Scelta del motore elettrico nella conversione da trasmissione a cinghia ad azionamento con giunto

Su molte macchine in funzione da anni la trasmissione a cinghia e puleggia viene messa in discussione per l’onere di manutenzione: la cinghia si allunga, va ritensionata, le gole delle pulegge si consumano, la polvere della cinghia sporca l’ambiente. Come soluzione viene in mente di collegare il motore direttamente all’albero della macchina con un giunto. Il passaggio è possibile, ma se avviene senza cambiare motore porta spesso a una velocità sbagliata. In questo articolo spieghiamo in quale ordine affrontare velocità del motore, grandezza, altezza d’asse e allineamento quando si passa dalla trasmissione a cinghia a quella con giunto.

Cosa succede alla velocità quando scompare il rapporto delle pulegge?

In un azionamento a cinghia la velocità della macchina si ottiene moltiplicando la velocità del motore per il rapporto tra i diametri delle pulegge. Se la puleggia lato motore è piccola e quella lato macchina grande, la macchina gira più lentamente del motore; nel caso opposto gira più veloce. In una parte consistente dei sistemi a cinghia questo rapporto è stato scelto proprio per colmare la differenza tra le velocità standard dei motori e la velocità richiesta dalla macchina.

Il giunto, invece, non modifica la velocità. Albero motore e albero della macchina girano esattamente alla stessa velocità. Per questo, nel passaggio dalla cinghia al giunto, la prima domanda è: la velocità attuale dell’albero della macchina è vicina alla velocità nominale di un motore standard?

• Se le pulegge hanno lo stesso diametro (rapporto 1:1): la macchina gira già alla velocità del motore. Si può passare al giunto mantenendo il numero di poli del motore esistente; il lavoro vero riguarda la disposizione meccanica e l’allineamento.
• Se il rapporto si discosta nettamente da 1:1: con lo stesso motore, il collegamento con giunto cambia la velocità della macchina. Se la velocità della macchina corrisponde a un diverso numero di poli (ad es. 1000 invece di 1500 giri/min) il motore va cambiato; se non corrisponde a nessuna velocità standard si valutano un riduttore o un convertitore di frequenza.

Come si determina la velocità della macchina?

Il metodo più affidabile è misurare con un tachimetro la velocità dell’albero della macchina in funzione. Se la misura non è possibile, si ottiene un valore approssimato moltiplicando la velocità nominale di targa del motore per il diametro della puleggia motore e dividendo per il diametro della puleggia della macchina. Usando come diametro quello primitivo nella gola il risultato è più preciso; il diametro esterno può trarre un po’ in inganno. Tenga conto anche che lo slittamento della cinghia riduce leggermente la velocità.

Se la velocità cambia, cambiano anche grandezza e coppia

A parità di potenza, un motore a velocità inferiore trasmette all’albero una coppia maggiore e di solito richiede una grandezza più grande. Lo mostrano due modelli da 7,5 kW della gamma HEM Motor:

In una macchina portata con la cinghia da un motore da 1460 giri/min a circa 970 giri/min, nella trasmissione a cinghia anche la coppia che arriva all’albero della macchina risulta aumentata in proporzione al rapporto delle pulegge. Passando al giunto, questo aumento di coppia deve essere fornito dal motore stesso; per questo la coppia nominale più alta del motore a 6 poli è una necessità. Poiché la grandezza sale da 132M a 160M, cambia anche il basamento. Per il rapporto tra grandezza e potenza può consultare la tabella grandezze IEC–potenze, per i valori di coppia la tabella delle coppie.

Non basi la scelta della potenza solo sulla targa del vecchio motore. Nella trasmissione a cinghia ci sono le perdite della cinghia, in quella con giunto no. Questa differenza resta però di solito piccola; i fattori decisivi sono il carico della macchina, le condizioni di avviamento e la durata di funzionamento.

Disposizione meccanica: basamento, altezza d’asse ed estremità d’albero

Nella trasmissione a cinghia il motore si colloca di solito accanto o sotto la macchina, su slitte tendicinghia o su un basamento basculante. Nella trasmissione con giunto, invece, l’albero motore deve trovarsi sullo stesso asse dell’albero della macchina. Ciò cambia completamente la disposizione:

• Altezza d’asse: il numero del codice di grandezza IEC indica l’altezza dell’albero motore rispetto alla base dei piedi. Se l’altezza dell’albero della macchina è diversa, sotto il motore servono un basamento lavorato con precisione o piastre di regolazione.
• Rigidità del basamento: nella trasmissione con giunto la slitta tendicinghia non offre una base sufficientemente stabile. Unire motore e macchina su un telaio comune e rigido aiuta a mantenere l’allineamento.
• Estremità d’albero e mozzo del giunto: foro e cava per linguetta del mozzo del giunto devono corrispondere all’albero motore. Verifichi che la lunghezza d’albero sufficiente per la puleggia vada bene anche per il mozzo del giunto.
• Forma costruttiva: nell’azionamento con giunto la disposizione più diffusa è il motore B3 con piedi. Se il motore va collegato alla macchina con una flangia intermedia, si valuta la versione flangiata. Le forme costruttive sono disponibili in base alla grandezza e le dimensioni della flangia vengono confermate in fase d’ordine.

