Balanceamento de rotores: desbalanceamento estático e dinâmico, ressonância e procedimento prático
Este guia explica o balanceamento de rotores para rotores rígidos: o que significa “desbalanceamento”, como o desbalanceamento estático e dinâmico diferem, por que a ressonância e a não linearidade podem impedir um resultado de qualidade e como o balanceamento é normalmente realizado em um ou dois planos de correção.
Conteúdo
- O que é um rotor e o que o balanceamento corrige?
- Tipos de rotores e tipos de desbalanceamento
- Vibração de mecanismos: o que o balanceamento pode e não pode remover
- Ressonância: um fator que impede o balanceamento
- Modelos lineares versus não lineares: quando os cálculos param de funcionar
- Dispositivos de balanceamento e máquinas de balanceamento
- Balanceamento de rotores rígidos (notas práticas)
- Como o balanceamento dinâmico é realizado (método de três corridas)
- Critérios para avaliação da qualidade do balanceamento
- Normas e referências
- FAQ
O que é um rotor e o que o balanceamento corrige?
O rotor é um corpo que gira em torno de um determinado eixo e é sustentado por suas superfícies de apoio nos mancais. As superfícies de apoio do rotor transmitem cargas aos mancais por meio de rolamentos ou mancais de deslizamento. As superfícies de apoio são as superfícies dos munhões ou as superfícies que os substituem.
Em um rotor perfeitamente balanceado, sua massa é distribuída simetricamente em relação ao eixo de rotação, ou seja, qualquer elemento do rotor pode ser combinado com outro elemento localizado simetricamente em relação ao eixo de rotação. Em um rotor balanceado, a força centrífuga que atua sobre qualquer elemento do rotor é equilibrada pela força centrífuga que atua sobre o elemento simétrico. Por exemplo, forças centrífugas F1 e F2, iguais em magnitude e opostas em direção, atuam sobre os elementos 1 e 2 (marcados em verde na Fig. 1). Isso é verdade para todos os elementos simétricos do rotor e, portanto, a força centrífuga total que atua sobre o rotor é 0 e o rotor está balanceado.
Mas se a simetria do rotor for quebrada (o elemento assimétrico está marcado em vermelho na Fig. 1), então a força centrífuga desbalanceada F3 atua sobre o rotor. Ao girar, essa força muda de direção com a rotação do rotor. A carga dinâmica resultante dessa força é transmitida aos rolamentos, resultando em desgaste acelerado.
Além disso, sob a influência dessa força de direção variável, há uma deformação cíclica dos mancais e da fundação, nos quais o rotor está fixado, ou seja, há vibração. Para eliminar o desbalanceamento do rotor e a vibração acompanhante, massas de balanceamento devem ser instaladas para restaurar a simetria do rotor.
O balanceamento de rotores é uma operação para corrigir o desbalanceamento adicionando massas de correção.
A tarefa do balanceamento é encontrar o tamanho e a localização (ângulo) de uma ou mais massas de correção.
Tipos de rotores e tipos de desbalanceamento
Levando em conta a resistência do material do rotor e a magnitude das forças centrífugas que atuam sobre ele, os rotores podem ser divididos em dois tipos - rotores rígidos e flexíveis.
Os rotores rígidos deformam-se insignificamente sob a ação da força centrífuga nos modos de trabalho e a influência dessa deformação nos cálculos pode ser negligenciada.
A deformação de rotores flexíveis não pode mais ser negligenciada. A deformação de rotores flexíveis complica a solução do problema de balanceamento e requer a aplicação de outros modelos matemáticos em comparação com o problema de balanceamento de rotores rígidos. Deve-se notar que o mesmo rotor em baixas velocidades pode se comportar como rígido e em altas velocidades - como flexível. A seguir, consideraremos apenas o balanceamento de rotores rígidos.
Dependendo da distribuição das massas desbalanceadas ao longo do comprimento do rotor, dois tipos de desbalanceamento podem ser distinguidos - estático e dinâmico (momentâneo). Consequentemente, referem-se ao balanceamento estático e dinâmico do rotor. O desbalanceamento estático do rotor ocorre sem a rotação do rotor, ou seja, em estática, quando o rotor é invertido pela gravidade com seu “ponto pesado” para baixo. Um exemplo de um rotor com desbalanceamento estático é mostrado na Fig. 2
O desbalanceamento dinâmico ocorre apenas quando o rotor está girando.
