Questões Vibracionais | Machine Service, Inc.

Vibrações do eixo de acionamento

Existem cinco tipos de vibrações induzidas pelo eixo de acionamento que estão associadas aos parâmetros de instalação de um eixo de acionamento. Vamos explicar todos eles, na esperança de que você possa “head-off” um problema antes que ele ocorra. Eles são:

• Vibrações transversais
• Vibrações torcionais
• Vibrações de excitação inercial
• Vibrações de casal secundário, e…
• Vibrações de velocidade crítica

Vibrações transversais

Vibrações causadas por desequilíbrio.

Todos os eixos de transmissão devem ser balanceados nas suas velocidades de aplicação.

• Pense nisto…quando foi a última vez que NÃO teve os seus pneus balanceados?
• Os eixos de transmissão são pesados…muito mais pesados que um pneu
• Os eixos de transmissão giram muito mais rápido que um pneu.

O senso comum diz que não devemos hesitar em equilibrar um objeto que é mais pesado e gira mais rápido que os nossos pneus…especialmente se houver a possibilidade de que isso possa levar a uma falha grave.

Todos os eixos de acionamento devem ser inspecionados para verificar se faltam pesos de balanceamento a cada intervalo de serviço.

Uma vibração transversal SEMPRE ocorre na velocidade do eixo de acionamento, e ocorre de uma só vez por revolução. Se você experimentar uma vibração que seja sensível à velocidade, mande verificar o equilíbrio do eixo de acionamento no seu local mais próximo da Machine Service, Inc.

Vibrações torcionais

Are causada por duas coisas:

1. O ângulo de operação da junta em U na extremidade do eixo de acionamento, e…
2. A orientação (faseamento) das cangas em cada extremidade do eixo de acionamento

Uma vibração torcional é uma vibração de duas vezes por revolução.

Uma vibração de torção fará com que o eixo de accionamento, “a jusante” da junta em U frontal, “acelere” e “abrande” duas vezes por revolução.

Isso significa que uma fonte de alimentação que produz uma velocidade constante de 3.000 RPM pode realmente ser ligada a um eixo de acionamento que está mudando de velocidade 6.000 vezes por minuto.

A quantidade dessa mudança na velocidade, chamada de magnitude, ou tamanho da mudança, é proporcional ao tamanho do ângulo na extremidade do eixo de acionamento, ou a quantidade de desalinhamento entre as cangas no acionamento e a extremidade acionada do eixo de acionamento.

Vibrações torcionais são vibrações SÉRIAS

Por quê? Porque quando você varia a velocidade de um eixo de acionamento, você não só varia o torque em todos os seus componentes, mas você varia o torque em todos os componentes que estão conectados ao eixo de acionamento O torque é CARGA.

Quando você varia a carga, a duas vezes por revolução, você começa a dobrar componentes.

Você sabe o que acontece então…… a mesma coisa que acontece quando você dobra uma tampa de lata para frente e para trás. IT BREAKS.

Aqui está outra maneira de explicar isso

• Picture um eixo de acionamento funcionando a uma velocidade constante e dirigindo um caminhão ou um grande rolo em um moinho.
  A extremidade dianteira do eixo de transmissão está ligada à fonte de energia e o torque que sai da fonte de energia é bastante constante.
• A extremidade traseira do eixo de transmissão está ligada ao eixo do camião ou ao rolo e vê cargas variáveis com base no terreno ou na quantidade de trabalho que está a fazer.
• Como a extremidade dianteira produz a carga, a extremidade traseira passa-a para o veículo ou para a aplicação estacionária e se tudo estiver bem, essa carga é relativamente constante e está bem dentro das capacidades de transporte de torque do seu eixo de transmissão
• Quando algo acontece para alterar o ângulo de operação na junta em U dianteira do eixo de transmissão, uma mudança de velocidade duas vezes por revolução é introduzida na aplicação.
• A frente do eixo de accionamento continua constante, mas a extremidade traseira do eixo de accionamento começa a ver a mudança de velocidade duas vezes por revolução, e está sempre a jogar “catch-up” com a frente.
• Isto causa uma “torção” duas vezes por revolução no eixo de accionamento
• Um momento de “flexão” duas vezes por revolução é introduzido nas soldaduras do eixo de accionamento, nas estrias de deslizamento, nas juntas em U e em todos os componentes ligados na aplicação.
• Você, de fato, faz um teste de fadiga de torção no eixo de acionamento e tudo o que é usado para anexá-lo à sua aplicação.
• Os fabricantes de eixos de acionamento fazem testes de fadiga nos componentes e soldas em seus eixos de acionamento, fazendo a mesma coisa em seus laboratórios de teste. Eles mantêm uma extremidade do eixo de acionamento estacionária e prendem a outra extremidade a um atuador rotativo. Então eles o torcem até falhar.
• Se você tiver um problema de vibração torcional você experimentará soldas no tubo do eixo de acionamento que se quebram, estrias que se desgastam prematuramente e porcas e parafusos que começam a afrouxar.
• Você também começará a sentir vibrações.
• Se vir uma falha com este aspecto, deverá suspeitar de um problema de vibração torcional.

Quando um eixo de transmissão é montado, os seus componentes internos normalmente consistem numa canga deslizante numa extremidade e numa canga tubular na outra extremidade, e são normalmente montados uns em relação aos outros. Isto é chamado PHASING.

