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Spiegazione del bilanciamento dinamico (bilanciamento a due piani)
Una guida pratica alla correzione dello squilibrio del rotore in due piani: quando un solo piano non basta, come funziona il metodo dei coefficienti di influenza, come contare l'angolo di correzione e quali tolleranze rispettare. Basata sull'esperienza sul campo di centinaia di Balanset-1A utenti — dai tamburi di trinciatrici al rotore da 24 tonnellate.
1. Definizione: Che cos'è il bilanciamento dinamico?
Bilanciamento dinamico è una procedura per correggere squilibrio in un rotore effettuando correzioni di massa in un minimo di due piani separati lungo la sua lunghezza. Si utilizza quando la correzione su un solo piano non è sufficiente, perché il rotore può combinare squilibrio statico (di forza) e squilibrio di coppia.
Gli strumenti portatili a due piani come il Vibromera Balanset-1A eseguono questa procedura sul campo, misurando la vibrazione e fase a ciascun cuscinetto e calcolando le masse di correzione con il metodo del coefficiente di influenza.
Macchine e attrezzature per il bilanciamento dinamico
Il lavoro sul campo richiede una macchina equilibratrice dinamica portatile anziché un banco fisso: il Balanset-1A è un equilibratore dinamico portatile a due canali con spettro FFT che corregge lo squilibrio in due piani sul posto — nei cuscinetti propri del rotore, includendo allineamento, precarico dei cuscinetti ed effetti della fondazione. Per un esempio svolto, vedere Bilanciamento dell'albero di trasmissione sul campo.
2. Squilibrio statico e dinamico: La differenza fondamentale
Per comprendere il bilanciamento dinamico, è importante distinguere tra le due principali forme di squilibrio.
- Squilibrio statico: il baricentro del rotore è disassato rispetto al suo asse di rotazione. Si comporta come un unico “punto pesante”: un rotore fermo su appoggi liberi rotolerà da solo con il lato pesante verso il basso. Può essere corretto con un peso su un solo piano (bilanciamento statico, chiamato anche bilanciamento su un solo piano).
- Squilibrio dinamico: i punti pesanti si trovano a estremità diverse e su lati diversi del rotore. A riposo un rotore del genere può sembrare perfettamente equilibrato — ruotando il rotore di 90° i due punti pesanti sembrano compensarsi a vicenda. Ma in rotazione ogni punto pesante tira dalla propria parte: le due masse creano una forza di rotazione, o “coppia”, che fa sì che il rotore oscillare da un'estremità all'altra. Lo squilibrio di coppia può solo essere rilevato in rotazione e può solo essere corretto posizionando pesi in due piani diversi per creare una coppia opposta.
| Squilibrio statico | Squilibrio dinamico | |
|---|---|---|
| Rilevabile a riposo? | Sì — il rotore rotola con il lato pesante verso il basso su supporti liberi | No — si manifesta solo in rotazione |
| Comportamento del rotore | Vibra “in fase” su entrambi gli appoggi | Oscillazioni: i supporti vibrano con fase diversa |
| Correzione | 1 peso, 1 piano | Pesi in 2 piani, calcolati insieme |
| Rotori tipici | Dischi stretti, pulegge, giranti strette | Tamburi di trinciatrici, alberi lunghi, rotori di mietitrebbie, ventilatori a 3000+ giri/min |
3. Un piano o due? Una regola pratica
La regola pratica ISO 21940-11: se il rotore la larghezza è inferiore alla metà del suo diametro (rapporto ~1:2; nella pratica sul campo l'assistenza consiglia 1:3), la correzione a un solo piano è di norma sufficiente. I rotori lunghi richiedono due piani, perché lo squilibrio alle due estremità del rotore si influenzano a vicenda: un peso aggiunto nel piano 1 modifica la vibrazione su entrambi i supporti. Proprio per questo uno strumento a due piani misura entrambi i canali simultaneamente (sensori X1 e X2) e calcola entrambe le masse di correzione in una volta, anziché trattare ogni estremità come un lavoro separato a un solo piano.
4. Piani di correzione e posizionamento dei sensori
Bilanciamento a due piani si basa su tre elementi:
- Due piani di correzione (piano 1 e piano 2) in cui verranno installate le masse di correzione — il più distanti possibile lungo il rotore.
- Due punti di misurazione delle vibrazioni (tipicamente gli alloggiamenti dei cuscinetti) collegati ai canali X1 e X2. Il sensore X1 corrisponde al piano 1, il sensore X2 al piano 2 — non scambiateli a metà lavoro.
