Diagnosi rumore e vibrazioni anomale dei riduttori: analisi della lubrificazione, usura dei denti, giochi e diagnostica dei cuscinetti

Descrizione e ambito del problema

Il presente manuale ha lo scopo di diagnosticare ed eliminare rumori e vibrazioni anomale nei riduttori industriali. I sintomi includono aumento del rumore (oltre 85 dB), vibrazioni superiori a 4,5 mm/s, instabilità della coppia e aumento della temperatura della scatola degli ingranaggi superiore a 80°C.

Campo di applicazione:

• Riduttori cilindrici e conici con una capacità di 1-500 kW
• Trasmissioni a vite senza fine di apparecchiature industriali
• Riduttori planetari di sistemi di trasporto
• Riduttori di macchine per la lavorazione dei metalli

Classificazione della criticità:

• Critico: Vibrazioni >7,1 mm/s, rumore >90 dB, temperatura >90°C
• Importante: Vibrazioni 4,5-7,1 mm/s, rumore 85-90 dB, temperatura 80-90°C
• Minore: Vibrazioni 2,8-4,5 mm/s, rumore 75-85 dB, temperatura 70-80°C

Misure di sicurezza

ATTENZIONE! Prima di iniziare la diagnostica:

• Applicare la procedura LOTO (Lockout/Tag)
• Utilizzare DPI: occhiali di sicurezza, guanti, protezioni per l'udito
• Energia immagazzinata: allevia la pressione nei sistemi idraulici
• Parti rotanti: arresto completo prima di rimuovere i chiusini
• Grasso bollente: la temperatura può raggiungere i 100°C
• Pericolo chimico: Vapori di lubrificante usato in spazi chiusi

È necessaria l'attrezzatura diagnostica

Lista di controllo per la valutazione iniziale

Diagnostica sistematica - schema decisionale

1. Analisi della natura del rumore e delle vibrazioni

1. Rumore periodico con la frequenza di rotazione dell'albero d'entrata
   • SE la frequenza coincide con nvh - eccentricità dell'ingranaggio
   • SE è accompagnato da urti: un difetto del dente dell'ingranaggio
   • Vai al punto 3.1 (Diagnostica ingranaggi)
2. Rumore periodico con la frequenza di rotazione dell'albero di uscita
   • SE la frequenza coincide con l'ennesima eccentricità della ruota
   • SE la vibrazione aumenta sotto carico: usura dei denti della ruota
   • Vai al punto 3.1 (Diagnostica ingranaggi)
3. Rumore e vibrazioni ad alta frequenza
   • Frequenza IF >1000 Hz - cuscinetti volventi
   • SE la frequenza è 500-1000 Hz - cuscinetti scorrevoli
   • Vai al punto 3.2 (Diagnostica cuscinetti)
4. Rumore costante senza una frequenza chiara
   • SE cambia con la viscosità del lubrificante - lubrificazione insufficiente
   • SE accompagnato da un aumento della temperatura - surriscaldamento
   • Vai al punto 3.3 (Analisi lubrificanti)

2. Analisi spettrale delle vibrazioni

Impostazioni dell'analizzatore di vibrazioni:

• Gamma di frequenza: 10-10000 Hz
• Numero di linee dello spettro: 3200
• Finestra: Hanning
• Media: 4 spettri

Matrice delle cause dei malfunzionamenti

Analisi dettagliata delle principali cause di malfunzionamento

3.1 Usura e danneggiamento degli ingranaggi

Vaiolatura (vaiolatura):

Si verifica a causa dell'affaticamento da contatto delle superfici dei denti quando vengono superate le sollecitazioni di contatto consentite. Pressione critica: >1500 MPa per acciaio 40KHN.

Diagnosi:

• Ispezione visiva tramite portelli di ispezione
• Controllo endoscopico delle aree inaccessibili
• Analisi dei lubrificanti per contenuto di ferro >150 ppm

Usura abrasiva:

Il motivo: contaminazione del lubrificante con particelle >40 micron. La classe di pulizia deve essere conforme al livello ISO 4406 19/17/14.

