Allentamento meccanico: cos'è e come rilevarlo

L'allentamento meccanico è un difetto sottile ma grave che spesso si nasconde in bella vista. Nonostante la sua prevalenza in attrezzatura rotante, è spesso sottodiagnosticato e spesso scambiato per problemi più familiari come sbilanciare o disallineamento. Se non controllato, l'allentamento può accelerare l'usura, ridurre l'affidabilità e portare a costosi tempi di fermo non pianificati.

Sebbene l'allentamento meccanico non venga monitorato come un guasto autonomo nei dati del settore, è ampiamente riconosciuto come un fattore chiave che contribuisce a guasti correlati alle apparecchiature — che rappresentano oltre il 35% degli incidenti di inattività non pianificati nel settore manifatturiero, secondo il fornitore di statistiche Zipdo.

Le implicazioni finanziarie possono essere notevoli: nel 2024, il costo medio dei tempi di inattività non pianificati ha raggiunto i 260,000 dollari all'ora, in base ai risultati di TeamSense.

Questo articolo spiega in dettaglio cos'è il lasco meccanico, come si manifesta, in cosa si differenzia da altri guasti e come la diagnostica delle vibrazioni e il monitoraggio delle condizioni possono aiutare a individuarlo prima che causi danni costosi.

Sommario

Che cosa è l'allentamento meccanico?

Tipi di allentamento meccanico

Come l'allentamento meccanico influisce sulle vibrazioni

Allentamento vs squilibrio, disallineamento e piede zoppo

Come rilevare l'allentamento meccanico

Azioni correttive e preventive

Che cosa è l'allentamento meccanico?

L'allentamento meccanico si riferisce a un gioco eccessivo tra componenti che dovrebbero muoversi insieme in una relazione fissa o controllata. È una condizione che crea movimenti indesiderati – tintinnio, instabilità e ulteriore stress meccanico – che spesso portano a danni più gravi se non corretti.

L'allentamento si verifica comunemente tra un albero e il suo giunto o cuscinetto, nei supporti strutturali o nelle piastre di base, attorno agli alloggiamenti dei cuscinetti con accoppiamenti usurati e nei telai o supporti indeboliti da saldature incrinate o da condizioni di piede morbido, dove non tutti i piedi della macchina poggiano in piano sulla base.

Anche un minimo allentamento può far sì che i componenti si muovano in modo indipendente durante il funzionamento, provocando vibrazioni, sollecitazioni e un degrado meccanico accelerato.

Questi problemi possono presentarsi in modo indipendente o simultaneo, rendendo l'allentamento meccanico uno dei guasti meccanici più difficili da isolare.

Tipi di allentamento meccanico

La conoscenza dei diversi tipi di allentamento meccanico aiuta a individuare le cause profonde e le soluzioni più appropriate:

• Allentamento correlato al rotore si verifica all'interno del gruppo rotante, ad esempio a causa di un albero montato in modo lasco in un cuscinetto o di chiavette di accoppiamento usurate. Di solito produce vibrazioni a una velocità da due a tre (o più) volte superiore a quella di rotazione.
• allentamento strutturale è esterno agli elementi rotanti: bulloni allentati, telai rotti, malta deteriorata. Può causare vibrazioni a banda larga e ampiezze elevate su un'ampia gamma di frequenze.
• Allentamento dell'albero è più specifico per il gioco radiale o assiale tra l'albero e il foro del cuscinetto, causando spesso rumori di battito e orbite instabili durante l'analisi delle vibrazioni. (Vedi questo articolo correlato su eccentricità dell'albero.)
• piede zoppo, sebbene tecnicamente sia un problema di montaggio, provoca distorsioni e sollecitazioni irregolari sul telaio della macchina, spesso producendo sintomi che imitano allentamento o squilibrio.

Come l'allentamento meccanico influisce sulle vibrazioni

Analisi delle vibrazioni è il modo più efficace per diagnosticare l'allentamento meccanico, in particolare quando i dati sulle vibrazioni vengono visualizzati in diversi formati di segnale.

Nello spettro di frequenza (FFT): L'allentamento produce picchi armonici a multipli della velocità di funzionamento della macchina (2x, 3x, 4x giri/min). Questi picchi spesso cambiano in modo imprevedibile con il carico, distinguendoli dai segnali di sbilanciamento più stabili.

Nella forma d'onda temporale: Prevediamo asimmetria, impatti ad alto picco o segnali "tagliati", in particolare in caso di allentamento dell'albero, dove si verifica un contatto metallo su metallo a ogni rotazione.

Letture in fase: L'allentamento causa tipicamente angoli di fase irregolari o instabili. Laddove lo sbilanciamento mostra una fase costante tra le misurazioni, l'allentamento sembra saltare o spostarsi tra le letture a causa del movimento incoerente dei componenti.

Se si combinano tutti e tre gli indicatori (armoniche, impatti e fase instabile), è probabile che si tratti di allentamento meccanico, non di disallineamento o piede zoppo.

