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Impiego ed installazione dei torsiometri

5.1

Prerequisiti meccanici

5.1.1 Principi di installazione I torsiometri possono essere installati con qualsiasi orientamento necessario rispetto alla direzione della gravità. Per i tipi di molte serie, la HBM può fornire giunti provati e collaudati che si adattano perfettamente al torsiometro. Quando vengono usati insieme ai giunti in configurazione obliqua o verticale, i torsiometri possono essere soggetti a restrizioni dovute all’orientamento rispetto alla direzione della gravità in cui devono operare i giunti. Inoltre, nei progetti in cui i torsiometri vengono installati obliqui o verticali, qualsiasi massa appartenente al banco prova deve essere sostenuta in modo che non venga superata la forza massima longitudinale del trasduttore specificata nella documentazione e nei relativi dati tecnici. Nel caso di torsiometri completi di giunti e dei torsiometri di riferimento, la coppia da misurare deve essere preferibilmente introdotta dal lato di misura. In tal modo la grandezza da misurare non sarà soggetta ad influenze quali l’attrito dei cuscinetti. Ulteriori informazioni si trovano nel capitolo 3. L’installazione è descritta dettagliatamente nel paragrafo 5.2. Quando si lavora con torsiometri che non sono muniti di cuscinetti a sfere, è essenziale assicurarsi che in qualsiasi stato operativo il movimento relativo del rotore rispetto allo statore resti nei limiti permessi. L’allineamento statico radiale ed assiale fra il rotore e lo statore è compreso fra 1 mm e 2,5 mm in direzione radiale e fra 2 mm e 3 mm in direzione assiale, a seconda del tipo e se non è munito di sistema rilevatore della velocità. Secondo la norma DIN 45670 /VDI 2059, la relazione

S max

4500 n

(equazione numerica con Smax in ȝm ed n in min-1)

Definisce le vibrazioni relative ammissibili del rotore. Vedere anche il paragrafo 5.1.5. Se i limiti vengono superati si può giungere addirittura fino a distruggere il torsiometro. Quando si utilizzano i tipi con accessori di installazione come menzionato nel capitolo 3, il rotore deve essere montato per primo. Indi deve essere regolato ed allineato lo statore (ad esempio usando gli spaziatori per l’altezza è l’unità di scorrimento per la direzione trasversale), poi serrandolo senza provocare 89


deformazioni o pensionamenti rispetto al rotore). Infine, si devono rimuovere assolutamente i blocchi di montaggio. Essi vanno conservati accuratamente perché necessari per il successivo smontaggio o riposizionamento o trasporto dell’unità. Per garantire la sicura trasmissione dell’energia elettrica, la famiglia di torsiometri a flangia T10 necessita dell’area esente da parti metalliche, come specificato nella documentazione. Se la trasmissione dell’energia elettrica è interrotta, il segnale di uscita è di 0 Hz e l’amplificatore di misura HBM collegato và in sovraccarico negativo. I più critici sono i campi di limite ove la trasmissione viene interrotta solo sporadicamente e la sua mancanza non può essere notata immediatamente. Nei tipi T32FN e T34FN c’è una freccia sullo statore (Fig. 5.1) che permette di determinare la direzione in cui agisce la coppia ed il senso di rotazione.

Fig. 5.1: Freccia con il senso di rotazione del torsiometro T34FN

Quando il torsiometro ruota nella direzione della freccia, viene introdotta una coppia in senso orario e la frequenza di uscita è da 10 a 15 kHz (Fig. 5.2). L’amplificatore di misura HBM collegato al torsiometro fornisce un segnale di coppia positivo, a meno che l’amplificatore non sia regolato per invertire la polarità del segnale.

90


Frequenza di uscita della coppia [kHz]

15

10

5

0 D

Coppia in senso antiorario

D

Coppia in senso orario

Fig. 5.2: Frequenza di uscita rispetto al senso di rotazione della coppia agente

Se il torsiometro ruota nel senso della freccia, l’amplificatore di misura HBM indica una direzione di rotazione positiva, in base alla relazione di fase descritta nel capitolo 3. Contrariamente all’opinione comune, la direzione in cui agisce il torsiometro non cambia se esso viene ruotato di 180° rispetto all’asse z durante l’installazione, come mostrato in Fig. 5.3. Ciò è conseguenza della legge dell’azione e reazione di Newton. Ad esempio, lo si può dimostrare se due persone applicano manualmente una coppia in senso orario ad una barra. Quando essi si scambiano il posto tenendo il torsiometro, noteranno immediatamente che il senso in cui agisce la coppia non cambia. Nella famiglia di torsiometri T10, la freccia sul sistema di misura della velocità serve principalmente a determinare la direzione di rotazione, poiché l’effettivo senso della coppia è indipendente dalla posizione di montaggio. Contrariamente alla coppia, la velocità cambia invece la sua polarità se il trasduttore viene ruotato di 180° rispetto al suo asse z. È importante rispettare le condizioni generali di montaggio riguardo alla protezione da particelle di sporcizia, polvere olio, solvente ed umidità. Vedere anche il capitolo 4. I trasduttori dovrebbero essere montati in zone ove siano leggeri i movimenti assiale e radiale, soprattutto perché essi hanno resistenza limitata alle vibrazioni. Per un’installazione corretta si devono rispettare le limitazioni della coppia a cui è soggetto il trasduttore. Parimenti si devono rispettare le norme ed i regolamenti sulla protezione del personale quando il sistema è in funzione. Ciò contribuisce anche alla riduzione o prevenzione dei danni alle cose. 91


