Diagnosi dei difetti degli ingranaggi

1. La firma vibrazionale degli ingranaggi

Gli ingranaggi sono un componente fondamentale per la trasmissione di potenza nei macchinari industriali. L'accoppiamento dei denti degli ingranaggi è un processo intrinsecamente rumoroso e vibrante. Gli ingranaggi in buone condizioni producono una vibrazione molto chiara e stabile, e le deviazioni da questa vibrazione sono un forte indicatore di usura o danneggiamento.

Analisi delle vibrazioni è un metodo altamente efficace per rilevare i difetti degli ingranaggi in una fase molto precoce, molto prima che possano causare un guasto catastrofico del cambio.

2. Frequenza di accoppiamento degli ingranaggi (GMF)

La frequenza più importante nell'analisi del cambio è la Frequenza di accoppiamento degli ingranaggi (GMF)Questa è la velocità con cui i denti degli ingranaggi si innestano tra loro.

GMF = Numero di denti su un ingranaggio × Velocità di rotazione di quell'ingranaggio

In un cambio sano, il Spettro FFT mostrerà un picco chiaro al GMF, spesso con alcuni piccoli armoniche (2xGMF, 3xGMF). L'ampiezza di questo picco GMF è un indicatore del carico sugli ingranaggi. Un picco GMF elevato di per sé non è necessariamente segno di un guasto, ma piuttosto di un carico elevato. La chiave per la diagnosi è osservare le frequenze *intorno* al picco GMF.

3. Utilizzo Bande laterali per diagnosticare i guasti

Bande laterali Sono lo strumento più potente per diagnosticare specifici problemi agli ingranaggi. Si tratta di piccoli picchi che compaiono su entrambi i lati del GMF e delle sue armoniche. La spaziatura delle bande laterali indica quale albero presenta il problema.

• Ingranaggio usurato o eccentrico: Se un ingranaggio è usurato, eccentrico o presenta un difetto di fabbricazione, modulerà il GMF alla sua velocità di rotazione. Ciò creerà bande laterali attorno al picco del GMF che sono distanziate a velocità di corsa (1X) dell'albero di quello specifico ingranaggio. Ad esempio, se il picco GMF presenta bande laterali distanziate alla velocità dell'albero di ingresso, il guasto è sull'ingranaggio di ingresso.
• Usura dei denti: L'usura generale dei denti è spesso indicata da un aumento dell'ampiezza del GMF e delle sue armoniche, accompagnato da bande laterali 1X dall'ingranaggio corrispondente.
• Dente rotto o incrinato: Un singolo dente rotto o incrinato genererà un forte picco di vibrazione alla velocità di rotazione 1X di quell'ingranaggio, spesso con molte armoniche. Produrrà anche bande laterali attorno al GMF distanziate alla velocità di rotazione dell'ingranaggio. forma d'onda del tempo è molto utile anche in questo caso, poiché mostrerà un impatto periodico e distinto ogni volta che il dente rotto tenta di incastrarsi.
• Disallineamento degli ingranaggi: Il disallineamento degli ingranaggi mostra spesso un'armonica 2X GMF elevata, a volte maggiore del picco GMF primario. Sarà anche accompagnato da bande laterali distanziate alla velocità di rotazione.

4. Tecniche di analisi specializzate

Poiché le vibrazioni degli ingranaggi possono essere complesse, spesso vengono utilizzate tecniche specializzate:

• Analisi della forma d'onda nel tempo: Fondamentale per individuare i denti rotti, che si manifestano con impatti ripetuti e violenti.
• Analisi del cepstro: Una tecnica utilizzata per identificare più chiaramente le famiglie di bande laterali che potrebbero essere difficili da vedere in uno spettro FFT standard.

5. Fasi di guasto degli ingranaggi

L'analisi delle vibrazioni può monitorare la progressione del guasto degli ingranaggi attraverso diverse fasi:

1. Fase 1 (iniziale): Attorno al GMF compaiono piccole bande laterali. Il livello di vibrazione complessivo potrebbe non cambiare.
2. Fase 2 (moderata): L'ampiezza delle bande laterali aumenta e le armoniche del GMF possono iniziare ad apparire con le proprie bande laterali.
3. Fase 3 (Grave): La GMF e le sue armoniche potrebbero presentare numerose bande laterali ampie. La frequenza 1X dell'apparecchiatura difettosa potrebbe iniziare a salire. Il rumore di fondo dello spettro aumenta.
4. Fase 4 (catastrofica): Il GMF può scomparire ed essere sostituito da una vibrazione rumorosa e casuale quando i denti sono gravemente danneggiati o distrutti.

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