Allineamento di precisione dei giunti: comparatore e metodi laser per una maggiore affidabilità della macchina

1. Ambito e scopo

Questa guida completa descrive in dettaglio le procedure obbligatorie per l'allineamento di precisione dei giunti di apparecchiature rotanti utilizzando sia i metodi tradizionali del comparatore che i sistemi avanzati di allineamento laser. Il corretto allineamento dei giunti è fondamentale per prevenire guasti prematuri di cuscinetti, tenute, giunti e alberi, migliorando così l'efficienza operativa della macchina, riducendo i tempi di fermo non programmati e ottimizzando il costo totale di proprietà (TCO). Questa procedura è applicabile a tutte le macchine rotanti ad accoppiamento diretto all'interno degli stabilimenti UNITEC-D GmbH, comprese pompe, motori, riduttori e compressori, e deve essere eseguita durante l'installazione di nuove apparecchiature, a seguito di interventi di manutenzione che disturbano l'allineamento o come parte di programmi di manutenzione preventiva programmata.

Il rispetto delle tolleranze qui specificate, derivate dagli standard ANSI/AGMA 9002-C90, ANSI/HI 9.6.5 e ISO 10816, è fondamentale per ottenere la massima durata della macchina e stabilità operativa. Questo documento funge da riferimento sul campo immediatamente utilizzabile per i tecnici della manutenzione, i responsabili della manutenzione degli impianti e gli ingegneri dell'affidabilità.

2. Precauzioni di sicurezza

AVVERTENZA: Tutto il personale coinvolto nelle procedure di allineamento dell'accoppiamento deve attenersi rigorosamente ai protocolli Lockout/Tagout (LOTO) stabiliti secondo gli standard OSHA 29 CFR 1910.147 e NFPA 70E. La mancata disalimentazione e la mancata messa in sicurezza dei macchinari possono provocare lesioni gravi o mortali a causa di avvio imprevisto, componenti rotanti o rilascio di energia immagazzinata.

AVVERTENZA: indossare sempre dispositivi di protezione individuale (DPI) adeguati, inclusi occhiali di sicurezza (ANSI Z87.1), guanti resistenti al taglio (EN 388) e calzature di sicurezza con punta in acciaio (ASTM F2413).

AVVERTENZA: Quando si utilizzano sistemi di allineamento laser, assicurarsi di indossare occhiali di sicurezza laser adeguati (EN 207) se il sistema non è classificato come Classe 1. Evitare l'esposizione diretta degli occhi ai raggi laser. Affiggere appositi segnali di avvertimento nell'area di lavoro.

ATTENZIONE: fare attenzione ai punti di schiacciamento tra i semigiunti e gli alberi rotanti. Non avvicinare mai le mani o gli strumenti a macchinari rotanti non schermati.

3. Strumenti e materiali richiesti

Assicurarsi che tutti gli strumenti siano calibrati e in buone condizioni di funzionamento prima di iniziare le procedure di allineamento.

4. Lista di controllo per l'ispezione pre-manutenzione

Un'ispezione pre-allineamento approfondita è obbligatoria per identificare e correggere le condizioni che potrebbero compromettere la precisione dell'allineamento o l'affidabilità della macchina.

5. Procedura dettagliata

5.1. Controlli e preparazione pre-allineamento

1. Verifica LOTO: assicurati che tutte le fonti energetiche siano isolate, bloccate ed etichettate. Conferma lo stato di energia zero.

2. Pulizia delle superfici: pulisci accuratamente i piedini della macchina, la piastra di base e gli spessori esistenti utilizzando un solvente di tipo industriale. Rimuovere tutta la ruggine, la vernice e i detriti dalle superfici di contatto. Errore comune: la mancata pulizia delle superfici provoca un piede molle "fantasma" e letture imprecise.

3. Ispeziona i componenti: verifica nuovamente le condizioni di alberi, cuscinetti e giunto. Sostituire eventuali componenti sospetti.

4. Controlla il piede zoppo:

   1. Allentare tutti i bulloni di ancoraggio sulla macchina mobile.
   2. Stringere ciascun bullone in sequenza alla coppia specificata (ad esempio, M16 grado da 8,8 a 210 Nm / 155 ft-lb). Una volta serrato ciascun bullone, utilizzare uno spessimetro da 0,05 mm (0,002 pollici) per verificare la presenza di uno spazio sotto ciascun piede.
   3. Se esiste uno spazio (lo spessimetro scorre liberamente), inserire degli spessori corrispondenti allo spessore dello spazio. Ripetere finché non è più presente alcuno spazio vuoto quando ciascun bullone viene serrato.
   4. Allentare nuovamente tutti i bulloni. Stringere le coppie di bulloni diagonalmente opposte. Ricontrollare il piede zoppo. Ripeti per tutti i piedi.
   5. Indicatore visivo: non è possibile inserire lo spessimetro sotto i piedi con i bulloni serrati.
   6. Errore comune: controllare solo il piede zoppo con i bulloni allentati. Il piede zoppo deve essere eliminato in condizioni di torsione.