Misurazione del gioco laterale:

1. Bloccare una ruota
2. Misurare il gioco angolare della seconda ruota
3. Calcolare il gioco lineare: L = α × R (α in radianti, R è il raggio del cerchio)
4. Confronta con la norma: 0,15-0,25 mm per un modulo da 3-5 mm

3.2 Diagnostica dei cuscinetti

Frequenze caratteristiche dei difetti dei cuscinetti:

• BPFO (difetto dell'anello esterno) = 0,4 × n × z
• BPFI (difetto dell'anello interno) = 0,6 × n × z
• BSF (difetto del corpo rotolante) = 0,4 × n × z × (D/d)
• FTF (difetto del separatore) = 0,4 × n

dove n è la frequenza di rotazione (Hz), z è il numero di corpi volventi, D/d è il rapporto tra i diametri

Diagnostica della temperatura:

• Funzionamento normale: 40-60°C
• Attenzione: 60-80°C
• Condizione di emergenza: >80°C

3.3 Analisi dello stato del lubrificante

Principali indicatori da monitorare:

Procedure dettagliate per la risoluzione dei problemi

4.1 Eliminazione dell'usura degli ingranaggi

1. In caso di vaiolatura minore (<10% della superficie del dente):
   • Ridurre il carico all'80% del nominale
   • Sostituire l'olio con un grado di viscosità superiore
   • Installare un ulteriore filtro fine ≤25 μm
   • Ispezione dopo 500 ore di funzionamento
2. In caso di usura significativa (>10% della superficie del dente):
   • Arrestare l'attrezzatura
   • Misurare lo spessore rimanente del dente con un calibro
   • SE lo spessore è <80% del nominale, sostituire la ruota dentata
   • Controllare il centraggio degli alberi con una tolleranza di ±0,05 mm
3. Regolazione del gioco laterale dopo la sostituzione:
   • Impostare il gioco di 0,20±0,05 mm per modulo 3-5 mm
   • Utilizzare distanziatori di regolazione con uno spessore di 0,1-0,5 mm
   • Momento di serraggio dei bulloni del coperchio: 150-200 Nm

4.2 Sostituzione dei cuscinetti

1. Smontaggio:
   • Riscaldamento della carrozzeria a 80-100°C con riscaldatore a induzione
   • Utilizzare l'estrattore con forza uniforme
   • Pulire le superfici di seduta con solvente
2. Controllo dei sedili:
   • Ovalizzazione dell'albero: <0,01 mm
   • Rugosità superficiale: Ra 0,8-1,6 μm
   • Eccentricità radiale: <0,02 mm
3. Installazione di nuovi cuscinetti:
   • Riscaldamento del cuscinetto a 80°C in bagno d'olio
   • Tempo di installazione: non più di 2 minuti dopo il riscaldamento
   • Tensione assiale: 0,02-0,05 mm per la cassa
   • Riempimento con lubrificazione: 30-50% del volume interno

4.3 Sostituzione e pulizia del lubrificante

1. Cambio completo dell'olio:
   • Scaricare l'olio usato attraverso il tappo di scarico
   • Lavare l'alloggiamento con grasso per lavaggio per 30 minuti
   • Riempire con grasso fresco fino al livello dell'indicatore
   • Far funzionare il cambio al minimo per 15 minuti
2. Volume di rifornimento per tipo di cambio:
   • Monostadio cilindrico: 2-5 litri
   • Cilindrico a due stadi: 5-15 litri
   • Verme: 1-8 litri
   • Planetaria: 3-12 litri

Misure preventive

Pezzi di ricambio e componenti

Per effettuare un ordine di pezzi di ricambio, visitare il nostro catalogo elettronico: https://www.unitecd.com/e-catalog/

Materiali di riferimento

• DSTU 2860-94 "Cylindrical gears. Strength calculation"
• ISO 14635-1:2000 "Ingranaggi - Procedure di prova FZG"
• ISO 10816-3:2009 "Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts"
• EN 13824:2004 "Condition monitoring and diagnostics of machines - General guidelines"
• ISO 4406:2017 "Hydraulic fluid power - Fluids - Method for coding the level of contamination by solid particles"
• Manuale manutenzione riduttori industriali UNITEC-D
• Manual on vibration diagnostics of mechanical equipment