MAPA - MIND - VIBRAÇÕES MECÂNICAS E ACÚSTICAS - 54_2024
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A análise de vibrações em máquinas rotativas é um aspecto crucial da Manutenção Mecânica, desempenhando um papel essencial na identificação e compreensão de fenômenos que afetam diretamente o desempenho e a integridade desses sistemas dinâmicos. Durante o estudo dessa disciplina, observamos que diferentes tipos de vibrações mecânicas podem ocorrer. Contudo, no contexto específico da manutenção, a vibração forçada não amortecida se destaca como uma forma indesejada de vibração, cujos efeitos podem ser devastadores.
Quando não amortecida, a vibração forçada torna-se especialmente preocupante, resultando em desgaste acelerado de componentes e comprometendo a eficiência geral do sistema. A possibilidade de ressonância, um fenômeno particularmente temido neste contexto, aumenta consideravelmente. Em máquinas rotativas, especialmente aquelas que utilizam engrenagens, a vibração descontrolada pode provocar desalinhamentos graves, fadiga precoce dos materiais e, eventualmente, falhas catastróficas.
Diante deste cenário, é fundamental ter um entendimento aprofundado dos princípios teóricos que sustentam a análise de vibração. Suponha que você trabalhe na área de manutenção de uma grande empresa especializada na fabricação de máquinas agrícolas. Em um determinado sistema de transmissão, ocorreu a quebra de um dente de uma das engrenagens.
ETAPA 1
Antes de iniciar a análise de vibração no sistema, ao acessar os dados das engrenagens, você decidiu esboçar como seria o comportamento do espectro vibracional se as engrenagens estivessem em perfeito estado.
Considere que o conjunto em análise representado na Figura 1, é dividido pelo R.A conforme tabela 1.
Figura 1 - Arranjo do sistema
Fonte: Algetec (2024)
Considerações 5º dígito do RA |
Rotação do motor | Engrenagem Motora | Engrenagem movida | Esquemático |
| 1 ou 2 | 18,4 Hz | 23 dentes | 69 dentes | 1 |
| 3 ou 4 | 40,1 Hz | 23 dentes | 69 dentes | 1 |
| 5 ou 6 | 21,8 Hz | 23 dentes | 69 dentes | 1 |
| 7 ou 8 | 19,5 Hz | 23 dentes | 69 dentes | 1 |
| 9 ou 0 | 51,5 Hz | 23 dentes | 69 dentes | 1 |
Fonte: Elaborado pelo autor.
a) Complete a tabela com os valores aproximados das frequências de engrenamento do seu sistema. Indique todas as etapas e justificativas de cálculo claramente. Demonstre como você obteve os valores da Tabela 2, a partir dos dados fornecidos. Valores não acompanhados de justificativas serão excluídos. Assegure-se de utilizar números inteiros na resposta final (Tabela 2).
| Pico | Frequência (Hz) |
| 1 | |
| 2 | |
| 3 |
Tabela 2 - Frequências dos picos do espectro vibracional da transmissão SEM DEFEITOS
Fonte: Elaborado pelo autor.
b) Elabore o esboço do espectro, posicionando os picos nos valores aproximados e com alturas proporcionais uns aos outros.
Figura 2 - Assinatura Espectral SEM DEFEITO
Fonte: Elaborado pelo autor.
Agora, você terá a oportunidade de utilizar um simulador para avaliar o espectro gerado pelo sistema de transmissão com defeito. Para isso, empregue o Esquemático correspondente ao seu R.A, conforme tabela 1, do Laboratório Virtual.
c) Após preparar a bancada e realizar o teste, você fornecerá uma captura de tela que apresente o espectro obtido com uma velocidade de rotação correspondente ao seu caso de estudo.
d) Registre os valores aproximados das frequências dos três picos na Tabela 3.
| Pico | Frequência (Hz) |
| 1 | |
| 2 | |
| 3 |
Tabela 3 - Frequências dos picos do espectro vibracional da transmissão com defeito
Fonte: Elaborado pelo autor.
e) Compare o espectro obtido no simulador, assim como os valores das
frequências, com o espectro do conjunto sem defeito na engrenagem.
Identifique as diferenças entre eles.
f) Conclua a respeito do comportamento do espectro obtido pelo conjunto com engrenagem defeituosa e explique de maneira sucinta como a análise de espectro vibracional é conduzida para identificação de falhas em engrenagens. Além disso, comente sobre outras falhas que podem ser identificadas, como desgaste dos dentes ou folga insuficiente. Certifique-se de referenciar a fonte de suas pesquisas, tanto no texto quanto ao final do arquivo de resposta. Caso utilize material on-line, insira o link da fonte.
ETAPA 2
Para dar continuidade na análise de vibrações do sistema, você precisará
fazer a modelagem matemática para encontrar os resultados necessários.
Para isso, considere a massa do sistema em análise é igual a 8 kg, que
está apoiada em uma mesa com 2 elementos de rigidez de 200 N/m e 2
elementos de amortecimento de 1,8 Ns/m.
a) Faça o modelo massa-mola-amortecedor que pode representar o sistema em estudo.
b) Qual a frequência natural do sistema em rpm?
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