A análise de vibração é uma técnica fundamental para o diagnóstico da condição técnica de máquinas. Diferentes falhas em máquinas produzem padrões característicos no espectro de frequência de vibração. Ao examinar o espectro de frequência das vibrações da máquina (tipicamente por meio da análise FFT), é possível identificar tipos específicos de defeitos. Abaixo, as categorias comuns de defeitos (desbalanceamento, desalinhamento, folga, defeitos em rolamentos, falhas em engrenagens) são apresentadas em tabelas. Cada tabela descreve os subtipos de falha, descrevendo seu espectro de vibração típico, os componentes espectrais observados, as principais características de identificação e um gráfico ilustrativo do espectro (incorporado como SVG). Todas as referências de frequência usam múltiplos da velocidade de operação (por exemplo, "1×" = frequência de uma vez por revolução).
Desequilíbrio
| Tipo de defeito | Descrição do espectro | Breve descrição dos componentes espectrais | Característica principal | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Desequilíbrio estático (Um plano) | O espectro é dominado por um único pico na velocidade fundamental de operação (1 × RPM): A vibração é senoidal, com energia mínima em outras frequências. | Principalmente um forte componente de frequência rotacional 1×. Poucos ou nenhum harmônico superior (um tom 1× puro): | Grande amplitude de 1× em todas as direções radiais: a vibração em ambos os mancais está em fase (sem diferença de fase entre as duas extremidades):. Uma mudança de fase de aproximadamente 90° é frequentemente observada entre medições horizontais e verticais no mesmo mancal. | |
| Desequilíbrio dinâmico (Dois planos/Casal) | O espectro também apresenta um pico de frequência dominante de uma vez por revolução (1×), semelhante ao desequilíbrio estático. A vibração ocorre na velocidade de rotação, sem conteúdo significativo de frequência mais alta se o desequilíbrio for o único problema. | Componente dominante de 1× RPM (frequentemente com "oscilação" ou oscilação do rotor): Harmônicos mais altos geralmente estão ausentes, a menos que outras falhas estejam presentes. | 1× vibração em cada rolamento é fora de fase – há uma diferença de fase de cerca de 180° entre a vibração nas duas extremidades do rotor (indicando um desequilíbrio de par). O forte pico 1× com essa relação de fase é a assinatura do desequilíbrio dinâmico. |
Desalinhamento
| Tipo de defeito | Descrição do espectro | Breve descrição dos componentes espectrais | Característica principal | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Desalinhamento Paralelo (Eixos Offset) | O espectro de vibração apresenta energia elevada na velocidade fundamental (1×) e em seus harmônicos 2× e 3×, especialmente na direção radial. Tipicamente, a componente 1× é dominante, com desalinhamento presente, acompanhada por uma notável componente 2×. | Contém picos significativos nas frequências de rotação do eixo de 1×, 2× e 3×. Estes aparecem predominantemente em medições de vibração radial (perpendicular ao eixo): | Vibrações elevadas de 1× e 2× na direção radial são indicativas. Uma diferença de fase de 180° entre as medições de vibração radial em lados opostos do acoplamento é frequentemente observada, distinguindo-a do desequilíbrio puro. | |
| Desalinhamento angular (Eixos Inclinados) | O espectro de frequência mostra fortes harmônicos da velocidade do eixo, notavelmente um componente proeminente de velocidade de operação 2× além do 1×: vibração em 1×, 2× (e frequentemente 3×) aparece, com vibração axial (ao longo do eixo) sendo significativa. | Picos notáveis em 1× e 2× (e às vezes 3×) de velocidade de operação: O componente 2× costuma ser tão grande quanto ou maior que o 1×. Essas frequências são pronunciadas no espectro de vibração axial (ao longo do eixo da máquina): | Amplitude relativamente alta do segundo harmônico (2×) em comparação com 1×, combinada com forte vibração axial. As medições axiais em ambos os lados do acoplamento estão 180° defasadas, uma característica de desalinhamento angular. |
Frouxidão
| Tipo de defeito | Descrição do espectro | Breve descrição dos componentes espectrais | Característica principal | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Frouxidão mecânica (Frouxidão do componente) | O espectro é rico em harmônicos da velocidade de corrida. Uma ampla gama de múltiplos inteiros de 1× (de 1× até ordens mais altas, como ~10×) aparece com amplitudes significativas. Em casos avançados, frequências subharmônicas (por exemplo, 0,5×) também podem surgir. | Múltiplas harmônicas de velocidade de corrida predominam (1×, 2×, 3×… até cerca de 10×). Ocasionalmente, componentes de frequência fracionária (de meia ordem) em 1/2×, 3/2×, etc., podem estar presentes devido a impactos repetitivos. | Uma distinta "série harmônica" de picos no espectro – numerosos picos igualmente espaçados em múltiplos inteiros da frequência de rotação. Isso indica peças soltas ou mal encaixadas, causando impactos repetidos. A presença de muitos harmônicos (e possivelmente subharmônicos de meia ordem) é uma armadura de clave. | |