Diametro e lunghezza dell’albero, altezza d’asse e interasse dei fori dei piedi per ogni grandezza si trovano nel catalogo tecnico e prodotti e nei disegni tecnici 2D. Progetti il basamento sulla base di questi disegni.

Allineamento: il vero lavoro dell’azionamento con giunto

La cinghia tollera in una certa misura piccoli errori di allineamento. Il giunto, invece, poiché vincola tra loro gli alberi di motore e macchina, trasferisce l’errore direttamente ai cuscinetti. I giunti elastici compensano un certo disallineamento, ma questa tolleranza non giustifica la mancata esecuzione dell’allineamento.

• Disallineamento parallelo: i due alberi sono paralleli, ma i loro assi sono spostati in alto-basso o a destra-sinistra. Si corregge di solito con piastre di regolazione e viti di spinta laterali.
• Disallineamento angolare: gli assi degli alberi formano un angolo tra loro. Lo si riconosce dalla distanza non uniforme lungo la circonferenza tra le facce del giunto.
• Piede zoppo: se uno dei piedi del motore non appoggia completamente al suolo, al serraggio dei bulloni la carcassa si deforma e l’allineamento si altera. Prima dell’allineamento si controlla ogni piede singolarmente.
• Distanza del giunto: si mantiene la distanza tra le facce indicata dal produttore del giunto; il movimento assiale del motore non deve comprimere il giunto.

L’allineamento si esegue con riga e spessimetro nelle applicazioni semplici, con comparatore o allineatore laser nei lavori di precisione. Fanno fede i valori ammessi dal produttore del giunto. Dopo il primo avviamento, quando motore e macchina hanno raggiunto la temperatura di esercizio, è buona pratica ricontrollare l’allineamento. Per i primi passi della messa sotto tensione può consultare il nostro articolo sulla messa in servizio.

Esempio: conversione di un agitatore a cinghia in azionamento con giunto (ipotetico)

Il flusso seguente è un esempio ipotetico costruito a scopo illustrativo; non è un caso reale di un cliente. Supponiamo che un agitatore funzioni con un motore da 7,5 kW, 1460 giri/min, tramite cinghia e puleggia. La velocità misurata dell’albero della macchina è di circa 970 giri/min.

• Calcoli il rapporto: 1460 / 970 ≈ 1,5. Con il giunto, lo stesso motore a 4 poli farebbe girare la macchina circa 1,5 volte più veloce.
• Stabilisca il numero di poli: la velocità obiettivo è vicina alla velocità nominale di un motore a 6 poli. Nella gamma HEM Motor per i 7,5 kW il modello 160M-6 in ghisa ha una velocità nominale di 970 giri/min.
• Rivaluti il carico: se la potenza resti 7,5 kW si verifica insieme al carico dell’agitatore, alla densità del prodotto e alle condizioni di avviamento. In questo esempio si assume che la potenza non cambi.
• Riprogetti il basamento: poiché la grandezza è 160M, altezza d’asse e fori dei piedi sono diversi da quelli del vecchio motore 132M. Il telaio comune si prepara dal disegno tecnico in base all’altezza dell’albero della macchina.
• Allinei e controlli: si elimina il piede zoppo, si riportano disallineamento parallelo e angolare ai valori del giunto e dopo il primo avviamento si esegue il controllo dell’allineamento a caldo.

Altri modelli di esempio di potenza simile

• 160M-4 in ghisa: 11 kW (15 HP), 4 poli, 1465 giri/min, IEC 160M, 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz, IP55, classe di isolamento F.
• 160L-6 in ghisa: 11 kW (15 HP), 6 poli, 970 giri/min, IEC 160L, 400/690 V (Δ/Y), 50 Hz, IP55, classe di isolamento F.

A 11 kW i modelli a 4 e 6 poli hanno entrambi altezza d’asse 160, ma 160M e 160L differiscono per interasse dei piedi e lunghezza della carcassa. I prezzi aggiornati sono nelle pagine prodotto.

Dati da comunicarci per il passaggio all’azionamento con giunto

• Foto della targa del motore esistente (potenza, giri, grandezza, tensione)
• Diametri delle pulegge di motore e macchina oppure velocità misurata dell’albero della macchina
• Tipo di macchina, tipo di carico, condizioni di avviamento e ore di funzionamento giornaliere
• Altezza e diametro dell’albero della macchina e tipo di giunto da utilizzare
• Forma costruttiva (B3, flangiata o B35) e stato del basamento
• Tensione di rete e metodo di avviamento

Consulti i modelli adatti e i prezzi aggiornati nella pagina acquista motori elettrici. Se ci scrive con i dati delle pulegge e la targa del motore dalla pagina di invio della targa o dalla nostra pagina contatti, definiremo insieme velocità e modello adatti all’azionamento con giunto.