O que é FTF? Frequência Fundamental de Trem de Rolamentos • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é FTF? Frequência Fundamental de Trem de Rolamentos • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é FTF? Frequência Fundamental do Trem de Rolamentos

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Entendendo FTF – Frequência Fundamental de Trens

Definição: O que é FTF?

FTF (Frequência Fundamental do Trem, também chamada de frequência de gaiola ou frequência de retenção) é uma das quatro frequências fundamentais. frequências de falhas em rolamentos, representando a velocidade de rotação da gaiola do rolamento (também chamada de separador ou retentor) que mantém os elementos rolantes em posição e preserva o espaçamento entre eles. A gaiola orbita ao redor do rolamento, carregando os elementos rolantes consigo, e completa uma revolução no tempo que leva para todos os elementos rolantes darem uma volta completa ao redor do rolamento.

A FTF é a mais baixa das quatro frequências de rolamento, variando tipicamente de 0,35× a 0,48× a velocidade do eixo (subsíncrona). Embora seja a menos utilizada para detecção de defeitos (defeitos na gaiola são raros), a FTF desempenha um papel importante como a frequência de modulação que cria faixas laterais em torno de outras frequências de falha de rolamentos, particularmente BSF.

Cálculo Matemático

Fórmula

O FTF é calculado usando a geometria do rolamento e a velocidade do eixo:

  • FTF = (n / 2) × [1 – (Bd/Pd) × cos β]

Variáveis

  • n = Frequência de rotação do eixo (Hz) ou velocidade (RPM/60)
  • Bd = Diâmetro da bola ou do rolo
  • Pd = Diâmetro primitivo (diâmetro do círculo que passa pelos centros dos elementos rolantes)
  • β = Ângulo de contato

Forma simplificada

Para rolamentos com ângulo de contato zero (β = 0°):

  • FTF ≈ (n / 2) × [1 – Bd/Pd]
  • Para rolamentos típicos com Bd/Pd ≈ 0,2, isso resulta em FTF ≈ 0,4 × n
  • Regra prática: FTF normalmente 0,4× a velocidade do eixo (40% da frequência do eixo)

Alcance típico

  • O FTF normalmente varia de 0,35 a 0,48 vezes a velocidade do eixo, dependendo da geometria do rolamento.
  • Exemplo: 1800 RPM (30 Hz) → FTF ≈ 12 Hz (0,4× velocidade do eixo)
  • Sempre subsíncrono (menos de 1× a velocidade de funcionamento)
  • A mais baixa das quatro frequências de rolamento.

Significado físico

Movimento da gaiola

A rotação da gaiola é determinada pelos elementos rolantes:

  • Os elementos rolantes rolam (sem deslizar) entre as pistas interna e externa.
  • A gaiola se move à velocidade média dos centros dos elementos rolantes.
  • A velocidade é aproximadamente o ponto médio entre a pista externa estacionária (0) e a pista interna rotativa (velocidade do eixo).
  • Portanto, a gaiola gira a aproximadamente 40% da velocidade do eixo.

Função da gaiola

  • Espaçamento: Mantém um espaçamento uniforme entre os elementos rolantes.
  • Orientação: Mantém os elementos rolantes na órbita correta.
  • Lubrificação: Pode ajudar a distribuir o lubrificante.
  • Impede o contato: Impede que os elementos rolantes se toquem.

