Comprensione del bilanciamento su un singolo piano
Bilanciamento su un solo piano è un bilanciamento procedura in cui un rotore squilibrio viene corretto aggiungendo o rimuovendo massa su un unico piano radiale, perpendicolare all'asse di rotazione. È il metodo corretto quando lo squilibrio è prevalentemente statico di natura — ovvero quando il centro di massa del rotore è sfalsato rispetto all'asse di rotazione, ma non vi è alcuna coppia o momento significativo che tenti di provocare un'oscillazione del rotore da un'estremità all'altra. Essendo la tecnica di equilibratura più semplice ed economica, richiede solo un singolo piano di correzione e, di solito, un solo peso di prova esecuzione per essere completata.
1. Definizione: che cos'è l'equilibratura su un unico piano?
Ogni rotore presenta un certo squilibrio, ma il geometria È proprio tale squilibrio a determinare il modo in cui deve essere corretto. Quando il punto di maggiore massa può essere considerato come situato su un unico piano — o quando la sua ridotta estensione assiale non produce un momento di inclinazione significativo — una singola correzione ripristina l'equilibrio. Questa è la condizione determinante per il lavoro su un unico piano: lo squilibrio si comporta come una forza radiale pura, non come una coppia di forze. In presenza di una coppia, il rotore oscilla e nessuna singola correzione può annullare entrambe le estremità contemporaneamente, il che costituisce il confine che separa il lavoro su un unico piano da bilanciamento dinamico (a due piani).
2. Quando ricorrere all'equilibratura su un unico piano
Il bilanciamento su un unico piano è indicato per specifiche geometrie del rotore e condizioni operative.
Rotori a disco
I rotori la cui lunghezza assiale (spessore) è ridotta rispetto al diametro sono i candidati ideali — spesso definiti dischi “stretti” o “sottili”. Poiché la massa è concentrata essenzialmente su un unico piano, lo spazio per lo sviluppo di una coppia è limitato. Tra gli esempi tipici figurano:
- Mole abrasive
- Lame per seghe circolari
- Giranti per ventilatori o soffianti monostadio
- Volani
- Dischi freno
- Pulegge singole
Rotori rigidi al di sotto della prima velocità critica
Per rotori rigidi con risultati nettamente inferiori rispetto alla prima velocità critica, il bilanciamento su un unico piano può essere sufficiente anche quando il rotore presenta una lunghezza assiale considerevole, a condizione che il rotore non si pieghi né si fletta durante il funzionamento. La parola chiave è rigido: l'albero deve mantenere la propria forma in modo che una correzione rimanga valida per tutto il campo di funzionamento.
Quando si sa che lo squilibrio è statico
Se lo squilibrio è causato da un'unica fonte localizzata — accumulo di materiale, una pala del ventilatore mancante, un montaggio eccentrico — e le misurazioni delle vibrazioni indicano prevalentemente in fase se il movimento avviene su entrambi i cuscinetti, la situazione è statica ed è opportuno ricorrere a una correzione su un unico piano. Confrontando il fase Alle due estremità si svolge la prova pratica: un movimento in fase indica uno squilibrio statico, mentre un movimento fuori fase segnala la presenza di una coppia.
3. La procedura di bilanciamento su un unico piano
La procedura segue un ciclo semplice e sistematico basato sul coefficiente di influenza metodo.
Fase 1 — Misurazione iniziale
Con il rotore in funzione alla sua velocità normale, misurare e registrare il vettore di vibrazione iniziale — sia ampiezza e la fase — in uno o più punti di misurazione. In questo modo si rilevano le vibrazioni prodotte dallo squilibrio iniziale, che diventano il riferimento per tutto ciò che segue.
Fase 2 — Applicare un peso di prova
Arrestare la macchina e fissare un peso di prova noto in una posizione angolare adeguata (di solito 0°) sul piano di correzione scelto. Il peso deve essere sufficientemente grande da modificare in modo evidente la vibrazione: una regola empirica utile consiste nel puntare a una variazione del vettore di vibrazione pari a circa il 25–50%. Scegliere una dimensione adeguata sin dall'inizio evita di sprecare cicli di prova; il Calcolatore del peso di prova fornisce una massa iniziale sicura in base al peso e alla velocità del rotore.
Fase 3 — Prova generale
Riavviare la macchina e misurare il nuovo vettore di vibrazione nella/e stessa/e posizione/i. Questo valore rappresenta l'effetto combinato dello squilibrio originario più il peso di prova — la somma dei due vettori.
Fase 4 — Calcolare il peso di correzione
Confrontando il vettore iniziale e quello di prova, lo strumento esegue l' sottrazione vettoriale che isola l'effetto proprio del peso di prova e calcola il coefficiente di influenza — quanta vibrazione produce il rotore per unità di peso a un determinato angolo. A partire da quel coefficiente, calcola la massa esatta e la posizione angolare per la correzione permanente peso di correzione che annullerà lo squilibrio iniziale. I calcoli matematici alla base possono essere svolti con il Calcolatore del coefficiente di influenza su un unico piano.
