Problemi del riduttore a vite senza fine: diagnosi e risoluzione

Sintomo: La temperatura della superficie dell'alloggiamento si mantiene costantemente al di sopra degli 80 °C durante le ore di funzionamento, misurata con un termometro a infrarossi oltre 30 minuti dopo l'avvio. La temperatura della coppa dell'olio è superiore a 90 °C.

Cause più probabili (in base alla probabilità): (1) Il carico meccanico supera la potenza termica nominale alla temperatura ambiente effettiva - il caso più comune; (2) Viscosità del lubrificante errata per la temperatura di esercizio - un olio più denso del necessario provoca attrito viscoso; (3) Tappo di sfiato bloccato o assente - la pressione interna aumenta, incrementando il carico sulla guarnizione; (4) Motore sovradimensionato che aziona il riduttore con una coppia superiore a quella nominale; (5) Temperatura ambiente troppo elevata per la potenza termica nominale del catalogo.

Metodo diagnostico: Verificare la potenza termica nominale: calcolare P_heat = P_input × (1 – η) e confrontarla con P1th alla temperatura ambiente effettiva utilizzando la formula di correzione ambientale. Controllare anche il tappo di sfiato: rimuoverlo e verificare che si apra liberamente. Misurare la corrente del motore sotto carico rispetto alla FLA nominale sulla targhetta.

Correzione: Se la potenza termica è stata superata: passare all'olio sintetico (immediatamente), aggiungere una ventola di raffreddamento (a medio termine) o selezionare un telaio più grande (permanente). Se lo sfiato è ostruito: pulire o sostituire lo sfiato. Se il motore è sovradimensionato e funziona ad alto carico: verificare che sia stata utilizzata la specifica di coppia corretta in riduttore a vite senza fine selezione.

Tipologie di sintomi: Ticchettio o battito regolare correlato alla frequenza di rotazione dell'albero (rumore di ingranamento). Ronzio sordo continuo durante tutto il funzionamento (rumore del cuscinetto). Stridio periodico o raschiamento metallico (cuscinetto secco o contaminato). Rumore che varia con il carico (problema di ingranamento) rispetto a rumore costante indipendentemente dal carico (problema del cuscinetto).

Distinguere il rumore di mesh da quello dei cuscinetti: Applicare il manico di un cacciavite all'alloggiamento in diverse posizioni e ascoltare (metodo dello stetoscopio). Il rumore del cuscinetto è localizzato nelle posizioni dell'alloggiamento del cuscinetto; il rumore di ingranamento si irradia dalla zona dell'ingranaggio centrale. Registrare il rumore all'avvio (quando l'olio è freddo) rispetto a quando è caldo: il rumore del cuscinetto spesso cambia con la temperatura; il rumore di ingranamento dei denti danneggiati è costante.

Cause più probabili: (1) Usura della superficie dei denti della ruota elicoidale: vaiolatura o scheggiatura che creano un contatto di ingranamento irregolare; (2) Guasto iniziale del cuscinetto: scheggiatura da sovraccarico o vaiolatura da contaminazione; (3) Contaminazione dell'olio: particelle abrasive nell'olio che creano rumore di ingranamento; (4) Aria nell'olio: la formazione di schiuma dovuta a un livello dell'olio errato o a una viscosità errata crea un battito ovattato.

Correzione: Se si sospetta una contaminazione dell'olio: cambiare l'olio e ispezionare: se il rumore migliora, il problema era l'olio. Se il rumore persiste dopo il cambio dell'olio: riduttore a vite senza fine Richiede lo smontaggio e l'ispezione interna dei denti e dei cuscinetti della ruota elicoidale.

Tipi di perdite: Perdita statica dalla guarnizione in corrispondenza della linea di separazione dell'alloggiamento o dei bulloni del coperchio (l'olio fuoriesce dalla giunzione). Perdita dinamica dalla guarnizione dell'albero: l'olio appare nel punto di uscita dell'albero e cola lungo l'alloggiamento. Le perdite statiche sono più semplici da riparare; le perdite dinamiche dalla guarnizione dell'albero possono indicare una causa secondaria che provocherà un guasto prematuro della guarnizione di ricambio.