- A fase riferimento — un tachimetro diretto verso un segno riflettente — per misurare velocità e fase. Un segno per giro, incollato sul mozzo o sull'albero (non su una pala), e non si è mai spostato tra le passate.
Esempi tipici di piani di correzione e posizionamento dei sensori per configurazioni di rotore comuni:
5. La procedura di equilibratura a due piani
Prima della prima passata, assicuratevi che ci sia effettivamente qualcosa da equilibrare — e che le misurazioni siano affidabili:
- Nessun gioco nei cuscinetti (cinghie rimosse, muovete il rotore con una leva), nessuna incrinatura, tutti i fissaggi serrati.
- Rotore in assetto di lavoro: tutte le pale/i martelli/le lame montati, rotore pulito.
- Sensori in direzione radiale sugli alloggiamenti dei cuscinetti; segno del tachimetro sul mozzo; cavi fissati lontano dal rotore.
- In Vibrometro : il numero di giri viene letto correttamente ed è stabile; l'ampiezza si ripete entro ~10–20% e la fase entro ~10–20° tra le passate.
- La componente 1× domina lo spettro. Se predominano le armoniche 2× o superiori — correggete prima il disallineamento/il gioco.
L'equilibratura sul campo a due piani usa il metodo del coefficiente di influenza — lo strumento “impara” la risposta della macchina da un peso di prova:
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Run #0 — riferimento
Avviate il rotore alla velocità di equilibratura scelta senza masse di prova e misurate la vibrazione iniziale (ampiezza e fase) su entrambi i canali.
Mantenete lo stesso numero di giri per ogni passata della serie — entro ~100 giri/min. Se la velocità di esercizio è su una risonanza o la vibrazione supera 40–50 mm/s, equilibrate in due fasi partendo a velocità ridotta.
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Run #1 — massa di prova nel piano 1
Fermate la macchina, installate la massa di prova nel piano 1 in una posizione contrassegnata, riavviate e misurate di nuovo. La massa di prova deve modificare l'ampiezza o la fase di almeno 20-30% — altrimenti lo strumento non ha nulla da cui calcolare (aumentate la massa). Usate il calcolatore del peso di prova per una stima iniziale.
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Run #2 — massa di prova spostata al piano 2
Spostate la massa di prova dal piano 1 al piano 2 (spostata, non aggiunta in più!) e misurate di nuovo.
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Calcolo
Il software calcola la massa e l'angolo di correzione per ciascun piano, risolvendo entrambi i piani insieme in modo da tenere conto dell'effetto incrociato tra le estremità del rotore.
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Correzione
Rimuovete tutte le masse di prova e installate le masse di correzione sul stesso raggio come massa di prova. La saldatura è la prassi standard per tamburi e ventilatori (calcolate ~100 g per il cordone di saldatura stesso); bulloni, rondelle da ribadire o fascette stringitubo funzionano bene anche a seconda del rotore.
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Verifica e rifinitura
Eseguite una passata di controllo (corsa di rifinitura). Una riduzione della vibrazione di 3–10 volte in 1–2 iterazioni è normale per una macchina meccanicamente sana. Il programma calcola un piccolo peso aggiuntivo; ripetete finché non rientrate nella tolleranza.
Quando un angolo di correzione calcolato cade tra due punti di fissaggio accessibili (pale, fori per bulloni), la massa richiesta può essere ripartita sulle posizioni disponibili con il Calcolatore per la scomposizione in masse di correzione a due piani, e la sensibilità sottostante a un solo piano può essere verificata con il calcolatore del coefficiente di influenza.
6. Contare l'angolo di correzione — il punto più importante di tutti
L'angolo di correzione si conta dalla posizione della massa di prova (0°), nel senso di rotazione del rotore. Non contro la rotazione, e non da un punto arbitrario.
Esempio: il peso di prova era alle “12” e il rotore gira in senso orario visto di fronte. Il calcolo indica 90° → il peso di correzione va alle “3”. L'errore classico è contare contro il senso di rotazione (montaggio a 360−70 = 290° invece di 70°) — allora la vibrazione cresce invece di diminuire.
Sul diagramma polare il software lo mostra visivamente: il punto rosa è la posizione della massa di prova (0°), il punto verde è dove va la massa di correzione, e la freccia rossa indica il senso di rotazione.