| Frouxidão Estrutural (Frouxidão da base/montagem) | O espectro de vibração é frequentemente dominado por uma ou duas vezes a velocidade de operação. Comumente, um pico a 1× RPM e/ou um pico a 2× RPM aparecerá no espectro. Harmônicos mais altos, além de 2×, geralmente apresentam amplitude muito menor em comparação com esses fundamentos. | Apresenta principalmente componentes de frequência em 1× e 2× a velocidade do eixo. Outros harmônicos (3×, 4×, etc.) geralmente estão ausentes ou são menores. O componente 1× ou 2× pode predominar dependendo da natureza da folga (por exemplo, um impacto por revolução ou dois impactos por revolução). | Um pico notavelmente alto de 1× ou 2× (ou ambos) em relação ao restante do espectro, indicando frouxidão dos suportes ou da estrutura. Frequentemente, a vibração é mais forte na direção vertical se a máquina estiver montada de forma frouxa. Um ou dois picos dominantes de baixa ordem com poucos harmônicos mais altos são característicos de frouxidão estrutural ou da fundação. |
Defeitos de rolamento
| Tipo de defeito | Descrição do espectro | Breve descrição dos componentes espectrais | Característica principal | Gráfico SVG |
|---|---|---|---|---|
| Defeito na pista externa | O espectro de vibração exibe uma série de picos correspondentes à frequência do defeito na pista externa e seus harmônicos. Esses picos geralmente ocorrem em frequências mais altas (não múltiplos inteiros da rotação do eixo) e indicam cada vez que um elemento rolante passa sobre a falha na pista externa. | Múltiplos harmônicos da frequência de passagem de esferas da pista externa (BPFO) estão presentes. Normalmente, 8 a 10 harmônicos de BPFO podem ser observados no espectro para uma falha pronunciada na pista externa. O espaçamento entre esses picos é igual à BPFO (uma frequência característica determinada pela geometria e velocidade do rolamento). | A assinatura é uma sequência distinta de picos no BPFO e seus harmônicos sucessivos. A presença de numerosos picos de alta frequência uniformemente espaçados (BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO, …) indica claramente um defeito no rolamento da pista externa. | |
| Defeito na Raça Interna | O espectro de uma falha na pista interna apresenta vários picos proeminentes na frequência da falha na pista interna e seus harmônicos. Além disso, cada um desses picos de frequência da falha é normalmente acompanhado por picos de banda lateral espaçados na frequência da velocidade de operação (1×). | Contém múltiplos harmônicos da frequência de passagem de esferas da pista interna (BPFI), frequentemente na ordem de 8 a 10 harmônicos. Caracteristicamente, esses picos de BPFI são modulados por bandas laterais a ±1× RPM – ou seja, ao lado de cada harmônico de BPFI, surgem picos laterais menores, separados do pico principal por uma quantidade igual à frequência de rotação do eixo. | O sinal revelador é a presença de harmônicos de frequência de defeito na pista interna (BPFI) com um padrão de banda lateral. As bandas laterais espaçadas na velocidade do eixo ao redor dos harmônicos BPFI indicam que o defeito na pista interna está sendo carregado uma vez por rotação, confirmando um problema na pista interna e não na pista externa. | |
| Defeito do elemento rolante (Bola/Rolo) | Um defeito em um elemento rolante (esfera ou rolo) produz vibração na frequência de rotação do elemento rolante e em seus harmônicos. O espectro mostrará uma série de picos que não são múltiplos inteiros da velocidade do eixo, mas sim múltiplos da frequência de rotação da esfera/rolo (BSF). Um desses picos harmônicos costuma ser significativamente maior que os outros, refletindo a quantidade de elementos rolantes danificados. | Picos na frequência fundamental de defeitos do elemento rolante (BSF) e seus harmônicos. Por exemplo, BSF, 2×BSF, 3×BSF, etc., aparecerão. Notavelmente, o padrão de amplitude desses picos pode indicar o número de elementos danificados – por exemplo, se o segundo harmônico for maior, pode sugerir que duas esferas/rolos apresentam lascas. Frequentemente, alguma vibração nas frequências de defeitos da pista acompanha isso, visto que danos ao elemento rolante comumente levam também a danos na pista. | A presença de uma série de picos espaçados pela BSF (frequência de rotação do elemento de rolamento) em vez da frequência de rotação do eixo identifica um defeito no elemento rolante. Uma amplitude particularmente alta do N-ésimo harmônico da BSF frequentemente indica que N elementos estão danificados (por exemplo, um pico 2 × BSF muito alto pode indicar duas esferas com defeitos). | |
