Analisi delle vibrazioni — Diagnostica dello spettro Guida
Dai fondamenti della FFT alla diagnosi dei guasti: impara a leggere gli spettri di vibrazione, calcolare le frequenze di difetto dei cuscinetti, valutare la severità secondo ISO 10816 e diagnosticare squilibrio, disallineamento, allentamento e difetti di cuscinetti e ingranaggi — con strumenti interattivi e il Balanset-1A.
Il flusso diagnostico di questa guida è quello che Vibromera integra nel Balanset-1A: spettro FFT, valutazione della gravità secondo ISO 10816/20816 e bilanciamento guidato a due piani in un'unica unità portatile.
Calcolatrici diagnostiche interattive
Strumenti essenziali per l'analisi delle vibrazioni: frequenze dei difetti dei cuscinetti, frequenza di ingranamento, valutazione della gravità e conversione delle unità
Identificazione dei guasti a colpo d'occhio
Ogni guasto meccanico produce una caratteristica "impronta digitale" nello spettro delle vibrazioni
| Guasto | Frequenza primaria | Armoniche | Direzione | Comportamento di fase | Caratteristica distintiva chiave |
|---|---|---|---|---|---|
| Squilibrio statico | 1× | Basso/nessuno | Radiale (H,V) | In fase entrambi i cuscinetti | Sinusoide pura a 1×. Forza ∝ velocità². |
| Squilibrio dinamico | 1× | Basso/nessuno | Radiale (H,V) | ~180° tra i cuscinetti | 1× dominante, cuscinetti fuori fase (coppia). |
| Disallineamento parallelo | 2× (≥ 1×) | 1×, 3× | Radiale | 180° attraverso l'accoppiamento | 2× spesso > 1×. Vibrazione radiale elevata al giunto. |
| Disallineamento angolare | 1×, 2× | 3× | Dominante assiale | 180° attraverso l'accoppiamento (assiale) | Assiale elevato. Assiale ≥ 50% del radiale. |
| Allentamento dei componenti | 1×,2×...10×+ | Molti (~10×) | Radiale | Erratico | "Foresta" di armoniche. Possibile subarmoniche 0,5×. |
| Allentamento strutturale | 1× o 2× | Pochi sopra 2× | Verticale | Instabile | Forte componente verticale. Risponde al controllo dei bulloni. |
| Pista esterna (BPFO) | BPFO, 2×BPFO... | BPFO multipli | Radiale | N/A | Non sincrono. Nessuna banda laterale 1×. |
| Pista interna (BPFI) | BPFI, 2×BPFI… | BPFI multipli | Radiale | Modulato a 1× | Armoniche BPFI con bande laterali ±1×. |
| Elemento volvente (BSF) | BSF, 2×BSF... | BSF multipli | Radiale | N/A | 2×BSF spesso > 1×BSF. Non sincrono. |
| Gabbia (FTF) | FTF ≈ 0,4× | 2,3× FTF | Radiale | N/A | Fundamental < 1×; le armoniche possono superare 1×. |
| Ingranamento | GMF=N×1× | 2,3× GMF | Radiale+assiale | Modulato a 1× | GMF con bande laterali. N = denti. |
| Elettrico (motore) | 2× frequenza di linea | — | Radiale | Scende allo spegnimento | 100/120 Hz. Prova di caduta istantanea. |
Dimostrazione interattiva dello spettro FFT — 17 scenari di guasto
Seleziona un tipo di guasto per visualizzare la forma d'onda temporale caratteristica e lo spettro di frequenza. Confronta gli schemi per identificare la causa principale.
Dominio del tempo (forma d'onda)
Spettro di frequenza (FFT)
In questa pagina
Calcolatrici Frequenze dei cuscinetti Severità ISO 10816 Convertitore RPM↔Hz Frequenza di accoppiamento degli ingranaggi Tabella di riferimento dei guasti Demo FFT interattiva Nozioni di base sulla FFT Unità di vibrazione Tecnica di misurazione Analisi di fase Squilibrio (+ spettri) Disallineamento (+ spettri) Gioco meccanico (+ spettri) Difetti del cuscinetto (+ spettri) Inviluppo (demodulazione) Difetti degli ingranaggi (+ spettri) Guasti elettrici Problemi di trasmissione a cinghia Cavitazione della pompa Vortice d'olio / Frusta d'olio Tabella ISO 10816 Monitoraggio & Tendenze FAQ (8 domande)Che cos'è l'analisi delle vibrazioni?