Passaggio 5 — Installare la correzione e verificare
Rimuovere il peso di prova, installare in modo permanente il peso di correzione calcolato — aggiungendo massa o rimuovendola (forando o levigando) nel punto specificato — e avviare la macchina per verificare che le vibrazioni siano scese a un livello accettabile. Se permangono lievi vibrazioni, un bilanciamento del trim perfeziona il risultato, e il risultato finale squilibrio residuo può essere verificato rispetto a un ISO 21940-11 grado di equilibrio.
4. Equilibratura su un unico piano sul campo
Sebbene il bilanciamento su un unico piano possa essere effettuato su un macchina equilibratrice, il suo vero punto di forza è che può essere eseguito in situ, con il rotore in funzione sui propri cuscinetti alla velocità operativa. Uno strumento portatile a due canali come il Balanset-1A misura l'ampiezza e la fase 1× prima e dopo l'applicazione del peso di prova, calcola il coefficiente di influenza e indica la massa e l'angolo precisi per la correzione — quindi verifica lo squilibrio residuo una volta applicato il peso. Il suo laser ottico tachimetro, innescato da una striscia di nastro riflettente, fornisce il riferimento di fase "una volta per giro" su cui si basa il calcolo. Poiché il rotore viene misurato in condizioni operative reali — velocità effettiva, montaggio effettivo, temperatura effettiva — bilanciamento in situ cattura lo stato effettivo di funzionamento che una macchina di bilanciamento non è in grado di riprodurre appieno.
5. Vantaggi dell'equilibratura su un unico piano
- Semplicità: è coinvolto un solo piano di correzione, il che rende il lavoro più facile da pianificare, eseguire e comprendere.
- Velocità: Il processo richiede solitamente solo due o tre cicli (iniziale, di prova, di verifica), consentendo di risparmiare tempo e ridurre i tempi di fermo macchina.
- Rapporto costo-efficacia: Un numero inferiore di misurazioni e calcoli più semplici comportano una riduzione dei costi di manodopera e l'utilizzo di attrezzature meno complesse.
- Accessibilità: su un rotore a disco sono presenti numerosi punti in cui è possibile aggiungere o rimuovere pesi, garantendo così una maggiore flessibilità nella scelta del punto in cui applicare la correzione.
6. Limiti e casi in cui non utilizzarlo
La semplicità di questo metodo comporta dei limiti concreti che devono essere rispettati.
Impossibile correggere lo squilibrio di coppia
Se il rotore ha un significativo squilibrio di coppia — punti di peso uguali alle estremità opposte ma in posizioni angolari opposte — una correzione su un unico piano non è in grado di eliminarla. La coppia non genera alcuna forza radiale netta su cui possa agire il singolo piano, eppure provoca comunque l'oscillazione del rotore. Questo caso richiede bilanciamento dinamico a due piani.
Non adatto a rotori lunghi
I rotori con un rapporto lunghezza/diametro superiore a circa 0,5–1,0 richiedono generalmente un bilanciamento su due piani. Gli indotti dei motori, gli alberi delle pompe e i rotori lunghi dei ventilatori rientrano in questa categoria poiché la loro estensione assiale consente lo sviluppo di una coppia.
Potrebbe non ridurre le vibrazioni su tutti i cuscinetti
Una correzione su un unico piano ottimizzata per un cuscinetto può lasciare sostanzialmente invariate le vibrazioni su un altro cuscinetto, specialmente nel caso di un rotore più lungo o che gira a una velocità vicina a quella critica.
Inefficace per i rotori flessibili
I rotori che funzionano al di sopra della loro prima velocità critica si deformano durante la rotazione; la loro variazione forme modali richiedere bilanciamento multipiano tecniche che il lavoro su un unico piano non è in grado di offrire.
7. Rapporto con l'equilibratura statica
Il bilanciamento su un singolo piano è strettamente correlato a bilanciamento statico; in effetti, il bilanciamento su un unico piano eseguito su una macchina rotante è un misurazione dinamica dello squilibrio statico. L'equilibratura statica classica individua il punto di maggiore massa con il rotore a riposo — appoggiato su spigoli affilati o rulli e lasciando che la gravità lo faccia rotolare fino al punto di maggiore massa — mentre l'equilibratura su un unico piano misura lo stesso squilibrio statico mentre il rotore gira. Il metodo a rotazione è più accurato perché rileva lo squilibrio in condizioni operative reali e ne quantifica sia l'entità che l'angolo, anziché limitarsi a determinarne la direzione.
8. Applicazioni e settori tipici
Il bilanciamento su un unico piano viene utilizzato ogni volta che la geometria del rotore lo consente:
- 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.
- Macchine agricole: componenti per mietitrebbiatrici, pulegge singole.
- Automobilistico: volani, dischi freno, pulegge singole.
- Movimentazione dei materiali: pulegge di trasporto, rulli folli.
In questi casi, il bilanciamento su un unico piano offre un equilibrio ottimale tra efficacia, semplicità e costi, ed è proprio per questo che rimane una delle tecniche fondamentali in bilanciamento del rotore.
