Ruído e Vibração Em Redutores

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Ruído e Vibração em Redutores – Estudo e prática nas

Análises Vibracionais

Augusto Canella Andrade Só

Supervisor Técnico – Confiabilidade de Planta Supervisor Técnico – Confiabilidade de Planta

Power&Motion do Brasil

www.powermotion.com.br

José Carlos Brun

Assistente Técnico – SAC PTI Assistente Técnico – SAC PTI

Power Transmission Industries

www.pticorp.com.br

Maurício Coronado

Consultor Técnico – GYR Consultoria Consultor Técnico – GYR Consultoria

G.Y.R. Comércio de Peças e Equipamentos Industriais Ltda.

www.gyr.com.br

07 de maio de 2010

(2)

Índice

Sumári

Sumário

o ...

...

... 3

3 Introdução...

Introdução...

...

... 4

4 Objetiv

Objetivo

o...

...

... 5

5 Causa de

Causa de Ruído e

Ruído e Vibraçõe

Vibraçõess ...

...

.... 6

6

1.1 Possíveis Causas de ruído

1.1 Possíveis Causas de ruído... 66

Detalhes das engrenagens involutas

Detalhes das engrenagens involutas... 77

1.2.

1.2. O CONCEITO CONCEITO DE O DE ERRO DE ERRO DE TRANSMISSÃO- TRANSMISSÃO- (T.E)...(T.E)... 88 1.3.-Respostas Internas...

1.3.-Respostas Internas... 1212 1.4.- Respostas Externas...

1.4.- Respostas Externas... 1313 1.5.- Visão

1.5.- Visão Geral...Geral... 1313 1.6.- Assoc

1.6.- Associando Ruído coiando Ruído com Erro de m Erro de TransmissãoTransmissão ... 1313

ONDE MEDIR, COMO

ONDE MEDIR, COMO MEDIR AS

MEDIR AS VIBRAÇÕ

VIBRAÇÕES...

ES...

...

... 15

15

Instrumentação e Softwares:... Instrumentação e Softwares:... 1515 Transdutores: Transdutores: ... 1515 Mancais de Rolamentos... Mancais de Rolamentos... 1616 Mancais Hidrodinâmicos... Mancais Hidrodinâmicos... 1616 Medição vibrações em

Medição vibrações em eixos...eixos... 1717 Medição vibraçõe

Medição vibrações em carcaças em carcaça... 1818 CUIDADOS NA

CUIDADOS NA ESCOLHA DO ESCOLHA DO PONTO DE PONTO DE MEDIÇÃOMEDIÇÃO ... 1818 Configuração da coleta de vibração...

Configuração da coleta de vibração... 2020

CUIDADOS COM BAIXA ROTAÇÃO, ONDE E COMO MEDIR POR FORMA

DE

DE ONDA...

ONDA...

...

... 24

24 LIMIT

LIMITES

ES DE

DE VIBRAÇ

VIBRAÇÃO

ÃO SEGUNDO NORMAS...

SEGUNDO NORMAS...

...

.. 26

26

Norma AN

Norma ANSI-AGMA 6000-BSI-AGMA 6000-B9696 ... 2626 NORMA ISO 8579

NORMA ISO 8579... 2929 Nível

Nível GlobalGlobal ... 2929 Classificação Mara med

Classificação Mara medição de deslocamenição de deslocamento de eixosto de eixos... 3030 Classificação de

Classificação de medições de cmedições de carcaçaarcaça ... 3030 Classificação Subjetiva...

Classificação Subjetiva... 3131

CASOS

CASOS PRÁTIC

PRÁTICOS

OS DE

DE DIAGNÓ

DIAGNÓSTIC

STICOS...

OS...

...

... 32

32

Caso 01:

Caso 01: Defeito de Defeito de Runout:Runout: ... 3232 Caso

Caso 02: 02: RessonâncRessonância ia de de CarcaçaCarcaça ... 3535 DESCRIÇÃO DO EQUIPAMEN

DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO:...TO:... 3535 Pontos de medição

Pontos de medição... 3535 ANÁLISE DE VIBRAÇÃO –

ANÁLISE DE VIBRAÇÃO – 1º Teste1º Teste... 3636 Análises dos Dados – 1º Teste...

Análises dos Dados – 1º Teste... 3636 TESTES DE IMPACTO...

TESTES DE IMPACTO... 3939 Ações

Ações CorretivasCorretivas ... 4242 2º Teste

2º Teste ... 4343 Conclusão

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Sumário

O trabalho apresentado possui o Intuito de Difundir um pouco das informações e O trabalho apresentado possui o Intuito de Difundir um pouco das informações e experiências adquiridas pela área de Confiabilidade de Planta da Power&Motion, SAC experiências adquiridas pela área de Confiabilidade de Planta da Power&Motion, SAC da PTI-Falk e GYR (consultoria técnica) nos trabalhos que vêm sendo realizados em da PTI-Falk e GYR (consultoria técnica) nos trabalhos que vêm sendo realizados em campo através de técnicas de inspeção por análise de vibração em redutores de campo através de técnicas de inspeção por análise de vibração em redutores de velocidade.

velocidade.

Será explicado neste a teoria de erro de transmissão em engrenagens que são as Será explicado neste a teoria de erro de transmissão em engrenagens que são as principais causas de ruídos e vibrações em engrenagens, tanto em engrenagens principais causas de ruídos e vibrações em engrenagens, tanto em engrenagens defeituosas como e

defeituosas como em m engrenagens eengrenagens em perfeito estado.m perfeito estado.

Forneceremos aqui informações sobre as principais causas de Ruído e Vibrações em Forneceremos aqui informações sobre as principais causas de Ruído e Vibrações em redutores de velocidade, indicando os cuidados na definição de pontos de coleta de redutores de velocidade, indicando os cuidados na definição de pontos de coleta de vibrações de carcaça e coleta de vibrações de eixos, indicando os cuidados necessários vibrações de carcaça e coleta de vibrações de eixos, indicando os cuidados necessários para uma boa coleta de dados com a qualidade mínima necessária para uma boa para uma boa coleta de dados com a qualidade mínima necessária para uma boa avaliação dos mesmos.

avaliação dos mesmos.

Um Redutor de Velocidades é uma máquina específica com suas características próprias Um Redutor de Velocidades é uma máquina específica com suas características próprias que, na maioria das vezes, quando aplicada a um equipamento acionado é avaliado nos que, na maioria das vezes, quando aplicada a um equipamento acionado é avaliado nos mesmos parâme

mesmos parâmetros deste equipametros deste equipamento. nto. Iremos apresIremos apresentar aqui parâmetros espentar aqui parâmetros específicosecíficos para redutores de velocidade, pois um equipamento complexo e específico como este para redutores de velocidade, pois um equipamento complexo e específico como este possui e exige que se apliquem técnicas específicas e que se tomem certos cuidados possui e exige que se apliquem técnicas específicas e que se tomem certos cuidados particulares deste tipo de equipamento.

particulares deste tipo de equipamento.

Através de trabalhos realizados com êxito em campo, serão expostos neste alguns Através de trabalhos realizados com êxito em campo, serão expostos neste alguns exemplos de analises e casos reais onde se aplicaram os conceitos aqui difundidos de exemplos de analises e casos reais onde se aplicaram os conceitos aqui difundidos de maneira simples, mas muito

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Introdução

A Power&Motion, empresa do Grupo Woodbrook, é responsável pela realização de A Power&Motion, empresa do Grupo Woodbrook, é responsável pela realização de serviços em redutores de velocidades e atendimento em campo de

serviços em redutores de velocidades e atendimento em campo de assistência técnica emassistência técnica em Redutores de v

Redutores de velocidade das elocidade das marcas do Grupo ou marcas do Grupo ou não. não. Em 2007, o Grupo Em 2007, o Grupo adquiriuadquiriu ferramentas e conhecimentos na área de manutenção preditiva, uma vez que esta sempre ferramentas e conhecimentos na área de manutenção preditiva, uma vez que esta sempre esteve presente em seus serviços, seja em testes de aceitação ou acompanhamento de esteve presente em seus serviços, seja em testes de aceitação ou acompanhamento de equipamentos no campo.

equipamentos no campo.

