Comprensione del disallineamento dell'albero nelle macchine rotanti
Disallineamento dell'albero è una condizione in cui gli assi di rotazione di due o più alberi accoppiati non sono allineati quando la macchina funziona in condizioni operative normali. Inoltre sbilanciare, è una delle cause più comuni di guasti prematuri ai macchinari, con un conseguente aumento dei vibrazione, danneggiando cuscinetti e guarnizioni e causando uno spreco di energia. L'obiettivo dell'allineamento di precisione è quello di avvicinare il più possibile le linee centrali degli alberi, entro una tolleranza specificata, alle condizioni reali di temperatura e carico a cui opera la macchina.
1. Tipi di disallineamento
Il disallineamento è classificato in due tipologie principali, anche se nella maggior parte dei casi reali è presente una combinazione di entrambe.
Disallineamento parallelo (offset)
Si parla di disallineamento parallelo quando le due linee centrali degli alberi sono parallele tra loro ma sfalsate di una certa distanza. Immaginate un albero posizionato più in alto o più in basso rispetto all'altro (sfalsamento verticale) oppure spostato lateralmente (sfalsamento orizzontale). Le linee centrali non si incrociano mai, ma scorrono semplicemente una accanto all'altra.
Disallineamento angolare
Si verifica un disallineamento angolare quando i due alberi sono disposti ad angolo l'uno rispetto all'altro. I loro assi si intersecano in corrispondenza del giunto, ma non giacciono sulla stessa linea, creando così uno “spazio” nel giunto che risulta più ampio su un lato rispetto all'altro.
Disallineamento combinato
Questo è lo scenario più comune nella pratica: gli alberi presentano contemporaneamente uno sfalsamento parallelo e un disallineamento angolare. Le macchine reali non presentano quasi mai un solo tipo di disallineamento in forma isolata, motivo per cui l'allineamento viene corretto contemporaneamente sia sul piano verticale che su quello orizzontale.
2. La firma vibrazionale del disallineamento
Il disallineamento produce un segnale molto caratteristico che un analista è in grado di individuare in un FFT spectrum:
- Indicatore principale (2×): il segno classico è un picco di elevata ampiezza esattamente a Il doppio della velocità di rotazione (secondo ordine). Le forze di disallineamento agiscono sugli alberi e accoppiamento a due cicli di flessione per giro, quindi l'energia si concentra al doppio velocità di marcia.
- Elevate vibrazioni assiali: un disallineamento spesso provoca forti vibrazione assiale (parallelamente all'albero). Un picco 2× elevato in direzione assiale è uno degli indicatori più significativi in assoluto.
- Altre armoniche (1×, 3×, 4×): sebbene il 2× sia il principale, il disallineamento può influire anche sulla componente 1×, e nei casi più gravi — in particolare in presenza di uno spostamento parallelo — si generano valori più elevati armoniche come 3× e 4×.
- Frequenze specifiche dell'accoppiamento: alcuni giunti, quando sono usurati o sottoposti a sollecitazioni dovute a disallineamenti, generano vibrazioni alle loro frequenze caratteristiche.
Uno spettro che mostra un picco 2× pari o superiore al 50% del picco 1×, specialmente se accompagnato da un'elevata vibrazione assiale, è un classico caso di disallineamento. Poiché anche la componente 1× può risultare elevata, è facile confondere il disallineamento con uno squilibrio; gli indizi determinanti sono la dimensione relativa del picco 2× e l'intensità della lettura assiale. Confermare la diagnosi con fase Le misurazioni effettuate ai capi del giunto risolvono l'ambiguità: le macchine disallineate presentano in genere una differenza di fase assiale di circa 180° tra un lato e l'altro del giunto.
3. Cause comuni di disallineamento
Il disallineamento può essere presente fin dal giorno dell'installazione oppure manifestarsi gradualmente durante l'uso.
