AMBIENTE MULTIMDIA DE SUPORTE DISCIPLINA DE PS-GRADUAO

FERRAMENTAS DE DIAGNSTICO DE MQUINAS Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de GuaratinguetPrograma de Ps-graduao em Mecnica rea de Projetos

Contedo do captuloNeste captulo efetuaremos o estudo de:4.1 Diagnstico de mquinas;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 Roamento;4.8 Falhas em motores eltricos.4 Mtodos de Diagnsticos de Mquinas

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FERRAMENTAS DE DIAGNSTICO DE MQUINAS Captulo 4.6 Falhas em engrenagens

As engrenagens permitem a transmisso de potncia com ou sem reduo de velocidade e a relao de rotao entre os eixos est ligada ao nmero de dentes entre os pinhes em contato:

Falhas em engrenagensTeoria F1F2N1 Numero de Dentes N2

A relao entre as engrenagens estabelece a freqncia de engrenamento (Fe) que corresponde ao rtmo de engrenamento dos dentes.

FE = N1 * F1 = N2 * F2

Falhas em engrenagensFreqncias caractersticasF1F2N1N2A amplitude do sinal da freqncia de engrenamento Fe depende da carga da mquina pois a engrenagem est transmitindo torque.

O sinal coletado em um engrenamento sem falhas mostra a freqncia de engrenamento Fe e seus harmnicos.

FE = N1 * F1 = N2 * F2

Falhas em engrenagensFreqncias caractersticasF1F2N1N2Fe3*Fe2*Fe

Desgaste dos dentesQuando os dentes da engrenagem so desgastados, surgindo folgas entre eles, a velocidade de rotao no muda, porm passam a surgir choques entre os dentes que se manifestam no sinal com um aumento da amplitude da Fe.Falhas em engrenagensModos de Falha Fe3*Fe2*Fe

Folga insuficiente entre os dentesSe a folga entre os dentes for muito pequena, resulta em esforo extra no engrenamento e no desengrenamento, alterando o espectro aumentando a amplitude da freqncia 2*Fe Falhas em engrenagensModos de Falha Fe3*Fe2*Fe

Deflexo devido ao carregamentoO dente da engrenagem sofre deflexo em funo do carregamento, resultando no suporte da carga por um diferente numero de dentes com a variao da carga e da rotao, o que resulta em sinal distorcido na freqncia de engrenamento. Falhas em engrenagensModos de Falha TempoForma de onda tpica

Dente quebradoA passagem de um dente quebrado causa um choque a cada volta o espectro de freqncia apresenta uma srie de picos (harmnicos) da freqncia de rotao da engrenagem com o dente quebrado.Falhas em engrenagensModos de Falha Fi3*Fi2*FiFi

Eixo com pinho ovalizadoA presso sobre os dentes da engrenagem sofre uma modulao conforme ocorre a rotao do eixo. O resultado no espectro so bandas laterais de largura igual a rotao da engrenagem defeituosa (F1) ao redor da Fe. Falhas em engrenagensModos de Falha 3*FiFeF1F2Fe+F1Fe+F1Fe-F1

possvel a ocorrncia de mais de uma falha (exemplo: dente quebrado e ovalizao de eixo), isto pode dificultar o diagnstico da falha. Neste caso possvel distinguir a falha atravs da comparao das amplitudes no espectro:Falhas em engrenagensCombinao de falhasFe3*Fe2*FeAmplitude decrescente: Desgaste excessivo

possvel a ocorrncia de mais de uma falha (exemplo: dente quebrado e ovalizao de eixo), isto pode dificultar o diagnstico da falha. Neste caso possvel distinguir a falha atravs da comparao das amplitudes no espectro:Falhas em engrenagensCombinao de falhasFe3*Fe2*Fe2*Fe > Fe Folga insuficiente

possvel a ocorrncia de mais de uma falha (exemplo: dente quebrado e ovalizao de eixo), isto pode dificultar o diagnstico da falha. Neste caso possvel distinguir a falha atravs da comparao das amplitudes no espectro:Falhas em engrenagensCombinao de falhasFe3*Fe2*FeAmplitude constante Folga excessiva

As falhas em engrenagens se caracterizam pela freqncia de engrenamento, o monitoramento constante da sua amplitude pode servir como alarme. importante considerar o percentual de aumento da amplitude e no s o valor absoluto. Cada caso deve ter um valor de alarme analisado e definido. O parmetro para identificar problemas de engrenamento a acelerao e a modulao pode ser confirmada atravs de envelope.Falhas em engrenagensMonitoramento por valor global

Utilizando a bancada experimental sero efetuadas coletas de dados demonstrando como se evidencia a freqncia de engrenamento:Diagnstico de falhas atravs de anlise de vibraesFreqncia de engrenamento exemploUma engrenagem sem danos ser montada no eixo.Freqncia Eixo:14HzN Dentes: 60 e 40Freqncia Engrenamento:822 Hz

Utilizando a bancada experimental sero efetuadas coletas de dados demonstrando como se evidencia a freqncia de engrenamento:Diagnstico de falhas atravs de anlise de vibraesFreqncia de engrenamento exemploVdeo demonstrativo do experimento realizado disponvel na base Teleduc na aba vdeos do cptulo 4.

Sinal caracterstico de engrenagem sem defeito, existindo somente a freqncia de engrenamento:Diagnstico de falhas atravs de anlise de vibraesFreqncia de engrenamento exemploFreqncia Engrenamento:822 Hz

Utilizando a bancada experimental sero efetuadas coletas de dados demonstrando como o sinal caracterstico de uma falha em engrenagem:Diagnstico de falhas atravs de anlise de vibraesFalha em engrenagem exemploUma engrenagem com um dente quebrado ser montada no eixo.Freqncia Eixo:14HzN Dentes: 60 e 40Freqncia Engrenamento:822 Hz

Sinal caracterstico de engrenagem com defeito (dente quebrado), mostrando a harmnica caractersticas da falha e uma amplitude bem maior na freqncia de engrenamento:Diagnstico de falhas atravs de anlise de vibraesFalha em engrenagem exemploFreqncia Engrenamento:822 HzHarmnicaFreqncia Engrenamento:822 Hz

Visualizao dos sinais coletados:A aquisio de dados encontra-se na base Teleduc (aquisies de sinais): Freqncia de engrenamento Engrenagem sem defeito Freqncia de engrenamento Engrenagem com defeito (dente quebrado)Diagnstico de falhas atravs de anlise de vibraesFalha em engrenagem exemplo

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FERRAMENTAS DE DIAGNSTICO DE MQUINAS Captulo 4.7 Roamento

O roamento o contato eventual entre partes estacionrias e rotativas de uma mquina podendo gerar vibraes na freqncia de rotao, no dobro dela, em seus sub-mltiplos e altas freqncias. Se o atrito for contnuo podero aparecer vibraes numa faixa larga em altas freqncias. Quando o roamento for parcial, aparecem no espectro picos correspondentes s freqncias naturais do sistema Esse tipo de vibrao muito comum em selos de mquinas rotativas ou quando h eixos empenados, partes quebradas ou danificadas que levam ao atrito entre metal. Pode ocorrer tambm em ps de agitadores ou misturadores nas paredes do tanque, em mquinas de fluxo tipo axial onde as ps do rotor podem roar as ps do estator.RoamentoTeoria

Representao de roamento:RoamentoTeoria Selo de mquina que atrita com o eixo em rotao0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0xRPM

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