Desde a criação da área de confiabilidade de planta, a Power&Motion através de Desde a criação da área de confiabilidade de planta, a Power&Motion através de investimento em conhecimentos e intensa experiência em campo, aliada à Engenharia investimento em conhecimentos e intensa experiência em campo, aliada à Engenharia das empresas do grupo, adquiriu grande conhecimento na área de análise de vibrações das empresas do grupo, adquiriu grande conhecimento na área de análise de vibrações em redutores de

em redutores de velocidade. velocidade. Estes conheEstes conhecimentos vêm aucimentos vêm auxiliando a aprimorar nxiliando a aprimorar nossasossas análises e a melhorar a

análises e a melhorar a confiabilidade de nossos produtos.confiabilidade de nossos produtos. Este trabalho aqui apresentado, tem

Este trabalho aqui apresentado, tem como objetivo difundir parte como objetivo difundir parte destes conhecimentos,destes conhecimentos, auxiliando e contribuindo para que

auxiliando e contribuindo para que mais pessoas posam realizar a mais pessoas posam realizar a avaliação de redutoresavaliação de redutores de velocidade com critérios mais apurados e gerando assim laudos com maior de velocidade com critérios mais apurados e gerando assim laudos com maior confiabilidade.

confiabilidade.

A PTI – Power Transmissions Industries também utilize-se de técnicas de análises de A PTI – Power Transmissions Industries também utilize-se de técnicas de análises de vibrações em

vibrações em inspeções e inspeções e testes de testes de fábrica ou no fábrica ou no campo. campo. O conhecimeO conhecimento e anto e a experiência da assistência técnica e serviço de atendimento ao cliente – SAC, também experiência da assistência técnica e serviço de atendimento ao cliente – SAC, também foram de grande contribuição para a realização deste trabalho que ao longo dos anos, foram de grande contribuição para a realização deste trabalho que ao longo dos anos, acompanha e avalia equipamentos de diversos tipos de aplicações e porte.

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Objetivo

Fornecer conceitos teóricos sobre fontes de vibrações em redutores de velocidade, Fornecer conceitos teóricos sobre fontes de vibrações em redutores de velocidade, parâmetros de coleta e avaliação de condições de engrenamentos, baseados em normas, parâmetros de coleta e avaliação de condições de engrenamentos, baseados em normas, materiais teóricos específicos, informações de engenharia de fabricantes e experiência materiais teóricos específicos, informações de engenharia de fabricantes e experiência de campo.

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Causa de Ruído e Vibrações

1.1 Possíveis Causas de ruído

Normalmente o ruído surge primeiro como vibração, sendo a variação de força Normalmente o ruído surge primeiro como vibração, sendo a variação de força que gera uma vibração entre os componentes, e é transmitida ao redor da estrutura. que gera uma vibração entre os componentes, e é transmitida ao redor da estrutura. Somente quando a vibração excita as “paredes” (“tampas”) que o ruído é produzido. Somente quando a vibração excita as “paredes” (“tampas”) que o ruído é produzido. Dentro de uma caixa de

Dentro de uma caixa de engrenagens seladaengrenagens selada, normalmente, há altos níveis , normalmente, há altos níveis de ruído, masde ruído, mas isso geralmente não importa, já que as flutuações de pressão do ar não são fortes o isso geralmente não importa, já que as flutuações de pressão do ar não são fortes o suficiente para excitar o redutor de forma significativa.

suficiente para excitar o redutor de forma significativa.

Há pequenos problemas na terminologia, porque uma oscilação dada em, por Há pequenos problemas na terminologia, porque uma oscilação dada em, por exemplo, 600 Hz é chamada de vibração enquanto ele ainda está dentro do exemplo, 600 Hz é chamada de vibração enquanto ele ainda está dentro do aço(material), mas é chamado de ruído, logo que chega ao ar. Podemos imaginar as aço(material), mas é chamado de ruído, logo que chega ao ar. Podemos imaginar as vibrações como as variações de força ou de movimento, porém, na realidade, ambos vibrações como as variações de força ou de movimento, porém, na realidade, ambos devem oc

devem ocorrer em coorrer em conjunto. Além njunto. Além disso, infelizmendisso, infelizmente, engete, engenheiros, mecânheiros, mecânicos nicos ee eletricistas, muitas vezes falam sobre o "ruído" quando querem dizer que as vibrações eletricistas, muitas vezes falam sobre o "ruído" quando querem dizer que as vibrações de fundo aleatório ou tensões, que não são o sinal de interesse. Assim podemos de fundo aleatório ou tensões, que não são o sinal de interesse. Assim podemos encontrar por vezes, algo que está sendo descrito como a relação do sinal do ruído encontrar por vezes, algo que está sendo descrito como a relação do sinal do ruído (audível) como ruído.

(audível) como ruído.

Em geral é possível reduzir o ruído das engrenagens : Em geral é possível reduzir o ruído das engrenagens :

a.- Reduzindo a excitação dos dentes das engrenagens. Normalmente, para qualquer a.- Reduzindo a excitação dos dentes das engrenagens. Normalmente, para qualquer sistema, men

sistema, menor amplitude or amplitude (ruído) na (ruído) na entrada coentrada consequentemensequentemente nte menor (ruído) menor (ruído) na sana saídaída ,sendo que para sistemas não lineares isto

,sendo que para sistemas não lineares isto não é necessariamente verdadeiro.não é necessariamente verdadeiro.

b.- Reduzindo a transmissão dinâmica da vibração dos dentes das engrenagens para as b.- Reduzindo a transmissão dinâmica da vibração dos dentes das engrenagens para as “paredes” da caixa de engrenagens e para fora delas.

“paredes” da caixa de engrenagens e para fora delas.

c.- Absorvendo o ruído após ter sido gerado, ou isolando todo o sistema (numa caixa à c.- Absorvendo o ruído após ter sido gerado, ou isolando todo o sistema (numa caixa à prova de som).

prova de som).

d.- Usando um anti-ruído para cancelar o ruído numa posição ou numero limitado de d.- Usando um anti-ruído para cancelar o ruído numa posição ou numero limitado de posições. Ou ainda utilizar métodos eficazes de isoladores de vibração que dissipam o posições. Ou ainda utilizar métodos eficazes de isoladores de vibração que dissipam o ruído.

ruído.

As abordagens “c” e “d” são de custos elevados e tendem a ser deixadas de lado As abordagens “c” e “d” são de custos elevados e tendem a ser deixadas de lado e neste artigo se concentram nos itens “a” e “b” que se mostram mais importantes no e neste artigo se concentram nos itens “a” e “b” que se mostram mais importantes no ponto de vista econômico.

ponto de vista econômico.

Engenheiros de desenvolvimento, por vezes, tem realizado trabalhos iniciais de Engenheiros de desenvolvimento, por vezes, tem realizado trabalhos iniciais de freqüências de ressonância de engrenagens ou das tampas, ou irradiação do som nas freqüências de ressonância de engrenagens ou das tampas, ou irradiação do som nas estruturas (b) de modo que se torna mais importante a redução da transmissão da estruturas (b) de modo que se torna mais importante a redução da transmissão da vibração dos de

vibração dos dentes (a) nosso alvo principantes (a) nosso alvo principal. l. No entanto, é importante pNo entanto, é importante para determinarara determinar primeiro se (a) ou (b)

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Uma possível causa do ruído numa caixa de engrenagens pode ocorrer quando Uma possível causa do ruído numa caixa de engrenagens pode ocorrer quando excesso de óleo é aprisionado no caminho dos dentes. Se o óleo não escapar excesso de óleo é aprisionado no caminho dos dentes. Se o óleo não escapar rapidamente através da folga (Backlash), ele vai ser

rapidamente através da folga (Backlash), ele vai ser expulso axialmente à força pela raizexpulso axialmente à força pela raiz do dente, e a freqüência do dente pode impactar no fim da parede da caixa de do dente, e a freqüência do dente pode impactar no fim da parede da caixa de engrenagem. Este efeito é raro e não ocorre com dentes helicoidais ou lubrificação por engrenagem. Este efeito é raro e não ocorre com dentes helicoidais ou lubrificação por névoa.

névoa.

A excitação é geralmente devido a uma força variável, quer em amplitude, direção ou A excitação é geralmente devido a uma força variável, quer em amplitude, direção ou posição com

posição como indicada no indicada na figura 1.1. a figura 1.1. O arco pode O arco pode produzir uma eproduzir uma excitação forte xcitação forte dede vibração devido à força resultante variando em posição Fig. 1 C, como as áreas de vibração devido à força resultante variando em posição Fig. 1 C, como as áreas de contato se movem axialmente ao longo da linha de contato (pitch), de modo que este contato se movem axialmente ao longo da linha de contato (pitch), de modo que este tipo de unidade é i

tipo de unidade é inerentemente mais ruidoso do que um nerentemente mais ruidoso do que um design envolvente.design envolvente.