5. Allineamento approssimativo iniziale:

   1. Utilizzare una riga di precisione sui mozzi di accoppiamento per verificare l'offset lordo e l'angolarità.
   2. Utilizzare uno spessimetro per misurare gli spazi tra le facce del giunto a intervalli di 90 gradi.
   3. Regolare la macchina mobile con mezzi visivi e colpendo con un martello a superficie morbida fino a ridurre al minimo il disallineamento iniziale.
   4. Indicatore visivo: il righello è piatto sui mozzi; spazi minimi tra le facce (meno di 0,5 mm/0,020 pollici).
   5. Errore comune: saltare l'allineamento approssimativo; tentare un allineamento di precisione con un eccessivo disallineamento iniziale fa perdere tempo.

5.2. Allineamento di precisione utilizzando i comparatori (metodo del quadrante inverso)

Il metodo Reverse Dial è consigliato per la sua precisione nel determinare simultaneamente sia l'offset parallelo che il disallineamento angolare.

1. Indicatori a quadrante montati:

   1. Montare due comparatori. L'indicatore 1 (I1) è montato sull'albero/mozzo della macchina stazionaria e misura l'albero/mozzo della macchina mobile. L'indicatore 2 (I2) è montato sull'albero/mozzo della macchina mobile e misura l'albero/mozzo della macchina stazionaria.
   2. Assicurarsi che gli steli dell'indicatore siano perpendicolari alla superficie dell'albero/mozzo e abbiano una corsa sufficiente.
   3. Impostare ciascun indicatore su zero nella posizione delle 12 (in alto).
   4. Indicatore visivo: indicatori montati saldamente, steli perpendicolari, azzerati in alto.

2. Misurare e registrare le letture:

   1. Ruotare entrambi gli alberi contemporaneamente (o un albero se è collegato un giunto) di 360 gradi, fermandosi alle posizioni ore 3 (destra), ore 6 (in basso) e ore 9 (sinistra).
   2. Registrare la lettura totale dell'indicatore (TIR) ​​in ciascuna posizione. Si noti che la lettura del fondo è solitamente la più critica per l'allineamento verticale.
   3. Assicurarsi che vengano eseguite almeno tre rotazioni complete e che le letture siano coerenti.
   4. Indicatore visivo: letture coerenti su più rotazioni.
   5. Errore comune: non ruotare completamente di 360 gradi o non ruotare entrambi gli alberi contemporaneamente, con conseguenti errori di "abbassamento dell'accoppiamento".

3. Calcola il disallineamento (correzione verticale):

   1. Calcolare la posizione verticale dei piedi della macchina mobile. Sia A la distanza da I1 ai piedi anteriori e B la distanza da I1 ai piedi posteriori. Sia C la distanza tra i piani di misurazione dell'indicatore.
   2. Offset verticale (I1) = (I1 inferiore - I1 superiore) / 2.
   3. Offset verticale (I2) = (I2 inferiore - I2 superiore) / 2.
   4. Disallineamento angolare = (Offset verticale I1 - Offset verticale I2) / C.
   5. Correzione ai piedi anteriori (CF) = Offset verticale I1 + (disallineamento angolare * A).
   6. Correzione ai piedi posteriori (CB) = Offset verticale I1 + (disallineamento angolare * B).
   7. Nota: un valore positivo significa che i piedi sono troppo alti e gli spessori devono essere rimossi. Un valore negativo significa che i piedi sono troppo bassi e devono essere aggiunti degli spessori.
   8. Indicatore visivo: valori di spessore calcolati chiaramente determinati per ciascun piede.
   9. Errore comune: misurazione errata delle distanze A, B, C o errori di segno nei calcoli. Ricontrolla tutte le misurazioni.

