Eccentricità del giunto: cause, effetti e come risolverla

I giunti sono componenti essenziali nelle macchine rotanti. Collegano due alberi per garantire un trasferimento fluido della potenza da una macchina all'altra. Se i giunti non sono installati e allineati correttamente, le apparecchiature possono subire un'eccentricità, causando problemi che vanno da vibrazioni eccessive a guasti veri e propri.

Un grande giunto industriale su un motore

In questo articolo verrà spiegato cos'è il runout del giunto, come misurarlo, come correggerlo e cosa si può fare per evitarlo.

Che cosa è il runout del giunto?

L'eccentricità del giunto è l'oscillazione del foro del giunto rispetto all'asse di rotazione dell'albero. In altre parole, l'asse del giunto non è concentrico con l'albero. Si verifica a livello del giunto, a differenza di eccentricità dell'albero che si verifica sull'albero stesso. In casi estremi, l'oscillazione o l'eccentricità possono essere rilevate senza l'ausilio di strumenti speciali. Tuttavia, anche una piccola eccentricità del giunto può causare tempi di fermo imprevisti.

L'eccentricità del giunto può essere causata da difetti di fabbricazione, errori di installazione, usura o manutenzione impropria. Se non viene affrontata, può influire sulle prestazioni della macchina causando vibrazioni eccessive, usura e persino danni alle apparecchiature.

Perché la scentratura del giunto è importante nelle macchine rotanti

L'eccentricità del giunto rappresenta una sfida significativa per le prestazioni e la durata delle macchine rotanti. Quando un giunto devia dalla rotazione concentrica ideale a causa di disallineamento o eccentricità, genera vibrazioni meccaniche eccessive. Queste vibrazioni spesso causano un aumento della rumorosità, segnalando sollecitazioni sottostanti sui componenti.

Le forze persistenti accelerano anche l'usura di componenti critici come cuscinetti, guarnizioni e il giunto stesso, causando un degrado prematuro e la necessità di frequenti riparazioni o sostituzioni. Questa usura contribuisce anche alle perdite di energia, poiché l'attrito indotto dal disallineamento riduce l'efficienza della trasmissione di potenza tra gli alberi, aumentando i costi operativi. Nei casi più gravi, l'eccentricità incontrollata del giunto può portare a guasti catastrofici del sistema.

La differenza tra disallineamento e eccentricità del giunto

L'eccentricità e il disallineamento del giunto sono concetti correlati nelle macchine rotanti, ma non sono esattamente la stessa cosa.

Il disallineamento è una condizione che spesso porta all'eccentricità del giunto, ma l'eccentricità del giunto è la deviazione fisica risultante osservata durante la rotazione. Ad esempio, un giunto perfettamente realizzato che collega due alberi disallineati presenterà un'eccentricità dovuta al disallineamento. Tuttavia, l'eccentricità può verificarsi anche senza disallineamento, ad esempio quando il giunto stesso presenta un difetto di fabbricazione o è montato in modo improprio, anche se gli alberi sono perfettamente allineati.

Comprendere la differenza è fondamentale per la risoluzione dei problemi. Quando si misura l'eccentricità di un giunto, è necessario determinare se è causata da un disallineamento dell'albero, da un giunto difettoso o da un altro problema, per risolverlo in modo efficace.

Tipi di eccentricità del giunto

La scentratura del giunto è generalmente classificata in due categorie principali, con una terza forma dinamica che può presentarsi in condizioni operative:

• Eccentricità: il foro del giunto non è perfettamente concentrico con l'asse dell'albero, causando la rotazione decentrata del giunto. Questa eccentricità si traduce in un carico non uniforme su cuscinetti e guarnizioni.
• Sbandamento assiale (sbandamento della faccia): la faccia del giunto non è perpendicolare all'asse dell'albero. Questo crea un effetto di oscillazione durante la rotazione, che può causare vibrazioni e usura irregolare.
• Runout dinamico: in alcuni casi, il runout diventa evidente solo quando la macchina è in condizioni operative. Fattori come l'espansione termica, le variazioni di carico o lo squilibrio possono causare un runout non visibile durante le misurazioni statiche.

Questi tipi di eccentricità sono diversi dal disallineamento dell'albero (angolare o parallelo), sebbene quest'ultimo possa contribuire all'eccentricità. Strumenti di misurazione adeguati aiutano a distinguere i due e a identificare la causa principale dell'eccentricità del giunto.

Come misurare la scentratura del giunto

L'eccentricità del giunto può essere misurata utilizzando strumenti di allineamento come comparatori a quadrante, calibri digitali e sistemi laser. Indipendentemente dallo strumento utilizzato, ecco i passaggi fondamentali da seguire:

1. Preparare l'attrezzatura: Assicurarsi che i macchinari siano spenti, bloccati e contrassegnati in modo sicuro.
2. Imposta la misurazione Strumenti: montare un comparatore a quadrante o un dispositivo di allineamento laser su un albero, con la sonda o il sensore posizionati in modo da misurare la superficie o il bordo del giunto rispetto all'altro albero.
3. Ruotare gli alberi: Ruotare manualmente entrambi gli alberi insieme (se accoppiati) per una rotazione completa di 360 gradi, mantenendo l'accoppiamento innestato, per osservare le deviazioni.
4. Deviazioni record: Annotare le letture dell'indicatore a quadrante o i dati del sistema laser in più punti (ad esempio, ogni 90 gradi) per rilevare il disallineamento angolare (eccentricità della faccia) e il disallineamento parallelo (eccentricità del cerchio).
5. Analizza i risultati: Confrontare le letture con gli standard del produttore o del settore per determinare se l'eccentricità rientra nei limiti accettabili.
6. Ripetere per la precisione: Eseguire più misurazioni per confermare la coerenza, tenendo conto di eventuali fattori esterni come supporti allentati o effetti termici.

