Balanceamento

02/17/15 Oiti G. Paiva 1

Balanceamento Balanceamento DinâmicoDinâmico


BALANCEAMENTO DE ROTORES RÍGIDOS

Um rotor é dito rígido quando ele não se

deforma na velocidade de operação. Quando sobre a

superfície deste rotor existe um desequilíbrio de

massa, durante a rotação do mesmo aparecerá uma

força centrífuga de valor:

F = m ω r2


Esta força gira com o eixo, provocando

reações alternadas nos apoios que se

traduzem em vibrações nos mancais. O

processo de controle destas forças centrífugas

é conhecido como balanceamento de massa.


BALANCEAMENTO ESTÁTICO

Se o rotor se apoia sobre mancais sem atrito, ou uma

base lisa e nivelada, agirá sobre a massa M

desequilibrante um momento estático Mr, que fará

com que o rotor gire até que esta venha para a

vertical,

M

CG


Para balancearmos tal rotor, basta que façamos com

que o CG volte a coincidir com o eixo de rotação.

Para tal, colocaremos uma massa corretiva M’ a

uma distância r’ do centro e a 180° do

desbalanceamento original tal que:

M’r’ = Mr


BALANCEAMENTO DINÂMICO

O rotor ao lado está dinami-camente desbalanceado, ape-sar de estar estaticamentebalanceado. As massas iguaisM1 e M2 colocadas a 180°,num mesmo raio, garantemo balanceamento estático.

M 2

M 1

O rotor está dinamicamente desbalanceadoporque se for colocado em rotação aparece-ram duas forças centrífugas

F1 = m1 ω r

2 F2 = m2 ω r

2e


Estas duas forças formarão um binário

desequilibrante, responsável por reações de apoio

alternadas ou vibrações, conforme mostra a figura

abaixo:

R1

R2

FC1

FC2


O desequilíbrio dinâmico existe, porque o rotor tem

mais de um plano de desequilíbrio. De um modo

geral, discos finos (onde a espessura é 20 vezes

menor que o diâmetro) tais como rebolos, discos de

serra, polias de um gorne, são considerados como

rotores de um só plano de desequilíbrio. Os rotores

com mais de um plano de desequilíbrio só giram

isentos de vibrações, se balanceados dinamicamente.

O balanceamento dinâmico é conseguido com a

colocação de massas apropriadas em dois ou mais

planos de correção.


M1

M2I

II

L/2L/4L/4

M2

M1

O rotor da figura abaixo tem duas massas (M1 e M2),

dispostas a 90° e em planos diferentes. Os planos I e

II serão selecionados como planos de equilíbrio. No

balanceamento dinâmico de rotores industriais

geralmente os planos de equilíbrio são os externos,

por facilidade de acesso.


EQUILÍBRIO DA MASSA M2

Para equilíbrio da massa M2, colocaremos a 180°

desta duas massas de igual valor, M’2 = 0,5 M2, uma

em cada plano de equilíbrio. Nesta condição os

momentos estáticos e dinâmicos são nulos.

M2

L/2 L/2

M’2 = 0,5 M2 M’2 = 0,5 M2

I II


EQUILÍBRIO DA MASSA M1

Para obtermos momento dinâmico nulo,

colocaremos nos planos I e II as massas M1’ e M1’’,

de tal modo que:

M1’ = 3M1/4 e M1’’ = M1/4

I II

L/4 3L/4


Uma vez que as correções são feitas no raio externo,

a velocidade angular e o raio são os mesmos para as

massas corretivas e, deste modo, as forças

centrífugas são proporcionais às massas, o que nos

permite somá-las vetorialmente, o que torna possível

a correção do desbalanceamento original com

apenas uma massa em cada plano.

Plano I Mc = (0,5M2) + (0,75M1)2 2V

Plano II Mc = (0,5M2) + (0,25M1)2 2V


Consideremos um rotor qualquer,

concêntrico a um eixo de acionamento que

gira a uma velocidade de 1800 rpm.


45°45°

90°90°

135°135°

180°180°

270°270°

315°315°225°225°

0°0°


Um peso qualquer colocado sobre a superfície deste

rotor causa um desequilíbrio de massa no mesmo.

Quando o rotor gira, este desequilíbrio acompanha o

movimento de giro, causando uma vibração no

sentido radial na mesma freqüência em que acontece

o giro. É o que acontece com as rodas

desbalanceadas de um carro. A vibração pode ser

sentida pelo motorista no volante do mesmo.


0°0°


FF

FF

FF

FF

FF

FFFF

FF

FF


Balancear um rotor, é descobrirmos o local exato

onde se encontra esta massa de desequilíbrio e qual o

seu valor. De posse destes dados, colocamos uma

massa de igual valor a um ângulo de 180° da massa

de desequilíbrio, restabelecendo a condição de

equilíbrio ou repouso do rotor.


