AMBIENTE MULTIM

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AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE
PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE
MÁQUINAS
Mauro Hugo Mathias Faculdade de Engenharia de
Guaratinguetá Programa de Pós-graduação em
Mecânica Área de Projetos
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4 Métodos de Diagnósticos de Máquinas
Conteúdo do capítulo
Neste capítulo efetuaremos o estudo de 4.1
Diagnóstico de máquinas 4.2 Desbalanceamento
de eixos 4.3 Desalinhamento de eixos 4.4
Desalinhamento de correias 4.5 Componentes
soltos 4.6 Falhas em engrenagens 4.7
Roçamento 4.8 Falhas em motores elétricos.
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AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE
PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE
MÁQUINAS
Capítulo 4.1 - Diagnóstico de máquinas
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4 - Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Teoria

• Através da análise de vibrações de conjuntos
  mecânicos é possível identificar uma variedade de
  falhas e as mais comuns que respondem pela maior
  parte das ocorrências em manutenção são
• Desbalanceamento
• Desalinhamento
• Componentes soltos
• Defeitos em mancais de rolamentos
• Defeitos em engrenagens

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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Procedimentos experimentais
Os procedimentos experimentais demonstrados neste
material serão executados em bancadas
experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas

• 1ª - Bancada para testes de
• Desbalanceamento
• Desalinhamento de eixos
• Desalinhamento de correias
• Mancais de rolamentos
• Falhas em engrenagens.

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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Procedimentos experimentais
Os procedimentos experimentais demonstrados neste
material serão executados em bancadas
experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas
2ª Bancada para testes exclusiva para Mancais de
rolamentos.
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Procedimentos experimentais
Os procedimentos experimentais demonstrados neste
material serão executados em bancadas
experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas

• 3ª Bancada para testes de
• Desalinhamento de eixos
• Falhas em engrenagens
• Mancais de rolamentos
• Acoplamentos flexíveis

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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Procedimentos experimentais
Os procedimentos experimentais demonstrados neste
material serão executados em bancadas
experimentais especialmente desenvolvidas para
simulação das falhas a serem apresentadas

• 4ª Bancada para testes de
• Desbalanceamento
• Desalinhamento de eixos
• Falhas em engrenagens
• Mancais de rolamentos
• Componentes soltos
• Roçamento
• Falha em motores elétricos.

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4 - Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Sinais gerados por máquinas rotativas

• Quando se busca identificar falhas em máquinas
  rotativas, uma mudança no sinal de vibração pode
  ser considerada uma mudança na condição da
  máquina.
• Vibrações tendem a se alterar com a velocidade e
  a carga da máquina, assim nesta primeira etapa
  iremos apresentar os sinais gerados por
  equipamentos que trabalham a carga e velocidade
  constante.

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AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE
PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE
MÁQUINAS
Capítulo 4.2 Desbalanceamento de eixos
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento
O desbalanceamento ocorre quando há uma
distribuição desigual de massa em torno da linha
central de rotação de um eixo, gerando cargas nos
mancais como resultado das forças centrífugas.
O desbalanceamento pode ser identificado no
espectro de freqüências como um pico com valor
igual ao valor de rotação do eixo Não há a
presença de harmônicas.
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento - Exemplo
Utilizando a bancada experimental nº 1 serão
efetuadas coletas de dados demonstrando como se
caracteriza o defeito desbalanceamento

• Nos discos serão acopladas massas para induzir
  desbalanceamento no eixo em 3 condições
• Massas opostas a 180º (sem desbalanceamento)
• Massas a 90º
• Massas lado a lado (situação mais crítica)

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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento - Exemplo
Utilizando a bancada experimental nº 1 serão
efetuadas coletas de dados demonstrando como se
caracteriza o defeito desbalanceamento
Video demonstrativo do experimento realizado
disponível na base Teleduc na aba vídeos do
cápítulo 4.
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento - Exemplo
1º caso Massas opostas (Eixo sem
desbalanceamento)
Massas no disco
Sinal coletado com eixo a 20 hz
Massa 1
Freqüência de desbalanceamento não identificada
Não há freqüência indicativa de falha no espectro
Massa 2
Tempo Freqüência
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento - Exemplo
2º caso Massas a 90º
Massas no disco
Sinal coletado com eixo a 20 hz
Massa 1
Surge pico no espectro a 20 hz
Surge pico no espectro a 20 hz
Massa 2
Tempo Freqüência
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento - Exemplo
3º caso Massas lado a lado (situação mais
crítica)
Massas no disco
Sinal coletado com eixo a 20 hz
Massa 1
Pico com alta amplitude
Pico com alta amplitude
Massa 2
Tempo Freqüência
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento - Exemplo
Comparando os espectros dos 3 sinais coletados a
20hz (1200 rpm)
Massas opostas Massas
a 90º Massas lado a lado
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desbalanceamento - Exemplo

