Vibrazioni dell’albero motore
Ci sono cinque tipi di vibrazioni indotte dall’albero motore che sono associate ai parametri di installazione di un albero motore. Li spiegheremo tutti nella speranza che possiate “anticipare” un problema prima che si verifichi. Sono:
- Vibrazioni trasversali
- Vibrazioni torsionali
- Vibrazioni di eccitazione inerziale
- Vibrazioni di coppia secondarie, e…
- Vibrazioni di velocità critiche
Vibrazioni trasversali
Sono causate dallo squilibrio.
Tutti gli alberi di trasmissione dovrebbero essere bilanciati alle loro velocità di applicazione.
- Pensate a questo… quando è stata l’ultima volta che NON avete fatto equilibrare i vostri pneumatici?
- Gli alberi di trasmissione sono pesanti… molto più pesanti di un pneumatico
- Gli alberi di trasmissione ruotano molto più velocemente di un pneumatico.
Il buon senso dice che non dovremmo esitare a bilanciare un oggetto che è più pesante e ruota più velocemente dei nostri pneumatici… soprattutto se c’è la possibilità che possa portare a un grave guasto.
Tutti gli alberi di trasmissione dovrebbero essere controllati per i pesi di bilanciamento mancanti ad ogni intervallo di servizio.
Una vibrazione trasversale si verifica SEMPRE alla velocità dell’albero di trasmissione, e si verifica una volta per giro. Se si verifica una vibrazione che è sensibile alla velocità, far controllare l’equilibrio dell’albero di trasmissione presso la sede più vicina di Machine Service, Inc.
Le vibrazioni torsionali
Sono causate da due cose:
- L’angolo di funzionamento del giunto a U all’estremità “motrice” dell’albero motore, e…
- L’orientamento (fasatura) dei gioghi a ciascuna estremità dell’albero motore
Una vibrazione torsionale è una vibrazione due volte per giro.
Una vibrazione torsionale farà sì che l’albero di trasmissione, “a valle” del giunto a U anteriore, “acceleri” e “rallenti” due volte per giro.
Questo significa che un’alimentazione che produce una velocità costante di 3.000 RPM può effettivamente essere collegata a un albero di trasmissione che cambia velocità 6.000 volte al minuto.
La quantità di questo cambiamento di velocità, chiamata magnitudine, o dimensione del cambiamento, è proporzionale alla dimensione dell’angolo all’estremità dell’albero motore, o la quantità di disallineamento tra i gioghi all’estremità motrice e guidata del vostro albero motore.
Le vibrazioni torsionali sono vibrazioni SERIE
Perché? Perché quando si varia la velocità di un albero di trasmissione, non solo si varia la coppia su tutti i suoi componenti, ma si varia la coppia su tutti i componenti che sono collegati all’albero di trasmissione La coppia è CARICO.
Quando si varia il carico, a due volte per giro, si iniziano a piegare i componenti.
Sai cosa succede allora……la stessa cosa che succede quando si piega il coperchio di una lattina avanti e indietro. Si rompe.
Ecco un altro modo per spiegarlo
- Immaginate un albero di trasmissione che gira a velocità costante e guida un camion o un grande rullo in un mulino.
L’estremità anteriore dell’albero di trasmissione è collegata alla fonte di energia e la coppia che esce dalla fonte di energia è abbastanza costante. - L’estremità posteriore dell’albero di trasmissione è collegata all’asse del camion o al rullo e vede carichi variabili in base al terreno o a quanto lavoro sta facendo.
- Come l’estremità anteriore produce il carico, l’estremità posteriore lo passa al veicolo o all’applicazione stazionaria e se tutto va bene, quel carico è relativamente costante e ben all’interno delle capacità di trasporto della coppia del vostro albero di trasmissione
- Quando succede qualcosa che altera l’angolo operativo al giunto a U anteriore dell’albero di trasmissione, viene introdotto nell’applicazione un cambiamento di velocità due volte per giro.
- La parte anteriore dell’albero di trasmissione continua ad andare costante, ma la parte posteriore dell’albero di trasmissione comincia a vedere il cambiamento di velocità due volte per giro, e sta sempre giocando a “recuperare” con la parte anteriore.
- Questo causa una “torsione” due volte per giro nell’albero di trasmissione
- Un momento di “flessione” due volte per giro viene introdotto nelle saldature dell’albero di trasmissione, nelle scanalature, nei giunti a U e in tutti i componenti collegati nell’applicazione.
- Si esegue, in effetti, una prova di fatica torsionale sull’albero di trasmissione e su tutto ciò che viene utilizzato per collegarlo alla vostra applicazione.
- I produttori di alberi di trasmissione eseguono prove di fatica sui componenti e sulle saldature dei loro alberi di trasmissione facendo la stessa cosa nei loro laboratori di prova. Tengono un’estremità dell’albero di trasmissione ferma e agganciano l’altra estremità a un attuatore rotante. Poi lo torcono finché non si rompe.
- Se avete un problema di vibrazioni torsionali, sperimenterete saldature dei tubi dell’albero motore che si rompono, scanalature che si consumano prematuramente e dadi e bulloni che iniziano ad allentarsi.
- Inizierete anche a sperimentare vibrazioni.