Analisi delle vibrazioni è il processo di misurazione e interpretazione delle oscillazioni meccaniche dei macchinari rotanti per diagnosticare guasti senza smontaggio. Utilizzando FFT (Trasformata di Fourier Veloce), il complesso segnale di vibrazione viene scomposto nelle singole componenti di frequenza. Ogni anomalia produce una caratteristica "impronta digitale" spettrale: squilibrio a 1× RPM, disallineamento a 2×, allentamento come armoniche multiple, difetti dei cuscinetti a frequenze non sincrone. Il Balanset-1A esegue sia il bilanciamento che l'analisi dello spettro in un unico strumento portatile.
Ogni macchina rotante vibra. In una macchina sana, la vibrazione è bassa e stabile — la sua normale "firma operativa". Man mano che i difetti si sviluppano, la vibrazione cambia in modi prevedibili. Misurando e analizzando questi cambiamenti, possiamo identificare la causa principale, prevedere il guasto e programmare la manutenzione prima di un guasto catastrofico. Questa è la base di manutenzione predittiva.
FFT: il nucleo dell'analisi spettrale
Un sensore di vibrazione (accelerometro) converte l'oscillazione meccanica in un segnale elettrico. Visualizzato nel tempo, questo è il forma d'onda — una curva complessa, apparentemente caotica, quando sono presenti più guasti. La FFT (Fast Fourier Transform) scompone questo segnale complesso in singole componenti sinusoidali, ciascuna con la propria frequenza e ampiezza.
Si pensi alla FFT come a un prisma che scompone la luce bianca in un arcobaleno. La forma d'onda complessa è "luce bianca" — la FFT rivela i singoli "colori" (frequenze) nascosti al suo interno. Il risultato è il spettro di vibrazione — lo strumento diagnostico primario.
Parametri chiave dello spettro
- Frequenza (asse X, Hz): Frequenza delle oscillazioni. Direttamente correlata alla sorgente. 1× = velocità dell'albero. 2× = due volte la velocità dell'albero.
- Ampiezza (asse Y, mm/s RMS): Intensità di vibrazione a ciascuna frequenza. Picchi più alti = più energia = condizione più grave.
- Armoniche: Multipli interi della fondamentale: 2× (2a), 3× (3a), 4×, ecc. La loro presenza e la loro altezza relativa forniscono informazioni diagnostiche.
- Fase (°): Relazione temporale in diversi punti di misura. Essenziale per distinguere lo squilibrio (in fase) dal disallineamento (180°).
Unità di misura delle vibrazioni: spostamento, velocità, accelerazione
La vibrazione può essere misurata come tre diversi parametri fisici. Ognuno enfatizza intervalli di frequenza diversi, rendendoli adatti a compiti diagnostici differenti. Comprendere quando utilizzare quale parametro è fondamentale per un'analisi efficace.
📏 Spostamento
Misura come lontano si muove la superficie. Enfatizza le frequenze basse — ideale per macchine a bassa velocità, analisi dell'orbita dell'albero e sonde di prossimità su cuscinetti a strisciamento. 1 mil = 25,4 µm.
📈 Velocità
Misura come veloce la superficie si muove. Il parametro standard per il monitoraggio generale dei macchinari secondo ISO 10816. La risposta in frequenza piatta attribuisce lo stesso peso alla maggior parte dei tipi di guasto. Balanset-1A misura in mm/s RMS.
💥 Accelerazione
Misura il forza della vibrazione. Enfatizza le frequenze alte — ideale per difetti precoci dei cuscinetti, ingranamento degli ingranaggi e impatti. 1 g = 9,80665 m/s². Utilizzata per l'analisi di inviluppo/demodulazione.
| Parametro | Unità | Gamma di frequenza | Ideale per | Standard |
|---|---|---|---|---|
| Spostamento | μm picco-picco | 1-100 Hz | Macchine lente (< 600 giri/min), orbita dell'albero, sonde di prossimità, cuscinetti a strisciamento (riferimento — non misurato dal Balanset-1A) | ISO 7919 (vibrazioni dell'albero) |
| Velocità | mm/s RMS | 10-1000 Hz | Monitoraggio generale dei macchinari — squilibrio, disallineamento, allentamento. Parametro predefinito. Il parametro nativo (e unico) del Balanset-1A. | ISO 10816, ISO 20816 |
| Accelerazione | g o m/s² RMS | 500 Hz – 20 kHz | Difetti precoci dei cuscinetti, contatto degli ingranaggi, urti, macchinari ad alta velocità (riferimento — non misurato dal Balanset-1A) | ISO 15242 (vibrazioni dei cuscinetti) |
Se hai un solo sensore e un solo parametro da scegliere — selezionare la velocità (mm/s RMS). Copre la più ampia gamma di guasti comuni con una risposta piatta. Balanset-1A utilizza questo parametro come parametro nativo. Aggiungere la misurazione dell'accelerazione solo quando è necessario individuare difetti di cuscinetti o ingranaggi in fase iniziale ad alte frequenze.
