O que acontece quando seu equipamento mecânico falha? Desde o desgaste até as quebras repentinas, entender essas falhas é fundamental para manter a eficiência e a segurança. Este artigo analisa as causas, os critérios de julgamento e as classificações das falhas mecânicas, fornecendo insights sobre como elas afetam as operações e como gerenciá-las de forma eficaz. Com a leitura, você obterá o conhecimento necessário para identificar possíveis problemas antes que eles se tornem onerosos, garantindo que seu maquinário funcione sem problemas e com segurança.
No decorrer do uso de equipamentos mecânicos, é inevitável que ocorram desgaste, quebra, corrosão, fadiga, deformação, envelhecimento e outras situações, fazendo com que o desempenho do equipamento se degrade e perca suas funções especificadas ou até mesmo a capacidade de produção.
Esse fenômeno de degradação do desempenho do equipamento e perda de funções especificadas é "falha" ou "mau funcionamento".
Em geral, "falha" e "mau funcionamento" são sinônimos. No entanto, a rigor, de acordo com a GB 3187-1994, "mau funcionamento refere-se ao fato de o produto perder sua função especificada, geralmente chamada de falha para produtos reparáveis".
O significado de fracasso foi esclarecido acima, mas o fracasso não pode ser determinado apenas por um sentimento intuitivo e deve se basear em determinados critérios de julgamento.
Em primeiro lugar, é necessário esclarecer qual é a "função especificada" que o produto mantém, ou até que ponto a perda da função do produto é considerada uma falha.
Algumas funções especificadas são muito claras e não causarão entendimentos diferentes, como danos no cilindro do motor que forçam uma parada para reparos.
Às vezes, é difícil determinar a função especificada, especialmente quando a falha é formada devido à diminuição gradual da função. Por exemplo, se o desgaste do motor exceder um determinado limite, o desgaste será exacerbado, causará redução de potência, aumentará a taxa de consumo de combustível e, quando essa situação ocorrer, poderá ser considerada uma falha.
No entanto, é difícil determinar o limite de desgaste em uso, como na situação do motor mencionada anteriormente, se a carga for reduzida, o óleo lubrificante for aumentado, um motor com certo desgaste ainda pode continuar sendo usado e não pode ser considerado uma falha, o que exige o estabelecimento de padrões com antecedência.
Em segundo lugar, ao determinar se é uma falha, as consequências da falha também precisam ser analisadas, principalmente para verificar se a falha afeta a produção do produto, o equipamento e a segurança pessoal.
Além de usar qualquer não conformidade com os limites permitidos especificados nos parâmetros técnicos como critério de julgamento de falha, também devemos considerar se ocorrerão consequências inaceitáveis de falha se o trabalho continuar nesse estado.
Portanto, ao julgar a falha do produto, não se depende apenas da "função especificada" do produto, mas também é preciso considerar as consequências da falha.
De modo geral, a falha do produto refere-se a: sob condições especificadas, ele não pode concluir suas funções especificadas; sob condições especificadas, um ou vários parâmetros de desempenho não podem ser mantidos dentro dos limites superior e inferior especificados; quando o produto está trabalhando dentro da faixa de tensão especificada, ele causa várias rachaduras, vazamentos, desgaste, ferrugem, danos e outros estados em peças ou componentes mecânicos.
Diferentes produtos têm diferentes padrões de julgamento de falhas e o ponto de partida do trabalho de pesquisa é diferente, portanto, as falhas definidas também são diferentes e é difícil unificá-las. Entretanto, dentro do mesmo departamento de usuários, deve haver padrões unificados.
Em conclusão, ao determinar os critérios de julgamento de falhas, os seguintes princípios devem ser seguidos: Não pode perder a função sob condições de uso; os critérios de julgamento de falha "determinam de acordo com o desempenho aceitável"; diferentes produtos podem ser medidos de acordo com os principais indicadores de desempenho do produto.
De acordo com a GB 3187-82, o modo de falha refere-se à "manifestação de falha do produto (mau funcionamento)".
Os modos de falha são obtidos por meio dos sentidos humanos ou de instrumentos de medição.
Quando, em geral, pesquisamos a falha do produto, geralmente começamos pelo fenômeno da falha do produto e, em seguida, descobrimos a causa da falha por meio do fenômeno, portanto, é necessário esclarecer os modos de falha do produto em vários níveis funcionais.
Os modos de falha de equipamentos mecânicos e seus componentes podem ser divididos, grosso modo, nas seguintes categorias:
Ao gerenciar a manutenção de equipamentos mecânicos e a análise de falhas, é fundamental entender e dominar as classificações de falhas. Isso ajudará a esclarecer os conceitos físicos de várias falhas e a tratá-las sistematicamente.
Os métodos de classificação de falhas variam de acordo com os objetivos da pesquisa.
1) De acordo com a natureza das falhas, elas são divididas em falhas naturais e falhas induzidas pelo homem.
As falhas induzidas pelo homem são causadas por ações intencionais ou não intencionais dos usuários da máquina.
2) Com base na localização das falhas, elas são categorizadas em falhas gerais e falhas localizadas.
A maioria das falhas ocorre nas partes mais fracas do produto, e essas áreas devem ser reforçadas ou modificadas estruturalmente.
3) Com base no tempo de ocorrência das falhas, elas são classificadas em período de amaciamento, período de uso normal e período de desgaste.