Per risultati più precisi, i sistemi di allineamento laser sono preferiti agli indicatori a quadrante per la loro precisione e facilità d'uso. Strumenti come AllineaRot e OptAlign di Prüftechnik utilizzano la tecnologia a laser singolo per risultati di misura ripetibili e precisi. Il software integrato può persino fornire istruzioni passo passo per correggere l'eccentricità dell'albero e garantire che qualsiasi eccentricità rientri nelle tolleranze raccomandate.

Errore di eccentricità del giunto diagnosticato con OPTALIGN Touch

Se il vostro team ha bisogno di assistenza per verificare l'eccentricità del giunto, Prüftechnik offre servizi di allineamento laser. Un professionista esperto può misurare l'eccentricità del giunto e fornire servizi di allineamento di precisione per correggere eventuali anomalie rilevate.

Standard di tolleranza di eccentricità del giunto

La tolleranza è la quantità di eccentricità che i giunti possono sopportare continuando a funzionare in modo affidabile entro i parametri previsti. Gli standard di tolleranza dei giunti variano in base a fattori quali il tipo di giunto, la velocità dell'albero e l'applicazione.

In generale, le macchine che funzionano a velocità inferiori hanno tolleranze inferiori, mentre quelle che funzionano a velocità superiori richiedono tolleranze più strette. Norme come API 671, ISO 1940-1 e norme correlate forniscono indicazioni su vibrazioni ed equilibrio, che sono influenzati da un'eccessiva eccentricità.

Come correggere la scentratura del giunto

Per correggere l'eccentricità del giunto è necessario innanzitutto identificarne con precisione la causa, poiché disallineamento, eccentricità del giunto o usura possono contribuire al problema.

Innanzitutto, i tecnici dovrebbero confermare l'entità della discrepanza utilizzando strumenti di precisione come i sistemi di allineamento laser. Una volta individuata la causa, correzione del disallineamento dell'albero è spesso il primo passo. Ciò comporta apportare modifiche al posizionamento dei macchinari, come l'inserimento di spessori nella base del motore o il riposizionamento delle attrezzature per ottenere un corretto allineamento angolare e parallelo.

Se il giunto stesso è eccentrico o danneggiato, potrebbe essere necessario ripararlo o sostituirlo con un giunto di qualità superiore. Fattori operativi, come dilatazione termica o carichi dinamici, devono essere considerati, poiché possono spostare l'allineamento durante il tempo di esecuzione.

Dopo le correzioni, i tecnici devono ripetere le misurazioni di eccentricità per verificare che le deviazioni rientrino nelle tolleranze accettabili. Per prevenire il ripetersi di tali problemi, sono essenziali programmi di manutenzione periodica e la scelta di giunti adeguati e personalizzati in base all'applicazione, poiché queste pratiche contribuiscono a mantenere l'allineamento e a ridurre al minimo i futuri problemi di eccentricità, garantendo affidabilità ed efficienza dei macchinari a lungo termine.

Migliori pratiche per la prevenzione e il rilevamento della fuoriuscita dell'accoppiamento

Con la giusta cura e gli strumenti giusti, è possibile individuare e correggere l'eccentricità del giunto prima che causi tempi di fermo o danni alle apparecchiature. Seguire queste buone pratiche può contribuire a prolungare la durata delle apparecchiature e a migliorare l'affidabilità del giunto, mantenendo la vostra azienda operativa.

• Installazione corretta: Utilizzare sistemi di allineamento laser per garantire un allineamento preciso durante l'installazione. Anche se l'apparecchiatura viene fornita "preallineata" o utilizza giunti flessibili, l'allineamento durante la messa in servizio della macchina garantirà che l'allineamento rientri ampiamente nelle tolleranze e contribuirà a ridurre la probabilità di eccentricità del giunto.
• Manutenzione regolare: Eseguire ispezioni programmate regolarmente per verificare la presenza di usura, allentamenti o disallineamenti.
• Selezione dell'accoppiamento: Esistono diversi tipi di giunti. Scegliere il tipo di giunto appropriato in base all'applicazione.
• Bilanciamento: Assicurarsi che gli alberi e i giunti siano correttamente bilanciati per ridurre al minimo la scentratura dinamica.
• Sistemi di monitoraggio: Usa in tempo reale monitoraggio delle condizioni o strumenti di monitoraggio delle vibrazioni per consentire il rilevamento precoce di eventuali fuoriuscite.

Queste misure proattive non solo prevengono costosi tempi di inattività, ma migliorano anche gli indicatori chiave delle prestazioni, come il tempo medio tra guasti (MTBF), contribuendo a operazioni più fluide e a una maggiore affidabilità.

Gestire l'eccentricità dei giunti è un aspetto fondamentale per preservare la salute e l'efficienza delle macchine rotanti. Se non controllata, l'eccentricità può causare vibrazioni eccessive, usura accelerata dei componenti, perdite di energia e persino guasti catastrofici, aumentando i costi di manutenzione e riducendo la durata delle apparecchiature.

Utilizzando strumenti avanzati come OptAlign e AllineaRot Per un allineamento preciso, insieme ai sistemi di monitoraggio delle vibrazioni, i team di manutenzione possono identificare e correggere rapidamente la scentratura, affrontando le cause principali, come disallineamenti o difetti di accoppiamento, prima che si aggravino.