| Defeito na gaiola (Gaiola de rolamento / FTF) | Um defeito na gaiola (separador) de um rolamento gera vibração na frequência de rotação da gaiola – a Frequência Fundamental do Trem (FTF) – e seus harmônicos. Essas frequências são geralmente subsíncronas (abaixo da velocidade do eixo). O espectro apresentará picos em FTF, 2×FTF, 3×FTF, etc., e frequentemente alguma interação com outras frequências do rolamento devido à modulação. | Picos de baixa frequência correspondentes à frequência de rotação da gaiola (FTF) e seus múltiplos inteiros. Por exemplo, se a FTF for ≈ 0,4× da velocidade do eixo, você poderá observar picos em ~0,4×, ~0,8×, ~1,2×, etc. Em muitos casos, um defeito na gaiola coexiste com defeitos de corrida, de modo que a FTF pode modular os sinais de defeitos de corrida, produzindo frequências de soma/diferença (bandas laterais em torno das frequências de corrida). | Um ou mais picos subharmônicos (abaixo de 1×) alinhados com a taxa de rotação da gaiola do rolamento (FTF) são indicativos de um problema na gaiola. Isso frequentemente aparece junto com outros indícios de falha no rolamento. A assinatura principal é a presença de FTF e seus harmônicos no espectro, o que é incomum, a menos que a gaiola esteja falhando. |
Falhas de engrenagem
| Tipo de defeito | Descrição do espectro | Breve descrição dos componentes espectrais | Característica principal | Gráfico SVG |
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| Excentricidade da engrenagem / eixo torto | Essa falha causa modulação da vibração da engrenagem. No espectro, o pico da frequência da engrenagem (GMF) é circundado por picos de banda lateral espaçados na frequência de rotação do eixo da engrenagem (1 × RPM da engrenagem). Frequentemente, a vibração da própria engrenagem, que varia de 1 × a velocidade de rotação, também é elevada devido ao efeito de desequilíbrio da excentricidade. | Aumento notável na amplitude na frequência da malha da engrenagem e em seus harmônicos inferiores (por exemplo, 1×, 2×, 3× GMF). Bandas laterais nítidas aparecem ao redor do GMF (e às vezes ao redor de seus harmônicos) em intervalos iguais a 1× a taxa de rotação da engrenagem afetada. A presença dessas bandas laterais indica modulação da amplitude da frequência da malha pela rotação da engrenagem. | A característica marcante é a frequência da engrenagem com faixas laterais pronunciadas em 1× a frequência da engrenagem. Este padrão de faixas laterais (picos igualmente espaçados ao redor do GMF pela velocidade de rotação) indica fortemente excentricidade da engrenagem ou um eixo de engrenagem torto. Além disso, a vibração fundamental (1×) da engrenagem pode ser maior que o normal. | |
| Desgaste ou danos nos dentes da engrenagem | Falhas nos dentes da engrenagem (como dentes desgastados ou quebrados) produzem um aumento na vibração na frequência da engrenagem e em seus harmônicos. O espectro frequentemente apresenta múltiplos picos de GMF (1×GMF, 2×GMF, etc.) de alta amplitude. Além disso, inúmeras frequências de banda lateral aparecem ao redor desses picos de GMF, espaçadas pela frequência de rotação do eixo. Em alguns casos, também pode ser observada a excitação de frequências naturais da engrenagem (ressonâncias) com bandas laterais. | Picos elevados na frequência da engrenagem (frequência de engrenamento dos dentes) e seus harmônicos (por exemplo, 2×GMF). Ao redor de cada harmônico principal da engrenagem, há picos de banda lateral separados por 1× da velocidade de rotação. O número e o tamanho das bandas laterais ao redor dos componentes 1×, 2× e 3× da engrenagem tendem a aumentar com a gravidade do dano aos dentes. Em casos graves, podem surgir picos adicionais correspondentes às frequências de ressonância da engrenagem (com suas próprias bandas laterais). | A característica distintiva são múltiplos harmônicos de frequência de malha de engrenagens de alta amplitude, acompanhados por padrões de bandas laterais densas. Isso indica passagem irregular de dentes devido a desgaste ou a um dente quebrado. Uma engrenagem muito desgastada ou danificada apresentará bandas laterais extensas (em intervalos de 1x a velocidade da engrenagem) ao redor dos picos de frequência da malha, distinguindo-a de uma engrenagem saudável (que teria um espectro mais limpo concentrado em GMF). |
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