- Installazione non corretta: La causa più comune è semplicemente una mancanza di precisione nell'allineamento durante la configurazione iniziale della macchina.
- Dilatazione termica: man mano che le macchine si riscaldano passando dalla temperatura ambiente a quella di esercizio, i loro componenti si dilatano. Un motore può aumentare di altezza, oppure il corpo di una pompa può gonfiarsi, causando il disallineamento degli alberi. Un corretto allineamento a freddo prevede uno sfalsamento intenzionale delle macchine in modo che, una volta into allineamento a caldo: ecco perché compensazione della dilatazione termica è già inclusa nelle cifre previste.
- Pipe strain: le forze generate da tubazioni di ingresso o di uscita non adeguatamente sostenute possono causare il disallineamento di una pompa o di un compressore rispetto al proprio motore — un problema molto comune nelle industrie di processo.
- Problemi relativi alla fondazione: Una fondazione instabile o crepata, oppure bulloni di ancoraggio allentati, causano lo spostamento della macchina nel tempo. Inadeguata rigidità della fondazione inoltre permette che l'allineamento si sposti sotto carico.
- Piede morbido: una situazione in cui uno dei piedini di montaggio non poggia perfettamente sulla piastra di base, provocando una torsione o una deformazione del telaio della macchina quando si serrano i bulloni. piede zoppo deve essere corretto prima che l'allineamento possa essere mantenuto.
4. Perché è fondamentale correggere il disallineamento
L'utilizzo di una macchina non correttamente allineata comporta gravi conseguenze:
- Guasto dei cuscinetti e delle guarnizioni: gli elevati carichi ciclici sugli alberi si trasmettono direttamente ai cuscinetti e alle guarnizioni, causandone il guasto prematuro — una causa frequente alla base dei problemi ricorrenti difetti dei cuscinetti.
- Guasto dell'accoppiamento: Per come sono progettati, i giunti tollerano un leggero disallineamento, ma un disallineamento eccessivo li usura e ne provoca il guasto in breve tempo.
- Shaft fatigue: le ripetute flessioni degli alberi possono causare fatica crepe e causare alla fine il cedimento dell'albero.
- Aumento del consumo energetico: una quantità significativa di energia viene sprecata sotto forma di calore e vibrazioni invece di essere impiegata per svolgere un lavoro utile.
5. Correzione e verifica dell'allineamento
Allineamento di precisione — utilizzando comparatori a quadrante o allineamento dell'albero con il laser sistemi — costituisce un elemento fondamentale di qualsiasi programma efficace di affidabilità e manutenzione. La correzione avviene solitamente aggiungendo o rimuovendo spessori calibrati sotto i piedini e spostando la macchina in senso orizzontale, con gli spostamenti necessari calcolati in base all'offset e all'angolarità misurati; un Calcolatore dello spessore degli spessori converte i valori indicati dagli indicatori nella precisa combinazione di spessori per ciascun piede, e un tolleranza di allineamento Il riferimento conferma se il risultato è accettabile per la velocità.
Il lavoro non si esaurisce con l'accoppiamento. Dopo l'allineamento, è necessario ricontrollare la macchina mediante un'analisi delle vibrazioni per verificare che i livelli di picco a 2× e quelli assiali siano scesi. È qui che entra in gioco un analizzatore portatile a due canali analizzatore di vibrazioni such as the Bilanciamento-1a è di inestimabile valore: rileva lo spettro prima e dopo e la fase di accoppiamento incrociato, verificando che la correzione abbia effettivamente ridotto le forze di disallineamento anziché limitarsi a spostarle. Poiché lo squilibrio e il disallineamento coesistono molto spesso, lo stesso strumento può quindi correggere qualsiasi 1× residuo bilanciamento in situ una volta che il giunto è allineato correttamente — la severità vibrazionale complessiva viene valutata alla luce dei criteri moderni ISO 20816-3 limiti (la norma che ha sostituito la ISO 10816-3).