Fig. Fig.

1.1.-A variação da direção da força de contato entre a engrenagem (Fig. 1.b) pode ocorrer A variação da direção da força de contato entre a engrenagem (Fig. 1.b) pode ocorrer com designes

com designes de engrenagende engrenagens incomuns, mass incomuns, mas, com , com engrenagenengrenagens involutas, a variaçãs involutas, a variaçãoo de direção é só devido aos efeitos de atrito. O

de direção é só devido aos efeitos de atrito. O efeito é pequeno e pode ser negligenciadoefeito é pequeno e pode ser negligenciado pois

pois a pior a pior variação variação é de é de + ou + ou – 30. – 30. (graus), qua(graus), quando o ndo o coeficiente coeficiente de atrito é de atrito é de 0,05de 0,05 com engrenagens de dentes retos, mas é insi

com engrenagens de dentes retos, mas é insignificante com engrenagens helicoidais.gnificante com engrenagens helicoidais. Para engrenagem involuta é a variação da amplitude da força de contato que dá a Para engrenagem involuta é a variação da amplitude da força de contato que dá a excitação de vibração dominante. As propriedades inerentes da involuta dá

excitação de vibração dominante. As propriedades inerentes da involuta dá uma força deuma força de

direção constante e uma tolerância de variação de distância entre eixos, bem como, na direção constante e uma tolerância de variação de distância entre eixos, bem como, na teoria, uma relação d

teoria, uma relação de velocidade constante.e velocidade constante.

Detalhes das engrenagens involutas Detalhes das engrenagens involutas

No dente de uma

No dente de uma engrenagem involutaengrenagem involuta, o ponto de contato começa mais próximo a, o ponto de contato começa mais próximo a

uma engrenagem e, conforme ela gira, o ponto de contato se distancia dessa uma engrenagem e, conforme ela gira, o ponto de contato se distancia dessa engrenagem e vai em direção à outra. Se tivesse de seguir o ponto de contato, ele engrenagem e vai em direção à outra. Se tivesse de seguir o ponto de contato, ele descreveria uma linha reta que começa perto de uma engrenagem e termina próximo de descreveria uma linha reta que começa perto de uma engrenagem e termina próximo de outra. Isso significa que o raio do ponto de contato cresce conforme os dentes se outra. Isso significa que o raio do ponto de contato cresce conforme os dentes se encontram.

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O diâmetro de

O diâmetro de afastamentoafastamento é o diâmetro de contato. E já é o diâmetro de contato. E já que o diâmetro de contato nãoque o diâmetro de contato não

é constante, o afastamento é a

é constante, o afastamento é a distância média de contato. Conforme os distância média de contato. Conforme os dentes começamdentes começam a se unir, o dente superior da engrenagem entra em contato com o dente inferior dentro a se unir, o dente superior da engrenagem entra em contato com o dente inferior dentro do afastamento. Mas repare que a parte do dente superior que entra em contato com o do afastamento. Mas repare que a parte do dente superior que entra em contato com o dente inferior ainda é

dente inferior ainda é muito pequena nesse ponto. Mas como muito pequena nesse ponto. Mas como as engrenagens continuamas engrenagens continuam girando, o ponto de contato desliza para a parte mais espessa do dente superior. E isso girando, o ponto de contato desliza para a parte mais espessa do dente superior. E isso empurra a engrenagem superior para frente, de forma a compensar o diâmetro de empurra a engrenagem superior para frente, de forma a compensar o diâmetro de contato que ficou um pouco menor.

contato que ficou um pouco menor.

Fig 1.1.A Fig 1.1.A

Conforme os dentes continuam a girar, o ponto de contato fica ainda mais distante, Conforme os dentes continuam a girar, o ponto de contato fica ainda mais distante, saindo do afastamento. No entanto, o

saindo do afastamento. No entanto, o perfil do dente perfil do dente inferior compensa esse movimento.inferior compensa esse movimento. O ponto de contato começa a deslizar sobre a parte mais fina do dente inferior, tirando O ponto de contato começa a deslizar sobre a parte mais fina do dente inferior, tirando um pouco de velocidade da engrenagem superior para compensar pelo aumento do um pouco de velocidade da engrenagem superior para compensar pelo aumento do diâmetro de contato. O resultado final é que mesmo com o ponto de contato mudando diâmetro de contato. O resultado final é que mesmo com o ponto de contato mudando continuamente, a velocidade continua a mesma. O que faz com que uma engrenagem continuamente, a velocidade continua a mesma. O que faz com que uma engrenagem involuta produza uma

involuta produza uma relação constante de velocidade de rotaçãorelação constante de velocidade de rotação..

A fonte da variação da força na involuta é decorrente de uma variação do A fonte da variação da força na involuta é decorrente de uma variação do amortecimento da unidade, que também sofre uma combinação de pequenas variações amortecimento da unidade, que também sofre uma combinação de pequenas variações da forma do dente

da forma do dente e da deformação elástica dos dentes.e da deformação elástica dos dentes.

Esta variação relativa no deslocamento entre as engrenagens atua através do sistema de Esta variação relativa no deslocamento entre as engrenagens atua através do sistema de resposta dinâmica para dar uma variação da força

resposta dinâmica para dar uma variação da força e resulta em vibração.e resulta em vibração.

Neste artigo

Neste artigo trataremos principalmente com envolventes de engrenagens de eixos trataremos principalmente com envolventes de engrenagens de eixos

paralelos uma vez que este tipo de unidade domina a área de transmissão de energia, paralelos uma vez que este tipo de unidade domina a área de transmissão de energia, fundamentalmente as mesmas idéias são aplicáveis para outros tipos de unidades, tais fundamentalmente as mesmas idéias são aplicáveis para outros tipos de unidades, tais como correntes, correias dentadas, chanfros, cônicos

como correntes, correias dentadas, chanfros, cônicos ou pinhões.ou pinhões.

1.2. 1.2. O CONCEITO

O CONCEITO DE ERRO

DE ERRO DE TRANSMISSÃO- (T.E)

DE TRANSMISSÃO- (T.E)

O conceito fundamental de funcionamento de (involuta) engrenagens de dentes retos é O conceito fundamental de funcionamento de (involuta) engrenagens de dentes retos é mostrada na

mostrada na fig. 1,2 fig. 1,2 onde uma onde uma seqüência seqüência de contatos de contatos numa linha numa linha imaginária inicia imaginária inicia nana base do circulo

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Qualquer ponto fixo na linha de contato gera um perfil evolvente por fora do dente na Qualquer ponto fixo na linha de contato gera um perfil evolvente por fora do dente na engrenagem

engrenagem 1 e 1 e mapeia ao mapeia ao mesmo tempo mesmo tempo a uma enva uma envoltória oltória em relação em relação à engrenageà engrenagem 2m 2 (uma evolvente é definido como o caminho traçado por uma seqüência de contatos na (uma evolvente é definido como o caminho traçado por uma seqüência de contatos na linha de contato), ver fig 1.2-A.

linha de contato), ver fig 1.2-A.

Essa seqüência teórica é a "linha de ação" ou da linha de pressão e dá a direção e Essa seqüência teórica é a "linha de ação" ou da linha de pressão e dá a direção e posição da força normal entre os dentes da engrenagem. Claro que é uma seqüência posição da força normal entre os dentes da engrenagem. Claro que é uma seqüência bastante peculiar matemática que leva ao invés de puxar, mas isso não afeta a bastante peculiar matemática que leva ao invés de puxar, mas isso não afeta a geometria.

geometria.

Fig 1.2 Fig 1.2

Na literatura sobre geometria de engrenagem há uma enorme quantidade de jargões com Na literatura sobre geometria de engrenagem há uma enorme quantidade de jargões com muita discussão de diâmetros de “pitching”, os diâmetros de referência, o tamanho muita discussão de diâmetros de “pitching”, os diâmetros de referência, o tamanho “addendum”, o tamanho “dedendum”, correções positivas e negativas (do raio de “addendum”, o tamanho “dedendum”, correções positivas e negativas (do raio de referência), a variação do ângulo de pressão, etc. , juntamente com uma série de regras referência), a variação do ângulo de pressão, etc. , juntamente com uma série de regras enigmáticas sobre o que pode ou não ser feito.

enigmáticas sobre o que pode ou não ser feito.