O desbalanceamento de massa é uma das

causas mais freqüentes de vibração em

ventiladores, devido ao acúmulo irregular de

material sobre sua superfície.


O desbalanceamento de um rotor ocorre

quando a resultante das forças radiais

atuantes no mesmo é diferente de zero.


A conseqüência mais imediata do

desbalanceamento de massa sobre um rotor é

o aumento da vibração na freqüência de

rotação do mesmo, com predominância nas

direções radiais.


De uma maneira simples, o coletor de dados

2115, da CSI pode nos ajudar a fazer o

balanceamento de rotores, através do

programa FASTBALL. Em seguida

falaremos da aplicação deste programa passo

a passo.


Utility KeypadOff

RouteAnalyse Notes

Enter Reset

Print

Ins

Page

Dele

ABC7

JKL4

STU1

DEF8

MNO5

Space0

VWX2

GHI9

PQR6

YZ*3

Clr

/#&Exp

.,Mark

-+Dec

Csi 2115ONOFF


DETERMINAÇÃO DO PONTO DE

REFERÊNCIA

A determinação do ponto de referência é

feita com a colocação da fita reflexiva no eixo

do rotor. Todas as medidas e ações

posteriores devem ser tomadas tendo este

ponto como ponto zero (0).


ÂNGULO DO PESO DE TESTE

Para facilitar o nosso trabalho devemos

colocar o peso de prova em fase com a

fita reflexiva, ou seja, a zero grau de

nossa referência.


Utility KeypadOff

RouteAnalyse Notes

Enter Reset

Print

Ins

Page

Dele

ABC7

JKL4

STU1

DEF8

MNO5

Space0

VWX2

GHI9

PQR6

YZ*3

Clr

/#&Exp

.,Mark

-+Dec

Csi 2115 ONOFF

UTILITY FUNCTIONS(1) COMMUNICATION(2) SELECT ROUTE(3) CHANGE SETUP(4) CLEAR MEMORY(5) CHECK BATTERY(6) SPECIAL FUNCTIONS


Utility KeypadOff

RouteAnalyse Notes

Enter Reset

Print

Ins

Page

Dele

ABC7

JKL4

STU1

DEF8

MNO5

Space0

VWX2

GHI9

PQR6

YZ*3

Clr

/#&Exp

.,Mark

-+Dec

Csi 2115 ONOFF

SPECIAL FUNCTIONS(1) GENERATE REPORT(2) ENTER DWNLD PROG(3) EXIT DWNLD PROG(4) REMOV DWNLD PROG(5) SET CALIBRATION(6) METER TEST


Utility KeypadOff

RouteAnalyse Notes

Enter Reset

Print

Ins

Page

Dele

ABC7

JKL4

STU1

DEF8

MNO5

Space0

VWX2

GHI9

PQR6

YZ*3

Clr

/#&Exp

.,Mark

-+Dec

Csi 2115 ONOFF

DOWNLOADABLE PROGS

6.14 FASTBAL 1 MAIN


BALANCE FUNCTIONS

(1) JOB DEFINITION (2) MAKE MEASUREMENT (3) CORRECTION WEIGHTS(4) TOLERANCE CHECK/TRIM(5) OPTIONS

( )( )( )( )( )

MENU PRINCIPALMENU PRINCIPALBALANCE FUNCTIONSBALANCE FUNCTIONS

(1) JOB DEFINITION ( Definição do trabalho) - Permite ao usuário definir o trabalho e o tipo de máquina a ser balanceada, bem como as tolerâncias a serem empregadas.

(2) MAKE MEASUREMENT (Medições) - Campo para leitura do nível inicial de vibração e valores pós colocação do peso de teste.

(3) CORRECTION WEIGHTS (Pesos de correção) - Calcula os pesos a serem aplicados para balanceamento do equipamento.

(4) TOLERANCE CHECK/TRIM (Refino) - Permite refinar o balanceamento com a colocação ou retirada de peso do rotor.

(5) OPTIOS (Opções) - Permite o armazenamento dos trabalhos na memória do aparelho


EXPLORANDO O MENUEXPLORANDO O MENU JOB DEFINITIONJOB DEFINITION

JOB DEFINITION

CLEAR JOB: Yes/No USERJOB#:MACH ID:MACH DESC:STATION:SHAFT#: SPEC:

CLEAR JOB - Apaga ou não o trabalho atual apresentado no display do instrumento.

USER - Iniciais do executor do balanceamento.

JOB# - Número a ser dado ao trabalho.

MACH ID - TAG da máquina.