Fig. 5.3: Senso in cui agisce la coppia invertendo la posizione d’installazione

Ci si attende sempre una maggior accuratezza della misura della coppia. Perciò i metodi che gli utenti usano per il tipo di connessione della coppia meccanica assumono un ruolo sempre più importante. Quelli che seguono sono esempi di ciò che può influenzare la correttezza della connessione della coppia: tolleranze di concentricità e di rotazione, planarità delle superfici di connessione della coppia, rifinitura delle superfici, tolleranze di montaggio, coppia di serraggio dei bulloni, durezza dei materiali o resistenza è geometria delle flange di adattamento usate nell’applicazione. Le informazioni su questi argomenti si possono trovare nella documentazione del trasduttore.

5.1.2 Verifica del torsiometro Dopo la loro installazione, è spesso necessaria la verifica ed il controllo dei torsiometri per periodi di tempo abbastanza lunghi. A tal scopo si può impiegare il segnale di taratura fornito dal torsiometro, dato che esso consente il controllo del punto di zero. Se si presume che il trasduttore sia stato sovraccaricato, una indicazione sicura di tale fatto è la presenza della deriva del punto di zero rispetto al valore che aveva al momento della fornitura. Poiché il segnale di taratura viene generato sul rotore, in senso stretto esso riguarda solo la frequenza di uscita. Quando si considera la tensione di uscita di 10 V, è importante tener presente tutte le impostazioni effettuate con l’amplificatore sullo statore. Il segnale di taratura è addditivo. Pertanto non deve essere applicato alcun carico al torsiometro quando si effettuano misurazioni col segnale di taratura. La targhetta di identificazione non è spesso più accessibile o leggibile dopo l’installazione. Perciò la HBM fornisce delle etichette adesive supplementari che mostrano i dettagli della targa di identificazione del rotore. Tali etichette dovrebbero essere applicate sullo statore od altri luoghi adatti (p.es. consolle di 92


controllo, amplificatore di misura, ecc.). Se per la verifica ed il controllo del torsiometro a flangia T10F viene utilizzato il segnale di zero e di taratura, il punto di zero individuale deve essere determinato e registrato per primo. Come standard, il punto zero è regolato fra 9.960 Hz e 10.040 Hz. Si raccomanda un’ispezione da effettuare presso la HBM dopo le modifiche del seguente tipo: x

Errore del segnale di zero > ±1 % (>±50 Hz) relativo al punto di zero individuale dello stato di non installato.

x

Alterazione del segnale di zero provocata dall’installazione > ±3 % (> ±150 Hz) in assenza di carichi parassiti non accettabili. Ulteriore variazione del segnale di zero (dopo la correzione dello zero provocata dall’installazione) durante il funzionamento > ±1 % (>±50 Hz).

x

x

Errore del segnale di taratura > ±0,1 % in confronto al valore riportato sulla targhetta di identificazione o sul rapporto di collaudo.

Queste specifiche sono valide per condizione di temperatura di riferimento stabile e dopo una fase di preriscaldamento del trasduttore di 15 minuti. Provando un trasduttore che sia già installato, è importante assicurarsi che non vengano introdotte coppie addizionali nel torsiometro, dovute ad esempio da distorsioni nella linea di alberi. Essendo del tipo additivo il segnale di taratura, si deve tener conto di un’eventuale traslazione dello zero. A seconda dell’applicazione o dei requisiti di qualità, la verifica mediante il segnale di taratura e l’osservazione del punto di zero non è un sostituto della taratura meccanica (vedere il capitolo 6). La taratura shunt è un processo puramente elettrico. È teoricamente possibile il distacco di un estensimetro (ER) o di un elemento di compensazione senza alcuna variazione della sua resistenza. Tale guasto non verrebbe notato dalla verifica col segnale di taratura. L’esperienza pratica mostra comunque che questo non è il caso di ER applicati in modo corretto e che di regola il distacco di un ER può essere provocato solo da uno stato operativo irregolare come la rottura del punto di misura. Ciascun trasduttore è controllato in ogni fase della produzione per garantire che tutti gli ER siano applicati correttamente. Ciò è documentato dal rapporto di prova che passa da un reparto all’altro. Come risultato, mediante il segnale di taratura ed il punto di zero è molto facile valutare se i torsiometri sono operativi e rientrano nei dati specificati. Poiché la deformazione plastica del rotore dovuta al sovraccarico con momenti flettenti e/o forze laterali non viene necessariamente rilevato dal segnale di zero o da quello di taratura, per assicurare la corretta installazione si devono prevenire i sovraccarichi di tale tipo. Se esiste qualsiasi sospetto di sovraccarico, 93

Torque Seminar - Extract  

This is an excerpt of the torque measurement book available for all participants of HBM Italy's seminars.

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