Tecnica di misurazione con Balanset-1A
Il Balanset-1A misura velocità di vibrazione, mm/s RMS (0,2–80 mm/s). Banda di misurazione: 5-1000 Hz; il sensore è piatto entro ±10% fino a ~550 Hz, con compensazione del roll-off solo a schermo oltre tale valore. Lo spettro a schermo (impostazione "Spectrum, Hz") si estende fino a 8 kHz — un intervallo di visualizzazione, non un'affermazione di precisione di misura. Non ci sono modalità di spostamento o accelerazione, né inviluppo/demodulazione — le sezioni su accelerazione, analisi dell'inviluppo e cavitazione più sotto sono materiale di riferimento.
Posizionamento del sensore
La qualità della diagnosi dipende interamente dalla qualità della misurazione. Le forze di vibrazione vengono trasmesse attraverso i cuscinetti, quindi i sensori devono essere montati sugli alloggiamenti dei cuscinetti, il più vicino possibile al cuscinetto, sulla struttura portante (non su coperture o alette di raffreddamento).
- Preparazione della superficie: Pulito, piano, privo di scaglie di vernice. La base magnetica deve essere a filo.
- Radiale orizzontale (H): Perpendicolare all'albero, piano orizzontale. Spesso ampiezza massima.
- Radiale verticale (V): Perpendicolare all'albero, piano verticale.
- Assiale (A): Parallelo all'albero. Fondamentale per rilevare disallineamenti.
Il Balanset-1A ha 2 canali. Per la diagnostica, montare entrambi i sensori sul stesso cuscinetto — uno radiale, uno assiale. Questo fornisce spettri radiale + assiale simultanei, consentendo una rilevazione istantanea del disallineamento.
Modalità Balanset-1A per la diagnostica
- F8 — Charts → scheda "F5-Spectrum (Hz)": Visualizzazione completa dello spettro FFT. La modalità diagnostica principale. Le altre schede di Charts — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx) e F6-Orbit — coprono la vibrazione complessiva, il tracciamento 1×, i pattern armonici e l'orbita dell'albero.
- F5 — Vibration Meter: Valutazione rapida. Confronta V1s (RMS totale) con V1o (1×). Se V1s ≈ V1o → squilibrio. Se V1s ≫ V1o → altri guasti.
- F6 — Reports: Archivio di misurazioni e report HTML — usalo per memorizzare i valori di riferimento.
- F9 — Route Inspection: Percorsi di misura guidati con zone di tendenza secondo la ISO 10816-1 — per giri di monitoraggio regolari.
Prima di procedere al bilanciamento, confronta V1s con V1o. Se V1s ≫ V1o (ad esempio, 8 vs. 2 mm/s), la maggior parte delle vibrazioni NON è dovuta a squilibrio. Il bilanciamento non risolverà il problema: esamina l'intero spettro.
Analisi di fase — il differenziatore diagnostico
La frequenza indica Che cosa sta vibrando; la fase ti dice come. Due guasti possono produrre spettri identici (entrambi dominati da 1×) — solo l'analisi di fase li distingue. La fase è la relazione angolare tra la vibrazione in diversi punti di misura, misurata in gradi (0°–360°).
