Diagnosticarea vibrațiilor

Piciorul moale: cauze, diagnostic și corecție

Picior moale este una dintre cele mai frecvente, dar subestimate cauze ale vibrațiilor excesive în echipamentele rotative. Conform statisticilor de service pe teren, până la 80% mașinilor din instalațiile industriale funcționează cu o vibrație ușoară necorectată. Acest articol oferă o analiză detaliată a fizicii fenomenului, a clasificării acestuia, a metodelor de detectare - de la calibrul de palpare la analiza vibrațiilor încrucișate - și a tehnicilor practice de corecție.

15 minute de citit ISO 20816 · ISO 18436 · ISO 1940 Balanset-1A

1. Definiție și natură fizică

Picior moale este o situație în care unul sau mai multe picioare ale mașinii nu au contact complet cu cadrul fundației (placa de bază, placa de bază) înainte de strângerea șuruburilor de fixare. Când un astfel de șurub este strâns, carcasa mașinii se deformează, geometria alezajului rulmentului este distorsionată, iar axa rotorului deviază de la poziția sa proiectată.

Din punct de vedere fizic, se întâmplă următoarele: forța de strângere a unui șurub pe un picior cu contact incomplet creează un moment de încovoiere în carcasă. Această deformare este transmisă suporturilor lagărului, provocând:

  • Nealinierea inelelor interioare ale rulmenților
  • Distribuția neuniformă a sarcinii în lagărele de alunecare
  • Nealinierea unghiulară a arborilor mașinilor cuplate
  • Dezechilibru dinamic datorat deformării rotorului

Prin urmare, vibrațiile cresc la frecvența de rotație (1×) și, în cazuri grave, și la multipli armonici.

Date de câmp

Există cazuri documentate în care corectarea piciorului moale pe o un singur șurub a redus viteza vibrației (RMS) de la 12 mm/s până la 2 mm/s — o reducere de șase ori.

2. Clasificarea piciorului moale

Practica internațională distinge patru tipuri de picior moale. Fiecare necesită o abordare diferită pentru identificare și corectare.

1

Picior moale paralel (cu spațiu de aer)

Sub picior este prezent un spațiu de aer uniform pe întreaga suprafață de rulare. Cauzele includ: un picior scurt, lipsa de planeitate a plăcii de talpă sau grosimea incorectă a șaibei.

✓ Șaine plate calibrate
2

Picior moale unghiular

Piciorul intră în contact cu cadrul doar de-a lungul unei singure margini sau colț. Când șurubul este strâns, partea opusă se ridică, distorsionând carcasa. Apare atunci când piciorul nu este perpendicular pe axa șurubului sau când suprafața prezintă o uzură în formă de pană.

✓ Șaine conice / în trepte
3

Picior moale (elastic)

Suprafața intră în contact oficial cu cadrul, dar este prezent material compresibil: șaibe excesiv de subțiri, vopsea, murdărie, coroziune sau reziduuri de garnitură. Alinierea se "decalează" în timp pe măsură ce se tasează. Se identifică prin măsurători repetate instabile.

✓ Suprafețe curate, ≤3 șaibe
4

Piciorul moale indus

Baza și cadrul au o geometrie corectă, dar forțele externe — tensiunea în țeavă, încărcările jgheaburilor de cabluri, forțele de protecție, presiunea șuruburilor de ridicare — trag carcasa din planul de susținere. Cel mai insidios: măsurătorile statice pot să nu dezvăluie acest lucru.

✓ Corecția tensiunii în țeavă
Clasificarea piciorului moale — Diagramă în secțiune transversală
Clasificarea piciorului moale: paralel, unghiular, moale și indus Diagramă care prezintă în secțiune transversală patru tipuri de picior moale. 1 · Paralel CADRU decalaj PICIOR Decalaj uniform ▸ Șaine plate 2 · Angular CADRU PICIOR max 0 Spațiu de pană ▸ Șaine conice 3 · Moale CADRU șaibe/murdărie PICIOR Strat compresibil ▸ Curățare, ≤3 șaibe 4 · Indus CADRU PICIOR Țeavă CARCASĂ Forță externă ▸ Corecție țeavă

DecalajForță externăCorecţie Mai întâi determinați tipul de picior moale după natura contactului, apoi selectați metoda de corecție (pene, prelucrare superficială, îndepărtarea sarcinilor externe).

