Perché é necessario bilanciare un coreassy?
La regolare richiesta nell’industria della riparazione dei turbocompressori nella decade passata ha portato alla presenza di diversi sistemi VSR. Ogni officina che si rispetti dispone oggi di attrezzatura di equilibratura ad alta velocità, inoltre la riparazione di qualsiasi tipo di turbocompressore è divenuta in molti paesi una pratica consueta.
Modifiche ai sistemi di equilibratura
Una delle cose che ci vengono chieste più di frequente alla Melett riguarda l’equilibratura dei Core-Assy e il perché il grafico di equilibrio vari tra i diversi sistemi VSR. Spesso questo è motivo di preoccupazione per i nostri clienti dato che se ricevono da Melett un Core-Assy equilibrato e vogliono poi confermare il dato di equilibratura sul proprio sistema, spesso si trovano con risultati diversi da quelli del grafico fornito insieme al Core-Assy. É inoltre molto comune che il Core-Assy risulti sui loro sistemi fuori equilibratura e quindi non accettabile
Contrariamente all’equilibratura di un rotore a bassa velocità, la stessa operazione su un Core-Assy ad alta velocità risulta un processo estremamente complesso. Sono molti i fattori che influenzano il disequilibrio residuo di un gruppo rotante ad alta velocità – l’elemento più importante da comprendere è che quando un Core-Assy in rapido aumento di velocità è posizionato su un sistema VSR, la struttura del sistema stesso e il suo meccanismo entrano in risonanza comportando pertanto la registrazione di un certo livello di vibrazione. Uno dei passaggi critici durante la produzione di un macchinario VSR è l’individuazione dell’esatta quantità di risonanza e quindi, tramite software, l’eliminazione di questa percentuale di vibrazione su ogni Core-Assy in valutazione. Ciò lascia quindi solamente la vibrazione del Core-Assy che è riportata sullo schermo.
Per esprimerlo in maniera semplice:
The problem the manufacturers have is that the machine vibration will vary slightly as a result of many uncontrollable factors from machine to machine. By understanding this, it makes these machine to machine variations much more understandable.
Due delle modifiche più importanti sono quelle che seguono:
L’adattatore – Il design dell’adattatore cambia da produttore a produttore. Anche da adattatore a adattatore degli stessi codici del turbocompressore, ogni adattatore ha proprietà leggermente diverse (spessore della copertura, spessore del piatto, esatte proprietà del materiale). Di conseguenza, ogni adattatore restituirà durante la valutazione una vibrazione leggermente differente se confrontata con la vibrazione originale, la quale è stata eliminata dal produttore del macchinario. Il design dell’adattatore e il conseguente livello di vibrazione cambieranno quindi da adattatore a adattatore.
Forza di serraggio – É possibile che lo stesso Core-Assy produca grafici leggermente diversi qualora si serri più saldamente il Core-Assy stesso al corpo centrale, dato che ciò comporta un’alterazione del passaggio di vibrazioni dal Core-Assy al macchinario. Le forze di serraggio saranno differenti da macchinario a macchinario e da operatore a operatore:
- Dato che gli adattatori generalmente usano fissaggi di tipo a blocco conico, piccole differenze di lavorazione nei componenti del cono produrranno forze di fissaggio molto diverse e variazioni da adattatore a adattatore;
- Operatori differenti fisseranno i Core-Assy con forze differenti;
- Il diverso design del cono tra produttori produrrà diverse forze di serraggio.
Tutto ciò considerato, portare due diversi sistemi di equilibratura a restituire lo stesso grafico per lo stesso Core-Assy potrebbe essere quindi piuttosto difficile.
Non esiste una risposta comoda alla preoccupazione che un Core-Assy precedentemente equilibrato possa restituire letture diverse su strumentazione diversa. Per coerenza, Melett adotta strumentazione Turbo Technics per la sua intera produzione di Core-Assy e, per approfondire ulteriormente il problema, abbiamo anche acquistato e installato nel nostro dipartimento tecnico sia macchinari CIMAT che Schenk, in modo tale che ogni richiesta relativa all’equilibratura possa essere esaminata sui macchinari adeguati.
One thing to note – generally, the variations between machines should not be that great as the machines are designed to achieve the same result.
Una cosa da tenere in considerazione – di norma le variazioni tra i macchinari non dovrebbero essere molto evidenti dato che esse sono progettate per ottenere gli stessi risultati.
Perché è necessario equilibrare un Core-Assy?
Il settore della riparazione dei turbocompressori è un mercato globale ben consolidato, che risale agli anni ’60. Fino ai tardi anni ’90 il mercato della riparazione era prevalentemente connesso ai grandi veicoli commerciali. Dall’avvento dei motori turbo diesel common rail per le autovetture passeggeri e della tendenza ancora più recente alla riduzione delle dimensioni dei turbocompressori nei motori gasolio/benzina, l’industria della riparazione è aumentata per adeguarsi alla grande quantità di turbocompressori decisamente più piccoli. Ciò ha a sua volta aumentato consistentemente la richiesta di equilibratura ad alta velocità.
Il Core-Assy è un rotore (la girante turbina su un lato, la girante compressore dall’altro) contenuto in un sistema di boccole che gli permettono di ruotare a alta velocità su uno strato di olio pressurizzato in maniera simile al motore. I riparatori di turbocompressori d’abitudine smantellano tutto il turbocompressore e il Core-Assy, esaminano tutti i componenti singoli, li sostituiscono laddove necessario, e installano boccole e guarnizioni nuove.