Um exemplo de rotor com desbalanceamento dinâmico é mostrado na Fig. 3.
Neste caso, as massas desbalanceadas iguais M1 e M2 estão em planos diferentes - em lugares diferentes ao longo do comprimento do rotor. Na posição estática, ou seja, quando o rotor não gira, apenas a gravidade atua sobre o rotor e as massas se equilibram. Na dinâmica, quando o rotor gira, as forças centrífugas Fc1 e Fc2 começam a atuar sobre as massas M1 e M2. Essas forças são iguais em magnitude e opostas em direção. No entanto, como são aplicadas em lugares diferentes ao longo do comprimento do eixo e não estão na mesma linha, essas forças não se compensam. As forças Fc1 e Fc2 criam um torque aplicado ao rotor. Portanto, esse desbalanceamento também é chamado de desbalanceamento de momento. Consequentemente, forças centrífugas não compensadas atuam nas posições dos rolamentos, que podem exceder muito os valores calculados e reduzir a vida útil dos rolamentos.
Como esse tipo de desbalanceamento ocorre apenas dinamicamente durante a rotação do rotor, é chamado de desbalanceamento dinâmico. Não pode ser corrigido em condições estáticas por balanceamento “em facas” ou métodos semelhantes. Para eliminar o desbalanceamento dinâmico, duas massas compensadoras devem ser instaladas, que produzam um momento igual em magnitude e oposto em direção ao momento resultante das massas M1 e M2. As massas compensadoras não precisam ser definidas opostas e iguais em magnitude às massas M1 e M2. O principal é que elas produzam um momento que compense totalmente o momento de desbalanceamento.
Em geral, as massas M1 e M2 podem não ser iguais entre si, portanto, haverá uma combinação de desbalanceamento estático e dinâmico. É teoricamente comprovado que, para um rotor rígido, duas massas espaçadas ao longo do comprimento do rotor são necessárias e suficientes para eliminar seu desbalanceamento. Essas massas compensarão tanto o torque resultante do desbalanceamento dinâmico quanto a força centrífuga resultante da assimetria da massa em relação ao eixo do rotor (desbalanceamento estático). Tipicamente, o desbalanceamento dinâmico é característico de rotores longos, como eixos, e o desbalanceamento estático é característico de rotores estreitos. No entanto, se o rotor estreito estiver inclinado em relação ao eixo ou deformado (“oito”), o desbalanceamento dinâmico será difícil de eliminar. (ver Fig. 4), porque neste caso é difícil instalar massas de correção que criem o momento compensador necessário.
As forças F1 e F2 não estão na mesma linha e não se compensam.
Devido ao fato de que o braço para criar torque é pequeno devido ao rotor estreito, podem ser necessárias grandes massas de correção. No entanto, isso também resulta em um "desbalanceamento induzido" devido à deformação do rotor estreito pelas forças centrífugas das massas de correção. (Veja, por exemplo, "Instruções metodológicas para balanceamento de rotores rígidos (para GOST 22061-76; seu equivalente internacional moderno é ISO 21940-11, anteriormente ISO 1940-1)". Seção 10. SISTEMA ROTOR-MANCAS. )
Isso é perceptível para impelidores estreitos de ventiladores, nos quais, além do desbalanceamento de força, o desbalanceamento aerodinâmico também está ativo. E deve-se entender que o desbalanceamento aerodinâmico, ou melhor, a força aerodinâmica é diretamente proporcional à velocidade angular do rotor, e para sua compensação é usada a força centrífuga da massa de correção, que é proporcional ao quadrado da velocidade angular. Portanto, o efeito de balanceamento só pode ocorrer em uma frequência de balanceamento específica. Em outras frequências de rotação, há um erro adicional.