- Se vedete un guasto che assomiglia a questo, dovreste sospettare un problema di vibrazioni torsionali.
Quando un albero di trasmissione viene assemblato, i suoi componenti interni consistono solitamente in un giogo di slittamento ad un’estremità e un giogo tubolare all’altra estremità, e sono solitamente assemblati in relazione tra loro. Questo si chiama FASATURA.
La maggior parte degli alberi di trasmissione sono assemblati con i loro gioghi in linea, o “IN FASE”.
La fasatura influenza le vibrazioni torsionali
Un albero di trasmissione che è “in fase” e ha i corretti angoli di funzionamento all’estremità dell’albero non crea una vibrazione torsionale.
Gli alberi di trasmissione che NON sono in fase vibreranno con la stessa vibrazione due volte per giro di un albero di trasmissione con angoli di funzionamento errati.
Il modo più semplice per assicurarsi che il vostro albero di trasmissione sia nella sua fase corretta è quello di segnare il tubo e la forcella ogni volta che lo smontate in modo da poterlo rimettere nel suo orientamento originale quando lo rimontate.Rimontare un albero di trasmissione fuori fase è la causa numero 1 di vibrazioni torsionali che “all-of-a-sud suddenly appears” nella vostra applicazione. Se sospettate che il vostro albero di trasmissione non sia in fase, portatelo al più vicino punto di assistenza per un controllo.
Come potete assicurarvi che la vostra applicazione dell’albero di trasmissione non crei una vibrazione torsionale?
- Assicuratevi che l’angolo di funzionamento nella parte anteriore del vostro albero di trasmissione e l’angolo di funzionamento nella parte posteriore del vostro albero di trasmissione siano meno di tre gradi e siano uguali entro un grado. Assicuratevi che questi angoli siano corretti. Ruotare il pignone se il problema è in un veicolo. Spessorare l’estremità motrice o l’estremità condotta se l’applicazione è un’applicazione stazionaria. Correggere i problemi di vibrazioni torsionali non è scienza missilistica. Per assicurarsi che la vibrazione torsionale non entri nel vostro sistema di trasmissione, fate in modo che gli angoli ad ogni estremità dell’albero di trasmissione siano uguali tra loro per annullare la vibrazione torsionale. Tuttavia, la vibrazione sarà ancora presente se gli angoli sono troppo grandi… quindi fate tutto il necessario per rendere gli angoli di funzionamento piccoli.
Vibrazioni di eccitazione inerziale
- Le vibrazioni inerziali sono anche causate dall’angolo di funzionamento all’estremità dell’albero di trasmissione.
- Le vibrazioni inerziali si creano quando si inizia a cambiare la velocità di un albero di trasmissione PESANTE.
- Le vibrazioni inerziali creano anche una flessione sui componenti di fissaggio dell’albero di trasmissione.
- C’è solo UN MODO per controllare una vibrazione inerziale… Assicuratevi SEMPRE che l’angolo di funzionamento all’estremità dell’albero di trasmissione sia inferiore a TRE gradi.
- Un angolo grande, anche se è un angolo “uguale”, causerà comunque problemi di inerzia.
Vibrazioni di coppia secondarie
- Le vibrazioni di coppia secondarie sono anche causate dall’angolo di funzionamento all’estremità dell’albero di trasmissione.
- Ogni giunto a U che funziona ad angolo crea un carico di coppia secondario che attraversa la linea centrale dell’albero di trasmissione.
Vibrazioni a velocità critica
La velocità critica si verifica quando un albero di trasmissione ruota troppo velocemente per la sua lunghezza.
È una funzione della sua velocità di rotazione e della sua massa ed è il RPM dove un albero di trasmissione inizia a piegarsi fuori dalla sua normale linea centrale di rotazione.
Quando un albero di trasmissione si piega, fa due cose:
- Si accorcia. Se diventa abbastanza corto, può uscire dal suo slittamento e cadere sul pavimento o sul terreno.
- Inizia a “frustare” su e giù o avanti e indietro come una corda per saltare. Se frusta abbastanza, si romperà al centro del tubo.
Attenzione: Se vedete un albero di trasmissione con un tubo piegato e rotto, non sostituitelo con un nuovo albero di trasmissione della stessa costruzione. Potrebbe guastarsi di nuovo. Contattare immediatamente il servizio tecnico della macchina.
- TUTTO l’albero di trasmissione, qualunque sia la sua lunghezza e massa, ha una velocità critica.
Più corto è l’albero di trasmissione, più alta è la sua velocità critica.
Inversamente… più lungo è un albero di trasmissione, più bassa è la sua velocità critica. - Ricordate questo: Quando un albero di trasmissione funziona alla sua velocità critica, SI GUASTA SEMPRE, e il guasto è SEMPRE CATASTROFICO.
- Gli ingegneri del Servizio Macchine calcolano SEMPRE la velocità critica di ogni albero di trasmissione che fabbricano.
- Gli ingegneri di Machine Service si assicureranno SEMPRE che gli alberi di trasmissione installati o “spec’d” da Machine Service non falliranno MAI a causa della velocità critica.
- Se vi occupate della riparazione o della modifica degli alberi di trasmissione, non allungate MAI nessun albero di trasmissione, in nessuna applicazione, senza contattare l’ufficio tecnico di Machine Service.