Por que algumas máquinas vibram mais em relação à outras máquinas? Por que a partir de determinadas rotações o volante do automóvel vibra?
Esse sintoma tão frequente em nossas máquinas e cujas consequências são normalmente negligenciadas é chamado de Desbalanceamento. O termo "desbalancear" relaciona-se com "pesar". Uma balança antiga, daquelas de pratos, está "balanceada" quando em ambos os lados desta tivermos o mesmo peso. Da mesma maneira, no caso de um rotor, a distribuição de massas é considerada em relação ao seu eixo de rotação. Uma desigualdade destas massas é denominada desbalanceamento.
Quando em rotação, este gera forças centrífugas, vibrações e ruídos, que se intensificam com o aumento da rotação e são percebidos de maneira desagradável e acima de tudo interferem diretamente na saúde da máquina, contribuindo para:
Redução da Vida útil
Mancais, transmissões, carcaças e fundações podem sofrer esforços intensos devido as vibrações ocasionadas por desbalanceamento e dessa forma além de estarem sujeitos à possíveis desgastes, partes rotativas e principalmente os rolamentos terão uma vida útil muito curta.
Segurança
Devido às vibrações, o torque de aperto utilizado em conexões parafusadas pode ir se reduzindo, até que os componentes se soltem. Induzidos elétricos são influenciados por vibração e condutores podem se romper em suas conexões. O desbalanceamento pode diminuir consideravelmente a segurança operacional de uma máquina e gerar graves acidentes em ambientes onde pessoas e máquinas ocupam.
Qualidade
Uma máquina com vibração excessiva não pode ser utilizada para tarefas que exijam precisão. Além disso, o esforço do usuário aumenta e este se cansa rapidamente. Também nas máquinas-ferramenta, as vibrações influenciam consideravelmente o resultado da produção: uma máquina de processamento de madeira ou de alta rotação trabalha de forma imprecisa e produz mais refugos quando seus fusos e ferramentas não tiverem sido balanceados adequadamente.
Forças condicionadas pelo desbalanceamento, vibrações perturbadoras e ruídos podem ser eliminados através do balanceamento. Neste caso, a distribuição de massas de um rotor será melhorada de maneira que as menores forças centrífugas não atuem nos seus mancais.
Tipos de desbalanceamento
Devido à sua atuação, os desbalanceamentos podem ser classificados em diferentes tipos. Juntamente com a conformação e a finalidade do rotor, o tipo de desbalanceamento influencia o estado dos planos de compensação e a seleção da tolerância de balanceamento. Os tipos mais importantes de desbalanceamento são:
1. Desbalanceamento Estático
Também é conhecido como desequilíbrio estático e geralmente é o problema mais fácil de diagnosticar. Geralmente produzido por desgaste superficial radial não uniforme em rotores em que seu comprimento é insignificante em comparação com seu diâmetro. A fonte da vibração é uma força centrífuga que provoca um deslocamento do eixo de rotação na direção radial. Na ausência de outros problemas o desequilíbrio gera uma forma de onda senoidal pura e, portanto, o espectro apresenta vibração dominante com uma frequência igual a 1xRPM do rotor.
Para corrigir o problema, recomenda-se equilibrar o rotor em um único plano (no centro de gravidade do rotor) com a massa adequada na posição angular calculada com um instrumento de balanceamento.
Sintomas:
Vibração radial a 1xRPM.
Diferença de fase entre uma direção horizontal e vertical do rolamento de aproximadamente 90°, permitindo uma variação aceitável de ±30°.
Não há diferenças significativas de fase nas leituras de fase entre os dois lados do eixo nas mesmas direções radiais.
2. Desbalanceamento Dinâmico
Neste caso, a origem do desequilíbrio não é uma força, mas um par de forças. Ou seja, duas forças de igual magnitude e direção oposta. O desequilíbrio dinâmico ocorre em rotores médios e longos e se deve principalmente ao desgaste radial e axial simultâneo na superfície do rotor. O espectro exibe vibração dominante e oscilação simultânea a uma frequência igual a 1xRPM do rotor.
Para corrigir o problema, recomenda-se equilibrar o rotor em dois planos com as massas apropriadas e nas posições angulares calculadas com um instrumento de balanceamento.
Sintomas:
Vibração radial a 1xRPM.
Diferença de fase entre os sentidos horizontal e vertical do rolamento de aproximadamente 90°, permitindo uma variação aceitável de ±30°.
A leitura de fase radial indicará que ambos os lados do eixo têm um deslocamento de fase de 180°
3. Desbalanceamento em Rotores em Balanço
Ocorre em rotores na extremidade de um eixo. É produzido pelo desgaste na superfície do rotor e flexão do eixo. O espectro apresenta vibração dominante a 1xRPM do rotor, muito notória tanto no sentido axial quanto no sentido radial.
Para corrigir o problema, primeiro verifique se o rotor não tem excentricidade e se o eixo não está dobrado, então o balanceamento adequado deve ser realizado.
Sintomas:
Vibração radial a 1xRPM.
Vibração axial a 1xRPM.
Diferença de fase entre os sentidos horizontal e vertical do rolamento de aproximadamente 90°, permitindo uma variação aceitável de ±30°.
Leituras de fase axial entre rolamentos normalmente em fase.
As medições de fase na direção radial entre os rolamentos podem estar fora de fase.
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