4. Correggere il disallineamento verticale:

   1. Rimuovere gli spessori esistenti o aggiungere nuovi spessori come calcolato, garantendo una distribuzione uniforme sotto ciascun piede.
   2. Serrare nuovamente i bulloni di ancoraggio secondo le specifiche OEM (ad esempio, M16 grado da 8,8 a 210 Nm / 155 ft-lb).
   3. Rimisurare le letture del comparatore. Ripetere la correzione finché l'allineamento verticale non rientra nelle tolleranze specificate (fare riferimento alla tabella delle tolleranze).
   4. Indicatore visivo: letture del quadrante che mostrano un'eccentricità verticale minima (ad esempio, inferiore a 0,025 mm/0,001 in TIR).
   5. Errore comune: non serrare nuovamente i bulloni dopo ogni regolazione dello spessore, con conseguenti letture successive imprecise.

5. Calcola il disallineamento (correzione orizzontale):

   1. L'offset orizzontale e l'angolarità vengono determinati in modo simile utilizzando le letture Sinistra/Destra.
   2. Offset orizzontale (I1) = (I1 sinistro - I1 destro) / 2.
   3. Offset orizzontale (I2) = (I2 sinistra - I2 destra) / 2.
   4. Disallineamento angolare = (Offset orizzontale I1 - Offset orizzontale I2) / C.
   5. Correzione ai piedi anteriori (CF) = Offset orizzontale I1 + (Disallineamento angolare * A).
   6. Correzione ai piedi posteriori (CB) = Offset orizzontale I1 + (Disallineamento angolare * B).
   7. Nota: un valore positivo significa spostare i piedi a destra. Il valore negativo significa spostare i piedi a sinistra.

6. Correggere il disallineamento orizzontale:

   1. Allentare i bulloni di ancoraggio (non rimuoverli completamente).
   2. Battere orizzontalmente i piedini mobili della macchina utilizzando un martello a faccia morbida e bulloni di regolazione fino a ottenere le correzioni.
   3. Serrare nuovamente i bulloni di ancoraggio secondo le specifiche OEM.
   4. Rimisurare. Ripetere la correzione finché l'allineamento orizzontale non rientra nelle tolleranze specificate.
   5. Indicatore visivo: letture del quadrante che mostrano un disallineamento orizzontale minimo (ad esempio, inferiore a 0,025 mm/0,001 in TIR).
   6. Errore comune: adattamento eccessivo; spesso è meglio apportare modifiche più piccole e iterative.

5.3. Allineamento di precisione utilizzando il sistema di allineamento laser

I sistemi di allineamento laser offrono funzionalità avanzate di velocità, precisione e generazione di report.

1. Montare il sistema laser:

   1. Collegare le unità trasmettitore e ricevitore laser agli alberi o ai mozzi di accoppiamento secondo le istruzioni del produttore (ad esempio, staffe magnetiche).
   2. Assicurarsi che le unità siano fissate saldamente e pulite.
   3. Collegare le unità all'unità display o al tablet.
   4. Indicatore visivo: unità montate in modo sicuro, pulite e comunicanti con il display.

2. Dimensioni macchina di input:

   1. Inserisci con precisione le distanze tra le unità laser e i piedini anteriori e posteriori della macchina nel software del sistema laser.
   2. Queste misurazioni (A, B, C come definite in 5.2.3) sono fondamentali per calcoli accurati dello spessore.
   3. Indicatore visivo: distanze corrette visualizzate sullo schermo dell'unità laser.
   4. Errore comune: l'inserimento di dimensioni errate porta a correzioni errate. Misura attentamente.

3. Misurare e registrare le letture:

   1. Ruotare entrambi gli alberi contemporaneamente di almeno 90 gradi (spesso 3 posizioni del sensore: ad esempio ore 9-12-3). Alcuni sistemi richiedono 180 gradi.
   2. Il sistema laser calcola e visualizza automaticamente il disallineamento corrente (offset verticale e orizzontale e angolarità) e consiglia la regolazione dello spessore.
   3. Indicatore visivo: display del sistema laser che mostra i dati di misurazione in tempo reale e le correzioni calcolate.
   4. Errore comune: non ruotare dell'angolo richiesto; garantisce l'integrità dei dati.

4. Correggere il disallineamento verticale:

   1. Aggiungere o rimuovere gli spessori sotto i piedi della macchina mobile come consigliato dal sistema laser.
   2. Serrare nuovamente i bulloni di ancoraggio secondo le specifiche OEM (ad esempio, M16 grado da 8,8 a 210 Nm / 155 ft-lb).
   3. Il sistema laser in genere fornisce aggiornamenti in tempo reale man mano che gli spessori vengono regolati.
   4. Rimisurare e ripetere finché l'allineamento verticale non rientra nelle tolleranze specificate.
   5. Indicatore visivo: display del sistema laser che indica lo stato "in tolleranza" o "verde" per l'allineamento verticale.
   6. Errore comune: fidarsi della prima serie di letture. Rimisurare sempre dopo le regolazioni.

