ambiente multimÍdia de suporte À disciplina de pÓs-graduaÇÃo

Sistemas de Diagnoacutestico Sistemas de Diagnoacutestico de Maacutequinasde Maacutequinas

AMBIENTE MULTIMIacuteDIA DE SUPORTE Agrave DISCIPLINA DE AMBIENTE MULTIMIacuteDIA DE SUPORTE Agrave DISCIPLINA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeOPOacuteS-GRADUACcedilAtildeO

FERRAMENTAS DE DIAGNOacuteSTICO DE MAacuteQUINAS

Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de Guaratinguetaacute

Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Mecacircnica Aacuterea de Projetos


Conteuacutedo do capiacutetuloConteuacutedo do capiacutetulo

Neste capiacutetulo efetuaremos o estudo de

41 ndash Diagnoacutestico de maacutequinas

42 ndash Desbalanceamento de eixos

43 ndash Desalinhamento de eixos

44 ndash Desalinhamento de correias

45 ndash Componentes soltos

46 ndash Falhas em engrenagens

47 ndash Roccedilamento

48 ndash Falhas em motores eleacutetricos

4 ndash Meacutetodos de Diagnoacutesticos de Maacutequinas4 ndash Meacutetodos de Diagnoacutesticos de Maacutequinas




Capiacutetulo 46 ndash Falhas em engrenagens


bull As engrenagens permitem a transmissatildeo de potecircncia com ou sem reduccedilatildeo de velocidade e a relaccedilatildeo de rotaccedilatildeo entre os eixos estaacute ligada ao nuacutemero de dentes entre os pinhotildees em contato

Falhas em engrenagensFalhas em engrenagens

Teoria Teoria

F1F2

N1 ndash Numero de Dentes ndash N2

N1 F1 = N2 F2

Ou

F2 N1

F1 N2=


bull A relaccedilatildeo entre as engrenagens estabelece a frequumlecircncia de engrenamento (Fe) que corresponde ao riacutetmo de engrenamento dos dentes

FE = N1 F1 = N2 F2


Frequumlecircncias caracteriacutesticasFrequumlecircncias caracteriacutesticas

F1 F2

N1 N2

A amplitude do sinal da frequumlecircncia de engrenamento Fe depende da carga da maacutequina pois a engrenagem estaacute transmitindo torque


bull O sinal coletado em um engrenamento sem falhas mostra a frequumlecircncia de engrenamento Fe e seus harmocircnicos

FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2

Fe

3Fe2Fe


bull Desgaste dos dentes

Quando os dentes da engrenagem satildeo desgastados surgindo folgas entre eles a velocidade de rotaccedilatildeo natildeo muda poreacutem passam a surgir choques entre os dentes que se manifestam no sinal com um aumento da amplitude da Fe


Modos de Falha Modos de Falha

Fe3Fe2Fe


bull Folga insuficiente entre os dentes

Se a folga entre os dentes for muito pequena resulta em esforccedilo extra no engrenamento e no desengrenamento alterando o espectro aumentando a amplitude da frequumlecircncia 2Fe



Fe

3Fe

2Fe


bull Deflexatildeo devido ao carregamento

O dente da engrenagem sofre deflexatildeo em funccedilatildeo do carregamento resultando no suporte da carga por um diferente numero de dentes com a variaccedilatildeo da carga e da rotaccedilatildeo o que resulta em sinal distorcido na frequumlecircncia de engrenamento



Tempo

Forma de onda tiacutepica


bull Dente quebrado

A passagem de um dente quebrado causa um choque a cada volta o espectro de frequumlecircncia apresenta uma seacuterie de picos (harmocircnicos) da frequumlecircncia de rotaccedilatildeo da engrenagem com o dente quebrado



Fi3Fi

2Fi

Fi


bull Eixo com pinhatildeo ovalizado

A pressatildeo sobre os dentes da engrenagem sofre uma modulaccedilatildeo conforme ocorre a rotaccedilatildeo do eixo O resultado no espectro satildeo bandas laterais de largura igual a rotaccedilatildeo da engrenagem defeituosa (F1) ao redor da Fe


Modos de Falha Modos de Falha 3Fi

Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1


bull Eacute possiacutevel a ocorrecircncia de mais de uma falha (exemplo dente quebrado e ovalizaccedilatildeo de eixo) isto pode dificultar o diagnoacutestico da falha

bull Neste caso eacute possiacutevel distinguir a falha atraveacutes da comparaccedilatildeo das amplitudes no espectro


Combinaccedilatildeo de falhasCombinaccedilatildeo de falhas

Fe

3Fe2Fe Amplitude decrescente

bull Desgaste excessivo






Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe

bull Folga insuficiente






Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante

bull Folga excessiva


bull As falhas em engrenagens se caracterizam pela frequumlecircncia de engrenamento o monitoramento constante da sua amplitude pode servir como alarme

bull Egrave importante considerar o percentual de aumento da amplitude e natildeo soacute o valor absoluto Cada caso deve ter um valor de alarme analisado e definido

bull O paracircmetro para identificar problemas de engrenamento eacute a aceleraccedilatildeo e a modulaccedilatildeo pode ser confirmada atraveacutes de envelope