Fig 1.2-A Fig 1.2-A

(10)

Tudo isso é irrelevante, na medida em que o ruído é concebido (é a causa) e é Tudo isso é irrelevante, na medida em que o ruído é concebido (é a causa) e é importante lembrar que a envolvente é muito, muito simplesmente definida e jargão importante lembrar que a envolvente é muito, muito simplesmente definida e jargão muito simplesmente especifica até que ponto distante da envoltória nós trabalhamos. muito simplesmente especifica até que ponto distante da envoltória nós trabalhamos. Há, na realidade, apenas uma verdadeira dimensão de uma engrenagem de dentes retos Há, na realidade, apenas uma verdadeira dimensão de uma engrenagem de dentes retos e que é o raio do círculo primitivo e numero de dentes. Um círculo primitivo deve e que é o raio do círculo primitivo e numero de dentes. Um círculo primitivo deve coincidir com o outro. É possível ter duas engrenagens com ângulo de pressão nominal coincidir com o outro. É possível ter duas engrenagens com ângulo de pressão nominal ligeiramente diferente engrenando de forma satisfatória.

ligeiramente diferente engrenando de forma satisfatória. Os únicos critérios relevantes são:

Os únicos critérios relevantes são:

(a) Ambas as engrenagens devem ser (quase) envolventes.

(b) Antes de um par de dentes concluir o

(b) Antes de um par de dentes concluir o seu contato, o próximo par deve estarseu contato, o próximo par deve estar pronto para iniciar novo contato (relação de contato maior do que 1,00).

pronto para iniciar novo contato (relação de contato maior do que 1,00).

(c) A base de contato (pitch) de ambas as engrenagens deve ser a mesma (c) A base de contato (pitch) de ambas as engrenagens deve ser a mesma (exceto para o alívio da ponta) para que haja uma transição suave de um par para o (exceto para o alívio da ponta) para que haja uma transição suave de um par para o próximo. (a base de contato de uma engrenagem é a distância de um flanco de dente ao próximo. (a base de contato de uma engrenagem é a distância de um flanco de dente ao próximo flanco do dente ao longo da linha de ação e de modo tangencial ao círculo próximo flanco do dente ao longo da linha de ação e de modo tangencial ao círculo base.) – Fig 1.2.B

base.) – Fig 1.2.B

Fig 1.2.B Fig 1.2.B

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Fig 1.2 C Fig 1.2 C

Se as engrenagens fossem envolventes perfeitas, absolutamente rígidas e corretamente Se as engrenagens fossem envolventes perfeitas, absolutamente rígidas e corretamente espaçadas, não haveria nenhuma vibração gerada quando engrenassem. Na prática, por espaçadas, não haveria nenhuma vibração gerada quando engrenassem. Na prática, por uma serie de razões, isso não acontece, e a idéia de erro de transmissão (TE) passa a uma serie de razões, isso não acontece, e a idéia de erro de transmissão (TE) passa a existir. A obra clássica sobre este assunto foi realizada por Gregory, Harris e Muro, no existir. A obra clássica sobre este assunto foi realizada por Gregory, Harris e Muro, no final dos anos 1950.

final dos anos 1950.

Nós definimos T.E., imaginando que a engrenagem de entrada está sendo conduzida a Nós definimos T.E., imaginando que a engrenagem de entrada está sendo conduzida a uma velocidade angular absolutamente estável, e nós então esperamos que a uma velocidade angular absolutamente estável, e nós então esperamos que a engrenagem de saída gire a uma

engrenagem de saída gire a uma velocidade angular constante. Qualquer alteração a estavelocidade angular constante. Qualquer alteração a esta velocidade constant

velocidade constante dá e dá uma variação da posição "correta" de saída uma variação da posição "correta" de saída e este é e este é o TE o TE (Erro(Erro de Transmissão) que, posteriormente, irá gerar a vibração. Mais formalmente, "TE é a de Transmissão) que, posteriormente, irá gerar a vibração. Mais formalmente, "TE é a diferença entre a posição que o eixo de saída de uma unidade deveria ocupar se a diferença entre a posição que o eixo de saída de uma unidade deveria ocupar se a unidade fosse perfeita e a

unidade fosse perfeita e a atual posição de saída."atual posição de saída."

Em termos práticos, nós tomamos posição angular sucessivas da entrada, calculamos Em termos práticos, nós tomamos posição angular sucessivas da entrada, calculamos onde a saída deveria ser, e

onde a saída deveria ser, e subtraímos esta da posição de saída medida, para dar o subtraímos esta da posição de saída medida, para dar o "erro""erro" na posição.

na posição.

As medições são feitas medindo deslocamentos angulares e assim

As medições são feitas medindo deslocamentos angulares e assim as respostas aparecemas respostas aparecem inicialmente em unidades de segundos de arco. Para algumas grandes engrenagens é inicialmente em unidades de segundos de arco. Para algumas grandes engrenagens é possível medir o erro de tran

possível medir o erro de transmissão (TE) smissão (TE) semi-estaticamente usemi-estaticamente usando cabeçosando cabeçote divisorte divisor e teodolitos na entrada e saída e indexando o grau no tempo, mas é extremamente lento e teodolitos na entrada e saída e indexando o grau no tempo, mas é extremamente lento e trabalhoso.

e trabalhoso.

Os erros raramente são dados como ângulos, pois é muito mais informativo multiplicar Os erros raramente são dados como ângulos, pois é muito mais informativo multiplicar o ângulo de erro (em radianos) pelo círculo primitivo para transformar o erro em o ângulo de erro (em radianos) pelo círculo primitivo para transformar o erro em deslocamento em mícrons.

deslocamento em mícrons.

Há, infelizmente, alguma incerteza sobre se devemos multiplicar pelo raio do Há, infelizmente, alguma incerteza sobre se devemos multiplicar pelo raio do círculo primitivo para obter o movimento tangencial no raio de “pitch” (contato) ou círculo primitivo para obter o movimento tangencial no raio de “pitch” (contato) ou multiplicar pelo raio do círculo base (raiz do dente) para

multiplicar pelo raio do círculo base (raiz do dente) para começar o movimento ao longocomeçar o movimento ao longo da linha de pressão, ou seja, normal para a superfície envolvente. Ambas são legítimas, da linha de pressão, ou seja, normal para a superfície envolvente. Ambas são legítimas, mas costumamos utilizar a mais antiga pois está ligado com

(12)

de erros de contato e “hélice” entre os dentes. No entanto, do ponto de vista geométrico, de erros de contato e “hélice” entre os dentes. No entanto, do ponto de vista geométrico, para corresponder com as medidas de erro de perfil (que são normais para a para corresponder com as medidas de erro de perfil (que são normais para a envolvente), esta última é preferível.

envolvente), esta última é preferível.

A grande vantagem de especificar T.E. como uma medida linear (tipicamente da A grande vantagem de especificar T.E. como uma medida linear (tipicamente da ordem de 5 microns) é que todas as engrenagens, independentemente do tamanho do ordem de 5 microns) é que todas as engrenagens, independentemente do tamanho do dente ou o diâmetro de contato “pitch”, têm os mesmos dimensionais de erro, logo, dente ou o diâmetro de contato “pitch”, têm os mesmos dimensionais de erro, logo, comparações são relativamente fáceis. Isto parece ridículo que um módulo de um mm comparações são relativamente fáceis. Isto parece ridículo que um módulo de um mm numa

numa engrenagem (2engrenagem (25DP ) terá aproximada5DP ) terá aproximadamente o mesmo emente o mesmo erro de transmissão (Trro de transmissão (TE)E) que um módulo de 25 mm

que um módulo de 25 mm numa outra engrenagem (1 DP) com a mesma qualidade, masnuma outra engrenagem (1 DP) com a mesma qualidade, mas isto é surpreendentemente próximo ao que acontece na prática (o módulo é o diâmetro isto é surpreendentemente próximo ao que acontece na prática (o módulo é o diâmetro do círculo primitivo da engrenagem em milímetro dividido pelo número de dentes). do círculo primitivo da engrenagem em milímetro dividido pelo número de dentes). Tendo definido ERRO de TRANSMISSÃO (T.E.) ficamos com uma imagem Tendo definido ERRO de TRANSMISSÃO (T.E.) ficamos com uma imagem mental de u

mental de uma linha seqma linha seqüêncial üêncial variando de variando de comprimento entre comprimento entre as supeas superfícies dosrfícies dos dentes das engrenagens,sendo pequena mas enérgica, ao ponto de impor uma vibração dentes das engrenagens,sendo pequena mas enérgica, ao ponto de impor uma vibração relativa. Para a maioria dos ruídos somente o erro de transmissão é parte vibratória relativa. Para a maioria dos ruídos somente o erro de transmissão é parte vibratória importante e as deflexões (elástica) são i

importante e as deflexões (elástica) são ignoradas.gnoradas.