| Relazione di fase | Punti di misurazione | Diagnosi | Spiegazione |
|---|---|---|---|
| 0° (in fase) | Cuscinetto 1 ↔ Cuscinetto 2 (radiale) | Squilibrio statico | Entrambi i cuscinetti si muovono insieme in sincronia — un unico punto pesante al centro del rotore. Correzione a un solo piano. |
| ~180° (antifase) | Cuscinetto 1 ↔ Cuscinetto 2 (radiale) | Squilibrio dinamico (di coppia) | I cuscinetti oscillano in opposizione: due punti pesanti su piani diversi creano una coppia dinamica di squilibrio. È necessaria una correzione su due piani. |
| ~90° | Orizzontale ↔ Verticale (stesso cuscinetto) | Squilibrio (qualsiasi tipo) | Normale per lo squilibrio: il vettore della forza ruota con l'albero, producendo circa 90° tra H e V nello stesso punto. |
| ~180° | Attraverso il giunto (radiale) | Disallineamento parallelo | Le forze di accoppiamento spingono gli alberi in direzioni radiali opposte. La caratteristica distintiva è 180° attraverso l'accoppiamento con una componente 2× elevata. |
| ~180° | Attraverso il giunto (assiale) | Disallineamento angolare | Gli alberi spingono/tirano alternativamente in senso assiale. Uno sfasamento assiale di 180° attraverso il giunto con elevati valori di 1× e 2× è definitivo. |
| 0° | Attraverso il giunto (assiale) | Non disallineamento | Entrambi i lati si muovono nella stessa direzione assiale: probabile dilatazione termica, deformazione delle tubazioni o piede cedevole. Non disallineamento angolare. |
| Erratico/instabile | Eventuali punti coerenti | Allentamento meccanico | Le letture di fase saltano casualmente tra le misurazioni, caratteristica degli impatti nei giunti allentati. Fase instabile = gioco meccanico. |
| Deriva lenta | Qualsiasi punto, nel tempo | Risonanza o effetti termici | Uno sfasamento graduale durante il riscaldamento suggerisce che la rigidità strutturale cambia con la temperatura (disallineamento termico). |
| Coerente, non 0/180° | Cuscinetto 1 ↔ Cuscinetto 2 | Squilibrio combinato statico + di coppia | Una fase compresa tra 0° e 180° indica una combinazione di componenti statici e di coppia: richiede un bilanciamento su due piani. |
Il Balanset-1A mostra la fase a 1× (la lettura F1° in modalità vibrometro) utilizzando il tachimetro come riferimento. Per confrontare la fase tra due cuscinetti, misuri ciascun cuscinetto nella stessa direzione (ad esempio orizzontale) con il tachimetro sullo stesso segno di riferimento. La differenza tra le letture di fase rivela il tipo di guasto. Non serve software speciale — basta sottrarre le due letture.
Guasto 1: Squilibrio
Causa: Centro di massa spostato dall'asse di rotazione. Tolleranze di fabbricazione, accumulo di depositi, erosione, pala rotta, peso perso.
Spettro: Picco dominante esattamente a 1× RPM. Armoniche molto basse. Vibrazione radiale. Lo squilibrio forza cresce con la velocità²; l'ampiezza di vibrazione aumenta con la velocità, con la relazione esatta che dipende dalla vicinanza alla risonanza. La fase è stabile e ripetibile.
Squilibrio statico (piano singolo)
Forma d'onda sinusoidale pura di picco 1×. Entrambi i cuscinetti in fase. Correzione su un piano singolo.
Squilibrio dinamico (due piani/coppia)
Anche 1× dominante, ma i cuscinetti sono sfasati di circa 180°. È richiesta una correzione nei due piani.
Azione: Eseguire bilanciamento del rotore con Balanset-1A. Tolleranza di grado G per Norma ISO 1940-1.
Guasto 2: Disallineamento dell'albero
Causa: Gli assi degli alberi accoppiati non coincidono. Possono essere paralleli (sfalsati) o angolari (inclinati), solitamente entrambi.
Disallineamento parallelo (radiale)
Elevati 1× e 2× nella direzione radiale. 2× spesso ≥ 1×. Sfasamento di 180° attraverso l'accoppiamento.
Disallineamento angolare — Radiale
1× e 2× entrambi presenti nella direzione radiale — uno dei due può dominare, quindi lo spettro radiale da solo non è conclusivo. La misura assiale decide.
Disallineamento angolare — Assiale
Vibrazione assiale ≥ 50% di quella radiale, tipicamente dominata da 1× con 2× e 3× elevati. Sfasamento di 180° attraverso il giunto in assiale. Questa è la misura distintiva chiave.
Azione: Il bilanciamento NON sarà d'aiuto. Arrestare la macchina ed eseguire l'allineamento dell'albero. Ricontrollare le vibrazioni dopo.
Guasto 3: Allentamento meccanico
Causa: Perdita di rigidità strutturale: bulloni allentati, crepe nelle fondamenta, sedi dei cuscinetti usurate, giochi eccessivi.
Allentamento dei componenti
"Foresta" di armoniche — 1×, 2×, 3×, 4×… fino a 10×+ con ampiezza decrescente. Può presentare subarmoniche 0,5×.
Allentamento strutturale
Dominante 1× e/o 2×. Poche armoniche superiori. Forte vibrazione verticale.
Azione: Ispezionare e serrare i bulloni di montaggio. Controllare le fondamenta. Controllare sempre che non siano allentati. prima bilanciamento.
Guasto 4: Difetti dei cuscinetti volventi
Causa: Vaiolatura, sfaldamento, usura sulle piste di rotolamento, sugli elementi volventi o sulla gabbia.
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
Difetto della pista esterna (BPFO)
Serie di picchi a BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Nessuna banda laterale 1× (anello stazionario). Guasto più comune nei cuscinetti.
