Entendendo os defeitos dos elementos rolantes

Dispositivos

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Dispositivos

Balanset-4

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Peças

Tamanho do suporte magnético-60-kgf

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Peças

Fita reflexiva

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Dispositivos

Balanceador dinâmico "Balanset-1A" OEM

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Definição: O que são defeitos em elementos rolantes?

Defeitos do elemento rolante São danos, falhas ou imperfeições nas esferas ou rolos dos rolamentos. Esses defeitos incluem lascas superficiais, trincas, contaminação interna, inclusões de material e imperfeições geométricas. Quando um elemento rolante defeituoso gira dentro do rolamento, ele cria impactos nas pistas interna e externa, gerando vibração no frequência de rotação da bola (BSF) com bandas laterais características em frequência da gaiola (FTF) espaçamento.

Os defeitos nos elementos rolantes são menos comuns do que os defeitos nas pistas de rolamento, representando aproximadamente 10-15% das falhas em rolamentos, mas quando ocorrem, produzem sinais de vibração distintos e podem progredir rapidamente para a falha completa do rolamento.

Tipos de defeitos em elementos rolantes

1. Lascas superficiais

O defeito mais comum nos elementos rolantes:

• Causa: A fadiga por contato de rolamento causa o desprendimento de material.
• Aparência: Cratera ou buraco na superfície da bola/rolo
• Tamanho: Normalmente, mede inicialmente de 0,5 a 3 mm, podendo crescer até ficar maior.
• Impacto: Causa impactos em ambas as raças à medida que o defeito as atinge.
• Freqüência: Gera vibração em BSF e 2×BSF

2. Rachaduras

• Causa: Sobrecarga, danos por impacto ou fadiga
• Tipos: Rachaduras superficiais ou rachaduras subsuperficiais
• Progressão: A rachadura se propaga até que o pedaço se desprenda (tornando-se uma lasca).
• Detecção: Difícil de detectar até que ocorra o lascamento.
• Perigo: Pode levar a uma falha catastrófica repentina se a bola se fragmentar.

3. Inclusões de Material

• Causa: Defeitos de fabricação — presença de material estranho ou vazios no aço do rolamento.
• Efeito: Cria concentração de estresse, inicia fadiga prematura
• Detecção: Geralmente não é detectável até que ocorra lascamento ao redor da inclusão.
• Prevenção: Materiais de rolamento de alta qualidade com aço limpo

4. Contaminação embutida

• Causa: Partículas duras (sujeira, lascas de metal) prensadas na superfície da esfera
• Efeito: Cria uma saliência que afeta as corridas.
• Progressão: A indentação torna-se um ponto de concentração de tensão, podendo levar ao lascamento.
• Detecção: Gera vibração de impacto no BSF

5. Danos causados por corrosão e umidade

• Aparência: Manchas de ferrugem, corrosão, rugosidade da superfície
• Progressão: Áreas corroídas tornam-se pontos de início de fadiga.
• Prevenção: Vedação adequada, lubrificantes com inibidores de corrosão.

6. Brinelling e amassamento

• Causa: Carga de impacto (queda, choque, danos por manuseio)
• Aparência: Marcas permanentes na superfície da bola
• Efeito: Amassados criam impactos e concentrações de tensão.
• Prevenção: Manuseio cuidadoso, procedimentos de instalação adequados

Assinatura de vibração

Conteúdo de frequência

Os defeitos nos elementos rolantes produzem padrões distintos:

• Frequência primária: BSF (frequência de rotação da bola), normalmente 2 a 3 vezes a velocidade de corrida
• Segundo harmônico: 2×BSF geralmente mais forte que o fundamental (o defeito atinge ambas as raças por revolução)
• Espaçamento da banda lateral: FTF (frequência da gaiola) bandas laterais, NÃO bandas laterais 1×
• Padrão: BSF ± FTF, BSF ± 2×FTF, criando uma “cerca de estacas” com espaçamento FTF