3. Impactul asupra stării vibrațiilor mașinii

Moalele piciorului au un efect negativ complex asupra stării mașinii în funcție de mai mulți parametri:

ParametruMecanismul de impact
Viteza vibrației (RMS, mm/s)Creșterea amplitudinii la 1× frecvența de rotație din cauza deformării și nealinierii rotorului
Faza de vibrațieDiferența de unghi de fază dintre suporturi poate ajunge la 180° — un semn caracteristic al piciorului moale
SpectruFrecvență crescută de 1× cu posibila prezență a 2× și frecvență de linie (pentru motoare electrice)
Durata de viață a rulmentuluiNealinierea inelelor provoacă o supraîncărcare punctuală a elementelor de rulare, reducând drastic durata de viață
Alinierea arborilorAliniere instabilă: valorile se "deviază" de la țintă după strângerea șuruburilor
SigiliiDeformarea carcasei perturbă geometria scaunelor etanșărilor mecanice
Regula practică

Dacă vibrațiile rămân ridicate după efectuarea unei alinieri de calitate a arborelui, Primul lucru de verificat este piciorul moale.

4. Metode de diagnostic

4.1. Detectarea electricității statice (calibratoare și comparatoare cu cadran)

Cea mai comună metodă în timpul lucrărilor de aliniere programate.

  1. Slăbiți toate șuruburile de fixare ale mașinii.
  2. Introduceți un set de calibre între fiecare picior și cadru. Înregistrați golurile.
  3. Pentru fiecare picior cu un spațiu care depășește 0,05 mm, selectați șaibe calibrate.
  4. Strângeți toate șuruburile cu o cheie dinamometrică.
  5. Repetați măsurarea cu un comparator cu cadran: montați baza pe cadru, poziționați vârful comparatorului pe picior și slăbiți șurubul. Deplasarea admisă nu este mai mare de 0,05 mm (50 µm).
Prescripţie

Această metodă nu detectează picior moale indus care apare sub sarcina de funcționare (temperatură, presiune, deformare în conductă).

4.2. Detectare dinamică (slăbirea șuruburilor pe o mașină în funcțiune)

Această metodă detectează deteriorarea direct în condițiile de funcționare - la temperatură, presiune și solicitare a țevii.

  1. Montați un senzor de vibrații (accelerometru) pe carcasa mașinii, lângă suport.
  2. Conectați instrumentul în modul de monitorizare RMS a vitezei vibrațiilor în timp real. Un vibrometru portabil cu două canale, cum ar fi Balanset-1A poate fi utilizat, permițând monitorizarea simultană a nivelului de vibrații și a unghiului de fază la frecvența de rotație.
  3. Slăbiți secvențial fiecare șurub de fixare (până la strângerea manuală), observând modificarea valorii RMS.
  4. Strângeți imediat șurubul după verificare și treceți la următorul.
  5. Șurubul a cărui slăbire are ca rezultat o reducere semnificativă a vibrațiilor indică o presiune la picior în locul respectiv.
Criteriu

O reducere a vitezei vibrațiilor RMS de peste 20% când slăbirea unui singur șurub este o dovadă concludentă a piciorului moale.

Avertisment de siguranță

Lucrul cu elemente de fixare pe echipamentele rulante implică un risc crescut. Respectarea strictă a cerințelor de securitate a muncii este obligatorie, inclusiv utilizarea de unelte fără scântei în zone periculoase și autorizație corespunzătoare pentru lucrul la echipamente sub tensiune.

4.3. Analiza vibrațiilor încrucișate

Cea mai informativă metodă instrumentală, care permite identificarea piciorului moale fără a slăbi elementele de fixare la echipamentele de rulare.

Echipament necesar

  • Analizor de vibrații cu două canale și funcție de fază încrucișată
  • Două accelerometre
  • Senzor de referință de fază (tahometru) și un marker reflectorizant pe rotor

Vibrometrul cu două canale Balanset-1A Oferă măsurarea simultană a amplitudinii vibrațiilor la 1× și a unghiului de fază pe două canale cu o precizie de ±2°, fiind potrivit pentru analiza încrucișată pe teren. Un senzor fotoelectric de referință a fazei (în intervalul 0–360°) este inclus ca echipament standard.

