Il corretto allineamento tra il motore e l'apparecchiatura condotta è fondamentale nelle applicazioni di macchinari industriali. Un disallineamento, anche di una frazione di millimetro, può causare problemi come vibrazioni eccessive, guasti prematuri dei cuscinetti e riduzione dell'efficienza, con conseguenti tempi di fermo macchina imprevisti e costose riparazioni. Con il progresso tecnologico, le tecniche di allineamento si sono evolute da metodi semplici che utilizzavano strumenti di base a sofisticati sistemi laser che offrono una precisione senza pari.
In questo articolo del blog, analizzeremo in dettaglio i tre principali tipi di disallineamento del motore: angolare, parallelo e combinato. Esploreremo poi le tecniche di allineamento più comuni impiegate nel settore, dal semplice metodo con righello e spessimetro ai sistemi di allineamento laser avanzati, discutendo i vantaggi e i limiti di ciascun approccio.
Tipi di disallineamento del motore
Il disallineamento tra l'albero motore e l'apparecchiatura condotta può causare una serie di problemi, tra cui vibrazioni eccessive, guasti prematuri dei cuscinetti, perdite di tenuta e danni al giunto.
Esistono tre tipi principali di disallineamento che possono verificarsi:
Disallineamento angolare
Nel disallineamento angolare, le linee centrali dell'albero motore e dell'albero condotto si intersecano, ma non sono parallele. Immagina due linee che si intersecano formando un angolo.
Questo angolo di incrocio tra gli alberi provoca un momento flettente nel giunto durante ogni rotazione. Il giunto si flette costantemente avanti e indietro nel tentativo di compensare il disallineamento.
Il disallineamento angolare è solitamente causato da macchine che non si trovano sullo stesso piano orizzontale a causa di spessori non adeguati o di fondamenta non livellate. Immaginate una macchina posizionata leggermente più in alto dell'altra.
Lo stress derivante da ripetute flessioni può portare a guasti prematuri del giunto. Trasmette inoltre forze cicliche dannose al motore e all'apparecchiatura. cuscinetti e guarnizioni.
Disallineamento parallelo (offset)
Nel disallineamento parallelo, noto anche come disallineamento offset, le linee centrali del motore e dell'albero condotto sono parallele ma sfalsate l'una rispetto all'altra. Immaginate due linee che si trovano sullo stesso piano ma non si intersecano.
Questo disassamento tra gli alberi fa sì che il giunto si allunghi e si comprima costantemente durante la rotazione, come una fisarmonica. Il giunto cerca sempre di compensare lo spazio tra gli alberi.
Il disallineamento parallelo è spesso dovuto allo spostamento orizzontale del motore e dell'apparecchiatura azionata l'uno rispetto all'altro. Ciò potrebbe essere dovuto a un posizionamento errato durante l'installazione o a uno spostamento delle fondamenta.
Il continuo allungamento e compressione del giunto dovuto al disallineamento parallelo accelera l'usura. Inoltre, a ogni rotazione, sottopone alberi, cuscinetti e tenute a carichi alternati di trazione e compressione.
Disallineamento combinato
Nel mondo reale, la maggior parte dei disallineamenti degli alberi è una combinazione di disallineamenti angolari e paralleli. L'albero motore è inclinato rispetto all'asse centrale dell'albero condotto e tra i due esiste anche un offset.
Il disallineamento combinato incorpora gli effetti dannosi del disallineamento angolare e parallelo. Il giunto subisce contemporaneamente sia la distorsione angolare che lo spostamento assiale durante la rotazione.
Come per i singoli tipi di disallineamento, il disallineamento combinato può derivare da un'installazione imprecisa, da fondazioni degradate o da spessoramenti inadeguati. Sottopone l'intero sistema meccanico a dannose sollecitazioni cicliche.
Tecniche per l'allineamento motorio
Metodo del righello e dello spessimetro
Uno dei metodi più basilari per l'allineamento dei motori utilizza strumenti semplici: una riga e un set di spessimetri. La riga, in genere un righello metallico rettificato di precisione, viene posizionata lungo il giunto che collega il motore all'apparecchiatura condotta. Gli spessimetri, ovvero sottili lame metalliche di spessore preciso, vengono quindi utilizzati per misurare eventuali spazi tra le superfici del giunto e la riga.
Misurando la parte superiore, inferiore e laterale del giunto, sia sul lato motore che su quello dell'apparecchiatura, è possibile determinare l'offset e il disallineamento angolare. Vengono quindi aggiunti o rimossi spessori sotto i piedi del motore o dell'apparecchiatura per allineare le due metà del giunto secondo le specifiche dell'apparecchiatura. Il metodo con righello e spessimetro può essere efficace per alcune applicazioni, ma la sua precisione è limitata, soprattutto per le apparecchiature che richiedono un allineamento di precisione.
Metodo del quadrante
Un passo avanti in termini di precisione rispetto ai calibri a righe e agli spessimetri è il metodo di allineamento con comparatore a quadrante. I comparatori a quadrante sono strumenti di misura dotati di un pistone che sposta il quadrante per mostrare lo spostamento, in genere con incrementi di 0.001 pollici o più.
Per eseguire l'allineamento, una coppia di comparatori viene montata su staffe fissate a una metà del giunto. Gli stantuffi vengono posizionati in modo da entrare in contatto con la superficie e il bordo dell'altra metà del giunto. Ruotando gli alberi insieme, i comparatori mostrano l'entità del disallineamento angolare o disassamento in varie posizioni, che può essere registrato su una scheda tecnica di allineamento.
Si effettuano spessoramenti e regolazioni sul motore o sull'apparecchiatura finché gli indicatori a quadrante non mostrano che il giunto è allineato entro la tolleranza per un giro completo. Sebbene richieda più tempo rispetto al metodo con riga, l'allineamento con l'indicatore a quadrante offre una maggiore precisione, adatta a molte applicazioni industriali. Tuttavia, lunghe distanze tra il motore e l'apparecchiatura possono ridurre la precisione.
Sistemi di allineamento laser
Per la massima precisione, i sistemi di allineamento laser sono la tecnica preferita. Questi sistemi utilizzano trasmettitori e ricevitori laser montati sugli alberi del motore e dell'attrezzatura. Il trasmettitore laser emette un piano o una linea di luce laser che viene captata dal ricevitore.
Uno speciale software analizza le letture laser durante un'intera rotazione dell'albero per calcolare l'angolarità verticale e orizzontale e il disallineamento dell'offset. Fornisce quindi una lettura visiva che mostra esattamente la quantità e la posizione degli spessori o delle regolazioni necessarie per allineare con precisione gli alberi.
Lo svantaggio principale dell'allineamento laser è il costo iniziale più elevato dell'apparecchiatura. Tuttavia, per applicazioni di precisione in cui l'allineamento è fondamentale, l'investimento può essere ripagato con una maggiore durata dell'apparecchiatura, una riduzione delle vibrazioni e risparmi sulla manutenzione nel tempo. Molti sistemi laser offrono anche funzionalità aggiuntive, come la misurazione geometrica di fori di turbine e guide di macchine utensili.