5. Correggere il disallineamento orizzontale:

   1. Allentare i bulloni di ancoraggio (non rimuoverli completamente).
   2. Regolare la macchina mobile orizzontalmente utilizzando la funzione di movimento live del sistema laser, picchiettando delicatamente con un martello dalla faccia morbida o utilizzando i bulloni di regolazione.
   3. Serrare nuovamente i bulloni di ancoraggio secondo le specifiche OEM.
   4. Rimisurare e ripetere finché l'allineamento orizzontale non rientra nelle tolleranze specificate.
   5. Indicatore visivo: display del sistema laser che indica lo stato "in tolleranza" o "verde" per l'allineamento orizzontale.
   6. Errore comune: eseguire movimenti orizzontali ampi e incontrollati. Piccoli aggiustamenti controllati sono più efficaci.

5.4. Serraggio e verifica finali

1. Coppia finale: dopo aver raggiunto un allineamento accettabile, eseguire un controllo finale della coppia su tutti i bulloni di ancoraggio, assicurandosi che soddisfino le specifiche OEM (ad esempio, M16 grado da 8,8 a 210 Nm / 155 ft-lb).

   Errore comune: dimenticare di applicare la coppia finale, con conseguente "abbandono" durante il funzionamento.

2. Misurazione finale: eseguire una misurazione finale dell'allineamento (comparatore o laser) con tutti i bulloni completamente serrati per confermare che l'allineamento rimane entro la tolleranza. Genera e salva un rapporto dettagliato dal sistema laser, se applicabile.

3. Assemblaggio del giunto: rimontare le protezioni del giunto e tutti i componenti danneggiati. Assicurarsi che le protezioni soddisfino gli standard ANSI B15.1 per la sicurezza.

Tolleranze di allineamento (metrico e imperiale)

Queste tolleranze sono linee guida generali per macchinari da 1800-3600 giri/min. Fare riferimento alla documentazione OEM specifica per i requisiti esatti. Per le macchine che funzionano a velocità superiori a 3600 giri/min o per applicazioni critiche, potrebbero essere applicate tolleranze più rigide.

Nota: il disallineamento angolare viene generalmente misurato come differenza di spazio sul diametro del giunto o come pendenza (mm/100 mm o mille/pollici). Verificare sempre con le specifiche OEM.

6. Lista di controllo per la verifica post-manutenzione

Dopo l'allineamento, una verifica finale conferma l'integrità del lavoro eseguito.

7. Guida alla risoluzione dei problemi

Questa sezione affronta i problemi comuni riscontrati durante o dopo l'allineamento dell'accoppiamento.

8. Programma di manutenzione consigliato

Stabilire un solido programma di manutenzione preventiva è essenziale per massimizzare l’affidabilità delle risorse e ridurre al minimo i guasti costosi.

9. Riferimento alle parti di ricambio

Il mantenimento di una scorta critica di componenti di ricambio per giunti e materiali di consumo per l'allineamento garantisce una risposta rapida alle esigenze di manutenzione.

Per tutte le vostre esigenze di pezzi di ricambio industriali, inclusi giunti, spessori e dispositivi di fissaggio, visitate il catalogo elettronico di UNITEC-D GmbH.

10. Riferimenti

• ANSI/AGMA 9002-C90, "Fori e sedi per chiavetta per giunti flessibili (serie in pollici)."
• ANSI/HI 9.6.5-2009, "Pompe rotodinamiche - Linee guida per il monitoraggio e la valutazione delle condizioni".
• ISO 10816-1:1995, "Vibrazioni meccaniche - Valutazione delle vibrazioni della macchina mediante misurazioni su parti non rotanti - Parte 1: Linee guida generali."
• OSHA 29 CFR 1910.147, "Il controllo dell'energia pericolosa (blocco/tagout)."
• NFPA 70E, "Standard per la sicurezza elettrica sul posto di lavoro".
• ANSI Z87.1, "Dispositivi personali di protezione degli occhi e del viso a livello professionale ed educativo".
• ASTM F2413, "Specifiche standard per i requisiti prestazionali per calzature protettive (di sicurezza) con puntale".
• EN 388, "Guanti di protezione contro i rischi meccanici".
• EN 207, "Protezione personale degli occhi - Filtri e protettori degli occhi contro le radiazioni laser (protettori degli occhi per laser)."
• ANSI B15.1, "Standard di sicurezza per apparecchi meccanici di trasmissione di potenza".
• Documentazione specifica OEM per i singoli macchinari.