  1. Montați accelerometrele pe două suporturi de mașină în aceeași direcție (de exemplu, vertical).
  2. Atașați markerul la rotor și îndreptați senzorul tahometrului spre marker.
  3. Efectuați măsurarea încrucișată a fazelor: instrumentul determină diferența unghiului de fază a vibrației dintre două puncte la frecvența de rotație 1×.
Criteriu de diagnostic

Dacă diferența de fază este de aproximativ 180° Cu o diferență de amplitudine simultan semnificativă între cele două suporturi, acesta este un semn caracteristic al piciorului moale. Suportul cu amplitudinea mai mare indică localizarea problemei.

Diagnostic diferențial

DefectDiferența de fază între suporturiAmplitudine
Picior moale≈ 180°Diferență semnificativă între suporturi
Dezechilibra≈ 0° (în fază)Niveluri comparabile
Nealiniere0° sau 180°Depinde de tipul de nealiniere
Analiză încrucișată: Dezechilibru (0°) vs. picior moale (180°)
Dezechilibru — fază ≈ 0° (mișcare de susținere în fază) CH1 CH2 Δφ ≈ 0° CADRU MAŞINĂ Picior moale — fază ≈ 180° (mișcare de susținere în antifază) CH1 CH2 Δφ ≈ 180° CADRU MAŞINĂ SF

CH1 / CH2Δφ ≈ 0°Δφ ≈ 180° Semnalele în fază indică de obicei un dezechilibru; semnalele în sens invers indică o deformare ușoară. Pentru o concluzie definitivă, verificați amplitudinile, spectrul 1×/2× și testul de slăbire a șuruburilor.

Avantajul metodei încrucișate este că funcționează în timpul funcționării normale a mașinii și nu necesită slăbirea niciunui element de fixare.

5. Piciorul moale indus de țeavă

Tensiunea în țevile pompelor sau compresoarelor este una dintre cauzele cheie - dar cel mai frecvent trecute cu vederea - ale vibrațiilor excesive și ale alinierii instabile.

5.1. Mecanismul de apariție

Dacă țeava este conectată la o flanșă a mașinii sub tensiune (fără o ajustare liberă), forța țevii este aplicată constant carcasei mașinii. Sub presiunea și temperatura de funcționare, această forță crește din cauza dilatării termice. Țeava "balansează" mașina, ducând la:

  • Modificări periodice ale alinierii arborelui
  • Vibrații crescute la frecvența de rotație de 1× și 2×
  • Uzura prematură a rulmenților și a etanșărilor mecanice
  • Citiri instabile la încercarea de aliniere
Picior moale indus: Tensiune la mașină din cauza țevilor
FUNDAŢIE CADRU POMPA (compresor) ȚEAVĂ (aspirație) ȚEVĂ (descărcare) — sub tensiune! F (tulpină) deformare flanşă Verificare în 4 puncte 12 6 9 3

Forța de deformareDeformare Săgețile roșii arată forța de deformare a țevii care scoate mașina din geometria sa. Cercul 12–3–6–9 arată ordinea de măsurare a distanțelor flanșelor în patru puncte înainte de aliniere.

5.2. Inspecția stării conductelor

Înainte de alinierea arborelui, este obligatorie verificarea unghiului și a decalajului flanșei.

  1. Deconectați conductele de la flanșa mașinii.
  2. Măsurați distanțele dintre flanșa țevii și flanșa mașinii în patru puncte: ora 12, 3, 6 și 9.
  3. Determinați angularitatea (diferența de spațiu în punctele opuse) și decalajul (nepotrivirea paralelă a liniilor centrale ale flanșelor).