7. Risultati e tolleranze: quando il lavoro è terminato?
Due sistemi di valutazione vengono usati in parallelo — non confondeteli: mm/s (velocità di vibrazione della macchina assemblata, ISO 10816/20816) e g-mm (squilibrio residuo del rotore stesso, ISO 1940/21940-11). Lo strumento mostra entrambi i valori.
| Zona | Velocità di vibrazione (RMS) | Valutazione |
|---|---|---|
| A | fino a 1,4 mm/s | Eccellente — come una macchina nuova |
| B | 1,4 – 2,8 mm/s | Buono — adatto al funzionamento a lungo termine |
| C | 2,8 – 4,5 mm/s | Accettabile per un tempo limitato |
| D | oltre 4,5 mm/s | Inaccettabile — è necessaria un'azione |
Aggiustamenti sul campo: per le macchine agricole su supporti morbidi i limiti sono più permissivi — fino a 7–8 mm/s è già un buon risultato per una trinciatrice; inseguire 0,5 mm/s lì non ha senso. Prestate attenzione al componente 1×, non solo la vibrazione complessiva: l'equilibratura riduce esattamente quella parte.
Lo squilibrio residuo si valuta tramite le classi G (G16 — rotori agricoli e alberi cardanici, G6.3 — ventilatori, tamburi e rotori generici, G2.5 — turbine e macchine utensili, G1–G0.4 — mandrini). Il valore ammissibile in g·mm per piano per la massa, la velocità e la classe del vostro rotore può essere verificato con il Calcolatore dello squilibrio residuo (ISO 21940-11) — lo stesso calcolatore è integrato nel software del Balanset-1A.
8. Se la vibrazione non scende
Tabella diagnostica rapida per le situazioni più comuni di “è peggiorato / non converge”:
| Sintomo | Causa probabile | Cosa fare |
|---|---|---|
| Dopo l'installazione della massa di correzione, la vibrazione è aumentata invece di diminuire | L'angolo di correzione è stato tracciato nella direzione sbagliata — contro la rotazione del rotore invece che a favore | Segnate di nuovo l'angolo: partite dalla posizione della massa di prova (0°) e contate nel senso di rotazione del rotore |
| A ogni nuova passata il programma chiede di aggiungere sempre più massa | Il metodo di correzione nelle impostazioni è su “rimuovi massa” mentre in realtà si stanno aggiungendo dei pesi, per cui il segno del risultato risulta invertito | Aprite le impostazioni di equilibratura e impostate il metodo di correzione su “aggiungi massa” |
| Un piccolo cambiamento di velocità (50–100 giri/min) modifica il livello di vibrazione più volte | La velocità di equilibratura è su o vicino a una risonanza strutturale | Registrate un diagramma RunDown (decelerazione libera) e scegliete una velocità di equilibratura fuori dalle zone di risonanza |
| La risposta ai pesi installati non è proporzionale; i risultati saltano da un'iterazione all'altra | La macchina si comporta in modo non lineare (supporti morbidi, struttura usurata o danneggiata) | Installate metà — o un terzo — della massa calcolata per ogni iterazione e ripetete la passata di controllo |
| Ampiezza e fase sono diverse a ogni passata, sebbene nulla sia stato modificato | Guasti meccanici (gioco nei cuscinetti, incrinature, bulloni allentati) o attivazione errata del tachimetro | Riparate prima la meccanica; assicuratevi che un solo segno rifletta il fascio del tachimetro |
| Il programma mostra una velocità 2–3 volte superiore a quella reale | Il tachimetro rileva riflessi indesiderati: fori delle pulegge, punti lucidi, bordi delle pale | Spostate il segno riflettente sul mozzo o sull'albero; coprite o opacizzate le altre superfici riflettenti |
| Nello spettro FFT il picco 2× (o una serie di picchi 3×, 5×, 6×) è più alto del picco 1× | Disallineamento dell'albero o gioco meccanico — questo non è squilibrio | Riparate prima i giunti, gli accoppiamenti e i fissaggi, ed equilibrate solo dopo |
L'albero diagnostico completo — lettura dello spettro, ricerca delle risonanze, cause reali tratte da casi di assistenza — si trova nella base di conoscenza: La vibrazione non scende: individuare la causa reale.
