Teoria e Pratica dell'Equilibratura Dinamica: Una Guida Completa

Pubblicato il 22 luglio 2025 | Categoria: Conoscenze Avanzate

1. Cos'è un rotore e perché si generano le vibrazioni?

Un rotore è un corpo che ruota attorno a un asse ed è sostenuto da supporti attraverso le sue superfici di appoggio. Queste superfici di appoggio (spesso chiamate perni) trasferiscono i carichi ai cuscinetti.

In un rotore idealmente equilibrato, la sua massa è distribuita simmetricamente attorno all'asse di rotazione. Durante la rotazione, su ogni elemento agisce una forza centrifuga diretta verso l'esterno. In un rotore equilibrato, le forze centrifughe degli elementi simmetrici si annullano a vicenda e la forza totale sui cuscinetti è nulla.

Tuttavia, se questa simmetria è disturbata (ad esempio, da una massa non uniforme), si crea una forza centrifuga squilibrata. Questa forza cambia direzione a ogni giro e genera un carico dinamico sui cuscinetti, causando la loro usura accelerata e vibrazioni.

L'equilibratura è il processo di eliminazione di questo squilibrio attraverso l'aggiunta mirata di masse di compensazione per ripristinare la simmetria del rotore.

2. Rotori Rigidi vs. Flessibili

A seconda della resistenza del materiale e dell'entità delle forze centrifughe, si distinguono due tipi di rotori:

• Rotori Rigidi (Rigid Rotors): Si deformano in modo trascurabile sotto l'azione delle forze centrifughe alla velocità di esercizio. La maggior parte dei rotori nell'ingegneria meccanica generale rientra in questa categoria e i metodi qui descritti si applicano a loro.
• Rotori Flessibili (Flexible Rotors): La loro deformazione non può essere trascurata e richiede metodi di equilibratura più complessi. Un rotore può comportarsi come rigido a basse velocità e come flessibile ad alte velocità.

3. Tipi di Squilibrio: Statico e Dinamico

Abbiamo già trattato questa importante differenza in un articolo separato, ma ecco il concetto chiave:

• Lo squilibrio statico esiste anche a rotore fermo. Il "punto pesante" ruota verso il basso per gravità. È tipico dei rotori stretti a forma di disco.
• Lo squilibrio dinamico (o di momento) si manifesta solo durante la rotazione. È causato da due masse squilibrate in piani diversi che creano un momento flettente. Questo tipo di squilibrio è tipico dei rotori lunghi e non può essere corretto staticamente.

Teoricamente, è dimostrato che per eliminare completamente lo squilibrio di un rotore rigido sono sufficienti **due pesi di correzione** in due piani diversi. Questi compensano sia lo squilibrio statico che quello dinamico.

4. Le Vere Cause delle Vibrazioni

È importante capire che lo squilibrio non è l'unica causa delle vibrazioni. L'equilibratura può eliminare solo le vibrazioni causate da una distribuzione asimmetrica della massa.

Per questo è fondamentale: Un meccanismo difettoso deve prima essere riparato e solo dopo equilibrato. L'equilibratura non può sostituire una riparazione!

5. Il Problema della Risonanza

Ogni sistema meccanico ha una frequenza propria. Se la velocità di esercizio del rotore si avvicina a questa frequenza propria, l'ampiezza della vibrazione aumenta drasticamente, creando una risonanza meccanica. In questa condizione, un'equilibratura normale è impossibile, poiché piccole variazioni di velocità portano a massicci cambiamenti di vibrazione.

Un meccanismo correttamente progettato dovrebbe essere tale che la sua velocità di esercizio sia lontana dalla frequenza di risonanza. Le macchine equilibratrici che lavorano al di sotto della loro frequenza di risonanza sono considerate "a supporti rigidi" (subcritiche), mentre quelle che lavorano al di sopra sono "a supporti flessibili" (supercritiche o soft-bearing).