Toleranțe

  • Angularitate ideală și valoare de offset: 0 mm
  • Practic realizabil cu o montare atentă: 0,01–0,02 mm
  • Valori care depășesc 0,05 mm necesită corecție obligatorie înainte de aliniere

5.3. Fitinguri de țevi

Scopul este de a obține o conexiune cu flanșă fără tensiuni, fără aplicarea de forțe externe. Metodele includ:

  • Reglarea suporturilor și a elementelor de prindere pentru țevi
  • Tăierea sau extinderea bucăților de bobină
  • Utilizarea rosturilor de dilatare
  • Corectarea pozițiilor de sprijin intermediare
Realitatea industriei

Conform datelor din practica de teren, până la 80% dintre organizațiile operatoare neglijează verificarea tensiunii în conducte, continuând să caute cauza vibrației în altă parte. Această muncă necesită multă muncă, dar fără ea orice aliniere - chiar și o aliniere de precizie - va fi instabilă.

6. Cerințe privind suprafața de contact cu piciorul

Suprafața minimă de contact a piciorului mașinii cu placa de bază (cadrul de fundație) trebuie să fie cel puțin 80% din zona tălpii piciorului.

Când aria de contact este mai mică de 80%:

  • Sarcina este distribuită inegal, creând concentrări locale de stres
  • Șaiele se deformează și sunt adâncite în zonele de contact punctual
  • Strângerea șuruburilor nu asigură o fixare stabilă — alinierea "se modifică" în timp
  • Riscul de deteriorare din cauza oboselii a piciorului sau a tălpii crește

Metode de inspecție

  • Inspecție vizuală: urme de contact, oxidare, zgârieturi pe suprafețele piciorului și cadrului
  • Albastru de Prusia (pastă de marcare): Aplicați un strat subțire pe talpă, apăsați piciorul în jos, evaluați modelul de contact
  • Set calibru de palpare: măsurați în jurul perimetrului piciorului cu șurubul slăbit

Dacă se constată o rezistență de contact mai mică de 80%, planeitatea suprafețelor de rulment trebuie restabilită: răzuirea, frezarea sau șlefuirea tălpii și/sau a tălpii piciorului.

7. Procedura de corecție a piciorului moale

Secvența de lucru recomandată atunci când se detectează piciorul moale:

1

Pregătirea suprafețelor de rulment

  • Curățați tălpile și suprafețele picioarelor de murdărie, vopsea, rugină și garnituri vechi
  • Verificați planeitatea cu un set de riglă și calibru
  • Prelucrați suprafețele dacă este necesar (șlefuire, răzuire)
2

Verificați zona de contact

  • Asigurați-vă că contactul dintre picior și talpă este de cel puțin 80%
  • Eliminați orice materiale compresibile (elastice) din zona de contact
3

Măsurați lacunele

  • Slăbiți toate șuruburile de fixare
  • Măsurați golurile cu calibre sau un comparator cu cadran la fiecare picior
  • Selectați șaibe calibrate din oțel inoxidabil. Nu mai mult de 3 șaibe pe picior (pentru a evita efectul de "moale")
4

Verificați tensiunea țevii

  • Deconectați conductele
  • Măsurați unghiularitatea flanșei și decalajul în patru puncte
  • Dacă toleranțele sunt depășite, corectați pentru a obține o conexiune fără tensiuni
5

Strângerea și verificarea finală

  • Strângeți toate șuruburile cu o cheie dinamometrică în cruce
  • Verificarea comparatorului cu cadran: deplasare ≤ 0,05 mm la slăbirea oricărui șurub
  • Testați funcționarea și verificați nivelurile de vibrații
6

Efectuați alinierea arborelui

Alinierea arborelui trebuie efectuată numai după ce piciorul moale a fost complet corectat și țevile au fost montate. În caz contrar, rezultatele alinierii vor fi instabile.

8. Instrumentaţie

8.1. Instrumente pentru diagnosticare statică

  • Set de calibru calibrat (de la 0,02 mm)
  • Comparator cu cadran pe bază magnetică (gradație 0,01 mm)
  • Riglă
  • Pastă de marcare (albastru prusac) pentru evaluarea suprafeței de contact
  • Cheie dinamometrică calibrată

8.2. Instrumente pentru diagnosticare dinamică

Detectarea dinamică a piciorului moale și analiza încrucișată a fazelor necesită un analizor portabil de vibrații cu capacități simultane de măsurare pe două canale și analiză de fază.