9. Equilibratura a due piani con il Balanset-1A
Balanset-1A è un sistema di equilibratura a due canali basato su PC, progettato per l'equilibratura del rotore in uno o due piani, sul campo e in produzione. In modalità a due piani misura la velocità del rotore e il vettore 1× vibrazione (valore RMS e fase) su entrambi i canali simultaneamente e calcola i parametri delle masse di correzione per entrambi i piani in una volta — incluso il diagramma polare, il registro delle passate e lo squilibrio residuo ottenuto rispetto alla tolleranza ISO scelta.
| Parametro | Balanset-1A |
|---|---|
| Canali | 2 canali di vibrazione + canale del tachimetro laser |
| Velocità di vibrazione (RMS) | 0,02 – 80 mm/s |
| Gamma di frequenza | 5 – 550 Hz (spettro FFT fino a 1000 Hz) |
| Intervallo di velocità | 100 – 100.000 giri/min |
| Precisione di fase | ±1° |
| Piani di bilanciamento | 1 o 2 |
| Massa del rotore | Non limitato dal metodo (record reale — un rotore da 24.000 kg) |
| Requisiti del PC | Windows 7/8/10/11, USB; qualsiasi laptop da ufficio |
| Software | Acquisto unico, aggiornamenti gratuiti, nessun abbonamento |
Software: configurazione a due piani e visualizzazione dei risultati
Equilibrate i rotori da soli — sul posto, nei loro cuscinetti
Balanset-1A Kit completo — €1,975, tutto incluso: unità di misura, 2 sensori, tachimetro laser, supporto magnetico, bilancia, software con aggiornamenti gratuiti a vita. Utilizzato in tutto il mondo su trincia-erba, ventilatori, frantoi, alberi cardanici e mandrini — con assistenza gratuita via e-mail basata su centinaia di lavori di equilibratura reali.
10. Video: il Balanset-1A in azione
Una breve panoramica dell'equilibratura sul campo con il Balanset-1A — dall'installazione dei sensori alla passata di rifinitura. Altri video, compresi esempi specifici per macchina, si trovano sul Canale YouTube di Vibromera.
11. Domande Frequenti
Devo conoscere la massa del rotore per equilibrarlo?
No. Il calcolo della massa di correzione richiede solo la massa della massa di prova e il suo raggio di montaggio. La massa del rotore viene usata solo per stimare la massa di prova e per il calcolatore di tolleranza ISO 1940 (classe G).
Qual è la dimensione o la massa massima del rotore per l'equilibratura a due piani?
Il metodo dei coefficienti di influenza non limita la massa del rotore — lo strumento misura la risposta dei supporti, non il rotore stesso. Il record reale con il Balanset-1A è un rotore sfibratore di uno zuccherificio da 24.000 kg, equilibrato a 0,47 mm/s.
In quale intervallo di velocità funziona?
Formalmente a partire da 100 giri/min; in pratica equilibrare sotto ~300 giri/min è difficile (segnale del sensore debole alle basse frequenze). Il limite superiore raggiunge decine di migliaia di giri/min — i mandrini ad alta velocità vengono equilibrati alle classi G1–G0.4.
Posso bilanciare un rotore senza rimuoverlo dalla macchina?
Sì — questo è lo scopo principale dell'equilibratura dinamica sul campo: il rotore viene equilibrato nei propri cuscinetti, in condizioni di funzionamento reali. Le misurazioni richiedono in genere 15–30 minuti più il tempo di montaggio dei pesi.
Come faccio a sapere se un solo piano basta?
Regola pratica (ISO 21940-11): se la larghezza del rotore è inferiore alla metà del suo diametro (in pratica — un terzo), un solo piano è di norma sufficiente. I rotori lunghi — tamburi, alberi, giranti larghe — richiedono due piani perché le due estremità si influenzano a vicenda.
Perché la vibrazione è aumentata dopo aver installato il peso calcolato?
Quattro cause tipiche: l'angolo di correzione è stato tracciato in senso contrario alla rotazione del rotore; il metodo di correzione nelle impostazioni era su “rimuovi massa” mentre venivano aggiunti dei pesi; la velocità di equilibratura è vicina a una risonanza; oppure l'intera massa calcolata è stata installata su una macchina non lineare (installare prima la metà). Se nessuna di queste si applica, cercate un guasto meccanico: gioco nei cuscinetti, incrinature, parti allentate.
C'è un abbonamento software o una calibrazione annuale?
No. Il software del Balanset-1A è un acquisto unico con aggiornamenti gratuiti e installazioni illimitate, e lo strumento non richiede alcuna calibrazione annuale — i coefficienti di calibrazione di fabbrica sono forniti con ogni kit.
Equilibra gli alberi cardanici (di trasmissione)?
Sì — un normale albero cardanico si equilibra in due piani; i pesi si fissano comodamente con fascette stringitubo assicurate con frenafiletti (0,5 mm/s finale in un caso reale). Gli alberi con supporti intermedi che richiedono 3–4 piani sono il campo del Balanset-4. Un giunto cardanico usurato va sostituito prima — l'equilibratura non risolve il gioco.
