Înțelegerea nealinierii arborelui în mașinile rotative

Definiție: Ce este nealinierea?

Nealinierea arborelui este o condiție în care liniile centrale de rotație a doi sau mai mulți arbori cuplați nu sunt coliniare atunci când mașina funcționează în condiții normale de funcționare. Împreună cu dezechilibrul, este una dintre cele mai frecvente cauze ale defecțiunii premature a mașinilor, ducând la creșterea vibrațiilor, deteriorarea rulmenților și a etanșărilor și un consum excesiv de energie. Scopul alinierii de precizie este de a aduce liniile centrale ale arborilor cât mai aproape posibil de toleranțele specificate.

Tipuri de nealiniere

Nealinierea este clasificată în două tipuri principale, deși în majoritatea cazurilor din lumea reală este prezentă o combinație a ambelor.

1. Nealiniere paralelă (sau decalaj)

Nealinierea paralelă apare atunci când cele două linii centrale ale arborilor sunt paralele între ele, dar sunt decalate cu o anumită distanță. Aceasta poate fi vizualizată ca un arbore fiind mai sus sau mai jos (decalage vertical) sau mai depărtat de o parte (decalage orizontal) decât celălalt.

2. Nealiniere unghiulară

Nealinierea unghiulară apare atunci când cei doi arbori sunt în unghi unul față de celălalt. Liniile lor centrale se intersectează în punctul de cuplare, dar nu sunt pe aceeași linie. Acest lucru creează un „spațiu” la cuplare care este mai mare pe o parte decât pe cealaltă.

3. Nealiniere combinată

Acesta este cel mai frecvent scenariu, în care arborii suferă simultan atât de nealiniere paralelă, cât și de nealiniere unghiulară.

Semnătura vibrațională a nealinierii

Nealinierea generează o semnătură vibrațională foarte distinctă, care poate fi identificată într-un spectru FFT:

• Indicator principal (2x): Cel mai comun și clasic semn de nealiniere este un vârf de vibrație de mare amplitudine exact la de 2 ori viteza de rotație (ordinul 2)Acest lucru se datorează faptului că forțele cauzate de nealiniere supun arborilor și cuplajului la două cicluri de încovoiere pe rotație.
• Vibrații axiale ridicate: Nealinierea produce adesea vibrații puternice în axial direcție (paralelă cu arborele). Un vârf 2x ridicat în direcția axială este un indicator foarte puternic al nealinierii.
• Alte armonice (1x, 3x, 4x): Deși 2x este indicatorul principal, o nealiniere poate excita și frecvența vitezei de funcționare 1x. O nealiniere severă, în special decalajul paralel, poate genera, de asemenea, armonice mai mari, cum ar fi 3x și 4x.
• Frecvențe specifice cuplajului: Unele tipuri de cuplaje, atunci când sunt uzate sau solicitate din cauza nealinierii, pot genera vibrații la propriile frecvențe caracteristice.

Un spectru de vibrații care prezintă un vârf 2x care este 50% sau mai mult din vârful 1x, în special atunci când este însoțit de vibrații axiale ridicate, este un caz tipic de nealiniere.

Cauze frecvente ale nealinierii

Nealinierea poate fi prezentă de la instalarea inițială sau se poate dezvolta în timp.

• Instalare necorespunzătoare: Cea mai frecventă cauză este lipsa unei alinieri precise în timpul configurării inițiale a mașinii.
• Creștere termică: Pe măsură ce mașinile se încălzesc de la temperatura camerei la temperatura lor de funcționare, componentele lor se dilată. Un motor ar putea crește mai înalt sau o carcasă de pompă s-ar putea dilata, dezechilibrând arborii. Alinierea precisă trebuie să țină cont de această creștere termică.
• Tensiune la țeavă: Forțele provenite de la conductele de admisie sau evacuare nesuportate corespunzător pot dezalinia o pompă sau un compresor cu motorul său. Aceasta este o problemă foarte frecventă în industriile de procesare.
• Probleme legate de fundație: O fundație slabă sau crăpată, sau șuruburi de ancorare slăbite, pot permite unei mașini să se deplaseze în timp.
• Picior moale: O situație în care unul dintre picioarele de montare ale mașinii nu stă plat pe placa de bază, ceea ce provoacă răsucirea sau deformarea cadrului mașinii atunci când este fixat cu șuruburi.

De ce este esențială corectarea nealinierii

Funcționarea unei mașini nealiniate are consecințe grave:

• Defecțiunea rulmentului și a etanșării: Sarcinile ciclice mari impuse arborilor sunt transmise direct lagărelor și etanșărilor, provocând defectarea prematură a acestora.
• Defecțiune a cuplajului: Cuplajele sunt proiectate să suporte o mică nealiniere, dar o nealiniere excesivă va duce la uzura și defectarea rapidă a acestora.
• Oboseala arborelui: Îndoirea repetată a arborilor poate duce la fisuri prin oboseală și, în cele din urmă, la cedarea arborelui.
• Consum crescut de energie: O cantitate semnificativă de energie se irosește sub formă de căldură și vibrații, în loc să efectueze un lucru util.

Alinierea de precizie, folosind instrumente precum comparatoare cu cadran sau sisteme de aliniere cu laser, este o piatră de temelie a oricărui program eficient de fiabilitate și întreținere.

← Înapoi la indexul principal