La misura e l'analisi delle vibrazioni di macchinari industriali permette di identificare le possibili cause di guasto conoscendone le frequenze caratteristiche, calcolate in base ai loro componenti ed in funzione delle velocità, confrontando i dati rilevati con quelli caratteristici.

Misura delle vibrazioni indotte dalla trasmissione a cinghia

Le frequenze caratteristiche delle trasmissioni a cinghia sono inferiori alla velocità di rotazione dell'albero di ingresso. La presenza di armoniche indica problemi di tensionamento. Pulegge disallineate o eccentriche danno alti valori di vibrazione alla frequenza 1X dell'albero ove sono installate.

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Misura delle vibrazioni dovute ad allentamenti meccanici e strisciamenti

Vi possono essere tre casi di allentamento meccanico.

• Il tipo A è riconducibile ad allentamenti o serraggio dei fissaggi insufficiente.
• Il tipo B è generalmente causato da problemi di fissaggio alle fondazioni.
• Il tipo C è causato da allentamenti o giochi su parti rotanti. L'elevato numero di armoniche è generato dal comportamento non lineare di organi meccanici alle sollecitazioni dinamiche del rotore.

Lo strisciamento genera uno spettro di frequenza simile al tipo C. Con una accurata analisi delle vibrazioni, eventualmente correlata con indicazioni di fase delle vibrazioni, si riesce a rilevare la causa del problema grazie all'alta direzionalità delle vibrazioni.

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Misura delle vibrazione dovuta a risonanza

Si ha risonanza quando una frequenza naturale del sistema viene ad essere eccitata da una frequenza forzante con conseguente amplificazione dell'ampiezza delle vibrazioni. Analisi effettuate durante i transitori di avvio o arresto dei macchinari permettono di identificare con accuratezza le frequenze proprie di un sistema.

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Misura delle vibrazioni indotte dal processo e dal sistema

La trasmissione delle vibrazioni può anche avvenire da una macchina ad un'altra per mezzo dei basamenti, dei telai e delle tubazioni comuni a diversi macchinari.

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Misura delle vibrazioni indotte dalla macchina condotta

In un ventilatore la frequenza di passaggio delle pale (BPF - blade pass frequency) è data dal numero dei giri per il numero di pale. Questa formula può essere impiegata anche per le pompe centrifughe.

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Analisi delle vibrazioni indotte dall'allineamento

Il disallineamento può essere angolare (gap), radiale(offset) e composto (gap/offset). La situazione più comune è quella di disallineamento composto. Generalmente la frequenza caratteristica del disallineamento è la 2X. La localizzazione del senso assiale o radiale della massima vibrazione permette di discriminare quale delle due componenti è quella superiore anche nel disallineamento. Si possono avere dei carichi molto elevati sia sui supporti che sui cuscinetti anche con dei disallineamenti relativamente contenuti. Coi sistemi laser di allineamento alberi si effettuano interventi correttivi della massima efficacia.

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Analisi delle vibrazioni indotte dai componenti elettromeccanici

Su motori elettrici e alternatori il sistema elettromeccanico induce delle vibrazioni sulla carcassa dei macchinari. Tipicamente un traferro non uniforme introduce delle bande laterali alle frequenze di rotazione. In motori con rotore a gabbia di scoiattolo la presenza di sbarre interrotte può essere rilevata sia con l'analisi delle vibrazioni che con lo spettro della corrente di alimentazione.

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Misura delle vibrazioni introdotte dai cuscinetti

La misura delle vibrazioni introdotte dal cuscinetto e il calcolo delle frequenze caratteristiche dei cuscinetti permettono di identificare nell'analisi di spettro i difetti di questi componenti. Un altro sistema di diagnosi è la misura delle componenti in alta frequenza generate da urti e strisciamenti sulle superfici di rotolamento.

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Misura delle vibrazioni introdotte dagli ingranaggi

In un treno di ingranaggi vi è una frequenza caratteristica di ingranamento (GMF - gear mesh frequency) per ogni stadio di riduzione. E' comune la presenza sia di armoniche che di bande laterali. Queste frequenze sono presenti anche nelle analisi effettuate su pompe ad ingranaggi.

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Misura della vibrazione dovuta a sbilanciamento

Tipicamente la frequenza di difetto è la frequenza fondamentale del rotore sbilanciato. Indicazioni di fase permettono di discriminare sbilanciamenti di tipo statico da quelli di tipo dinamico. Rotori a sbalzo hanno valori elevati di vibrazioni sia in senso radiale che assiale.

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Analisi della vibrazione introdotta dai cuscinetti a film fluido

Problemi di instabilità del film fluido generano delle vibrazioni tipicamente 0,40X - 0,50X. E' un problema molto sensibile alle variazioni di viscosità, di pressione e di temperatura dell'olio lubrificante e talvolta può raggiungere delle ampiezze di vibrazione molto elevate con la minima variazione di uno di questi parametri.

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Vibrazione dovuta a modulazione di frequenza e battimento

La modulazione di frequenza si ha quando vi è la combinazione di due segnali, modulante e portante, il cui risultato è una frequenza diversa da quelle di origine ma ad esse correlata.

Il battimento è il risultato di due frequenze di valore ravvicinato che vanno ciclicamente in fase e controfase. Con un'alta risoluzione di acquisizione si riescono a discriminare singolarmente, mentre con una risoluzione media si rileva un picco pulsante in ampiezza.

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