Concetti di analisi delle vibrazioni meccaniche delle macchine rotanti

Per discutere i concetti di analisi delle vibrazioni meccaniche nelle macchine rotanti, il primo passo è ricordare che una vibrazione è un'oscillazione intorno a un punto di equilibrio. Questa posizione di equilibrio si ha quando le forze che agiscono sull'oggetto hanno una risultante pari a zero.

Il segnale mostra lo spostamento della vibrazione. Quando la massa di squilibrio è in alto, il segnale raggiunge la massima ampiezza positiva. Quando lo squilibrio si trova nelle posizioni intermedie, l'ampiezza della vibrazione è pari a zero. Quando lo squilibrio è in basso, il segnale raggiunge il valore minimo. Il segnale visualizzato rappresenta un periodo, pari alla velocità di rotazione dell'albero.

La vibrazione misurata nella pratica dipende non solo dalle forze cicliche interne, ma anche dalla rigidità e dall'attenuazione delle vibrazioni della macchina. Questo aspetto è noto come impedenza meccanica.

I parametri delle vibrazioni meccaniche nelle macchine rotanti sono:

Frequenza delle vibrazioni meccaniche nelle macchine rotanti

La frequenza è il numero di cicli compiuti in un periodo di tempo, solitamente in un minuto (CPM) o in un secondo (Hz). È importante comprendere il concetto di frequenza nelle apparecchiature rotanti. Il modo più semplice per comprenderlo è prendere come esempio la rotazione dell'albero. Poiché conosciamo il numero di giri al minuto dai dati della macchina, questa è la frequenza di rotazione dell'apparecchiatura.

Stadio di vibrazione meccanica in macchine rotanti

Se si considerano due alberi che ruotano alla stessa velocità e con lo stesso peso di sbilanciamento su una delle loro pale. La differenza è che i pesi non sono collocati nella stessa posizione angolare su entrambi i rotori.

L'asse rosso della figura avrà la stessa forma d'onda dell'asse nero, ma con un piccolo ritardo (vediamo la scala temporale). La fase è il ritardo nel tempo in cui si verifica un evento rispetto all'altro (ad esempio, prendendo come riferimento il punto di equilibrio). Tuttavia, la fase è misurata in gradi, perché si considerano le onde sinusoidali di due segnali di vibrazione.

Misura della fase delle vibrazioni meccaniche sulle macchine rotanti

La cosa difficile da capire con la fase delle vibrazioni meccaniche sulle macchine rotanti è che si può avere una misurazione della differenza di fase sul rotore stesso. In effetti, questo è il motivo per cui la misura di fase è uno strumento utile per la diagnostica delle macchine.

La prima cosa da considerare nella misura di fase è il riferimento. In pratica si possono avere due riferimenti: un segnale tachimetrico o un altro segnale di vibrazione alla stessa frequenza. Se si utilizza un segnale di trigger da un tachimetro si ha un riferimento reale della posizione dell'albero, mentre se si definisce un segno in corrispondenza della posizione angolare come nostro zero, si ottiene una fase assoluta.

Se si utilizza un altro segnale di vibrazione alla stessa frequenza come riferimento, si misura la fase relativa tra i due segnali, come mostrato nella diapositiva. Di solito la differenza di fase viene misurata alla frequenza di rotazione dell'albero.

La figura mostra i parametri misurati per ciascun trasduttore: un segnale di 2,6 mm/s a 250º e un altro segnale di 2,1 mm/s a 60º. Questa misura di fase di 250º e 60º è assoluta, cioè misurata rispetto a un segnale tachimetrico (T), mentre la differenza di fase (190º) è la fase relativa tra i due segnali.

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