Durante o ciclo de vida do produto, a probabilidade de ocorrência de falhas ocorre principalmente durante o período de uso e desgaste.
4) De acordo com a taxa de ocorrência da falha, as falhas são divididas em falhas repentinas e progressivas.
As falhas repentinas são caracterizadas pela ausência de sinais detectáveis antes da falha do componente. Por exemplo, as peças podem desenvolver rachaduras por deformação térmica devido à interrupção da lubrificação, ou as fraturas dos componentes podem ocorrer devido ao uso inadequado da máquina ou à sobrecarga. As falhas repentinas resultam de vários fatores adversos e influências externas inesperadas, e sua ocorrência é imprevisível e não está relacionada ao tempo de uso.
As falhas progressivas, por outro lado, resultam da deterioração gradual de determinadas peças da máquina, fazendo com que seus parâmetros de desempenho ultrapassem a faixa permitida. A maioria das falhas de equipamentos mecânicos se enquadra nessa categoria. As causas dessas falhas estão intimamente relacionadas ao desgaste do material do produto, à corrosão, à fadiga e à fluência. Essas falhas ocorrem nos últimos estágios da vida útil efetiva de um componente, durante o período de desgaste, e podem ser evitadas. A probabilidade de ocorrência de tais falhas está relacionada ao tempo de operação do maquinário.
Há uma conexão entre falhas repentinas e progressivas. Pode-se dizer que todas as falhas são progressivas, pois as mudanças nas coisas seguem um processo que vai da mudança quantitativa à mudança qualitativa.
5) As falhas são categorizadas em falhas não relacionadas e relacionadas com base em sua correlação.
As falhas não relacionadas referem-se àquelas que não são causadas pela falha de outras partes da máquina. Por outro lado, as falhas relacionadas são aquelas causadas pela falha de outros componentes.
Por exemplo, a adesão de um rolamento do virabrequim em um motor devido a uma falha no fornecimento de óleo é uma falha relacionada. Entretanto, se uma falha no mecanismo de sincronização de válvulas do motor não estiver relacionada a uma falha nos componentes da transmissão, ela será classificada como uma falha não relacionada.
6) Com base nas características externas, as falhas são divididas em falhas visíveis e falhas ocultas.
As falhas visíveis são aquelas observáveis a olho nu, como vazamentos de óleo ou água. Por outro lado, as falhas ocultas são aquelas que não são facilmente visíveis, como uma válvula de motor quebrada.
7) A gravidade da falha é dividida em falhas completas e parciais.
A gravidade de uma falha é medida pela possibilidade de continuar usando o produto. Uma falha completa implica que o desempenho do produto ultrapassou um determinado limite, causando uma perda total de sua função designada. Uma falha parcial indica que o desempenho do produto ultrapassou um determinado limite, mas ele não perdeu totalmente sua função especificada.
8) As falhas são categorizadas em falhas causadas pelo projeto, pelo processo de produção e pelo uso.
Os motivos para essas falhas incluem erros de projeto ou de cálculo que levam a uma estrutura do produtoA montagem não atende aos requisitos técnicos, a não conformidade com os procedimentos operacionais durante o uso ou a não realização de manutenção, transporte ou armazenamento de acordo com os requisitos técnicos.
9) Com base nas consequências, as falhas podem ser classificadas como fatais, graves, gerais e menores.
A gravidade das consequências de uma falha refere-se principalmente ao seu impacto sobre a montagem, o sistema, a máquina e a segurança pessoal. As falhas fatais colocam em risco o equipamento e a segurança pessoal, fazem com que as peças principais sejam sucateadas, resultam em perdas econômicas significativas ou causam danos graves ao ambiente ao redor.
Falhas graves podem causar danos sérios aos componentes principais, afetar a segurança da produção e não podem ser eliminadas em um curto espaço de tempo, mesmo com peças substituíveis.
As falhas gerais causam uma queda no desempenho do equipamento, mas não causam danos graves aos componentes principais e podem ser eliminadas com a substituição de peças consumíveis em um curto espaço de tempo.
As falhas menores geralmente não causam queda no desempenho do equipamento, não exigem a substituição de peças e podem ser facilmente eliminadas.
10) Com base nas consequências, as falhas também podem ser classificadas em falhas funcionais e falhas de parâmetros.
As falhas funcionais são aquelas que impedem que o produto desempenhe sua função, como um redutor que não gira e transmite energia, um motor que não dá partida ou uma bomba de óleo que não fornece óleo.
As falhas de parâmetro são aquelas que fazem com que os parâmetros ou as características do produto excedam o limite permitido, como uma máquina que danifica sua precisão de usinagem ou não atinge sua velocidade máxima.
Ao realizar uma análise qualitativa ou quantitativa de falhas, é essencial predefinir os níveis de falha. Essa é a única maneira de avaliar o impacto e as consequências de cada modo de falha no sistema.
De fato, classificar os níveis de falha é essencialmente aplicar o princípio do efeito das consequências da falha no sistema. Normalmente, as falhas fatais são classificadas como falhas de Nível I, as falhas graves como Nível II, as falhas gerais como Nível III e as falhas menores como Nível IV.
Os fatores considerados na classificação dos níveis de falha são os seguintes:
Em resumo, a classificação dos níveis de falha deve levar em conta fatores como desempenho, custo, ciclo, segurança etc. Isso inclui o impacto abrangente da falha do componente na segurança pessoal, na conclusão da tarefa, na perda econômica e em outros aspectos.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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