1.3.-Respostas Internas

T.E. é o erro entre os dentes da engrenagem. Essa idéia de um deslocamento T.E. é o erro entre os dentes da engrenagem. Essa idéia de um deslocamento relativo sendo a c

relativo sendo a causa da vibraçausa da vibração é incomum já que ão é incomum já que tradicionalmente exctradicionalmente excitamos itamos comcom uma força externa ou vibração dos apoios no piso produzem uma vibração. Na uma força externa ou vibração dos apoios no piso produzem uma vibração. Na engrenagem temos um deslocamento relativo (o Erro de Transmissão – T.E) gerando engrenagem temos um deslocamento relativo (o Erro de Transmissão – T.E) gerando forças entre os dentes e subse

forças entre os dentes e subseqüentes as vibraçqüentes as vibrações, para o ões, para o sistema.sistema.

O deslocamento relativo entre os dentes é gerado pelas forças iguais e opostas O deslocamento relativo entre os dentes é gerado pelas forças iguais e opostas nas superfícies dos dois dentes das engrenagens que se engrenam, movendo-os nas superfícies dos dois dentes das engrenagens que se engrenam, movendo-os separados, e desviando-os a uma distância suficiente para acomodar o

separados, e desviando-os a uma distância suficiente para acomodar o T.E.T.E.

Quando consideramos as reações internas de uma caixa de engrenagens, a Quando consideramos as reações internas de uma caixa de engrenagens, a entrada é a vibração relativa entre os dentes da engrenagem e a saída (na medida que o entrada é a vibração relativa entre os dentes da engrenagem e a saída (na medida que o ruído é concebido) são as forças de vibração transmitidas através dos rolamentos para a ruído é concebido) são as forças de vibração transmitidas através dos rolamentos para a caixa de engrenagens. Em geral, a saída de

caixa de engrenagens. Em geral, a saída de "força" através de cada rolamento deve ter "força" através de cada rolamento deve ter 66 componentes: 3 forças e 3 momentos, mas geralmente ignoramos os momentos por componentes: 3 forças e 3 momentos, mas geralmente ignoramos os momentos por serem eles muito pequenos e as forças axiais serão insignificantes para engrenagens de serem eles muito pequenos e as forças axiais serão insignificantes para engrenagens de dentes re

dentes retos, hetos, helicoidal duplo licoidal duplo ou com ou com apóia eapóia em rolamenm rolamentos cônicos tos cônicos de rolosde rolos.. Engrenagens helicoidais simples criam forças axiais e infelizmente, as paredes da caixa Engrenagens helicoidais simples criam forças axiais e infelizmente, as paredes da caixa de engrenagens são frequentemente lisas e bastante flexíveis. A vibração resultante nas de engrenagens são frequentemente lisas e bastante flexíveis. A vibração resultante nas paredes é importante se gerada pelas forças

paredes é importante se gerada pelas forças internas na caixa de engrenagens e de internas na caixa de engrenagens e de poucapouca importância se for apenas um

importância se for apenas um ruído vindo pelos pés de montagem.ruído vindo pelos pés de montagem.

Ocasionalmente forças de vibração são transmitidas pelos eixos para Ocasionalmente forças de vibração são transmitidas pelos eixos para componentes externos e irradiam ruído. Uma hélice de navio poderá ser um bom componentes externos e irradiam ruído. Uma hélice de navio poderá ser um bom alto-falante caso seja acoplado direto, mas normalmente são acoplados com elastômeros e falante caso seja acoplado direto, mas normalmente são acoplados com elastômeros e projetados para aliviar as

projetados para aliviar as transmissões de vibrações. Vários exemplos podem ser transmissões de vibrações. Vários exemplos podem ser citadoscitados desde veículos até ventiladores que

desde veículos até ventiladores que apresentam ruídos pela transmissão de apresentam ruídos pela transmissão de vibrações.vibrações. O pressuposto freqüente quando modelamos a caixa de engrenagens para O pressuposto freqüente quando modelamos a caixa de engrenagens para respostas

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normalmente, uma boa idealização da situação visto que os mancais movimentam normalmente, uma boa idealização da situação visto que os mancais movimentam menos que 10% dos movimentos das engrenagens. Ocasionalmente uma caixa flexível, menos que 10% dos movimentos das engrenagens. Ocasionalmente uma caixa flexível, ou uma onde as massas movem defasadas, irão apresentar o efeito de redução ou ou uma onde as massas movem defasadas, irão apresentar o efeito de redução ou aumento do aparente amortecimento dos apoio dos eixos.

aumento do aparente amortecimento dos apoio dos eixos.

As vezes assumimos que as engrenagens vibram apenas torcionalmente, mas As vezes assumimos que as engrenagens vibram apenas torcionalmente, mas esta hipótese é incorreta e assim qualquer modelo de engrenagem deve permitir o esta hipótese é incorreta e assim qualquer modelo de engrenagem deve permitir o movimento lateral (isto é, o movimento perpendicular ao eixo de engrenagem). Massas movimento lateral (isto é, o movimento perpendicular ao eixo de engrenagem). Massas são conhecidas com precisão, a rigidez de um sistema pode ser calculada ou medida são conhecidas com precisão, a rigidez de um sistema pode ser calculada ou medida com

com precisão razoáprecisão razoável,mas há grandes probvel,mas há grandes problemas com amortecimento que nãlemas com amortecimento que não podemo podem ser concebidos ou previsto de forma

ser concebidos ou previsto de forma confiável.confiável.

1.4.- Respostas Externas

A visão da vibração caminhando dos mancais para as paredes da caixa de A visão da vibração caminhando dos mancais para as paredes da caixa de engrenagens ou para a estrutura externa é complexa. Felizmente, Apesar da Predição ser engrenagens ou para a estrutura externa é complexa. Felizmente, Apesar da Predição ser difícil e “unreliable” como incertezas de amortecimento é relativamente fácil testar difícil e “unreliable” como incertezas de amortecimento é relativamente fácil testar experimentalmente então esta parte sistema raramente dá muito trabalho para se experimentalmente então esta parte sistema raramente dá muito trabalho para se desenvolver. Um dos primeiros requerimentos é estabelecer se é a própria caixa de desenvolver. Um dos primeiros requerimentos é estabelecer se é a própria caixa de engrenagens, que é a fonte dominante de ruído ou, mais comumente, se a vibração é engrenagens, que é a fonte dominante de ruído ou, mais comumente, se a vibração é transmitida para a estrutura principal para gerar o ruído.

transmitida para a estrutura principal para gerar o ruído. A transmissão para a estrutura éA transmissão para a estrutura é muito afetada pelos isoladores que estão entre a caixa de engrenagens e a estrutura, muito afetada pelos isoladores que estão entre a caixa de engrenagens e a estrutura, quando houver.

quando houver.

Há o risco de ser um grande número de caminhos paralelos para a vibração Há o risco de ser um grande número de caminhos paralelos para a vibração através da estrutura e um número extremamente elevado de ressonâncias, que são tão através da estrutura e um número extremamente elevado de ressonâncias, que são tão estreitamente acondicionado em frequência que se sobrepõem. Uma abordagem estreitamente acondicionado em frequência que se sobrepõem. Uma abordagem estatística de energia, com ênfase na transmissão de energia e as perdas de mais de uma estatística de energia, com ênfase na transmissão de energia e as perdas de mais de uma faixa de freqüência ampla pode dar uma descrição mais clara do que as idéias faixa de freqüência ampla pode dar uma descrição mais clara do que as idéias convencionais de sistemas ressonantes já não são tão relevantes e de transmissão de convencionais de sistemas ressonantes já não são tão relevantes e de transmissão de energia tem mais em

energia tem mais em comum com as idéias de comum com as idéias de propagação de ondas de tensão .propagação de ondas de tensão . 1.5.- Visão Geral

1.5.- Visão Geral

Uma visão geral da transmissão da vibração é mostrada na figura 1.4. Se inicia Uma visão geral da transmissão da vibração é mostrada na figura 1.4. Se inicia na combinação de erros de fabricação, erros de “design” e dentes, e deflexão de na combinação de erros de fabricação, erros de “design” e dentes, e deflexão de engrenagem para gerar um erro de

engrenagem para gerar um erro de transmissão.transmissão.