Cause più probabili: (1) Indurimento e screpolatura del labbro di tenuta dovuti all'età o all'esposizione al calore: il più comune; (2) Livello dell'olio eccessivo che crea una pressione interna che spinge l'olio oltre la guarnizione; (3) Sfiato bloccato che crea una pressione interna positiva, soprattutto durante il riscaldamento; (4) Eccentricità dell'albero: un albero piegato o usurato fa sì che il labbro di tenuta entri in contatto in modo non uniforme.

Diagnosi: Per perdite statiche: pulire l'area di giunzione dell'alloggiamento e contrassegnarla con del gesso; osservare dove ricompare l'olio. Per perdite dinamiche: controllare l'eccentricità dell'albero utilizzando un comparatore a quadrante (in genere è accettabile < 0,03 mm TIR); verificare che il tappo di sfiato sia funzionante.

Correzione: Sostituire le guarnizioni con quelle corrispondenti alle specifiche (non sostituire le guarnizioni NBR standard con materiali di qualità inferiore). Correggere il livello dell'olio in caso di riempimento eccessivo. Pulire/sostituire il tappo di sfiato. Se l'eccentricità dell'albero è confermata al di sopra della tolleranza, riduttore a vite senza fine L'albero necessita di un'ispezione per verificare l'eventuale presenza di usura o danni.

Sintomo: L'albero di uscita oscilla visibilmente durante la rotazione, l'accoppiamento o il pignone non sono allineati correttamente, le vibrazioni della macchina azionata sono aumentate rispetto ai mesi precedenti. Le vibrazioni possono essere più evidenti a determinate velocità se è presente risonanza.

Cause più probabili (in base alla probabilità): (1) Usura del cuscinetto dell'albero di uscita: il gioco radiale del cuscinetto è aumentato a causa dell'usura, consentendo la flessione dell'albero; (2) Usura del mozzo della ruota elicoidale: il foro dell'albero di uscita è usurato, consentendo il movimento relativo tra albero e ruota; (3) Danneggiamento della sede della chiavetta: la chiavetta è tranciata o la sede della chiavetta è usurata, consentendo lo slittamento tra albero e ruota; (4) Piegatura dell'albero dovuta a impatto o sovraccarico.

Diagnosi: Montare un comparatore a quadrante sull'albero di uscita vicino alla faccia dell'alloggiamento mentre il riduttore a vite senza fine è fermo. Applicare una coppia manuale in entrambe le direzioni: qualsiasi eccentricità misurabile superiore a 0,05 mm indica usura del cuscinetto o del mozzo. Misurare all'estremità dell'albero per verificare la presenza di flessione (un'eccentricità maggiore all'estremità dell'albero rispetto alla zona vicino all'alloggiamento indica una flessione dell'albero).

Correzione: La sostituzione del cuscinetto risolve la maggior parte dei casi ed è economicamente vantaggiosa. Se il foro del mozzo della ruota elicoidale è usurato (gioco visibile tra albero e foro), è necessaria la sostituzione della ruota elicoidale. La piegatura dell'albero richiede la sostituzione dell'albero stesso.

Sintomo: L'albero di uscita si muove con un movimento a scatti a velocità molto basse: movimento fluido a velocità moderate, ma a scatti a velocità inferiori a 5 giri al minuto. Comune nelle applicazioni di posizionamento di precisione, inseguimento solare e nastri trasportatori a bassa velocità, dove è richiesto un movimento fluido e controllato.

Cause più probabili: (1) Viscosità del lubrificante troppo elevata per la velocità di esercizio: l'olio denso provoca stick-slip intermittenti nell'ingranaggio della vite senza fine; (2) Condizioni di avviamento a freddo: l'olio non è ancora alla temperatura di esercizio; (3) Degradazione dell'olio: i fanghi nell'olio creano attrito variabile; (4) Contaminazione da particelle metalliche dovute all'usura che aumentano il coefficiente di attrito.