Difetto di pista interna (BPFI)
Armoniche BPFI con bande laterali ±1× (anello rotante, modulazione della zona di carico). Il pattern delle bande laterali è l'identificatore chiave.
Difetto dell'elemento volvente (BSF)
Armoniche BSF. 2×BSF spesso dominanti. Non sincrone. Spesso accompagnate da danni alla pista.
Difetto della gabbia (FTF)
Fondamentale subsincrona (FTF ≈ 0,4× la velocità dell'albero); le sue armoniche possono estendersi oltre 1×. Bassa frequenza. Spesso accompagna altri danni al cuscinetto.
Fase 1 — Sub-superficiale: Zona ultrasonica / a emissione acustica (circa 20–60 kHz). Non visibile sulla FFT standard. Rilevabile tramite energia di picco / inviluppo.
Fase 2 — Difetto precoce: Gli impatti eccitano le frequenze naturali del cuscinetto (circa 500–2000 Hz); le frequenze di difetto discrete (BPFO, BPFI) compaiono a bassa ampiezza verso la fine di questa fase. Il Balanset-1A rileva in modo affidabile le frequenze di difetto discrete (da decine a centinaia di Hz) dalla fase finale della Fase 2 in poi.
Fase 3 — Avanzato: Armoniche multiple. Si sviluppano bande laterali. Il rumore di fondo aumenta.
Fase 4 — Avanzata: Rumore a banda larga. Le frequenze dei cuscinetti potrebbero scomparire nel rumore. Sostituzione urgente.
Analisi dell'inviluppo (demodulazione) — Rilevamento precoce dei difetti dei cuscinetti
L'analisi standard dello spettro FFT rileva i difetti dei cuscinetti dalla fase finale della Fase 2 in poi. Prima di allora, gli impatti del cuscinetto sono troppo deboli — e a frequenza troppo alta — per emergere sopra il rumore di fondo. Analisi dell'inviluppo (chiamata anche demodulazione o rilevamento ad alta frequenza, HFD) estende il rilevamento a fasi molto più precoci.
Come funziona
Quando un elemento volvente colpisce un difetto, genera un breve impulso d'impatto che eccita risonanze strutturali ad alta frequenza (tipicamente 5-20 kHz). Queste risonanze "risuonano" brevemente a ogni impatto. L'analisi dell'inviluppo si svolge in tre fasi:
- Filtro passa-banda: Isolare la banda di risonanza ad alta frequenza (ad esempio, 5–15 kHz) in cui risuonano gli impatti.
- Rettificare e inviluppo: Estrarre il modello di modulazione di ampiezza, ovvero l'"inviluppo" che segue i picchi della risonanza.
- FFT dell'inviluppo: Applicare la FFT al segnale di inviluppo. Il risultato mostra il tasso di ripetizione di impatti — che equivale alle frequenze dei difetti dei cuscinetti (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
Nello spettro grezzo, un impatto debole al BPFO potrebbe produrre 0,1 mm/s, invisibile tra il rumore delle macchine a 2 mm/s. Ma lo stesso impatto eccita una risonanza a 8 kHz, dove non c'è altra fonte di vibrazione. Dopo la demodulazione, il pattern di ripetizione del BPFO emerge chiaramente da uno sfondo pulito.
Parametri correlati
- Energia di picco (SE): Misurazione complessiva dell'energia d'impatto ad alta frequenza. Valore di tendenza scalare. Adatto per lo screening "go/no-go".
- gSE / HFD / PeakVue: Nomi specifici del fornitore per i parametri derivati dall'inviluppo. Tutti basati sullo stesso principio.
- Inviluppo dell'accelerazione: Il Balanset-1A misura in velocità (mm/s). Per un'analisi dell'inviluppo completa, l'ideale è un analizzatore dedicato con ingresso di accelerazione e capacità di filtraggio passa-banda. Tuttavia, la FFT del Balanset-1A può comunque rilevare efficacemente frequenze discrete di difetto dei cuscinetti nello spettro di velocità standard a partire dalla fase avanzata dello Stadio 2.
Azione: Controllare la lubrificazione. Pianificare la sostituzione dei cuscinetti. Aumentare la frequenza del monitoraggio.
Guasto 5: Difetti degli ingranaggi
Causa: Denti usurati, butterati o rotti. Eccentricità dell'ingranaggio. GMF = numero di denti × giri/min dell'albero / 60.
Eccentricità dell'ingranaggio
GMF con bande laterali a ±1× velocità dell'albero. Anche la velocità 1× dell'ingranaggio può essere elevata.
Usura/danni ai denti degli ingranaggi
Molteplici armoniche GMF con bande laterali dense. La severità aumenta con il numero e l'ampiezza delle bande laterali.