Allentamento vs squilibrio, disallineamento e piede zoppo

L'allentamento meccanico viene spesso confuso con altri guasti meccanici nelle macchine rotanti. Ecco come distinguerli:

Tipo di guasto	Modello di vibrazione	Indizi diagnostici
Sbilanciare	Alto 1x RPM	Fase stabile; orbita circolare
Disallineamento	1x e 2x giri/min	Differenze di fase tra le direzioni
Scioltezza	armoniche 2x, 3x	Fase incoerente; impatti violenti
Piede zoppo	Imprevedibile	Sollevamento o distorsione dell'albero quando i bulloni vengono serrati

 Sebbene questi problemi possano coesistere, distinguerli accuratamente è essenziale per applicare le giuste misure correttive.

Come rilevare l'allentamento meccanico

Il rilevamento inizia con il monitoraggio delle vibrazioni, tramite la raccolta dati basata sul percorso o tramite sistemi di monitoraggio delle condizioni online.

Analizzatori portatili ad esempio VibXpert or VibScanner facilitano l'individuazione delle vibrazioni armoniche, soprattutto se abbinate a un tachimetro di fase. Se le armoniche appaiono in modo incoerente o si verificano salti di ampiezza sotto carico, è opportuno sospettare un allentamento.

Tendenze dei dati storici Anche questo può aiutare. Se hai allineato di recente una macchina e noti ancora vibrazioni ad alta frequenza in aumento o picchi ricorrenti di 2x/3x giri al minuto, la causa probabile è un allentamento.

E, naturalmente, l'ispezione visiva è ancora importante.

Controllare che non vi siano bulloni di montaggio spostati, segni di usura attorno ai giunti o agli alloggiamenti dei cuscinetti, corrosione da sfregamento, fori ovalizzati o contatto irregolare della base. (Utilizzare spessori e spessimetri.)

Se una di queste condizioni è presente insieme ai sintomi di vibrazione, potrebbe essere giustificato lo smontaggio e la riparazione.

Azioni correttive e preventive

La correzione dell'allentamento meccanico dipende dall'origine del guasto:

• Stringere o sostituire bulloni e dispositivi di fissaggio
• Riallineare gli alberi utilizzando strumenti di allineamento laser
• Rilavorare o rinforzare le piastre di base per correggere il piede zoppo
• Sostituire i cuscinetti o gli accoppiamenti usurati con accoppiamenti più stretti
• Rinnovare la stuccatura o rinforzare gli elementi strutturali degradati

Dopo le riparazioni, eseguire sempre un'analisi delle vibrazioni post-correzione per confermare che il gioco sia stato eliminato.

Per una prevenzione a lungo termine, integra il rilevamento della allentamento nel tuo kit di strumenti di manutenzione predittiva:

• Utilizzare sistemi di monitoraggio delle vibrazioni online su asset ad alto rischio
• Pianificare controlli regolari delle vibrazioni basati sul percorso
• Applicare l'allineamento laser dell'albero per evitare sollecitazioni eccessive sulle parti rotanti
• Addestrare il personale a riconoscere i modelli di usura e vibrazione correlati all'allentamento

L'allentamento è spesso progressivo. La diagnosi precoce non solo fa risparmiare attrezzature, ma anche tempi di produzione e costi operativi.

Esempio pratico: allentamento del motore da 400 CV in una cartiera statunitense

In un caso documentato dal Istituto delle vibrazioni, un motore di azionamento da 400 CV (895 giri/min) utilizzato in un'operazione di cellulosa è stato esaminato in un'indagine di routine sulle vibrazioni. Gli analisti hanno notato un aumento significativo dell'energia di vibrazione. Lo spettro FFT ha rivelato armoniche multiple della velocità di funzionamento del motore e la forma d'onda temporale ha mostrato impatti una volta per giro con forte modulazione. Un leggero battito era udibile vicino all'area del cuscinetto lato trasmissione.

Nonostante l'assenza di segni di allentamento strutturale o problemi di accoppiamento, gli analisti hanno riscontrato un allentamento interno nel cuscinetto interno. La causa? Un accoppiamento non corretto tra cuscinetto e albero che causava gioco assiale. Dopo lo smontaggio e la riparazione dell'interfaccia cuscinetto-albero, i livelli di vibrazione sono diminuiti significativamente e il contenuto armonico è diminuito, confermando la diagnosi.

Non è stata fornita alcuna stima del risparmio economico derivante dalla diagnosi. Tuttavia, il caso offre prove chiare e verificabili di come si manifesta il gioco meccanico correlato al rotore e di come la diagnostica delle vibrazioni possa individuarlo in modo affidabile.

Conclusione

L'allentamento meccanico può iniziare con un leggero tintinnio o vibrazione, ma le sue conseguenze possono essere tutt'altro che trascurabili. Che si tratti di un cuscinetto non montato correttamente, di una piastra di base allentata o di un problema di piede zoppo trascurato, l'allentamento riduce le prestazioni, riduce la durata delle apparecchiature e fa aumentare i costi di manutenzione.

La buona notizia è che con gli strumenti giusti – diagnostica delle vibrazioni, analisi di fase e ispezioni di routine – è possibile individuare e correggere eventuali allentamenti prima che diventino una crisi. Come parte di una strategia di manutenzione predittiva più ampia, è uno dei miglioramenti più convenienti che si possano realizzare.