O erro de transmissão (TE) é então a fonte da vibração e que impulsiona a O erro de transmissão (TE) é então a fonte da vibração e que impulsiona a dinâmica interna das engrenagens para dar às forças

dinâmica interna das engrenagens para dar às forças de vibração através dos mancais dede vibração através dos mancais de rolamento. Por sua vez estas forças nos mancais rumam para unidades externas as rolamento. Por sua vez estas forças nos mancais rumam para unidades externas as vibrações da caixa de engrenagem ou, via isoladores montados, rumam da estrutura vibrações da caixa de engrenagem ou, via isoladores montados, rumam da estrutura externa a encontrar “paredes” que funcionam como “auto-falantes” propagando o ruído. externa a encontrar “paredes” que funcionam como “auto-falantes” propagando o ruído.

1.6.- Associando Ruído com Erro

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È difícil para técnicos tradicionais em engrenagens pensarem em termos de È difícil para técnicos tradicionais em engrenagens pensarem em termos de primitivo, medições de helicoidal e perfil para mudar para idéias de verificação simples primitivo, medições de helicoidal e perfil para mudar para idéias de verificação simples de flanco, i.e., T.E., especialmente como T.E. não é relevante para o

de flanco, i.e., T.E., especialmente como T.E. não é relevante para o esforçoesforço dada

engrenagem. engrenagem.

DISTORÇÕES TÉRMICAS DISTORÇÕES TÉRMICAS Distorção Pinhão

Distorção Pinhão→ → ↓ ↓ ←←Distorção CoroaDistorção Coroa

Deflexão caixa de engrenagem

Deflexão caixa de engrenagem →→ ↓ ↓ ←← Precisão daPrecisão da Caixa de Caixa de engrenageengrenagemm

Movimento do Pinhão

Movimento do Pinhão →→ ↓↓ ←← Movimento da CoroaMovimento da Coroa

Deflexão do dente do Pinhão

Deflexão do dente do Pinhão →→ ↓↓ ←← Deflexão do dente da CoroaDeflexão do dente da Coroa

Precisão do perfil do pinhão

Precisão do perfil do pinhão→ ↓ ←→ ↓ ← Precisão do perfil da Coroa Precisão do perfil da Coroa

Precisão do passo do Pinhão

Precisão do passo do Pinhão → ↓ ←→ ↓ ← Precisão do passo da Precisão do passo da CoroaCoroa

Precisão da hélice do Pinhão

Precisão da hélice do Pinhão → ↓ ←→ ↓ ← Precisão da hélice da Coroa Precisão da hélice da Coroa

ERRO DE ERRO DE TRANSMISSÃO TRANSMISSÃO ↓ ↓ Massa

Massa das das Rigidez Rigidez AmortecimentoAmortecimento Engrenagens

Engrenagens dos dos Suportes Suportes CombinadoCombinado

↓ ↓

Respostas Internas Dinâmicas Respostas Internas Dinâmicas

↓ ↓ FORÇAS MANCAIS FORÇAS MANCAIS ↓ ↓ Massas

Massas Rigidez Rigidez AmortecimentoAmortecimento da

da Carcaça Carcaça da da Carcaça Carcaça da da CarcaçaCarcaça

↓ ↓ VIBRAÇÕES PÉ DA CARCAÇA VIBRAÇÕES PÉ DA CARCAÇA ↓ ↓

Sistema Antivibração montado Sistema Antivibração montado

↓ ↓

VIBRAÇÃO TRANSMITIDA P/ ESTRUTURA VIBRAÇÃO TRANSMITIDA P/ ESTRUTURA

↓ ↓

Som Irradiado para as peredes Som Irradiado para as peredes

↓ ↓

RUÍDO RUÍDO

Fig. 3 VISÃO DO NÍVEL GLOBAL Fig. 3 VISÃO DO NÍVEL GLOBAL

(15)

ONDE MEDIR, COMO MEDIR AS VIBRAÇÕES

Instrumentação e Softwares:

No mercado existe a disponibilidade de uma gama muito grande de equipamentos de No mercado existe a disponibilidade de uma gama muito grande de equipamentos de medição e monitoramento de vibração, desde pequenos equipamentos de medição de medição e monitoramento de vibração, desde pequenos equipamentos de medição de nível global a equipamentos de monitoramento e análise on-line de quantidades quase nível global a equipamentos de monitoramento e análise on-line de quantidades quase que ilimitada de c

que ilimitada de canais de monitorameanais de monitoramento. nto. Cada sistema poCada sistema possui sua aplicabssui sua aplicabilidade eilidade e suas limitações, e cada um deles pode oferecer ao usuário ótimos resultados de acordo suas limitações, e cada um deles pode oferecer ao usuário ótimos resultados de acordo com o esclarecimento que este tem sobre o

com o esclarecimento que este tem sobre o equipamento, sobre o aparelho de medição eequipamento, sobre o aparelho de medição e sobre a metodologia de manutenção utilizada.

sobre a metodologia de manutenção utilizada.

Para avaliação de redutores de velocidade, a norma ANSI-AGMA6000 - B96 faz a Para avaliação de redutores de velocidade, a norma ANSI-AGMA6000 - B96 faz a seguintes indicações:

seguintes indicações:

A vibração deve ser medida com qualquer transdutor e instrumento que possua A vibração deve ser medida com qualquer transdutor e instrumento que possua precisão conhecida e saída proporcional linear de aceleração, velocidade, ou precisão conhecida e saída proporcional linear de aceleração, velocidade, ou deslocamento de

deslocamento dentro de uma faixa de frequênntro de uma faixa de frequência conhecida. cia conhecida. O tipo e uso de sistemas deO tipo e uso de sistemas de instrumentação de vibração devem estar em conformidade com as seções aplicáveis das instrumentação de vibração devem estar em conformidade com as seções aplicáveis das normas ANSI-S2.2, ANSI-S2.4, ANSI-S2.10, ANSI-Z24.21 e ISSO 2954.

normas ANSI-S2.2, ANSI-S2.4, ANSI-S2.10, ANSI-Z24.21 e ISSO 2954. CUIDADO:CUIDADO:

A instrumentação pode indicar um nível irreal de vibração de acordo com suas A instrumentação pode indicar um nível irreal de vibração de acordo com suas limitações de resposta, ressonância do tipo de montagem de sensor e campos elétricos limitações de resposta, ressonância do tipo de montagem de sensor e campos elétricos ou magnéticos.

ou magnéticos. Transdutores: Transdutores:

O tipo de sensor para medição de vibração deve ser adaptável ao método de O tipo de sensor para medição de vibração deve ser adaptável ao método de medição, e este d

medição, e este deve ser utilizado dentro de seueve ser utilizado dentro de seus limites de calibraçãos limites de calibração. . A calibração doA calibração do sensor deve ser válida para o método de fixação utilizado.

sensor deve ser válida para o método de fixação utilizado.

Sensores de Carcaça: Sensores de Carcaça:

O tipo de sensor recomendado para medição de vibração de carcaça é sensor de O tipo de sensor recomendado para medição de vibração de carcaça é sensor de contato,

contato, a ser utilizado em conformidade com as recomendações do fabricante.a ser utilizado em conformidade com as recomendações do fabricante. OO

método de fixação pode

método de fixação pode afetar a resposta de frequênafetar a resposta de frequência do sensor. cia do sensor. A recomendaçãA recomendação éo é que utilize sensore

que utilize sensores fixados através fixados através de parafusos, s de parafusos, rebites, grampo ou rebites, grampo ou colas. colas. ContudoContudo fixações magnéticas são aceitáveis até a faixa de

fixações magnéticas são aceitáveis até a faixa de 3000 Hz para sensores leves.3000 Hz para sensores leves.