Quando o FTF aparece nos espectros de vibração

Defeitos diretos da gaiola

Os picos primários de FTF aparecem quando a própria gaiola está defeituosa:

  • Gaiola Quebrada: Estrutura da gaiola fraturada ou rachada
  • Bolsos desgastados: Folga excessiva entre a gaiola e os elementos rolantes
  • Esfregar a gaiola: Gaiola em contato com raças ou focas
  • Freqüência: Pico FTF direto com harmônicos
  • Raridade: Defeitos que afetam apenas a gaiola são incomuns (< 5% de falhas)

Modulação de banda lateral (mais comum)

O FTF aparece mais comumente como espaçamento da banda lateral em torno do BSF:

  • Quando houver defeito no elemento rolante (BSF ativo)
  • A intensidade do impacto da bola defeituosa varia ao longo de sua órbita.
  • A variação ocorre na frequência orbital da gaiola (FTF).
  • Cria bandas laterais: BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, BSF ± 3×FTF
  • Padrão de diagnóstico para defeitos em elementos rolantes

Em instabilidade de rolamento

  • Vibrações subsíncronas decorrentes da instabilidade induzida pelo rolamento podem ocorrer perto do FTF (Field Transfer Flag - Filtro de Campo Fixo).
  • Pode indicar problemas de pré-carga inadequada ou folga insuficiente nos rolamentos.
  • Distinguível dos defeitos de gaiola por características diferentes (contínuo vs. impactante)

Diagnóstico de defeitos na gaiola

Sintomas de problemas na gaiola

  • Pico na frequência FTF em espectro de vibração
  • Harmônicos em 2×FTF, 3×FTF, etc.
  • Amplitude frequentemente errática ou variável
  • Pode ser acompanhado de ruído audível (cliques ou chocalhos).
  • Por vezes visível na forma de onda temporal como impactos periódicos.

Causas de defeitos em gaiolas

  • Lubrificação inadequada: Lubrificação inadequada causando desgaste da gaiola
  • Operação em alta velocidade: Forças centrífugas excessivas na gaiola
  • Contaminação: Partículas que danificam o material da gaiola ou os bolsos.
  • Superaquecimento: Distorção térmica ou amolecimento do material da gaiola
  • Fadiga: Fadiga de alto ciclo em seções finas de gaiola
  • Danos durante a instalação: A gaiola entortou ou foi danificada durante a montagem.

Importância prática

Como marcador diagnóstico

O principal valor diagnóstico do FTF reside no espaçamento das bandas laterais:

  • 1× Faixas laterais: Indicar defeitos na pista interna (modulação pela rotação do eixo)
  • Bandas laterais FTF: Indica defeitos nos elementos rolantes (modulação pelo movimento orbital da gaiola)
  • Reconhecimento de padrões: O espaçamento da faixa lateral identifica imediatamente o tipo de defeito.
  • Diagnóstico Avançado: A compreensão da FTF permite a interpretação adequada de espectros de rolamento complexos.

Em Diagnóstico Automatizado

  • Os analisadores de vibração modernos calculam automaticamente todas as quatro frequências.
  • O software identifica picos em BPFO, BPFI, BSF e FTF.
  • Detecção automática de banda lateral usando FTF e 1× como critérios de busca.
  • A gravidade foi avaliada com base na amplitude e no conteúdo harmônico.

Relação com outras frequências de azimute

Hierarquia de Frequência

As quatro frequências de azimute, em ordem de grandeza:

  • Mais baixo: FTF (0,4× velocidade do eixo)
  • Baixo-Médio: BSF (2-3× velocidade do eixo)
  • Médio: BPFO (3-5× velocidade do eixo)
  • Mais alto: BPFI (5-7× velocidade do eixo)

Relações Matemáticas

  • Todas as quatro frequências estão relacionadas através da geometria do rolamento.
  • O conhecimento de uma frequência e tipo de direção permite o cálculo de outras.
  • As relações entre as frequências permanecem constantes para um determinado modelo de rolamento.
  • Fornece verificação cruzada do diagnóstico.

A FTF, embora seja a frequência de falha mais baixa e menos comumente observada diretamente dentre as frequências de falha em rolamentos, desempenha um papel crucial no diagnóstico de rolamentos. Sua função como frequência de modulação para defeitos em elementos rolantes e seu potencial como indicador de problemas na gaiola tornam a compreensão da FTF essencial para uma avaliação completa e precisa da condição do rolamento.

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