O mesmo pode ser dito sobre as forças eletromagnéticas em um motor elétrico, que também são proporcionais à velocidade angular. Portanto, não é possível eliminar todas as causas de vibração em uma máquina por meio do balanceamento.
Vibração de mecanismos
A vibração é a reação do projeto do mecanismo aos efeitos de uma força excitadora cíclica. Essa força pode ser de natureza diferente.
A força centrífuga resultante do rotor desbalanceado é uma força não compensada que atua sobre o “ponto pesado”. É essa força e a vibração causada por ela que podem ser eliminadas pelo balanceamento do rotor.
Forças de interação de natureza “geométrica” resultantes de erros de fabricação e montagem das partes acopladas. Essas forças podem, por exemplo, surgir como resultado da não circularidade dos colos do eixo, erros nos perfis dos dentes nas engrenagens, ondulação das pistas de rolamento, desalinhamento dos eixos acoplados, etc. No caso de não circularidade dos munhões, o eixo do eixo será deslocado dependendo do ângulo de rotação do eixo. Embora essa vibração também ocorra na velocidade do rotor, é quase impossível eliminá-la por meio do balanceamento.
Forças aerodinâmicas resultantes da rotação dos impelidores de ventiladores e outros mecanismos de pás. Forças hidrodinâmicas resultantes da rotação dos impelidores de bombas hidráulicas, turbinas, etc.
Forças eletromagnéticas resultantes do funcionamento de máquinas elétricas, por exemplo, enrolamentos assimétricos do rotor, enrolamentos em curto-circuito, etc.
A magnitude da vibração (por exemplo, sua amplitude Av) depende não apenas da força excitadora Fv atuando sobre o mecanismo com frequência circular ω, mas também da rigidez k do mecanismo, sua massa m, bem como do coeficiente de amortecimento C.
Diversos tipos de sensores podem ser usados para medir a vibração e balancear mecanismos, incluindo:
- sensores de vibração absoluta projetados para medir a aceleração de vibração (acelerômetros) e sensores de velocidade de vibração;
- sensores de vibração relativa – de corrente de Foucault ou capacitivos, projetados para medir o deslocamento de vibração;
- em alguns casos (quando o projeto do mecanismo o permite), sensores de força também podem ser usados para avaliar sua carga de vibração; em particular, eles são amplamente utilizados para medir a carga de vibração dos mancais de máquinas de balanceamento de mancais rígidos.
Portanto, a vibração é a reação de uma máquina à ação de forças externas. A magnitude da vibração depende não apenas da magnitude da força que atua sobre o mecanismo, mas também da rigidez do projeto do mecanismo. Uma mesma força pode levar a vibrações diferentes. Em uma máquina de rolamentos rígidos, mesmo que a vibração seja pequena, os rolamentos podem estar sujeitos a cargas dinâmicas significativas. É por isso que sensores de força, em vez de sensores de vibração (acelerômetros de vibração), são usados ao balancear máquinas de rolamentos rígidos.
Sensores de vibração são usados em mecanismos com apoios relativamente flexíveis, quando a ação de forças centrífugas desbalanceadas leva a uma deformação perceptível dos apoios e à vibração. Sensores de força são usados para apoios rígidos, quando mesmo forças significativas devido ao desbalanceamento não levam a vibrações significativas.
A ressonância é um fator que impede o balanceamento
Anteriormente, mencionamos que os rotores são divididos em rígidos e flexíveis. A rigidez ou flexibilidade do rotor não deve ser confundida com a rigidez ou mobilidade dos mancais (fundação) nos quais o rotor está instalado. Um rotor é considerado rígido quando sua deformação (flexão) sob a ação de forças centrífugas pode ser negligenciada. A deformação do rotor flexível é relativamente grande e não pode ser negligenciada.
Neste artigo, consideramos apenas o balanceamento de rotores rígidos. Um rotor rígido (não deformável) pode, por sua vez, ser montado em apoios rígidos ou móveis (flexíveis). É claro que essa rigidez/flexibilidade dos apoios também é relativa, dependendo da velocidade do rotor e da magnitude das forças centrífugas resultantes. Um limite condicional é a frequência das vibrações naturais dos apoios do rotor.