Azione: Controllare l'olio del cambio per individuare eventuali particelle metalliche. Pianificare l'ispezione. Monitorare l'andamento della banda laterale GMF.
Guasto 6: guasti elettrici (motori)
I guasti elettromagnetici producono vibrazioni a 2× frequenza di linea (100 Hz su reti a 50 Hz, 120 Hz su reti a 60 Hz). Test critico: la vibrazione scompare immediatamente quando viene interrotta l'alimentazione. I guasti meccanici si attenuano gradualmente.
- Eccentricità dello statore: 2× frequenza di linea, ampiezza costante.
- Difetti della barra del rotore: Bande laterali attorno alla velocità di rotazione 1× spaziate alla frequenza di passaggio dei poli (scorrimento × numero di poli — tipicamente 0,5–2 Hz, quindi è necessaria una risoluzione in frequenza fine per separarle). Può comparire anche una frequenza di passaggio delle barre del rotore (numero di barre × velocità dell'albero) con bande laterali a 2× la frequenza di rete.
- Piede cedevole: Le vibrazioni cambiano quando si allentano i singoli piedini del motore.
Guasto 7: Problemi alla trasmissione a cinghia
Causa: Cinghie usurate, disallineate o tensionate in modo improprio. Le trasmissioni a cinghia generano vibrazioni alla frequenza di passaggio della cinghia, che in genere è una frequenza sub-sincrona (inferiore a 1× velocità dell'albero) poiché la cinghia è più lunga della circonferenza della puleggia.
Firme vibrazionali comuni della cinghia
- Usura/difetto della cinghia: Picchi alla frequenza della cinghia (fcintura) e le sue armoniche (2×, 3×, 4× fcintura). La fondamentale appare al di sotto di 1× la velocità dell'albero — un picco subsincrono è l'indicatore chiave; le armoniche superiori possono estendersi oltre 1×.
- Disallineamento della cinghia: Elevate vibrazioni assiali a 1× e 2× la velocità dell'albero. Simili al disallineamento degli alberi, ma limitate alla macchina azionata a cinghia.
- Tensione impropria: Elevata vibrazione pari a 1× che varia notevolmente con la regolazione della tensione della cinghia. Cinghie troppo tese aumentano il carico sui cuscinetti; cinghie allentate causano sbattimenti e picchi alla frequenza della cinghia.
- Risonanza: La frequenza naturale della cinghia ("flutter") può essere eccitata se la risonanza della cinghia coincide con la velocità di esercizio. Visibile come un ampio picco alla frequenza naturale della cinghia.
Azione: Controllare le condizioni della cinghia, la tensione e l'allineamento delle pulegge. Sostituire le cinghie usurate. Per problemi ricorrenti, verificare l'allineamento delle pulegge con uno strumento laser o una riga dritta.
Guasto 8: Cavitazione della pompa
Causa: Le bolle di vapore si formano e collassano violentemente quando la pressione locale scende al di sotto della pressione di vapore del liquido, tipicamente all'aspirazione della pompa. Ogni collasso di bolla crea un micro-impatto. Migliaia di collassi al secondo generano un caratteristico rumore a banda larga.
Firma spettrale
- Energia a banda larga: A differenza dei guasti meccanici (che producono picchi discreti), la cavitazione genera un rumore di fondo elevato e irregolare, distribuito su un'ampia banda di frequenza — nel grafico sottostante, da circa 200 Hz fino al bordo dell'intervallo visualizzato. Lo spettro assomiglia a una "gobba" o a un plateau elevato piuttosto che a picchi netti.
- Casuale, non periodico: Nessuna armonica, nessuna relazione con la velocità dell'albero. Il rumore è simile a "ghiaia" o "crepitio" — udibile anche senza strumenti.
- Effetti a bassa frequenza: Una cavitazione grave può anche causare instabilità a 1× e rumore a bassa frequenza a banda larga dovuto alla turbolenza del flusso.
Azione: Aumentare la pressione di aspirazione (abbassare la pompa, aprire la valvola di aspirazione, ridurre le perdite nel tubo di aspirazione). Controllare l'NPSHdisponibile contro NPSHnecessario. Ridurre la velocità della pompa se possibile. La cavitazione causa rapidi danni da erosione: non ignorarla.
Guasto 9: Vortice e frustata dell'olio (cuscinetti a strisciamento)
Causa: Instabilità del film d'olio nei cuscinetti a strisciamento (a manicotto). Il cuneo di film d'olio costringe l'albero a orbitare all'interno del gioco del cuscinetto a una frequenza subsincrona. Questo è distinto dai difetti dei cuscinetti a rotolamento e si verifica solo nei cuscinetti lisci/a manicotto. La visualizzazione dell'orbita dell'albero — il F8 — Charts → scheda F6-Orbit sul Balanset-1A — è il modo classico di osservare il comportamento dei cuscinetti a strisciamento.