Diagnosi: Osservare se è presente stick-slip quando riduttore a vite senza fine Se il problema si manifesta a basse temperature e si riduce o scompare alla temperatura di esercizio, ciò conferma che la viscosità è la causa principale. Se persiste alla temperatura di esercizio, prelevare un campione di olio e verificarne la presenza di contaminazione o degrado (scolorimento, conteggio delle particelle).

Correzione: Passare a un lubrificante sintetico con una viscosità a basse temperature adeguata. Cambiare l'olio se degradato o contaminato. Se il problema è insorto improvvisamente, verificare la presenza di particelle metalliche nell'olio dovute all'usura.

Sintomo: Il carico sospeso, la cinghia inclinata o il meccanismo di mantenimento della posizione si spostano nella direzione della gravità o del carico quando il motore è fermo. Lo spostamento è lento (da minuti a ore) e non si inverte immediatamente. Spesso ci si accorge del problema quando il carico risulta leggermente più basso del previsto o quando una cinghia si è spostata dopo un arresto senza supervisione.

Cause più probabili: (1) La temperatura di esercizio ha aumentato l'angolo di attrito al di sotto dell'angolo di piombo — il riduttore a vite senza fine si autoblocca a freddo ma non alla temperatura di esercizio; (2) L'usura della ruota elicoidale ha modificato la geometria di contatto effettiva, riducendo l'attrito; (3) Le vibrazioni provenienti da macchinari adiacenti forniscono energia continua per superare l'attrito statico; (4) Olio contaminato da un fluido a basso attrito (acqua o solvente).

Diagnosi: Eseguire un test di mantenimento del carico statico alla temperatura di esercizio: portare il riduttore a vite senza fine Portare il motore alla temperatura di esercizio ottimale, applicare il carico nominale in uscita, arrestarlo e misurare la variazione di posizione per 30 minuti. Se si osserva una deriva alla temperatura di esercizio, si conferma il degrado dovuto all'autobloccaggio termico.

Correzione: Non continuare a utilizzare un paranco o un sistema di azionamento inclinato con un guasto accertato del sistema di autobloccaggio senza aver prima installato un freno meccanico: il rischio è quello di movimenti incontrollati del carico. Installare un freno elettromeccanico esterno per motivi di sicurezza. Indagare sulla causa principale (usura degli ingranaggi, contaminazione dell'olio) per risolvere il problema alla radice.

Sintomo: Guasto del cuscinetto entro le prime 2.000 ore di servizio, ben prima della durata di vita prevista. Può manifestarsi inizialmente con rumore (Guasto 2), seguito da un aumento del gioco dell'albero, vibrazioni e, infine, dal bloccaggio. La tipologia di guasto del cuscinetto (sfaldamento, vaiolatura o slittamento) ne determina la causa principale.

Causa principale del guasto in base alla modalità di guasto: Sfaldamento (scheggiatura da fatica) = sovraccarico oltre il valore nominale Fr/Fa; Pitting = lubrificante contaminato che raggiunge il cuscinetto; Segni di slittamento = cuscinetto che funziona a secco (nessun olio raggiunge il cuscinetto, spesso a causa di una posizione di montaggio errata o di un percorso dell'olio ostruito); Pitting di corrosione = ingresso di acqua o sostanze chimiche da una guarnizione degradata.

Diagnosi: Esaminare il cuscinetto guasto al microscopio. Il modello di guasto identifica il meccanismo. Controllare la disposizione di montaggio per carichi a sbalzo: misurare la distanza dal cuscinetto dell'albero di uscita al centro della ruota dentata/puleggia; confrontare il momento flettente risultante con il valore Fr nominale nel riduttore a vite senza fine scheda dati.

Correzione: Sostituire il cuscinetto con uno di grado e tipo specificati dal produttore. Individuare la causa principale: in caso di sovraccarico, aggiungere un cuscinetto di supporto o riprogettare il montaggio; in caso di contaminazione, migliorare la tenuta IP; in caso di funzionamento a secco, verificare la posizione di installazione e il livello dell'olio per un corretto orientamento.