diagnostico de falhas

AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE PÓS-GRADUAÇÃOPÓS-GRADUAÇÃO

FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE MÁQUINAS

Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá

Programa de Pós-graduação em Mecânica Área de Projetos

Conteúdo do capítuloConteúdo do capítulo

Neste capítulo efetuaremos o estudo de:

4.1 – Diagnóstico de máquinas;

4.2 – Desbalanceamento de eixos;

4.3 – Desalinhamento de eixos;

4.4 – Desalinhamento de correias;

4.5 – Componentes soltos;

4.6 – Falhas em engrenagens;

4.7 – Roçamento;

4.8 – Falhas em motores elétricos.

4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas4 – Métodos de Diagnósticos de Máquinas



Capítulo 4.1 - Diagnóstico de máquinas

Através da análise de vibrações de conjuntos mecânicos é possível identificar uma variedade de falhas e as mais comuns que respondem pela maior parte das ocorrências em manutenção são:

• Desbalanceamento

• Desalinhamento

• Componentes soltos

• Defeitos em mancais de rolamentos

• Defeitos em engrenagens

4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações

Teoria Teoria

Os procedimentos experimentais demonstrados neste material serão executados em bancadas experimentais especialmente desenvolvidas para simulação das falhas a serem apresentadas:

Diagnóstico de falhas através de análise de vibraçõesDiagnóstico de falhas através de análise de vibrações

Procedimentos experimentaisProcedimentos experimentais

1ª - Bancada para testes de:

• Desbalanceamento;

• Desalinhamento de eixos;

• Desalinhamento de correias;

• Mancais de rolamentos;

• Falhas em engrenagens.




2ª Bancada para testes exclusiva para Mancais de rolamentos.




3ª Bancada para testes de:


• Falhas em engrenagens;


• Acoplamentos flexíveis;




4ª Bancada para testes de:

• Desbalanceamento;


• Falhas em engrenagens;


• Componentes soltos;

• Roçamento;

• Falha em motores elétricos.

• Quando se busca identificar falhas em máquinas rotativas, uma mudança no sinal de vibração pode ser considerada uma mudança na condição da máquina.

• Vibrações tendem a se alterar com a velocidade e a carga da máquina, assim nesta primeira etapa iremos apresentar os sinais gerados por equipamentos que trabalham a carga e velocidade constante.

4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações4 - Diagnóstico de falhas através de análise de vibrações

Sinais gerados por máquinas rotativasSinais gerados por máquinas rotativas



Capítulo 4.2 – Desbalanceamento de eixos

O desbalanceamento ocorre quando há uma distribuição desigual de massa em torno da linha central de rotação de um eixo, gerando cargas nos mancais como resultado das forças centrífugas.


Desbalanceamento Desbalanceamento

Massa desbalanceando o eixo

O desbalanceamento pode ser identificado no espectro de freqüências como um pico com valor igual ao valor de rotação do eixo:

Não há a presença de harmônicas.

1x RPM

Utilizando a bancada experimental nº 1 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desbalanceamento:


Desbalanceamento - Exemplo Desbalanceamento - Exemplo

Nos discos serão acopladas massas para induzir desbalanceamento no eixo em 3 condições:

• Massas opostas a 180º (sem desbalanceamento)

• Massas a 90º

• Massas lado a lado (situação mais crítica)

Utilizando a bancada experimental nº 1 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desbalanceamento:



Video demonstrativo do experimento realizado disponível na base Teleduc na aba vídeos do cápítulo 4.

1º caso – Massas opostas (Eixo sem desbalanceamento)



Massas no disco: Sinal coletado com eixo a 20 hz:

Massa 1

Massa 2Tempo Freqüência

Freqüência de desbalanceamento

não identificada

Não há freqüência indicativa de falha

no espectro

2º caso – Massas a 90º



Massa 1

Massa 2

Surge pico no espectro a 20 hz

Tempo Freqüência


Surge pico no espectro a 20 hz

3º caso – Massas lado a lado (situação mais crítica)



Massa 1

Massa 2


Tempo Freqüência

Pico com alta amplitudePico com alta

amplitude

Comparando os espectros dos 3 sinais coletados a 20hz (1200 rpm):



Massas opostas Massas a 90º Massas lado a lado

Visualização dos sinais coletados:

A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc (aquisições de sinais):

•Desbalanceamento massas a 0 graus sinal no tempo e na freqüência







Capítulo 4.3 – Desalinhamento de eixos

O desalinhamento ocorre quando o eixo motor e movido não estão no mesmo centro e pode ser de 2 tipos:

• 1º Tipo: Angular: quando as linhas de centro estão em direções diferentes do tipo paralelo (quando as linhas de centro estão na mesma direção porem lado a lado).


Desalinhamento Desalinhamento

O desalinhamento angular pode ser identificado no espectro de freqüências como um pico com valor igual ao valor de rotação do eixo e com a presença de harmônicas da rotação do eixo:


Desalinhamento angular Desalinhamento angular

1x RPM

2x RPM

3x RPM

Este tipo de desalinhamento pode indicar componentes soltos que estão gerando impacto no sinal

Utilizando a bancada experimental nº 4 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:


Desalinhamento angular – exemplo nº 1Desalinhamento angular – exemplo nº 1

O eixo será colocado em desalinhamento angular em relação ao eixo motor para a aquisição de dados.

Os pinos indicados na figura ao lado deslocam a base do eixo causando um desalinhamento angular.

Sinal característico de desalinhamento angular com rotação de eixo 25Hz:



1x RPM

2x RPM

3x RPM



• Desalinhamento angular na bancada nº 4 – execução

• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e do espectro resultantes do desalinhamento angular.



Utilizando a bancada experimental nº 3 serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:


Desalinhamemento angular – exemplo nº 2 Desalinhamemento angular – exemplo nº 2

Foram montados proxímetros ao redor de um acoplamento flexível a fim de demonstrar o uso destes para avaliação de desalinhamentos de eixos.

Sinal coletado e demonstrado através de um gráfico de órbita, mostrando o comportamento do eixo:


Desalinhamento angular – exemplo nº 2 Desalinhamento angular – exemplo nº 2



• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal no gráfico de órbita resultantes do desalinhamento angular



2º tipo de desalinhamento: Paralelo (quando as linhas de centro estão na mesma direção porem lado a lado).


Desalinhamento paralelo Desalinhamento paralelo

O desalinhamento paralelo caracteriza-se por dois impactos por revolução do eixo (a cada 180º ocorre um impacto), gerando assim a freqüências de 2x RPM com maior amplitude que a de 1x RPM


Desalinhamento paralelo Desalinhamento paralelo

1x RPM2x RPM

3x RPM

Utilizando a bancada experimental serão efetuadas coletas de dados demonstrando como se caracteriza o defeito desalinhamento:


Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1Desalinhamento paralelo – exemplo nº 1

O eixo será colocado em desalinhamento paralelo em relação ao eixo motor para a aquisição de dados.

Os pinos indicados na figura ao lado deslocam a base do eixo causando um desalinhamento paralelo.

Sinal característico de desalinhamento paralelo com rotação de eixo 25Hz:



1x RPM

2x RPM

3x RPM



• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e do espectro resultantes do desalinhamento paralelo.



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