Vortice d'olio
- Frequenza: Circa Da 0,42× a 0,48× velocità dell'albero (spesso indicata come ~0,43×). Si tratta di un picco sub-sincrono che segue la velocità dell'albero: se i giri al minuto aumentano, la frequenza di precessione aumenta proporzionalmente.
- Spettro: Un singolo picco a ~0,43× che si sposta con la velocità. L'ampiezza può essere moderata.
- Condizione: Precursore della frusta d'olio. Di solito non è immediatamente distruttivo, ma indica instabilità.
Frusta d'olio
- Frequenza: Si blocca sul primo del rotore frequenza naturale (velocità critica). A differenza del vortice, NON segue la velocità dell'albero: la frequenza rimane costante al variare dei giri al minuto.
- Spettro: Ampio picco sub-sincrono alla prima velocità critica del rotore. L'ampiezza può essere molto elevata — distruttiva.
- Condizione: Pericoloso. È necessario intervenire immediatamente. Può causare la rottura dei cuscinetti e danni all'albero.
Entrambi producono picchi sub-sincroni, ma: Vortice d'olio si colloca a ~0,42–0,48× (non un ordine semi-intero esatto), mentre allentamento genera picchi esattamente a 0,5×, 1,5×, 2,5× — precise frazioni di mezzo ordine. Entrambi seguono la velocità dell'albero al variare di essa; quello che non la velocità di tracciamento è frusta d'olio, che si aggancia alla prima frequenza critica del rotore. Il turbinio d'olio (oil whirl) si verifica solo nei cuscinetti a strisciamento/a manicotto — se la macchina ha cuscinetti a rotolamento, non può essere turbinio d'olio.
Azione: Per vortici d'olio: controllare il gioco dei cuscinetti, la viscosità dell'olio e il carico. Aumentare il carico sui cuscinetti o cambiare la viscosità dell'olio. Per oil whip: ridurre immediatamente la velocità al di sotto della soglia critica. Consultare uno specialista in dinamica dei rotori.
ISO 10816 Severità di vibrazione — Tabella di classificazione
La norma ISO 10816-1 (la parte generale della serie ISO 10816, sostituita dalla ISO 20816 ma ancora ampiamente utilizzata come riferimento) definisce le zone di severità della vibrazione per quattro classi di macchine. La vibrazione viene misurata come velocità in mm/s RMS sulle sedi dei cuscinetti. La tabella seguente mostra tutti i limiti di zona per le quattro classi — la usi come riferimento rapido nella valutazione delle misurazioni. Si noti che la ISO 10816-3 (ora ISO 20816-3), che copre le macchine industriali sopra i 15 kW che funzionano tra 120 e 15.000 RPM, utilizza uno schema diverso — due gruppi di macchine con classi di supporto rigido o flessibile — anziché le Classi I–IV mostrate qui.
| Classe macchina | Zona A Buono |
Zona B Accettabile |
Zona C Attenzione |
Zona D Pericolo |
|---|---|---|---|---|
| Classe I Piccole macchine ≤ 15 kW (pompe, ventilatori, compressori) |
≤ 0,71 | 0,71 – 1,8 | 1,8 – 4,5 | > 4.5 |
| Classe II Macchine medie 15–75 kW (senza fondazione speciale) |
≤ 1,12 | 1,12 – 2,8 | 2,8 – 7,1 | > 7,1 |
| Classe III Macchine di grandi dimensioni > 75 kW (fondazione rigida) |
≤ 1,8 | 1,8 – 4,5 | 4,5 – 11,2 | > 11,2 |
| Classe IV Macchine di grandi dimensioni > 75 kW (fondazione flessibile, ad esempio telaio in acciaio) |
≤ 2,8 | 2,8 – 7,1 | 7,1 – 18 | > 18 |
Fase 1: Determina la classe della tua macchina in base alla potenza e al tipo di fondazione.
Fase 2: Misurare la velocità di vibrazione complessiva (mm/s RMS) su ciascun alloggiamento del cuscinetto in direzione radiale.
Fase 3: Trova la zona. Zona A = appena messo in servizio o eccellente. Zona B = funzionamento a lungo termine senza restrizioni. Zona C = accettabile solo per periodi limitati — programmare la manutenzione. Zona D = si sta verificando un danno: fermare la macchina il prima possibile.