Esattamente come una ruota deve essere riequilibrata dopo aver sostituito lo pneumatico, anche un Core-Assy necessita di essere equilibrato dopo essere smantellato e rimontato.
É importante comprendere che tutti gli oggetti che ruotano attorno a un asse centrale sono soggetti a una certa quantità di disequilibrio e questo stesso darà origine a una frequenza di risonanza – o vibrazione – con uno specifico numero di giri al minuto (rpm). La velocità e l’intensità della vibrazione è direttamente proporzionale alla quantità di disequilibrio interno al Core-Assy. Se volessimo fare un paragone di questo fenomeno con la ruota del veicolo, la vibrazione sarebbe percepibile nel volante di guida. Tuttavia, quando la girante è equilibrata più accuratamente, la frequenza di risonanza è allo stesso tempo ridotta e si sposta su un numero di giri al minuto più elevato – superiore alla velocità massima del veicolo stesso, risolvendo pertanto il problema.
Il turbocompressore di un Core-Assy è un congegno meccanico complesso, progettato per funzionare a temperature fino a 800°C e raggiungere una velocità di rotazione superiore ai 230.000 giri/minuto (il che significa oltre 3.800 giri al secondo!)
Per funzionare in tali condizioni estreme ogni componente nel turbocompressore, che compone il rotore principale del Core-Assy, è prodotto con quelli che sono i più rigidi gradi di tolleranza dell’industria automobilistica (fino a 0,002 mm). Le giranti della turbina e del compressore sono anch’esse frutto di ingegneria di precisione, e la loro equilibratura su attrezzature specialistiche è parte integrante del processo di produzione stesso. Tuttavia, quando si assembla un rotore , l’accumulo di minimi disequilibri residui di tutti i suoi componenti può comunque renderlo fuori equilibratura e ciò comporterà il prodursi di una vibrazione a una velocità critica nell’intervallo di funzionamento del Core-Assy.
Nello stesso modo in cui una ruota è sottoposta a equilibratura a velocità ridotta, i rotori nei turbocompressori dei grandi veicoli commerciali vengono, di solito, equilibrati a velocità più basse. Raggiungendo un certo livello di precisione nell’equilibratura a bassa velocità, la frequenza di risonanza nel rotore sarà di gran lunga al di sopra della velocità di funzionamento del turbocompressore. Tuttavia, diminuendo le dimensioni dei turbocompressori, la velocità di rotazione aumenta sensibilmente, tanto che attualmente i piccoli turbocompressori nei Core-Assy superano le frequenze di risonanze comprese nel loro intervallo di funzionamento. Per assicurarsi che questi Core-Assy di piccole dimensioni non vibrino eccessivamente quando sono in funzione, devono essere equilibrati su sistemi di equilibratura in grado di accelerarli fino alla loro piena velocità di funzionamento, effettuando la misurazione della vibrazione mentre il rotore supera la frequenza di risonanza.
In oltre il 99% dei test, i Core-Assy presentano vibrazioni superiori al limite accettabile e devono quindi essere sottoposti a ulteriore equilibratura per accertarsi che il turbocompressore funzioni correttamente.
Soprattutto, la vita del turbocompressore sarà significativamente ridotta se il Core-Assy non è adeguatamente equilibrato – nei casi peggiori il turbocompressore durante il funzionamento produrrà rumori non tollerabili e si guasterà in pochi giorni.
In conseguenza delle alte velocità di rotazione, il livello di precisione nel settore della produzione di parti di ricambio per turbocompressori è estremamente elevato. In maniera davvero semplice, usare ricambi di bassa qualità rende più difficile eseguire l’equilibratura del Core-Assy. E questo a sua volta comporta che i Core-Assy di bassa qualità siano spesso non equilibrati in modo corretto e che si guastino prima del previsto.
L’utilizzo di ricambi che non siano prodotti con precisione agli specifici livelli di piattezza, tolleranza e dimensioni, può causare l’accumulo di problemi relativi al disequilibrio dei componenti, e ancora una volta il guasto anzi tempo del turbocompressore.
Tutti i Core-Assy devono essere sottoposti a nuova equilibratura – anche qualora tutti i medesimi componenti fossero riutilizzati – il solo atto di allentare e ristringere il dado dell’albero modificherà l’esatta equilibratura del rotore – pertanto non è possibile smantellare con cura un turbocompressore, installare una nuova guarnizione e rimontarlo. TUTTI i Core-Assy devono essere sottoposti a equilibratura a alta velocità.
Il segreto per allungare al massimo il tempo di vita di un turbocompressore riparato è quello di usare ricambi di qualità, prodotti con precisione ed equilibrati, utilizzare poi l’adeguata strumentazione di equilibratura a alta velocità e accertarsi dell’attento montaggio e calibrazione del turbocompressore.
Fornitori di sistemi di equilibratura VSR
Spesso alla Melett viene richiesto di raccomandare un fornitore di sistemi VSR per la riparazione di turbocompressori.
Allo stato attuale esistono diversi produttori di strumentazione che riforniscono il mercato postvendita dei turbocompressori. L’offerta dei prodotti varia considerevolmente per prezzi e anche le loro prestazioni sono leggermente diverse. Noi consigliamo di valutare le diverse possibilità per capire quale sia adatta alle vostre aspettative e al vostro budget.
Le tre aziende qui di seguito sono ben conosciute da Melett e le consideriamo come nostre partner nel settore. In tal senso, questa si propone di essere una valutazione imparziale.