Monitoramento por valor globalMonitoramento por valor global


Utilizando a bancada experimental seratildeo efetuadas coletas de dados demonstrando como se evidencia a frequumlecircncia de engrenamento

Diagnoacutestico de falhas atraveacutes de anaacutelise de vibraccedilotildeesDiagnoacutestico de falhas atraveacutes de anaacutelise de vibraccedilotildees

Frequumlecircncia de engrenamento ndash exemploFrequumlecircncia de engrenamento ndash exemplo

Uma engrenagem sem danos seraacute montada no eixo

Frequumlecircncia Eixo14Hz

Nordm Dentes 60 e 40

Frequumlecircncia Engrenamento822 Hz





Viacutedeo demonstrativo do experimento realizado disponiacutevel na base Teleduc na aba viacutedeos do caacutepiacutetulo 4


Sinal caracteriacutestico de engrenagem sem defeito existindo somente a frequumlecircncia de engrenamento





Utilizando a bancada experimental seratildeo efetuadas coletas de dados demonstrando como eacute o sinal caracteriacutestico de uma falha em engrenagem


Falha em engrenagem ndash exemploFalha em engrenagem ndash exemplo

Uma engrenagem com um dente quebrado seraacute montada no eixo





Sinal caracteriacutestico de engrenagem com defeito (dente quebrado) mostrando a harmocircnica caracteriacutesticas da falha e uma amplitude bem maior na frequumlecircncia de engrenamento




Harmocircnica



Visualizaccedilatildeo dos sinais coletados

A aquisiccedilatildeo de dados encontra-se na base Teleduc (aquisiccedilotildees de sinais)

bull Frequumlecircncia de engrenamento ndash Engrenagem sem defeito

bull Frequumlecircncia de engrenamento ndash Engrenagem com defeito (dente quebrado)






Capiacutetulo 47 ndash Roccedilamento


bull1048715O roccedilamento eacute o contato eventual entre partes estacionaacuterias e rotativas de uma maacutequina podendo gerar vibraccedilotildees na frequumlecircncia de rotaccedilatildeo no dobro dela em seus sub-muacuteltiplos e altas frequumlecircncias

bull Se o atrito for contiacutenuo poderatildeo aparecer vibraccedilotildees numa faixa larga em altas frequumlecircncias Quando o roccedilamento for parcial aparecem no espectro picos correspondentes agraves frequumlecircncias naturais do sistema

bull Esse tipo de vibraccedilatildeo eacute muito comum em selos de maacutequinas rotativas ou quando haacute eixos empenados partes quebradas ou danificadas que levam ao atrito entre metal

bull Pode ocorrer tambeacutem em paacutes de agitadores ou misturadores nas paredes do tanque em maacutequinas de fluxo tipo axial onde as paacutes do rotor podem roccedilar as paacutes do estator

RoccedilamentoRoccedilamento

Teoria Teoria


bull Representaccedilatildeo de roccedilamento


Teoria Teoria

Selo de maacutequina que atrita com o eixo em rotaccedilatildeo

05 10 15 20 25 30xRPM


Conteuacutedo do capiacutetuloConteuacutedo do capiacutetulo

Neste capiacutetulo efetuaremos o estudo de

41 ndash Diagnoacutestico de maacutequinas

42 ndash Desbalanceamento de eixos

43 ndash Desalinhamento de eixos

44 ndash Desalinhamento de correias

45 ndash Componentes soltos

46 ndash Falhas em engrenagens

47 ndash Roccedilamento

48 ndash Falhas em motores eleacutetricos

4 ndash Meacutetodos de Diagnoacutesticos de Maacutequinas4 ndash Meacutetodos de Diagnoacutesticos de Maacutequinas








Teoria Teoria

F1F2


N1 F1 = N2 F2

Ou

F2 N1

F1 N2=



FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2




FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2

Fe

3Fe2Fe






Fe3Fe2Fe






Fe

3Fe

2Fe






Tempo



bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM








Teoria Teoria

F1F2


N1 F1 = N2 F2

Ou

F2 N1

F1 N2=



FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2




FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2

Fe

3Fe2Fe






Fe3Fe2Fe






Fe

3Fe

2Fe






Tempo



bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM



FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2




FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2

Fe

3Fe2Fe






Fe3Fe2Fe






Fe

3Fe

2Fe






Tempo



bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM



FE = N1 F1 = N2 F2



F1 F2

N1 N2

Fe

3Fe2Fe






Fe3Fe2Fe






Fe

3Fe

2Fe






Tempo



bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






Fe3Fe2Fe






Fe

3Fe

2Fe






Tempo



bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






Fe

3Fe

2Fe






Tempo



bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






Tempo



bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM


bull Dente quebrado




Fi3Fi

2Fi

Fi






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






Fe

F1

F2

Fe+F1Fe+F1Fe-F1






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






Fe








Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






Fe

3Fe

2Fe

2Fe gt Fe







Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






Fe 3Fe2Fe

Amplitude constante







































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM






































Harmocircnica



















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM


















Teoria Teoria




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM




Teoria Teoria


05 10 15 20 25 30xRPM

ambiente multimÍdia de suporte À disciplina de pÓs-graduaÇÃo

Documents