Ricordare: le tendenze contano più dei valori assoluti. Una macchina che funziona a 2,4 mm/s (Zona B per la Classe II) e che in precedenza era a 1,2 mm/s è raddoppiata — indagare la causa anche se è ancora "accettabile". La modalità vibrometro (F5) del Balanset-1A visualizza la velocità complessiva V1s per una valutazione istantanea della zona.
La norma ISO 10816 è stata formalmente sostituita dalla norma ISO 20816 (pubblicata nel periodo 2016-2022). I limiti delle zone rimangono simili per la maggior parte delle tipologie di macchine, ma la norma ISO 20816 aggiunge criteri di valutazione per lo spostamento e amplia le parti specifiche per tipologia di macchina. In pratica, i valori della norma ISO 10816 rimangono lo standard di riferimento del settore. Sia il Balanset-1A che la maggior parte dei programmi di misurazione delle vibrazioni industriali utilizzano ancora le zone ISO 10816.
Dalla misurazione al monitoraggio
Analisi delle tendenze
Un singolo spettro è un'istantanea. La potenza dell'analisi delle vibrazioni è analisi delle tendenze — tracciare i cambiamenti nel tempo.
- Crea una linea di base: Misurare apparecchiature nuove o in buono stato noto. Salvare gli spettri — del Balanset-1A F6 — Reports l'archivio memorizza misurazioni e report HTML.
- Stabilire intervalli: Critico: settimanale. Standard: mensile. Ausiliario: trimestrale.
- Garantire la ripetibilità: Stessi punti, stesse direzioni, stesse condizioni operative.
- Tracciamento delle modifiche: Un aumento di 2 volte rispetto al valore di riferimento è significativo anche se ci si trova nella zona ISO A.
- Usa i percorsi di misurazione: Del Balanset-1A F9 — Route Inspection guida giri di misura ripetibili e confronta le tendenze delle letture con le zone ISO 10816-1.
Algoritmo decisionale
- Ottieni uno spettro di qualità (grafici F8, radiale + assiale).
- Identificare il picco più alto: questo è il problema dominante.
- Corrispondenza al tipo di guasto:
- 1× domina → Squilibrio → Bilanciamento con Balanset-1A.
- 2× domina + assiale alto → Disallineamento → Riallineare gli alberi.
- Molte armoniche → Allentamento → Ispezionare e serrare.
- Picchi non sincroni → Cuscinetto → Pianificare la sostituzione.
- GMF + bande laterali → Riduttore → Controllare l'olio, ispezionare il riduttore.
- Risolvere prima il difetto dominante: spesso i sintomi secondari scompaiono.
Analizzatore di vibrazioni + equilibratrice
Analizzatore di spettro FFT a 2 canali, vibrometro, equilibratura a uno e due piani, tolleranza ISO 1940 — tutto in un unico kit portatile.
Balanset-1A → Balanset-4A →Domande frequenti — Analisi delle vibrazioni
▸ Che cos'è l'analisi delle vibrazioni?
▸ Come faccio a distinguere uno squilibrio da un disallineamento?
▸ Quali sono le frequenze dei difetti dei cuscinetti?
▸ Qual è un buon livello di vibrazione?
▸ Il Balanset-1A può effettuare analisi delle vibrazioni?
▸ Forma d'onda temporale vs. spettro FFT?
▸ Con quale frequenza dovrei misurare le vibrazioni?
▸ Cosa causa la vibrazione subarmonica (0,5×)?
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Prima diagnosticare, poi bilanciare
Il Balanset-1A è al contempo un analizzatore di vibrazioni a 2 canali e un'equilibratrice di campo di precisione. Identificare il guasto tramite lo spettro, poi correggerlo — tutto con un unico strumento.
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Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko è ingegnere di analisi delle vibrazioni nonché fondatore e amministratore delegato di Vibromera. Da più di 15 anni bilancia macchine rotanti sul campo anziché al banco di prova: pacciamatrici, ventilatori industriali, frantoi, centrifughe, alberi e mandrini. È da questo lavoro che sono nati gli strumenti Balanset — sono stati progettati come uno strumento che il tecnico può portare fino alla macchina e usare da solo, in loco, e non come apparecchiatura da laboratorio. Vibromera è stata fondata nel 2017 e dal 2023 ha sede a Porto, in Portogallo. Qui avvengono lo sviluppo, l'assemblaggio e l'assistenza della linea Balanset. Lo strumento di punta è il Balanset-1A, un analizzatore portatile per il bilanciamento su uno e due piani e per la diagnostica delle vibrazioni. Nikolai segue personalmente l'assistenza ai clienti, la risoluzione dei casi di bilanciamento più difficili e lo sviluppo del software. Lavora con clienti in tutto il mondo, in qualsiasi lingua.
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