Para sistemas mecânicos, a forma e a frequência das vibrações naturais são determinadas pela massa e pela elasticidade dos elementos do sistema mecânico. Ou seja, a frequência das vibrações naturais é uma característica interna do sistema mecânico e não depende de forças externas. Ao se desviar do estado de equilíbrio, os apoios, devido à elasticidade, tendem a retornar à posição de equilíbrio. Mas, devido à inércia do rotor maciço, esse processo tem a natureza de oscilações amortecidas. Essas vibrações são as vibrações naturais do sistema rotor-apoios. Sua frequência depende da razão entre a massa do rotor e a elasticidade dos apoios.
Quando o rotor começa a girar e a frequência de sua rotação se aproxima da frequência de vibrações naturais, a amplitude da vibração aumenta sharply, o que pode levar à destruição da estrutura.
Ocorre o fenômeno de ressonância mecânica. Na área de ressonância, uma mudança na velocidade de rotação de 100 rpm pode levar a um aumento na vibração de dezenas de vezes. Ao mesmo tempo (na área de ressonância) a fase da vibração muda em 180°.
Se o projeto do mecanismo for inadequado e a frequência de operação do rotor estiver próxima da frequência das vibrações naturais, a operação do mecanismo torna-se impossível devido à vibração inadmissivelmente alta. Isso não é possível da maneira usual, já que mesmo uma pequena mudança na velocidade causará uma mudança drástica nos parâmetros de vibração. Para o balanceamento na área de ressonância, são usados métodos especiais não abordados neste artigo.
É possível determinar a frequência das vibrações naturais do mecanismo durante a parada por inércia (ao desligar a rotação do rotor) ou pelo método de impacto, com subsequente análise espectral da resposta do sistema ao impacto.
Para mecanismos cuja frequência de rotação de trabalho está acima da frequência de ressonância, ou seja, trabalhando no regime supercrítico (pós-ressonante), os mancais são considerados móveis e para medição são usados sensores de vibração, principalmente acelerômetros, medindo a aceleração de elementos estruturais. Para mecanismos operando em modo preresonante, os mancais são considerados rígidos. Nesse caso, sensores de força são usados.
Modelos lineares e não lineares de um sistema mecânico. A não linearidade é um fator que impede o balanceamento
Ao balancear rotores rígidos, são usados modelos matemáticos chamados modelos lineares para os cálculos de balanceamento. Um modelo linear significa que, nesse modelo, uma grandeza é proporcional (linear) à outra. Por exemplo, se a massa não compensada no rotor for dobrada, o valor da vibração também será dobrado. Para rotores rígidos, um modelo linear pode ser usado, pois eles não se deformam.
Para rotores flexíveis, o modelo linear não pode mais ser usado. Para um rotor flexível, se a massa do ponto pesado aumentar durante a rotação, ocorrerá deformação adicional e, além da massa, o raio da localização do ponto pesado também aumentará. Portanto, para um rotor flexível, a vibração aumentará mais do que o dobro e os métodos usuais de cálculo não funcionarão.
Além disso, a mudança de elasticidade dos apoios em suas grandes deformações, por exemplo, quando, em pequenas deformações dos apoios, alguns elementos estruturais funcionam e, em grandes deformações, outros elementos estruturais são envolvidos. É por isso que você não pode balancear mecanismos que não estão fixados em uma fundação, mas, por exemplo, simplesmente colocados no chão. Com vibrações significativas, a força do desbalanceamento pode puxar o mecanismo do chão, alterando assim significativamente as características de rigidez do sistema. Os pés do motor devem estar firmemente fixados, os suportes de parafuso devem ser apertados, a espessura da arruela deve fornecer rigidez de montagem suficiente, etc. Se os rolamentos estiverem quebrados, desalinhamento significativo do eixo e impactos são possíveis, o que também resultará em baixa linearidade e incapacidade de realizar um balanceamento de qualidade.
Dispositivos de balanceamento e máquinas de balanceamento
Como observado acima, o balanceamento é o processo de alinhamento do eixo central principal de inércia com o eixo de rotação do rotor.
Este processo pode ser realizado por dois métodos.