Os eixos de acionamento são montados com suas cangas em linha, ou “IN PHASE”.

Fase afeta as vibrações de torção

Um eixo de acionamento que está “em fase” e tem os ângulos de operação corretos na extremidade do eixo de acionamento não cria uma vibração de torção.

Os eixos de acionamento que NÃO estão “em fase” irão vibrar com a mesma vibração duas vezes por revolução que um eixo de acionamento com ângulos de operação incorretos.

A maneira mais fácil de se certificar que o eixo de acionamento está na fase correta é marcar o tubo e deslizar o jugo toda vez que você desmontá-lo para que você possa colocá-lo de volta em sua orientação original quando você o remontar. Se suspeita que o seu eixo de accionamento não está em fase, leve-o para o local de serviço mais próximo para inspecção.

Como se certifica que a sua aplicação no eixo de accionamento não irá criar uma vibração de torção?

1. Certifique-se de que o ângulo de operação na frente do seu eixo de accionamento e o ângulo de operação na traseira do seu eixo de accionamento são inferiores a três graus e são iguais dentro de um grau. Certifique-se de que estes ângulos estão correctos. Gire o pinhão se o problema estiver em um veículo. Calce a extremidade de condução ou a extremidade conduzida se a aplicação for uma aplicação estacionária. A correção de problemas de vibração torcional não é ciência de foguetes. Conserte os ângulos e você corrigirá o problema, é tão simples quanto isso.
   1. Para ter certeza de que a vibração torcional não entre no seu sistema de acionamento, faça os ângulos em cada extremidade do eixo de acionamento iguais uns aos outros para cancelar a vibração torcional. Entretanto, a vibração ainda estará lá se os ângulos forem muito grandes…então faça o que for necessário para tornar os ângulos de operação pequenos.
2. Certifique-se de que o seu eixo de acionamento está em fase… a mesma fase em que estava quando foi fabricado. Não desmonte o conjunto de deslizamento do seu eixo de acionamento a menos que seja absolutamente necessário.
3. Se você tiver um conjunto de eixo de acionamento de várias peças, certifique-se de que o ângulo de operação na frente de cada um dos seus eixos de acoplamento (o(s) eixo(s) com o(s) rolamento(s) ou travesseiro(s) sobre ele(s) seja inferior a um grau e meio. Certifique-se também de que os ângulos de operação no eixo de acionamento traseiro (geralmente o eixo de acionamento com deslizamento) são inferiores a três graus e são iguais dentro de um grau.

Vibrações de excitação por inércia

• Vibrações por inércia também são causadas pelo ângulo de operação na extremidade do eixo de acionamento.
• Vibrações por inércia são criadas quando você começa a mudar a velocidade de um eixo de acionamento HEAVY.
• Vibrações por inércia também criam dobras nos componentes de fixação do eixo de accionamento.
• Existe apenas UMA FORMA para controlar uma vibração por inércia… Certifique-se SEMPRE de que o ângulo de operação na extremidade do eixo de accionamento é inferior a TRÊS graus.
• Um grande ângulo, mesmo que seja um ângulo “igual”, ainda causará problemas de inércia.

Vibrações de casal secundário

• Vibrações de casal secundário também são causadas pelo ângulo de operação na extremidade do eixo de acionamento.
• Todas as juntas em U que operam em um ângulo criam uma carga de casal secundário que atravessa a linha de centro do eixo de acionamento.

Vibrações de velocidade crítica

Velocidade crítica ocorre quando um eixo de acionamento gira muito rápido para o seu comprimento.
É uma função da sua velocidade de rotação e massa e é a RPM onde um eixo de acionamento começa a dobrar para fora da sua linha de centro de rotação normal.
Como um eixo de acionamento se dobra, ele faz duas coisas:

1. Fica mais curto. Se ficar curto o suficiente, ele pode puxar para fora de seu escorregamento e cair no chão ou no chão.
2. Ele começa a “chicotear” para cima e para baixo ou para trás e para frente como uma corda de salto. Se chicotear o suficiente, fraturará no meio do tubo.

CAUÇÃO: Se alguma vez vir um eixo de acionamento com um tubo dobrado e fraturado, não o substitua por um novo eixo de acionamento da mesma construção. Ele pode falhar novamente. Contacte imediatamente a assistência técnica da máquina.

• TODO o eixo de accionamento, independentemente do seu comprimento e massa, tem uma velocidade crítica.
  Quanto mais curto for o eixo de accionamento, maior será a sua velocidade crítica.
  Conversamente…quanto mais longo for um eixo de accionamento, menor será a sua velocidade crítica.
• REMORE-TE NESTE: Quando um eixo de accionamento funciona à sua velocidade crítica, SEMPRE FALHA, e a falha é SEMPRE CATASTROFÍCIA.
• Máquina Os engenheiros de serviço calcularão SEMPRE a velocidade crítica de qualquer eixo de accionamento que fabricam.
• Os engenheiros da assistência técnica SEMPRE se certificarão de que os eixos motrizes instalados ou “especificados” pelo serviço de máquinas NUNCA falharão devido à velocidade crítica.
• Se você estiver no ramo de reparo ou alteração de eixos motrizes, NUNCA estipule QUALQUER eixo motriz, em QUALQUER aplicação, sem contatar o departamento de engenharia do serviço de máquinas.