Sensores de eixo: Sensores de eixo:

Todos os transdutores são aceitáveis desde que os limites do fabricante não Todos os transdutores são aceitáveis desde que os limites do fabricante não sejam ultrapassad

sejam ultrapassados. os. O tipo de sensor recomendáveO tipo de sensor recomendável para medição de vibraçãl para medição de vibração de eixoso de eixos é o sensor sem contato que mede a vibração relativa entre o eixo e a carcaça do mancal. é o sensor sem contato que mede a vibração relativa entre o eixo e a carcaça do mancal. Dependendo da instrumentação um sensor sem contato pode ser utilizado em Dependendo da instrumentação um sensor sem contato pode ser utilizado em frequências de a

frequências de até 10.000 Hz. té 10.000 Hz. Aplicações Aplicações típicas de sensotípicas de sensores de vibração de res de vibração de eixo deeixo de contato são limitadas em um range de 10 –

contato são limitadas em um range de 10 – 120 Hz e a velocidade da superfície de atrit120 Hz e a velocidade da superfície de atritoo inferior a 30.5 m/s.

(16)

Mancais de Rolamentos

Assim como a maioria

Assim como a maioria das máquinas rotativas analisadas hoje pela técnica de das máquinas rotativas analisadas hoje pela técnica de análise deanálise de vibrações, a maioria dos mancais de redutores é de rolamento, os quais podem variar o vibrações, a maioria dos mancais de redutores é de rolamento, os quais podem variar o tipo, dependendo do esforço ao qual o mesmo é submetido, podendo ser rolamentos tipo, dependendo do esforço ao qual o mesmo é submetido, podendo ser rolamentos auto-compensa

auto-compensadores, de esfera, escora axial, dores, de esfera, escora axial, rolamentos tipo Capa e rolamentos tipo Capa e Cone, entre outros.Cone, entre outros. Este tipo de mancal, por

Este tipo de mancal, por possuir pouco amortecimento, permite uma análise de vibraçãopossuir pouco amortecimento, permite uma análise de vibração mais precisa, permitindo inclusive que se

mais precisa, permitindo inclusive que se detectem falhas em cada um detectem falhas em cada um dos elementos dodos elementos do rolamento, tais como

rolamento, tais como pistas de rolamenpistas de rolamento, elementos girantes to, elementos girantes ou gaiolas. ou gaiolas. Estes tipos deEstes tipos de mancais, no caso de redutores, possuem como sensor de vibração mais indicado o mancais, no caso de redutores, possuem como sensor de vibração mais indicado o acelerômetro, uma vez que e

acelerômetro, uma vez que este coleta informações de vibraçãste coleta informações de vibração de carcaça. o de carcaça. Deve-se, noDeve-se, no entanto, sempre ser verificado o sistema de fixação do sensor na máquina de acordo entanto, sempre ser verificado o sistema de fixação do sensor na máquina de acordo com a faixa de frequência a ser medida.

com a faixa de frequência a ser medida.

Mancais Hidrodinâmicos

Algumas máquinas de alta rotação possuem mancais hidrodinâmicos, ou de Algumas máquinas de alta rotação possuem mancais hidrodinâmicos, ou de escorregamento, onde a maneira mais adequada de avaliação de vibração é realizando a escorregamento, onde a maneira mais adequada de avaliação de vibração é realizando a coleta diretamente no eixo do rotor através de sensores

coleta diretamente no eixo do rotor através de sensores indutivos

indutivos sem sem contato contato ou pou próxímetros. róxímetros. A insA instalaçãotalação destes sensores no entanto, exige um excelente destes sensores no entanto, exige um excelente acabamento da superfície de leitura dos sensores acabamento da superfície de leitura dos sensores (runout), send

(runout), sendo que pao que para ra grande maioria grande maioria de aplicaçõede aplicaçõess destes sensores a instalação dos mesmos são realizadas destes sensores a instalação dos mesmos são realizadas pelo

pelo próprio próprio fabricante fabricante do do equipamento. equipamento. Médias Médias ee grandes turbo-máquinas possuem sistemas de grandes turbo-máquinas possuem sistemas de monitoramento e proteção por excesso de vibração, monitoramento e proteção por excesso de vibração, onde sensores indutivos trabalham em conjunto com onde sensores indutivos trabalham em conjunto com sistemas computadorizados dedicados para este fim. sistemas computadorizados dedicados para este fim. Estes sistemas, fabricados geralmente por Bently Estes sistemas, fabricados geralmente por Bently Nevada, SKF, Rockwell, CSI, etc, já contam com Nevada, SKF, Rockwell, CSI, etc, já contam com saídas “bufferizadas” do sinal cru do sensor. Para estas saídas “bufferizadas” do sinal cru do sensor. Para estas aplicações, é possível realizar coleta de vibração aplicações, é possível realizar coleta de vibração diretamente dos sensores de proximidade ou diretamente dos sensores de proximidade ou proxímetros, com o coletor de vibração portátil, apenas proxímetros, com o coletor de vibração portátil, apenas configurando o mesmo para

configurando o mesmo para esta aplicação.esta aplicação.

Em caso de equipamentos que possuem 2 sensores radiais, posicionados a 90° um em Em caso de equipamentos que possuem 2 sensores radiais, posicionados a 90° um em relação ao outro, podemos utilizar um coletor de vibração de 2 canais, possibilitando relação ao outro, podemos utilizar um coletor de vibração de 2 canais, possibilitando assim a geração da órb

assim a geração da órbita de movimentação do eixo em funcita de movimentação do eixo em funcionamento. ionamento. Várias análisesVárias análises podem ser realizadas através da órbita do

podem ser realizadas através da órbita do eixo.eixo.

Medição local em sistema de Medição local em sistema de

monitoramento monitoramento

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001

001 - TURBINA G- TURBINA GAS 01AS 01 MTG-3001 MTG-3001 - X2D - X2D vs Y2Evs Y2E Orbit Display Orbit Display 19-mar-10 11:40:18 19-mar-10 11:40:18 P-PX= 44.37 P-PX= 44.37 P-PY= 35.55 P-PY= 35.55 CARGA = 100.0 CARGA = 100.0 RPM = 9372. (156.20 Hz) RPM = 9372. (156.20 Hz) --3300 --2200 --1100 00 1100 2200 3300 -30 -30 -20 -20 -10 -10 00 10 10 20 20 30 30 X2D in Microns X2D in Microns Y Y 2 2 E E i i n n M M i i c c r r o o

n n s s

Sinal Puro de órbita em Eixo de Turbina com sensores proxímetros instalados Sinal Puro de órbita em Eixo de Turbina com sensores proxímetros instalados

Máquinas de mancais de escorregamento possuem ótima resposta de vibração em Máquinas de mancais de escorregamento possuem ótima resposta de vibração em sensores de eixos, porém para caixas de engrenagem é importante que se realize sensores de eixos, porém para caixas de engrenagem é importante que se realize medições de carcaça através de sensores de vibração do tipo acelerômetro, de medições de carcaça através de sensores de vibração do tipo acelerômetro, de preferência utilizando-se de fixação mecânica através de parafusos prisioneiros para preferência utilizando-se de fixação mecânica através de parafusos prisioneiros para frequências ac

frequências acima de 3000Hima de 3000Hz. z. Este tipo de Este tipo de medição, medição, em posicionaem posicionamento adequamento adequadodo permite que se avalie com melhores condições de coleta de dados a qualidade do permite que se avalie com melhores condições de coleta de dados a qualidade do engrenamento do re

engrenamento do redutor. dutor. As frequências dAs frequências de engrenamento ee engrenamento em redutores turbo ocorrem redutores turbo ocorremm em faixas de 2 a 5 kHz, sendo esta faixa indicada para a coleta de vibração através de em faixas de 2 a 5 kHz, sendo esta faixa indicada para a coleta de vibração através de sensores

sensores de ade aceleração. celeração. Os sOs sensores ensores de de proximidade proximidade em em alguns alguns casos casos podem podem nãonão possuir a sensibilidade necessária para coleta de vibrações a esta f

possuir a sensibilidade necessária para coleta de vibrações a esta frequência.requência.

