Come monitorare l'efficienza dei macchinari tramite le vibrazioni degli ingranaggi

Gli ingranaggi sono componenti critici deI riduttori di velocità, soprattutto nel settore industriale, ma sono anche le componenti fondamentali per far funzionare il macchinario.
È molto importante che funzionino in modo perfetto, altrimenti potrebbero causare l'arresto dell'intero ciclo lavorativo. I riduttori di velocità, anche se resistenti, sono macchine sensibili che possono essere soggetti a guasti anche importanti se non viene eseguita frequentemente una manutenzione corretta. Queste macchine sono spesso sottoposte a stress costanti, estremi e in ambienti a temperature elevate. Di conseguenza, anche il più piccolo impedimento potrebbe essere deleterio, per cui è  consigliato prevenire i guasti attraverso un continuo controllo. 

Analisi delle vibrazioni dell'ingranaggio

L'analisi delle vibrazioni è di recente divenuta un'ottima cartina al tornasole dei problemi dei riduttori industriali. Si tratta di un tipo di manutenzione che agevola il rilevamento precoce dei guasti, consentendo agli utenti di prevenire danno più gravi.

L'analisi delle vibrazioni implica l'ascolto della vibrazione nel riduttore di velocità. Un riduttore di velocità industriale è composto da una varietà di componenti e ognuno di essi vibra su una frequenza unica. Se il riduttore ha subito danni, i modelli di rumore cambieranno, e l'analisi del suono può aiutare a diagnosticare il tipo di problema che è insorto, e persino la sua fonte. Tenere traccia di tutti gli interventi di manutenzione può aiutare a individuare quando è nato il problema e a determinarlo.

Metodi comuni di analisi delle vibrazioni

Il guasto dell'ingranaggio può essere causato da errori di produzione, progettazione impropria, errori di applicazione, problemi di lubrificazione ( per approfondimento vedi l'articolo Come gestire la lubrificazione dei riduttori) da una varietà di altre cause. I riduttori industriali sono progettati per resistere al calore e alla pressione, ma se si verifica un errore nel processo di produzione, ciò potrebbe provocare gravi danni. Materiali inferiori, lubrificazione insufficiente e geometria degli ingranaggi errati sono tutti difetti di progettazione che possono provocare danni. Il montaggio o l'installazione, il raffreddamento e la manutenzione impropri sono errori di applicazione che possono causare danni al riduttore. Molti tecnici usano queste tecniche per rilevare i difetti. Se non sei sicuro di come eseguire questi test, contattare un esperto può essere utile. 

I cuscinetti del riduttore di velocità sono elementi fondamentali per le macchine rotanti, che sono una componente indispensabile in molte applicazioni industriali.
I cuscinetti sono una parte costitutiva molto critica e, in quanto tale, qualsiasi guasto può rivelarsi costoso in termini di costi di riparazione e tempi di fermo. A causa di questa condizione il monitoraggio della condizione dei macchinari è diventato sempre più importante nel corso degli anni, e si è incentrato sulla misurazione delle vibrazioni rilevata in punti critici, sia in modo continuo che come parte di un programma di monitoraggio. Il controllo delle vibrazioni è, ormai, parte integrante della maggior parte dei regimi di manutenzione e si basa sul rilevamento di varie caratteristiche di frequenza ben note associate a questo tipo di componente. La conoscenza dettagliata del design del cuscinetto o del riduttore consente di calcolare le frequenze di vibrazione caratteristiche ed idonee. Tuttavia, queste frequenze sono spesso mascherate dalle vibrazioni provenienti da componenti vicini o dal rumore complessivo dell'apparato industriale, a volte rendendo difficile la diagnosi. Le firme del tempo di vibrazione sono spesso soggette sia alla modulazione di ampiezza che alla frequenza ed influiscono sugli spettri risultanti. Per comprendere lo stato del macchinario si possono utilizzare le informazioni di progettazione dettagliate di cuscinetti e riduttori, considerando specifiche condizioni di guasto e raccogliendo informazioni sulle vibrazioni per analizzare i loro spettri di frequenza. La modulazione dell'ampiezza delle segnature di vibrazione è comune e causa la presenza di cambiamenti percepibili strumentalmente nel dominio della frequenza.

• L'analisi di risonanza prende le frequenze e le vibrazioni naturali nel cambio e le analizza. I test di risonanza possono essere condotti con una curva coast-down, test di impatto, rincorse e misurazioni delle linee di piegatura sugli alberi. 
• L'analisi nel dominio del tempo valuta il tempo, il segnale e l'ampiezza delle vibrazioni per accertare se ci sono guasti nel sistema di cuscinetti del rotore. Questo metodo avverte i tecnici se ci sono segnali di impulso derivanti da ingranaggi o cuscinetti.
• L'analisi del dominio della frequenza utilizza tre diverse tecniche: il metodo di trasformazione di Hilbert, l'analisi di potenza cepstrum e la trasformata di Fourier veloce. Ognuna di queste tecniche misura la differenza tra la densità spettrale per identificare eventuali parti che potrebbero essere difettose. Queste tecniche sono utilizzate per identificare difetti, squilibri e altri problemi simili.
• L'analisi della busta valuta i cuscinetti a rulli e la rete di ingranaggi per rugosità o danni. L'analisi della misurazione della fase (PMT) è spesso associata all'analisi del dominio della frequenza per identificare parti libere, squilibri e problemi.
• L'analisi degli ordini viene utilizzata per testare macchine rotanti o alternative come turbine, compressori e pompe, esaminando i segnali di rumore e vibrazioni. L'analisi dell'orbita viene utilizzata specificamente per ispezionare le vibrazioni dell'albero.