O primeiro método envolve o usinamento dos munhões do rotor de tal forma que o eixo passando pelos centros dos munhões cruze o eixo central principal de inércia do rotor. Tal técnica é raramente usada na prática e não será discutida em detalhes neste artigo.
O segundo método (o mais comum) envolve o deslocamento, instalação ou remoção de massas de correção no rotor, que são posicionadas de modo que o eixo de inércia do rotor fique o mais próximo possível de seu eixo de rotação.
O deslocamento, adição ou remoção de massas de correção durante o balanceamento pode ser realizado por várias operações tecnológicas, incluindo: perfuração, fresamento, retificação, soldagem, rosqueamento ou desrosqueamento, queima por laser ou feixe de elétrons, eletrólise, soldagem eletromagnética, etc.
O processo de balanceamento pode ser realizado de duas maneiras:
- balanceamento de rotores montados (em seus próprios rolamentos) usando máquinas de balanceamento;
- balanceamento de rotores em máquinas de balanceamento. Para balanceamento de rotores em seus próprios rolamentos, geralmente são usados dispositivos de balanceamento especializados (kits), que permitem medir a vibração do rotor balanceado em sua frequência de rotação na forma vetorial, ou seja, medir tanto a amplitude quanto a fase da vibração. Atualmente, os dispositivos acima são fabricados com base em tecnologia microprocessadora e (além da medição e análise de vibração) fornecem cálculo automático de parâmetros de massas de correção, que devem ser instaladas no rotor para compensar seu desbalanceamento.
Esses dispositivos incluem:
- uma unidade de medição e computação baseada em computador ou controlador industrial;
- Dois (ou mais) sensores de vibração;
- Um sensor de ângulo de fase;
- acessórios para montagem dos sensores no local;
- software especializado, projetado para realizar um ciclo completo de medição dos parâmetros de vibração do rotor em um, dois ou mais planos de correção.
Atualmente, dois tipos de máquinas de balanceamento são os mais comuns:
- Máquinas com mancais flexíveis (com apoios flexíveis);
- Máquinas com mancais rígidos (com apoios rígidos).
As máquinas de mancais flexíveis possuem mancais relativamente flexíveis, por exemplo, baseados em molas planas. A frequência de vibrações naturais desses mancais é geralmente 2 a 3 vezes menor que a frequência de rotação do rotor de balanceamento, que é montado sobre eles. Sensores de vibração (acelerômetros, sensores de velocidade de vibração, etc.) são geralmente usados ao medir a vibração dos mancais preresonantes da máquina.
Máquinas de balanceamento preresonantes usam apoios relativamente rígidos, cujas frequências naturais de vibração devem ser 2-3 vezes maiores que a frequência de rotação do rotor sendo balanceado. Transdutores de força são geralmente usados para medir a carga de vibração dos apoios da máquina preresonante.
A vantagem das máquinas de balanceamento preresonantes é que o balanceamento nelas pode ser realizado em velocidades de rotor relativamente baixas (até 400 - 500 rpm), o que simplifica muito o projeto da máquina e sua fundação, e aumenta a produtividade e a segurança do balanceamento.
Balanceamento de rotores rígidos
Importante!
- O balanceamento elimina apenas a vibração causada pela distribuição assimétrica da massa do rotor em relação ao seu eixo de rotação. Outros tipos de vibração não são eliminados pelo balanceamento!
- Mecanismos técnicos, cujo projeto garante a ausência de ressonâncias na frequência de rotação de operação, fixados de forma confiável na fundação, instalados em rolamentos em bom estado, estão sujeitos ao balanceamento.
- Máquinas defeituosas devem ser reparadas antes do balanceamento. Caso contrário, o balanceamento de qualidade não é possível.
O balanceamento não substitui o reparo!
A principal tarefa do balanceamento é encontrar a massa e a localização das massas compensatórias que contrabalançam as forças centrífugas.
Como mencionado acima, para rotores rígidos, geralmente é necessário e suficiente instalar duas massas compensadoras. Isso eliminará tanto o desbalanceamento estático quanto o dinâmico do rotor. O esquema geral para medição de vibração durante o balanceamento é o seguinte.
