Comprensione del bilanciamento su un singolo piano
Definizione: Che cosa è il bilanciamento su un solo piano?
Equilibratura su un solo piano è un bilanciamento procedura in cui lo squilibrio del rotore viene corretto aggiungendo o rimuovendo massa in un solo piano radiale perpendicolare all'asse di rotazione. Questo metodo è appropriato quando lo squilibrio è prevalentemente statico in natura, ovvero il centro di massa del rotore è spostato rispetto all'asse di rotazione, ma non c'è alcuna coppia o momento significativo che causi l'oscillazione del rotore.
Il bilanciamento su un solo piano è il metodo di bilanciamento più semplice ed economico, che richiede solo un singolo piano di correzione e in genere solo uno peso di prova eseguire per completare.
Quando utilizzare il bilanciamento su un solo piano
L'equilibratura su un solo piano è adatta a specifici tipi di rotori e condizioni operative:
1. Rotori a disco
I rotori la cui lunghezza assiale (spessore) è ridotta rispetto al diametro sono candidati ideali. Questi sono spesso chiamati rotori "stretti" o "sottili". Alcuni esempi includono:
- Mole abrasive
- Lame per seghe circolari
- Giranti per ventilatori o soffianti monostadio
- Volani
- Rotori dei freni a disco
- Pulegge singole
2. Rotori rigidi che operano al di sotto della prima velocità critica
Per rotori rigidi che operano ben al di sotto del loro primo velocità critica, l'equilibratura su un singolo piano può essere sufficiente anche se il rotore presenta una certa lunghezza assiale. L'importante è che il rotore non subisca flessioni o flessioni significative durante il funzionamento.
3. Quando si sa che lo squilibrio è statico
Se la condizione di squilibrio è causata da una singola fonte localizzata, come un accumulo di materiale, una pala del ventilatore mancante o un montaggio eccentrico, e le misurazioni delle vibrazioni mostrano un movimento prevalentemente in fase in tutte le posizioni dei cuscinetti, è appropriato il bilanciamento su un singolo piano.
La procedura di bilanciamento a piano singolo
La procedura segue un approccio semplice e sistematico utilizzando il metodo del coefficiente di influenza:
Fase 1: Misurazione iniziale
Con il rotore in funzione alla sua velocità normale, misurare e registrare il vettore di vibrazione iniziale (ampiezza e fase) in una o più posizioni del cuscinetto. Questo rappresenta la vibrazione causata dall'originale sbilanciare.
Fase 2: Fissare il peso di prova
Arrestare la macchina e collegare un peso di prova in una posizione angolare conveniente (tipicamente 0°) sul piano di correzione scelto. Il peso di prova deve essere di entità sufficiente a produrre una variazione significativa della vibrazione, in genere pari a 25-50 μT del livello di vibrazione iniziale.
Fase 3: Prova pratica
Riavviare la macchina e misurare il nuovo vettore di vibrazione negli stessi punti. Questa misurazione rappresenta l'effetto combinato dello squilibrio originale più il peso di prova.
Passaggio 4: Calcola il peso di correzione
Lo strumento di bilanciamento esegue addizione vettoriale e calcola il coefficiente di influenza. Quindi calcola la massa esatta e la posizione angolare per il permanente peso di correzione che ridurrà al minimo le vibrazioni.
Passaggio 5: Installa la correzione e verifica
Rimuovere il peso di prova, installare in modo permanente il peso di correzione calcolato (aggiungendo o rimuovendo massa nella posizione specificata) e avviare la macchina per verificare che le vibrazioni siano state ridotte a un livello accettabile. Se necessario, è possibile eseguire un bilanciamento di assetto per perfezionare il risultato.
Vantaggi del bilanciamento su un solo piano
- Semplicità: Richiede un solo piano di correzione, rendendolo più facile da implementare e comprendere.
- Velocità: La procedura richiede in genere solo due o tre esecuzioni (iniziale, di prova e di verifica), risparmiando tempo e riducendo i tempi di fermo macchina.
- Conveniente: Meno misurazioni e calcoli più semplici comportano minori costi di manodopera e attrezzature di bilanciamento meno costose.
- Accessibilità: Molte posizioni sul rotore possono essere accessibili per l'aggiunta di pesi di correzione, garantendo flessibilità nel posizionamento dei pesi.
Limitazioni e quando non utilizzare il bilanciamento a piano singolo
Il bilanciamento su un singolo piano presenta importanti limitazioni che devono essere comprese:
1. Non è possibile correggere lo squilibrio di coppia
Se il rotore ha un significativo squilibrio di coppia—dove le forze di squilibrio sono presenti alle estremità opposte del rotore ma in posizioni angolari opposte—l'equilibratura su un singolo piano non sarà efficace. Questa condizione richiede bilanciamento dinamico con correzioni su almeno due piani.
2. Non adatto per rotori lunghi
I rotori con un rapporto lunghezza-diametro superiore a circa 0,5-1,0 richiedono in genere un bilanciamento su due piani. Tra questi rientrano indotti di motori, alberi di pompe e rotori di ventole lunghi.
3. Potrebbe non ridurre le vibrazioni su tutti i cuscinetti
Una correzione a piano singolo ottimizzata per una posizione del cuscinetto potrebbe non ridurre adeguatamente le vibrazioni in altre posizioni del cuscinetto, in particolare se il rotore è lungo o funziona a una velocità prossima a quella critica.
4. Inefficace per rotori flessibili
I rotori che funzionano al di sopra della loro prima velocità critica subiscono flessione e richiedono tecniche di bilanciamento multipiano che tengano conto delle forme modali del rotore.
Relazione con l'equilibrio statico
Il bilanciamento su un singolo piano è strettamente correlato a bilanciamento statico. Infatti, l'equilibratura su un singolo piano eseguita su una macchina rotante è essenzialmente una misurazione dinamica dello squilibrio statico. L'equilibratura statica può essere eseguita con il rotore a riposo (su coltelli o rulli), mentre l'equilibratura su un singolo piano viene eseguita con il rotore in rotazione, consentendo una misurazione più accurata in condizioni operative reali.
Applicazioni e settori tipici
Il bilanciamento su un singolo piano è ampiamente utilizzato in molti settori per i tipi di rotore appropriati:
- Lavorazione del legno e dei metalli: Lame per seghe circolari, mole abrasive, dischi da taglio
- Riscaldamento, ventilazione e condizionamento (HVAC): Ventilatori e soffianti centrifughi monostadio
- Attrezzature agricole: Componenti per mietitrebbiatrici, pulegge singole
- Automobilistico: Volani, rotori dei freni, pulegge singole
- Movimentazione dei materiali: Pulegge trasportatrici, rulli folli
Per queste applicazioni, il bilanciamento su un singolo piano garantisce un equilibrio ottimale tra efficacia, semplicità e costo, rendendolo una tecnica fondamentale nel campo del bilanciamento dei rotori.
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