The Balanset-1A (fabricat de VibroMera) este un vibrometru-echilibrator portabil cu două canale, potrivit pentru aceste sarcini. Specificații cheie relevante pentru diagnosticarea piciorului moale:

Canale de vibrații 2 (simultan)
Interval de viteză 250–90.000 RPM
Viteza vibrației RMS 0–80 mm/s
Precizia fazei 0–360°, ±2°
Senzor de fază Fotoelectric, inclus
Analiza spectrală FFT acceptat
Alimentare electrică USB (7–20 V)
Echilibrarea 1 sau 2 avioane

Arhitectura cu două canale a instrumentului Balanset-1A permite măsurarea simultană a amplitudinii și vibrațiilor de fază la două suporturi, ceea ce este o condiție prealabilă pentru diagnosticarea stării de echilibrare a rotorului în faze încrucișate. După corecția stării de echilibrare a rotorului, același instrument este utilizat pentru echilibrarea rotorului în propriii rulmenți - într-unul sau două planuri de corecție - fără dezasamblarea echipamentului.

9. Referințe normative

  • GOST R ISO 20816-1-2021 — Vibrații. Măsurarea și evaluarea vibrațiilor mașinilor. Partea 1. Instrucțiuni generale.
  • GOST R ISO 18436-2-2005 — Monitorizarea stării și diagnosticarea mașinilor. Monitorizarea stării vibrațiilor și diagnosticarea acesteia. Partea 2. Cerințe privind instruirea și certificarea personalului.
  • ISO 1940-1:2003 — Vibrații mecanice. Cerințe de calitate a echilibrării rotoarelor în stare constantă (rigidă). Partea 1: Specificarea și verificarea toleranțelor de echilibrare.
  • ISO 10816 / ISO 20816 — Serie de standarde pentru evaluarea stării de vibrații a mașinilor.

10. Concluzie

Concluzie cheie

Piciorul moale este un defect sistemic de instalare a cărui corectare este o condiție prealabilă obligatorie pentru alinierea cu succes a arborelui și reducerea vibrațiilor în echipamentele rotative. Ignorarea mișcării nedorite face ca orice lucrări ulterioare de punere în funcțiune să fie inutile: alinierea va fi instabilă, vibrațiile vor rămâne ridicate, iar durata de viață a rulmenților și a etanșărilor va fi redusă.

Vibrometre portabile moderne cu două canale, cum ar fi Balanset-1A oferă un ciclu complet de diagnosticare — de la detectarea defectelor prin analiza încrucișată a fazelor până la echilibrarea ulterioară a rotorului la fața locului. Utilizarea metodelor de diagnosticare instrumentale în locul inspecției vizuale crește considerabil fiabilitatea detectării defectelor și reduce timpul de punere în funcțiune.

Flux de lucru recomandat pentru punerea în funcțiune

1
Verificarea și corectarea piciorului moale
2
Montaj țevi
3
Alinierea arborelui
4
Echilibrarea rotorului
5
Verificare finală a vibrațiilor ✓
Schema de flux pentru punerea în funcțiune a echipamentelor rotative
1. Verificarea piciorului moale manometre + indicator + fază încrucișată SF găsit? >0,05 mm Da SF corect: șaibe, curățare, prelucrare mecanică Nu 2. Montarea țevilor unghiularitate / offset ≤ 0,02 mm 3. Alinierea arborelui indicator laser / cu cadran 4. Echilibrare (Balanset-1A) 5. Măsurarea finală a vibrațiilor ✓ Balanset-1A este utilizat la: ▸ pasul 1 — fază încrucișată ▸ pasul 4 — echilibrare

Logica de lucru"Ramura "Da”Verificare finală Regula cheie: se trece la aliniere numai după confirmarea corecției piciorului moale. Criteriul practic: deplasarea piciorului ≤ 0,05 mm în timpul slăbirii șurubului de control și absența vibrațiilor în sens invers.

Respectarea acestei secvențe este fundamentul funcționării fiabile și pe termen lung a echipamentelor rotative.

Surse: materiale ale programului de instruire privind diagnosticarea vibrațiilor și alinierea arborilor; GOST R ISO 20816-1-2021; GOST R ISO 18436-2-2005; ISO 1940-1:2003; documentația tehnică VibroMera (Balanset-1A).