Introduzione
I giunti sono un componente utilizzato per collegare insieme singoli alberi allo scopo di trasmettere potenza. Consentono a più componenti di funzionare come un sistema e forniscono un mezzo per semplificare il processo di smontaggio per isolare o sostituire singoli componenti. Sono spesso problematici a causa della complessità dell'allineamento di più componenti e anche perché sono in genere coperti da una protezione e spesso ignorati.
Tipi di accoppiamento
I giunti sono disponibili in un'ampia varietà di tipi per adattarsi alle varie applicazioni. Sono generalmente divisi in 2 categorie principali che sono giunti rigidi e giunti flessibili. I giunti rigidi vengono utilizzati quando è richiesto un allineamento preciso tra i 2 alberi e c'è poco o nessun movimento relativo tra gli alberi. I giunti flessibili vengono utilizzati quando è richiesto un movimento relativo tra gli alberi. I giunti flessibili hanno una tolleranza più ampia per l'allineamento tra gli alberi.
La selezione dell'accoppiamento è una considerazione critica per garantire l'affidabilità di un asset rotante. Questo per evitare guasti prematuri dell'accoppiamento e anche per garantire che i cuscinetti dei componenti da unire non siano sovrasollecitati. Le cose principali da considerare sono:
- Requisiti di coppia massima
- Forza di ripristino: la forza necessaria per disallineare l'accoppiamento
- Tolleranze di disallineamento
- Se l'accoppiamento deve essere limitatore di coppia per protezione
Nella tabella seguente sono riportate alcune delle caratteristiche degli accoppiamenti più comuni:
Come accennato in precedenza, sul mercato è disponibile un'ampia gamma di giunti per adattarsi alle varie applicazioni e garantire l'affidabilità del sistema. Se il degrado del giunto è una modalità di guasto comune per un asset correttamente allineato, è probabile che la selezione del giunto sia errata.
Rilevamento del degrado dell'accoppiamento
Uno dei modi più efficaci per prevenire e identificare il degrado dell'accoppiamento è l'analisi delle vibrazioni. La firma delle vibrazioni per l'usura dell'accoppiamento è simile alla firma per il disallineamento. È anche vero che il disallineamento è la causa principale dell'usura dell'accoppiamento. Ciò è dovuto al movimento relativo tra gli alberi mentre ruotano, il che crea uno stress ciclico sull'accoppiamento.
L'usura del giunto viene rilevata da un aumento delle ampiezze di vibrazione alle armoniche della frequenza di funzionamento. Quando questo aumento inizia a comparire a 3x, 4x e 5x la velocità dell'albero, di solito è un'indicazione che il giunto sta iniziando a guastarsi. Di seguito è riportato un esempio di questa firma:
Un altro metodo efficace per identificare l'usura dell'accoppiamento è usare uno stroboscopio. Uno stroboscopio emette un lampo luminoso e ha la funzionalità di regolare la temporizzazione del lampo in modo che corrisponda alla velocità di rotazione dell'accoppiamento. Ciò crea l'impressione che l'accoppiamento non stia ruotando e consente di effettuare un'ispezione visiva. Un collegamento a un video che mostra questo processo è fornito alla fine di questo articolo.
Cause principali dell'usura dell'accoppiamento
Il disallineamento è di gran lunga la causa principale più comune di degradazione del giunto. Ciò è vero per quasi tutti i giunti. Nel caso di un giunto rigido o di un giunto con un'elevata forza di ripristino, il disallineamento può anche causare un guasto prematuro del cuscinetto. Ulteriori cause principali di degradazione del giunto sono elencate di seguito:
- Sovraccarico: l'uso di apparecchiature oltre la loro capacità di progettazione può causare un sovraccarico dell'accoppiamento. Ciò può portare a guasti per fatica, taglio di elementi di fissaggio e deformazione degli elementi di accoppiamento. I carichi d'impatto e d'urto sono una causa ben nota di ciò.
- Scarsa lubrificazione: una lubrificazione inadeguata dei componenti di accoppiamento può causare un aumento dell'attrito e dell'usura. La lubrificazione è fondamentale per ridurre il calore da attrito e prevenire la corrosione.
- Corrosione: la corrosione può verificarsi a causa dell'esposizione a umidità, sostanze chimiche o fattori ambientali. Indebolisce il materiale e può portare alla degradazione dell'accoppiamento o persino a guasti catastrofici.
- Affaticamento del materiale: carichi e scaricamenti ciclici ripetuti del giunto possono causare affaticamento del materiale, con conseguenti crepe e guasti nel tempo.
- Vibrazioni eccessive: le vibrazioni nell'attrezzatura possono accelerare il deterioramento dell'accoppiamento. Livelli elevati di vibrazione possono causare sfregamento, affaticamento e concentrazione di stress nei componenti dell'accoppiamento.
- Cicli termici: rapidi cambiamenti di temperatura possono causare cicli termici dell'accoppiamento, portando a dilatazione e contrazione differenziali degli elementi di accoppiamento. Ciò può causare stress e distorsione, portando infine al guasto.
- Installazione non corretta: pratiche di installazione non corrette, come una coppia di serraggio non corretta degli elementi di fissaggio o un allineamento non corretto dell'accoppiamento, possono introdurre concentrazioni di stress e portare a guasti prematuri. Una cosa fondamentale da considerare qui è un accoppiamento stretto dell'accoppiamento sull'albero.
- Contaminazione: la presenza di contaminanti, come sporcizia, detriti o particelle estranee, all'interno del giunto può causare usura abrasiva e danni alle superfici del giunto. Ciò è particolarmente critico per i giunti a ingranaggi.
- Invecchiamento: nel tempo, i materiali possono degradarsi e perdere le loro proprietà originali. L'invecchiamento può rendere i componenti di accoppiamento più suscettibili a guasti. Ciò è particolarmente vero per gli accoppiamenti che utilizzano inserti non metallici.
Riepilogo
I giunti sono componenti relativamente semplici che spesso sono problematici. Il processo di allineamento di alberi separati e di installazione di un giunto richiede una solida comprensione delle tolleranze geometriche e un'attenzione ai dettagli che può essere difficile da ottenere sul campo. Questi aspetti, insieme alla protezione che spesso rende difficili le ispezioni dei giunti, sono la ragione principale per cui i giunti falliscono.
Il monitoraggio delle condizioni elimina virtualmente questo problema fornendo dati continui per la maggior parte delle variabili che causano l'usura di un giunto. Monitorando sia la vibrazione che la temperatura dei cuscinetti accanto al giunto, è possibile identificare e correggere le cause principali più comuni di degradazione del giunto, ottenendo asset più affidabili e costi di manutenzione ridotti.
Video di ispezione visiva dell'accoppiamento 👇