Características distintivas

Recurso	Defeito na pista externa	Defeito na Raça Interna	Defeito do elemento rolante
Frequência primária	BPFO (3-5×)	BPFI (5-7×)	BSF (2-3×)
Espaçamento da banda lateral	Nenhuma ou mínima	±1× (velocidade do eixo)	±FTF (velocidade da gaiola)
Estabilidade de amplitude	Relativamente estável	Estável	Variável (depende da posição da bola)
Ocorrência	Mais comum (~40%)	Comum (~35%)	Menos comum (~10-15%)

Variabilidade de amplitude

Uma característica marcante dos defeitos em elementos rolantes:

• A amplitude varia entre as medições conforme a carga do elemento defeituoso varia.
• Quando a bola defeituosa está na zona de carga: alta amplitude
• Quando a esfera defeituosa está na zona oposta à da carga: amplitude menor
• Essa variabilidade pode complicar a análise de tendências, mas é um indicador de defeitos na bola.

Progressão e Consequências

Desenvolvimento de defeitos

1. Iniciação: Pequena fissura ou inclusão na superfície
2. Micro-espalhamento: Um pequeno pedaço de material se desprende.
3. Crescimento de Spall: Impactos nas bordas dos defeitos propagam o dano.
4. Múltiplas lascas: Danos secundários causados por detritos geram defeitos adicionais.
5. Fragmentação da bola: Em casos graves, a bola inteira pode rachar e se fragmentar.
6. Fracasso total: O rolamento perde a capacidade de suportar carga.

Dano Secundário

• Danos causados pela corrida: A esfera defeituosa danifica as superfícies internas e externas da pista.
• Circulação de detritos: O material fragmentado cria abrasão de três corpos.
• Danos na gaiola: Irregularidades na superfície da bola podem danificar as cavidades da gaiola.
• Deterioração rápida: Assim que uma bola é danificada, as outras a seguem rapidamente.

Causas comuns

Defeitos de fabricação e de materiais

• Inclusões internas ou vazios no material da bola
• Tratamento térmico inadequado
• defeitos de acabamento superficial
• Imperfeições geométricas (bolas fora de forma)

Danos na instalação

• Impacto durante o manuseio (queda, impacto)
• O desgaste por efeito Brinell causado por sobrecarga estática ou vibração em posição estática.
• Contaminação durante a instalação por incorporação de partículas

Condições de operação

• Lubrificação inadequada causando danos na superfície
• Sobrecarga acelera a fadiga
• Corrente elétrica através do rolamento causando corrosão por pitting
• Ambiente corrosivo que ataca as superfícies das bolas
• Contaminação por partículas duras criando sulcos

Detecção e Diagnóstico

Análise de vibração

• Calculate BSF e FTF para rolamento instalado
• Pesquisa espectro de envelope para o pico BSF
• Verificar o padrão de banda lateral FTF (característica diagnóstica fundamental)
• Verifique se há 2×BSF, que geralmente apresenta maior amplitude.
• Múltiplas medições podem apresentar variabilidade de amplitude.

Inspeção Física

• Desmonte o rolamento e inspecione cada esfera/rolo individualmente.
• Procure por lascas, rachaduras, material incrustado e corrosão.
• Sinta a rugosidade da superfície (bolas lisas vs. bolas ásperas)
• Verificar a precisão geométrica (fora de círculo).
• Fotografe os defeitos para fins de documentação.

Ações Corretivas

Resposta imediata

• Aumentar a frequência de monitoramento com base na gravidade.
• Plano de substituição de rolamentos
• Investigar a causa raiz para evitar recorrências.
• Verifique se há danos secundários nas pistas.

Análise de Causa Raiz

• Analisar a seleção de rolamentos (classificação adequada?)
• Verificar se a lubrificação é adequada
• Verifique as fontes de contaminação.
• Avaliar as práticas de instalação
• Considere a especificação aprimorada dos rolamentos em caso de falha prematura.

Defeitos em elementos rolantes, embora menos comuns que defeitos em pistas de rolamento, exigem a compreensão de sua assinatura de frequência BSF característica, com bandas laterais FTF, para um diagnóstico preciso. A detecção precoce por meio da análise do envelope permite a manutenção planejada antes que o defeito progrida para danos severos no rolamento e potencial falha catastrófica.

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