Medição vibrações em eixos

SegundoNorma ANSI /

SegundoNorma ANSI / AGMA 6000-B96, as seguintes AGMA 6000-B96, as seguintes consideraçconsiderações são ões são realizadasrealizadas para medição de vibrações em eixos:

para medição de vibrações em eixos:

Sensores de vibração de eixo devem se localizar o mais próximo possível do Sensores de vibração de eixo devem se localizar o mais próximo possível do mancal e senso

mancal e sensores sem contato devres sem contato devem ser fixados em uma sem ser fixados em uma seção rígida da carcaçeção rígida da carcaça. a. AA vibração do eixo deve ser medida no plano perpendicular ao eixo rotacional, vibração do eixo deve ser medida no plano perpendicular ao eixo rotacional, preferencialmente e

preferencialmente em dois eixos em ângm dois eixos em ângulo reto. ulo reto. Preferencialmente, o Preferencialmente, o runout elétrico erunout elétrico e mecânico não deve exceder 25% do da vibração tolerável ou 6

mecânico não deve exceder 25% do da vibração tolerável ou 6 µµm, o que for maior. Om, o que for maior. O

sensor não deve se localizar em locais do eixo que possua chaveta, estrias ou qualquer sensor não deve se localizar em locais do eixo que possua chaveta, estrias ou qualquer outra desc

outra descontinuidade do ontinuidade do eixo. eixo. O Runout eO Runout elétrico ou létrico ou mecânico do mecânico do eixo deve seixo deve serer subtraído do valor de vibração medido, obtendo assim a vibração real do eixo.

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Medição de eixos – Sensores instalados pelo Fabricante do Redutor

Medição de eixos – Sensores instalados pelo Fabricante do Redutor a 90° e a 90° e em direçãoem direção ortogonal ao eixo

ortogonal ao eixo

Medição vibrações em carcaça

Assim como a medição de vibração de eixos em mancais de escorregamento é muito Assim como a medição de vibração de eixos em mancais de escorregamento é muito importante para uma boa

importante para uma boa avaliação de instalação e estabilidade de mancal, a avaliação de instalação e estabilidade de mancal, a medição demedição de carcaça em redutores de velocidade é essencial para avaliar a condição do carcaça em redutores de velocidade é essencial para avaliar a condição do engrenamento.

engrenamento. Sensores de aSensores de aceleração sãceleração são mais adequadoo mais adequados para os sinais dinâmics para os sinais dinâmicosos gerados pelo trabalho dos

gerados pelo trabalho dos dentes de dentes de um engrenamento. um engrenamento. Em redutores onde Em redutores onde há mancaishá mancais hidrodinâmicos, o mais indicado é que se utilize ambas medições, tanto no eixo como hidrodinâmicos, o mais indicado é que se utilize ambas medições, tanto no eixo como na carcaça do redutor.

na carcaça do redutor. SegundoNorma ANSI /

SegundoNorma ANSI / AGMA 6000-B96, as seguintes AGMA 6000-B96, as seguintes consideraçconsiderações são ões são realizadasrealizadas para medição de vibrações de carcaça:

para medição de vibrações de carcaça:

Vibração de carcaça deve ser medida em seções rígidas da carcaça ou em blocos de Vibração de carcaça deve ser medida em seções rígidas da carcaça ou em blocos de mancais.

mancais. Medições não Medições não devem ser devem ser realizadas em realizadas em seções da seções da carcaça recarcaça relativamentelativamente flexíveis tais como

flexíveis tais como coberturas coberturas ou paredes ou paredes laterais da claterais da carcaça. arcaça. Medições dMedições devem serevem ser realizadas nas três direções ortogonais, uma axial e outras duas ortogonais à direção do realizadas nas três direções ortogonais, uma axial e outras duas ortogonais à direção do eixo

eixo de de rotação rotação da da engrenagemengrenagem, p, preferencialmente referencialmente horizontal horizontal e e vertical. vertical. ÉÉ recomendáve

recomendável que l que as medições sejam ras medições sejam realizadas em cada mancal acessível ealizadas em cada mancal acessível externamenteexternamente no redutor.

no redutor. Se um bloco de Se um bloco de mancal é inamancal é inacessível, deve cessível, deve ser utilizado o ponser utilizado o ponto maisto mais próximo do mancal.

próximo do mancal.

CUIDADOS NA ESCOLHA DO PONTO DE

CUIDADOS NA ESCOLHA DO PONTO DE MEDIÇÃO

MEDIÇÃO

Uma avaliação na construção dos equipamentos é sempre muito importante para Uma avaliação na construção dos equipamentos é sempre muito importante para verificarmos os pontos de

verificarmos os pontos de coleta de vibraçãocoleta de vibração. . Para garantirmos que o ponPara garantirmos que o ponto de mediçãoto de medição é adequado ou não, temos que avaliar a máquina aberta ou o desenho da mesma, é adequado ou não, temos que avaliar a máquina aberta ou o desenho da mesma, verificando se o ponto de medição adotado é o mais próximo do mancal possível ou se verificando se o ponto de medição adotado é o mais próximo do mancal possível ou se

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para este ponto a rigidez da carcaça é satisfatória pra a transmissão dos sinais de para este ponto a rigidez da carcaça é satisfatória pra a transmissão dos sinais de esforços no mancal.

esforços no mancal.

Abaixo temos um exemplo em que

Abaixo temos um exemplo em que no mancal do turbo-redutor há uma no mancal do turbo-redutor há uma cavidade entre ocavidade entre o mancal e parede externa, onde o sinal dinâmico axial nos pontos em vermelho terão o mancal e parede externa, onde o sinal dinâmico axial nos pontos em vermelho terão o sinal atenuad

sinal atenuado pela maior o pela maior flexibilidade da flexibilidade da carcaça carcaça nesta direção nesta direção e posição. e posição. Já nosJá nos pontos indicados por verde, a carcaça se encontra mais rígida, possuindo informações pontos indicados por verde, a carcaça se encontra mais rígida, possuindo informações mais representativas do mancal.

mais representativas do mancal.

Necessidade de se estudar a máquina antes de definir

Necessidade de se estudar a máquina antes de definir os pontos de medição.os pontos de medição.

Mancais de difícil acesso para medição de rolamento Mancais de difícil acesso para medição de rolamento

Melhor Melhor

Pior (zona de Pior (zona de ba

baixa ixa riri ideidez az axiaxial)l) Melhor

Melhor

Pior (zona de Pior (zona de bai

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Pontos sem possibilidade de medição – Foram instalados sensores internos. Pontos sem possibilidade de medição – Foram instalados sensores internos.

Configuração da coleta de vibração

Tão importante quanto o equipamento que se utilizará na

Tão importante quanto o equipamento que se utilizará na realização da coleta de dados ,realização da coleta de dados , é a configuração dos pontos de medição, os quais devem possuir limites de frequência, é a configuração dos pontos de medição, os quais devem possuir limites de frequência, definição do espectro e filtros adequados a cada ponto de coleta do equipamento. definição do espectro e filtros adequados a cada ponto de coleta do equipamento. Criação de bandas de frequências e níveis de alarmes adequados é também uma maneira Criação de bandas de frequências e níveis de alarmes adequados é também uma maneira de se realizar um

de se realizar um monitoramento mais preciso e confiável do equipamento.monitoramento mais preciso e confiável do equipamento.

Assim como qualquer outro equipamento, um redutor de velocidades possui seus Assim como qualquer outro equipamento, um redutor de velocidades possui seus componentes, os quais geram frequências características e particulares, que em geral componentes, os quais geram frequências características e particulares, que em geral estão relacionadas às rotações dos eixos, os números de dentes das Engrenagens e aos estão relacionadas às rotações dos eixos, os números de dentes das Engrenagens e aos mancais a

mancais aplicados. plicados. Desta maneiraDesta maneira, antes de , antes de iniciar-se o piniciar-se o processo de rocesso de cadastro docadastro do equipamento no Software de gerenciamento dos dados de vibração, é necessário que se equipamento no Software de gerenciamento dos dados de vibração, é necessário que se conheça as seguintes informações do r

conheça as seguintes informações do redutor:edutor:

-- Tipo de redutor:Tipo de redutor:

o

o Paralelo simples;Paralelo simples; o

o Paralelo planetários;Paralelo planetários; o

o Eixos ortogonais;Eixos ortogonais; o

o Configuração mista;Configuração mista;

-- Número de estágios;Número de estágios;

-- Número de dentes de cada pinhão e Número de dentes de cada pinhão e engrenagem;engrenagem; -- Tipo de mancal utilizados:Tipo de mancal utilizados:

o

o RolamentosRolamentos o

o Mancais hidrodinâmicoMancais hidrodinâmico o

o Híbrido (rolamento e hidrodinâmico)Híbrido (rolamento e hidrodinâmico) o

o BuchaBucha