agli alberi di trasmissione, vengono bilanciati dinamicamente anziché staticamente.
