Você já se deparou com vibrações misteriosas em seu maquinário? Este artigo explora o fascinante mundo da análise do espectro de vibração e sua função no diagnóstico de afrouxamento mecânico. Nossa equipe de engenheiros experientes o guiará por exemplos do mundo real, revelando como essa poderosa técnica pode ajudá-lo a identificar e resolver problemas comuns, economizando tempo e dinheiro. Prepare-se para mergulhar no intrigante reino da manutenção preditiva!
A folga mecânica é geralmente classificada em duas categorias principais: folga estrutural e folga do componente rotativo. Essa classificação ajuda a identificar a causa principal e a implementar medidas corretivas adequadas.
As causas subjacentes da frouxidão mecânica são multifacetadas e podem incluir:
A folga mecânica atua como um amplificador de vibração, exacerbando os problemas existentes, como desequilíbrios e desalinhamentos. Esse efeito de amplificação pode levar a uma cascata de falhas à medida que a folga progride, podendo causar desgaste acelerado, fadiga e até mesmo avarias catastróficas em casos graves.
Embora não haja um padrão universalmente aceito para categorizar os tipos de folga, os profissionais do setor e os analistas de vibração geralmente reconhecem três tipos distintos de folga mecânica. Cada tipo apresenta características exclusivas em termos de espectros de frequência de vibração e relações de fase:
Esse tipo de folga engloba as seguintes falhas:
- Estruturas soltas ou resistência inadequada na base do equipamento, na placa de base e na fundação de concreto.
- Deterioração ou quebra do rejunte.
- Deformação da estrutura ou da base.
- Parafusos de ancoragem soltos, etc.
Esses problemas de folga podem ser facilmente observados no local, e seu impacto destrutivo geralmente é significativo. Em casos graves, eles podem exacerbar os desequilíbrios ou desalinhamentos do equipamento.
Medidas de tratamento:
No caso de equipamentos que já estejam desbalanceados ou desalinhados, é importante tratar o desbalanceamento ou o desalinhamento simultaneamente.
O espectro de frequência típico da folga é mostrado na Figura 1, e as características fundamentais reveladas pela folga são apresentadas na Tabela 1.
Fig. 1 Diagrama típico do espectro de afrouxamento do tipo A
Tabela 1 Características básicas refletidas pela frouxidão do tipo A
| Parâmetro | Características básicas |
| Frequência | O espectro de frequência de afrouxamento é dominado pela vibração de frequência mais alta de 1 × volta |
| Vibração | Geralmente, a vibração radial é grande, especialmente a vibração vertical é grande, e a vibração axial é pequena ou normal |
| Fase | Comparando a vibração nas direções vertical e horizontal, pode-se constatar que a vibração tem diretividade, e a diferença de fase é de 0° ou 180° |
Observações:
Esse tipo de folga ocorre apenas quando ocorrem as seguintes falhas:
Esses problemas de folga também podem ser observados no local, mas os problemas de correspondência dos componentes internos só podem ser detectados e confirmados por meio de desmontagem e exame.
Medidas de tratamento:
A vibração pode ser reduzida com a substituição de peças danificadas e a correção do ajuste de peças incorretas, parafusos de apertoetc.
O espectro de frequência típico da folga é mostrado na Figura 2, e as características fundamentais refletidas pela folga são apresentadas na Tabela 2.
Fig. 2 Diagrama típico do espectro de afrouxamento do tipo B
Tabela 2 Características básicas refletidas pela frouxidão do tipo B
| Parâmetro | Características básicas |
| Frequência | Harmônicos de frequência de múltiplas voltas, quando a amplitude da frequência radial de 2×voltas excede 50% da amplitude da frequência de 1×voltas, isso indica a ocorrência de uma falha. |
| Vibração | A amplitude é um pouco instável. Quando a carga é alta, a vibração aumenta muito. |
| Fase | Se uma lâmpada estroboscópica for usada para coletar leituras de fase, geralmente serão exibidos dois pontos de referência instáveis. |
Observações:
- Em condições normais, esses sintomas de vibração não ocorrerão se não houver outras forças de excitação.
- Se a folga for causada pelo rolamento solto do pedestal do rolamento ou pelas peças soltas no eixo, a vibração permanecerá principalmente nas velocidades 1x e 2x até que se torne uma pulsação ou um impacto.
Nesse caso, a pulsação resultará na não linearidade da forma de onda no domínio do tempo, levando a muitos harmônicos que são mais graves do que a folga do Tipo C.
- Às vezes, a falha do acoplamento é ainda mais exacerbada pela fratura e folga do pé do equipamento, causando desgaste e folga no bloco elástico do acoplamento. Esse espectro também exibe harmônicos que ultrapassam a folga do Tipo C.
Esse tipo de folga engloba as seguintes falhas:
- Rolamentos soltos no pedestal de rolamentos.
- Folga interna excessiva nos rolamentos.
- Buchas de rolamento soltas no assento do rolamento.
- Rotor solto.
- Rolamentos soltos ou anéis de funcionamento, etc.
Esses problemas podem ser observados abrindo-se a tampa da extremidade do pedestal do rolamento. Esse tipo de folga está diretamente associado aos rolamentos e eixos de equipamentos rotativos.
Quando a folga é grande, os rolamentos, os eixos ou as peças correspondentes sofrem desgaste ou, em casos graves, o equipamento rotativo pode ficar completamente bloqueado.
Medidas de tratamento:
Isso pode ser resolvido substituindo o rolamento ou a bucha e ajustando o encaixe entre os componentes.
O espectro típico de frequência de afrouxamento é mostrado na Fig. 3, e as características básicas refletidas pelo afrouxamento são mostradas na Tabela 3.
Fig. 3 Diagrama típico do espectro de afrouxamento do tipo C
Tabela 3 Características básicas refletidas pela frouxidão do tipo C
| Parâmetro | Características básicas |
| Frequência | Se a amplitude harmônica se tornar maior, o componente de frequência com um intervalo de 1/2 vezes a frequência também será gerado (ou seja, 0,5 ×, 1,5 ×, 2,5 ×). Às vezes, há até mesmo um harmônico de conversão de 1/3 da frequência. |
| Vibração | Essa folga tende a produzir uma vibração altamente direcional com amplitude relativamente alta. |
| fase | Em geral, a medição de fase desse tipo de falha solta é um pouco instável, mas se a própria vibração se tornar altamente direcional, a diferença entre as direções horizontal e vertical será próxima de 0° ou 180°. |
Observações:
- A folga também pode ocorrer depois que o componente tiver atingido a temperatura de operação e sofrido expansão térmica.
- A presença de um pico distinto de 1/2x sugere que há um problema de afrouxamento mais complexo, possivelmente envolvendo atrito.
- Quando o rotor, como o impulsor de uma bomba, está solto, a fase muda após cada partida.
- O espectro de vibração desse tipo de folga, caracterizado por muitos harmônicos de velocidade 1×, indica, na verdade, um problema mais grave, como folga nos rolamentos e funcionamento do anel.
Esse problema pode resultar em eixo fixação e falha significativa do equipamento.
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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