Aula 3 - Diagnóstico de Defeitos em Mancais de Rolamentos.pdf

Análise de vibrações aplicada a defeitos em rolamentos.

1. ANÁLISE DE VIBRAÇÕES
DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM MANCAIS DE ROLAMENTOS

2. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Existemduasformasdevisualizaresses
sinais:nodomíniodotempoena
frequência.Ambas as formas
representamomesmosinaldinâmico,
porémempontosdevistadiferentes.
Observandoavibraçãonodomíniodo
tempovemosumaformadeonda
mostrandoavibraçãoocorrendoemcada
instante,suafunçãoprincipaléidentificar
eventosrepetitivoscomoimpactose
determinarsuataxaderepetição.

3. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Jáaanálisedeespectrona
frequência,mostraaamplitude
dossinaisemtodooespectro,
possibilitando analisar
individualmente as
amplitudes de cada
frequência.

4. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Analisandoosespectrosde
vibraçãopodemosidentificar
defeitosnosequipamentospois
elesapresentamassinaturas
espectraispróprias.

5. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
MANCAIS DE ROLAMENTOS
Afiguraaoladoilustraummancalderolamento
rígidocomumacarreiradeesferas.Nesta
figura,alémdosconstituintesdorolamento,são
identificadascaracterísticasimportantesparaa
análisevibratóriadosmancaisderolamentos
emgeral,taiscomo:
➢Diâmetroprimitivo
➢Ângulodecontato
➢Diâmetrodoselementosgirantes.

6. DIAGNÓSTICO
DE DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Evoluçãodosdefeitosemrolamentos
Defeitosemrolamentostipicamenteevoluem
comcertalentidãoeemitemsinaiscombastante
antecedênciadafalhafuncionalondepode
ocorrerotravamentoouarupturados
componentes.Veja:

7. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
MANCAIS DE ROLAMENTOS
Os rolamentos geram quatro frequências
características de defeitos que são:
• Frequência de defeito de Pista
Externa;
• Frequência de defeito de Pista
Interna;
• Frequência de defeito de Elemento
Rolante;
• Frequência de defeito de Gaiola.

8. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Dentre os defeitos localizados, os
mais comuns são:
▪Trincas nas pistas de rolagem
▪trincas noselementos girantes.
Os defeitos distribuídos são:
▪Ondulações
▪Rugosidades
▪Pistas de rolagem desalinhadas
▪Elementos girantes desiguais
Osdefeitosemmancaisderolamentospodemserclassificadoscomolocalizadose
distribuídos.Osdefeitosemmancaisderolamentospodemserclassificadoscomo
localizadosedistribuídos.

9. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS
EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Defeitosemguias,esferasouroletesem
mancaisderolamentocausamvibraçõesdealta
frequência.Nestescasos,afrequêncianãoé,
necessariamente,ummúltiplointeiroda
velocidadederotaçãodoeixo.Possíveis
movimentosderoçamentooudeslizamentode
esferasouroletespodemgerarfrequênciasmais
diretamenterelacionadascomosprocessosde
roçamentosouimpactos.Normalmenteas
amplitudesdevibraçãodependemdaextensão
doproblemaexistente,masospossíveis
impactospodemexcitartambémfrequências
naturais,oquedeveseradequadamente
verificado.

10. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS
EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Asaltasfrequênciasnaturais,normalmente
excitadasnestescasos,estãoassociadasa
componentesestruturaisdamáquina,e
ocorrem,tipicamente,acimade166Hz(10000
CPM).
Emalgunscasos,podemsergeradas
vibraçõesemfrequênciasnaturaisassociadas
àgeometriadosmancais.

11. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM MANCAIS DE ROLAMENTOS
Sãoobservadasváriasvibrações
emaltasfrequências.Estas
vibraçõessãoresultadoda
excitaçãodefrequênciasnaturais
domancalououtraspartes
estruturaisassociadas.
Umoutrodetalheéque,
normalmente,asvibraçõesnos
mancaisnãosãotransmitidasa
outrospontosdamáquina,de
formaqueossinaisestarão
presentesapenasemmedições
realizadaspróximasaomancal
defeituoso.

12. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS
EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Devidoaessaevoluçãododesgasteaolongoda
vidaútildoscomponentes,épossívelclassificá-los
nos4estágiosdefalhaderolamentos.
1°Estágio
Oprimeiroestágioéconsideradodeoperação
normaldocomponente,porémjáépossível
observarosprimeirosindíciosdoiníciodedesgaste,
comoaparecimentodepequenascavidadesnas
pistas,masaindamuitoleves,deformaquenão
afetamasuaoperação.

13. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Analisandooespectro,
observa-seapenasas
frequênciasnominaisde
operaçãodosrolamentos.

14. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
2°Estágio
Nosegundoestágio,o
desgastecomeçaaser
perceptívelnoespectroe
aparecempicosnafaixade
500a2kHz,emcasode
máquinascríticas.Oreparo
nesse estágiojáé
recomendado.

15. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
3°Estágio
Noterceiroestágiosedestacam
oaparecimentodasfrequências
característicasdefalhade
rolamentoseoaumentoda
deterioraçãodas demais
frequências.
Nesseestágio,recomenda-sea
trocadocomponentepara
todasosequipamentos.

16. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
4°Estágio
Oúltimoestágioapareceno
finaldavidaútildorolamento,
comnívelderuídoelevadoem
todasasfrequênciase
consequentementeumaalta
chancedefalhafuncional.
Jamaisdeveserpermitidoque
osrolamentoscheguemnesse
estágio.

17. FREQUÊNCIAS
CARACTERÍSTICAS
DE DEFEITOS EM
ROLAMENTO
4°Estágio
Oúltimoestágioapareceno
finaldavidaútildorolamento,
comnívelderuídoelevadoem
todasasfrequênciase
consequentementeumaalta
chancedefalhafuncional.
Jamaisdeveserpermitidoque
osrolamentoscheguemnesse
estágio.

18. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
MANCAIS DE ROLAMENTOS
Existem frequências que são relacionadas com defeitos
típicos nas partes que compõem os rolamentos.
Quando um elemento entra em contato com uma superfície
com defeito, é provocado um impulso que excita
ressonâncias no rolamento e que decaem devido ao
amortecimento.
Estes impulsos irão ocorrer periodicamente com uma
frequência que é determinada pela localização do defeito,
sendo ele nas pistas, nos elementos girantes ou na gaiola.
Essas frequências são assíncronas, ou seja, não múltiplas
inteiras da velocidade de rotação do eixo. Dessa forma,
precisam ser calculadas em função dos parâmetros do
rolamento.

19. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS
➢Frequência de defeitos nas pistas (BPFO e BPFI)
Cada vez que um dos elementos rolantes passa sobre uma cavidade em uma das
pistas, é emitido o impulso na frequências conhecidas como:
▪BPFO-Ball PassFrequency OuterRace(frequência de passagem de elementos
rolantes por um ponto da pista externa)
▪BPFI-Ball PassFrequency InnerRace(frequência de passagem de elementos
rolantes por um ponto da pista interna)

20. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS

21. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS
➢Frequência de defeitos nas esferas(BSF)
Caso tenha um defeito em um elemento girante, como uma trinca ou desgaste, irá
gerar picos de frequência de rotação chamada de:
▪BSF-Ball Spin Frequency(frequência de giro das esferas)

22. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM MANCAIS DE
ROLAMENTOS
➢Frequência de defeitos nagaiola(FTF)
Defeitos de gaiolas são determinados pela fórmula também chamada de FTF, ela
corresponde ao número de voltas que a gaiola realiza a cada volta do eixo.
▪FTF-Fundamental TrainFrequency(frequência rotacional da gaiola)

23. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
MANCAIS DE
ROLAMENTOS
Quandoagaiolaquebraemlugares
suficientesparapermitira
movimentaçãodasesferas,irão
aparecerváriasfrequênciasno
espectrocomumaltonívelderuído,
entãoquandoessessinaisaparecem
aquebrajáéiminente.
Entãoaorealizaraanáliseespectral,
éavaliadoapresençadepicosque
sealinhemcomasfrequências
característicasdedefeitos,na
imagemabaixovemosumpico
alinhadoperfeitamentecoma
frequênciadeBPFO.

24. DIAGNÓSTICO
DE DEFEITOS
EM MANCAIS
DE
ROLAMENTOS
Prosseguindoaanálise,é
avaliadoasfrequências
múltiplasdaBPFOe
observa-sequeospicos
sealinhamcomospicos
indicandoumforteindício
dedefeitonapistaexterna
dorolamento.