Os sensores de vibração são instalados nos apoios dos rolamentos nos pontos 1 e 2. Um marcador de rotação é fixado no rotor, geralmente com fita refletiva. A marca de RPM é usada pelo tacômetro a laser para determinar a velocidade do rotor e a fase do sinal de vibração.
Como o balanceamento dinâmico é realizado (método de três corridas)
Na maioria dos casos, o balanceamento dinâmico é realizado pelo método de três partidas. O método baseia-se no fato de que massas de teste de peso conhecido são colocadas no rotor em série nos planos 1 e 2 e os pesos e a localização das massas de balanceamento são calculados com base nos resultados das mudanças nos parâmetros de vibração.
O local de instalação das massas é chamado de plano de correção. Geralmente, os planos de correção são selecionados na área dos apoios dos rolamentos nos quais o rotor é instalado.
Na primeira partida, a vibração inicial é medida. Em seguida, uma massa de teste de peso conhecido é colocada no rotor mais próximo de um dos rolamentos. Uma segunda partida é realizada e os parâmetros de vibração são medidos, que devem mudar devido à instalação da massa de teste. Em seguida, a massa de teste no primeiro plano é removida e instalada no segundo plano. Uma terceira partida de teste é realizada e os parâmetros de vibração são medidos. A massa de teste é removida e o software calcula automaticamente as massas e os ângulos de instalação das massas de balanceamento.
O objetivo de instalar as massas de teste é determinar como o sistema reage às mudanças no desbalanceamento. Os pesos e as localizações das massas de teste são conhecidos, portanto, o software pode calcular os chamados coeficientes de influência, mostrando como a introdução de um desbalanceamento conhecido afeta os parâmetros de vibração. Os coeficientes de influência são características do próprio sistema mecânico e dependem da rigidez dos apoios e da massa (inércia) do sistema rotor-apoios.
Para o mesmo tipo de mecanismos do mesmo projeto, os coeficientes de influência serão próximos. É possível salvá-los na memória do computador e usá-los para o balanceamento de mecanismos do mesmo tipo sem partidas de teste, o que aumenta significativamente a produtividade do balanceamento. Observe que a massa das massas de teste deve ser escolhida de tal forma que os parâmetros de vibração mudem perceptivelmente quando as massas de teste são instaladas. Caso contrário, o erro de cálculo dos coeficientes de influência aumenta e a qualidade do balanceamento se deteriora.
Como se pode ver na Fig. 1, a força centrífuga atua na direção radial, ou seja, perpendicular ao eixo do rotor. Portanto, os sensores de vibração devem ser instalados de modo que seu eixo de sensibilidade também aponte na direção radial. Geralmente, a rigidez da fundação na direção horizontal é menor, então a vibração na direção horizontal é maior. Portanto, para aumentar a sensibilidade, os sensores devem ser instalados de modo que seu eixo de sensibilidade também esteja direcionado horizontalmente. Embora não haja diferença fundamental. Além da vibração na direção radial, a vibração na direção axial, ao longo do eixo de rotação do rotor, deve ser monitorada. Essa vibração geralmente não é causada pelo desbalanceamento, mas por outras causas, principalmente relacionadas ao desalinhamento dos eixos conectados através do acoplamento.
Essa vibração não pode ser eliminada pelo balanceamento, caso em que é necessário o alinhamento. Na prática, essas máquinas geralmente apresentam tanto desbalanceamento do rotor quanto desalinhamento dos eixos, o que torna a tarefa de eliminar a vibração muito mais difícil. Nesses casos, é necessário centralizar a máquina primeiro e depois balanceá-la. (Embora, com forte desbalanceamento de momento, a vibração também ocorra na direção axial devido ao "torcimento" da estrutura da fundação.)
