Aula 4 - Diagnóstico de Defeitos em Engrenagens.pdf

Análise de vibrações aplicada a defeitos em engrenagens.

1. ANÁLISE DE VIBRAÇÕES
DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM ENGRENAGENS

2. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS
EM ENGRENAGENS
Normalmente,asvibraçõesoriginadaspor
problemasemengrenagenssãofáceisdeser
identificadasporocorrerememumafrequência
alta,igualàfrequênciaderotaçãoda
engrenagemmultiplicadapeloseunúmerode
dentes(frequênciadeengrenamento).Alguns
problemascomunsqueapresentamestas
característicassão:
•Desgasteexcessivo,
•Imperfeiçõesnosdentes,
•Lubrificaçãodeficiente,e
•Impurezasincrustadasnosdentes.

3. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
ENGRENAGENS
Asengrenagenstambémpodemgerar
vibraçõesemoutrasfrequênciasnão
relacionadascom afrequênciade
engrenamento.
Quando,porexemplo,engrenagemapresenta
apenasumdentequebradooudeformado,
podesurgirumavibraçãonafrequênciade
rotação.
Nestecasooproblemapodeseridentificado
analisando-seaformadaondavibratória(em
umosciloscópio):ocorrempicoselevadosem
intervalosdeumperíododerotação.

4. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
ENGRENAGENS
Diagnóstico de Defeitos em Engrenagens
Umparengrenadoproduzexcitaçõesmuito
própriasquevariamdebaixaaalta
frequênciaequepodemsercalculadasou
estimadas.Sãoelas:
frequência de rotação da coroa (frc)
frequência de rotação do pinhão (frp)
frequência de engrenamento (fe)
frequência de passagem de fase de
montagem (fpf)
frequência de repetição dos dentes (frd)
frequências de ressonância tanto da
própria engrenagem como estrutural.

5. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
ENGRENAGENS
Frequência de Engrenamento
Afrequênciadeengrenamento,queéa
frequênciacomaqualocorrecontatoentre
doisdentesquaisquerdecadaumadas
engrenagensdopar.
Afrequênciadeengrenamentoestásempre
presentenosinalvibratóriogeradoporuma
caixadeengrenagemeaamplitudenesta
frequênciaégeralmenteproporcionalàcarga
transmitidaatravésdoparengrenado.

6. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
ENGRENAGENS
Bandaslaterais
Formaçãodebandaslateraiséoutracaracterística
vibratóriarelacionadaaparesdeengrenagensdefeituosos.
Estasbandaslateraispodemserdecorrentestantode
modulaçãoemamplitudequantodemodulaçãoem
frequência.Arotaçãodaengrenagemdefeituosapode
modularafrequênciadeengrenamentoouumafrequência
naturalexcitada.Arelaçãoentreasamplitudesdasbandas
lateraisefrequênciadeengrenamentoéumindicativoda
severidadedodefeito.Seaamplitudedasbandaslaterais
seaproximadaamplitudedafrequênciadeengrenamento,
odefeitopodesersevero.

7. DIAGNÓSTICO DE
DEFEITOS EM
ENGRENAGENS
Passagem de Fase
Paradefinirafrequênciade
passagemdefasedemontagemea
frequênciaderepetiçãodosdentesé
necessárioantesdefinironúmerode
fasedemontagem(Nf)deumpar
engrenado.

8. DIAGNÓSTICO DE DEFEITOS EM
ENGRENAGENS
FrequênciadePassagemdeFaseeOutrosSub-
harmônicosdaFrequênciadeEngrenamento
Excentricidadeproduzsub-harmônicosdafeno
espectro.Entretanto,apresençadesub-
harmônicosdafenoespectrotambémé
relacionadaaomáximofatorcomumdopar
engrenado.Seomáximofatorcomumé1,afe
aparecenoespectrosemseussub-harmônicos.
Seomáximofatorcomumé2,então0,5×feefe
aparecemnoespectro,eassimsucessivamente.

9. DIAGNÓSTICO
DE DEFEITOS
EM
ENGRENAGENS
Frequência de
Passagem de
Fase e Outros
Sub-
harmônicos da
Frequência de
Engrenamento
Uma determinada fase de montagem cria
um padrão específico de desgaste no par
engrenando, na medida em que somente
determinados dentes das duas
engrenagens entram em contato um com
o outro, acomodando suas pequenas
imperfeições.
Se a fase de montagem anterior a uma
desmontagem não é mantida na
remontagem, então um novo padrão de
desgaste é criado. O novo padrão de
desgaste interage com o anterior,
gerando a frequência de passagem de
fase no espectro.

10. DIAGNÓSTICO
DE DEFEITOS
EM
ENGRENAGENS
Harmônicos da Frequência de
Engrenamento
Engrenagens desalinhadasapresentam
tipicamenteharmônicosdafe.Osegundoe
terceiroharmônicosãomaisexpressivosna
análisedetendênciadestedefeito.Entretanto,
osegundoharmônicodafemaiorqueo
primeiroharmônicodafetambémpodeser
consequênciadebacklashexcessivo.
Obacklashocorrecomoconsequênciado
aumentofolgaentreosdentesdeumpar
engrenado.
Quandooparengrenadoapresentabacklash,
alémdoimpactonormalnoiníciodo
engrenamentoentredoisdentes,ocorre
tambémumimpactoadicionalnofinaldo
engrenamentodestepardedentes.

11. DIAGNÓSTICO
DE DEFEITOS
EM
ENGRENAGENS
FrequênciadeRepetiçãodosDentes
Defeitosproduzidosporprocessode
fabricaçãodasengrenagensoupormanuseio
inadequadoproduzemvibraçãonafrequência
derepetiçãodosdentes,quepodeaparecer
comobandaslaterais.

12. DIAGNÓSTICO
DE DEFEITOS
EM
ENGRENAGENS
BandasLaterais
Desgaste,excentricidadeefolgassãoas
principaiscausasdosurgimentodebandas
lateraisnoespectrodefrequênciasdeumsinal
vibratórioproduzidoporparengrenado.A
frequênciadosinalmoduladoréafrequência
derotaçãodaengrenagemdefeituosaea
portadoraéafedoparengrenado.A
severidadedodefeitoédefinidapelaamplitude
dasbandaslaterais.

13. DIAGNÓSTICO
DE DEFEITOS
EM
ENGRENAGENS
Ressonância
Folgasexcessivaseexcentricidadepodem
gerarforçaselevadas duranteo
engrenamento.Comoconsequência,impactos
produzidosporesteengrenamentopodem
excitarfrequênciasnaturaisdaestruturade
caixasdeengrenagensoudaprópria
engrenagem.
Alémdefolgaseexcentricidade,dentes
quebradosdeengrenagemtambémexcitam
frequênciasnaturaisepodem ser
diagnosticadoatravésdeanálisenodomínio
dotempo,umavezqueodentequebradogera
umpulsoacadarotaçãodaengrenagem
defeituosaeestepulsopodeservisívelno
domíniodotempo.