• Visualização dos sinais coletados
• A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc
  (aquisições de sinais)
• Desbalanceamento massas a 0 graus sinal no tempo
  e na freqüência
• Desbalanceamento massas a 90 graus sinal no tempo
  e na freqüência
• Desbalanceamento massas a 180 graus sinal no
  tempo e na freqüência

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AMBIENTE MULTIMÍDIA DE SUPORTE À DISCIPLINA DE
PÓS-GRADUAÇÃO FERRAMENTAS DE DIAGNÓSTICO DE
MÁQUINAS
Capítulo 4.3 Desalinhamento de eixos
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento

• O desalinhamento ocorre quando o eixo motor e
  movido não estão no mesmo centro e pode ser de 2
  tipos
• 1º Tipo Angular quando as linhas de centro
  estão em direções diferentes do tipo paralelo
  (quando as linhas de centro estão na mesma
  direção porem lado a lado).

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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento angular
O desalinhamento angular pode ser identificado no
espectro de freqüências como um pico com valor
igual ao valor de rotação do eixo e com a
presença de harmônicas da rotação do eixo
Este tipo de desalinhamento pode indicar
componentes soltos que estão gerando impacto no
sinal
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento angular exemplo nº 1
Utilizando a bancada experimental nº 4 serão
efetuadas coletas de dados demonstrando como se
caracteriza o defeito desalinhamento
O eixo será colocado em desalinhamento angular em
relação ao eixo motor para a aquisição de
dados. Os pinos indicados na figura ao lado
deslocam a base do eixo causando um
desalinhamento angular.
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento angular exemplo nº 1
Sinal característico de desalinhamento angular
com rotação de eixo 25Hz
1x RPM
2x RPM
3x RPM
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento angular exemplo nº 1

• Visualização dos sinais coletados
• A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc
  (aquisições de sinais)
• Desalinhamento angular na bancada nº 4
  execução
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e
  do espectro resultantes do desalinhamento angular.

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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamemento angular exemplo nº 2
Utilizando a bancada experimental nº 3 serão
efetuadas coletas de dados demonstrando como se
caracteriza o defeito desalinhamento
Foram montados proxímetros ao redor de um
acoplamento flexível a fim de demonstrar o uso
destes para avaliação de desalinhamentos de eixos.
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento angular exemplo nº 2
Sinal coletado e demonstrado através de um
gráfico de órbita, mostrando o comportamento do
eixo
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento angular exemplo nº 2

• Visualização dos sinais coletados
• A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc
  (aquisições de sinais)
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal
  no gráfico de órbita resultantes do
  desalinhamento angular

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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento paralelo
2º tipo de desalinhamento Paralelo (quando as
linhas de centro estão na mesma direção porem
lado a lado).
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento paralelo
O desalinhamento paralelo caracteriza-se por dois
impactos por revolução do eixo (a cada 180º
ocorre um impacto), gerando assim a freqüências
de 2x RPM com maior amplitude que a de 1x RPM
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento paralelo exemplo nº 1
Utilizando a bancada experimental serão efetuadas
coletas de dados demonstrando como se caracteriza
o defeito desalinhamento
O eixo será colocado em desalinhamento paralelo
em relação ao eixo motor para a aquisição de
dados. Os pinos indicados na figura ao lado
deslocam a base do eixo causando um
desalinhamento paralelo.
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento paralelo exemplo nº 1
Sinal característico de desalinhamento paralelo
com rotação de eixo 25Hz
2x RPM
3x RPM
1x RPM
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Diagnóstico de falhas através de análise de
vibrações
Desalinhamento paralelo exemplo nº 1

• Visualização dos sinais coletados
• A aquisição de dados encontra-se na base Teleduc
  (aquisições de sinais)
• Sinal aquisitado demonstrando a forma do sinal e
  do espectro resultantes do desalinhamento
  paralelo.