Artigos relacionados (exemplos de bancadas de balanceamento)
- Bancada de balanceamento com suporte flexível
- Balanceamento dos rotores de motores elétricos
- Suportes de balanceamento simples, mas eficazes
Critérios para avaliação da qualidade dos mecanismos de balanceamento
A qualidade de balanceamento dos rotores (mecanismos) pode ser avaliada de duas maneiras. O primeiro método envolve comparar a quantidade de desbalanceamento residual determinada durante o processo de balanceamento com a tolerância para desbalanceamento residual. Essas tolerâncias para as diferentes classes de rotor são especificadas na ISO 21940-11 (anteriormente ISO 1940-1).
No entanto, o cumprimento das tolerâncias especificadas não pode garantir totalmente a confiabilidade operacional do mecanismo, associada à conquista do nível mínimo de sua vibração. Isso é explicado pelo fato de que a magnitude da vibração do mecanismo é determinada não apenas pela magnitude da força associada ao desbalanceamento residual de seu rotor, mas também depende de vários outros parâmetros, incluindo: a rigidez k dos elementos estruturais do mecanismo, sua massa m, o fator de amortecimento, bem como a frequência de rotação. Portanto, para estimar as qualidades dinâmicas do mecanismo (incluindo a qualidade de seu balanceamento), em vários casos, recomenda-se estimar o nível de vibração residual do mecanismo, que é regulamentado por uma série de normas.
A norma mais comum, que regula os níveis admissíveis de vibração de mecanismos, é a ISO 10816-3-2002. Com sua ajuda, é possível definir tolerâncias para qualquer tipo de máquina, levando em conta a potência de sua transmissão elétrica.
Além desse padrão universal, há uma série de padrões especializados desenvolvidos para tipos específicos de máquinas. Por exemplo, ISO 31350-2007, ISO 7919-1-2002, etc.
Normas e referências
- ISO 1940-1:2007. Vibração. Requisitos para a qualidade de balanceamento de rotores rígidos. Parte 1. Determinação do desbalanceamento admissível.
- ISO 10816-3:2009. Vibração mecânica — Avaliação da vibração de máquinas por medições em partes não rotativas — Parte 3: Máquinas industriais com potência nominal acima de 15 kW e velocidades nominais entre 120 r/min e 15 000 r/min quando medidas in situ.
- ISO 14694:2003. Ventiladores industriais — Especificações para qualidade de balanceamento e níveis de vibração.
- ISO 7919-1:2002. Vibração de máquinas sem movimento alternativo — Medições em eixos rotativos e critérios de avaliação — Orientação geral.
FAQ
O balanceamento remove toda a vibração?
Não. O balanceamento remove a vibração causada pela distribuição assimétrica da massa do rotor em relação ao seu eixo de rotação. Vibração de desalinhamento, defeitos de rolamento, forças aerodinâmicas/hidrodinâmicas, forças eletromagnéticas e outras causas requerem diagnósticos e ações corretivas separadas.
Por que o balanceamento pode falhar perto da ressonância?
Perto da ressonância, pequenas mudanças de velocidade podem causar grandes mudanças na amplitude de vibração e um deslocamento de fase de 180°. Nessas condições, os resultados de medição tornam-se instáveis e os procedimentos convencionais de balanceamento podem não convergir sem métodos especiais.
Quando você precisa de balanceamento em um plano versus dois planos?
Para um rotor rígido, duas massas separadas ao longo do comprimento do rotor são geralmente necessárias e suficientes para eliminar o desbalanceamento estático e dinâmico combinado. Rotores estreitos geralmente apresentam principalmente desbalanceamento estático, mas a deformação e a geometria podem introduzir um componente dinâmico que pode exigir correção em dois planos.
O que deve ser feito antes do balanceamento?
Certifique-se de que a máquina esteja em condições de operação: montagem confiável na fundação, rolamentos saudáveis, sem folga mecânica severa e sem fontes óbvias de não linearidade. O balanceamento não é um substituto para a reparação.
Principais conclusões
- O balanceamento corrige a excitação relacionada à massa (centrífuga); ele não resolve desalinhamento, danos aos rolamentos ou fontes eletromagnéticas/aerodinâmicas.
- A ressonância e a não linearidade podem tornar o balanceamento convencional ineficaz ou inseguro.
- Para rotores rígidos, o balanceamento em dois planos é a solução geral para o desbalanceamento estático + dinâmico combinado.