MACH DESC - Nome da máquina.

STATION - Área da fábrica.

SHAFT# - Número de eixos aos quais o rotor está diretamente ligado.

SPEC - Nível de vibração admitido após balanceamento.


EXPLORANDO O MENU EXPLORANDO O MENU DEFINE BALANCE JOBDEFINE BALANCE JOB

DEFINE BALANCE JOB

WEIGHTS PLANES:MEASUREMENT PLANESMEASUREMENT POINTS.MEASUREMENT SPEEDS:DISCRETE WEIGHT POSITIONS: Yes/NoSUBTRACT RUNOUT: Yes/No

WEIGHT PLANES - Número de planos onde serão colocados pesos de balanceamento.

MEASUREMENT PLANES - Número de mancais onde serão feitas medidas de vibração.

MEASUREMENT POINTS - Número total de pontos de medição.

MEASUREMENT SPEEDS - Número de velocidades do equipamento.

DISCRETE WEIGHT POSITIONS - Pesos podem ser colocados em qualquer local aolongo do rotor ou somente nas pás do mesmo? Sim ou não?

SUBTRACT RUNOUT - Subtrair runout do eixo? Sim ou não?


EXPLORANDO O MENUEXPLORANDO O MENU DEFINE TACH OPTIONSDEFINE TACH OPTIONS

DEFINE TACH OPTIONS

ANGLE (DEG TDC): 0DIR OF ROTATION: CCW/CWDELTA RPM: 1 A 5001ST BALANCE SPEED: 0

ANGLE (DEG TDC) - Posição do foto-tacômetro. Quando zero (0), é automaticamenteajustada.

DIR OF ROTATION - CW (sentido horário) / CCW (sentido anti-horário)

DELTA RPM - Variação da rotação em RPM (máximo 500 rpm). Quando zero (0) éautomaticamente ajustada.

1ST BALANCE SPEED - Velocidade de rotação do rotor. Serve para validar ou não o“DELTA RPM” inserido acima. Quando zero (0), o critério anterior é desabilitado.


EXPLORANDO O MENUEXPLORANDO O MENU DEFINE BALANCE SENSORDEFINE BALANCE SENSOR

DEFINE BALANCE SENSOR

Sensor Type: Accel/Vel/ProxSensitivity:Convert to:Data Units: StandardSensor Power: ON/OFFMux Enabled: ON/OFF

SENSOR TYPE: Alterna entre os sensores usados para balanceamento

SENSITIVITY: Campo para entrada da sensibilidade do sensor.

CONVERT TO: Converte o sinal do sensor para outras unidades.

DATA UNITS: Deixando como standard, este campo apresentará as ordens de grandeza Gs, mm/s e microns para sinais convertidos para aceleração, velocidadeou deslocamento, respectivamente.

SENSOR POWER: ON caso a alimentação do sensor venha do próprio coletor.

MUX ENABLE: OFF (só habilitado no caso de uso de mais de um sensor).


EXPLORANDO O MENUEXPLORANDO O MENU MEASUREMENT POINTSMEASUREMENT POINTS

MEASUREMENT POINTS

POINTID

01H01V02H02V

MEASPLANE

1122

ANGLETDC270

0270

0

INPUTCHANNEL

1234

POINT ID: Nomenclatura dos pontos de leitura de vibração para o balanceamento.

MEAS PLANE: Plano de medição para tomada das leituras.

ANGLE TDC: Distância, em graus, entre pontos de leitura em cada plano.

INPUT CHANNEL: Canais de leitura, variando de acordo com o número de pontosescolhidos.


APÓS ESPECIFICARMOS OS PONTOS DE

MEDIÇÃO, TERMINAMOS A DEFINIÇÃO DE

NOSSO TRABALHO, JOB DEFINITION. AO

TECLARMOS ENTER O DISPLAY DO

COLETOR RETORNA À TELA BALANCE

FUNCTIONS E VAMOS ENTÃO PROCEDER AO

SEGUNDO PASSO PARA O BALANCEAMENTO,

MAKE MEASUREMENT, OU SEJA, VAMOS

INICIAR O BALANCEAMENTO DE NOSSA

MÁQUINA.


MENU PRINCIPALMENU PRINCIPALBALANCE FUNCTIONSBALANCE FUNCTIONS

BALANCE FUNCTIONS


( )( )( )( )( )

X

Ao teclar ENTER nesta tela o usuário estará selecionando a opção FAZER MEDIÇÕES, e o coletor mostrará a tela seguinte:


SELECT MEASUREMENT

REFERENCE RUN: Corrida para coletar dados de vibração originais, antes do balanceamento.

TRIAL RUN: Corrida de teste, que permite coletardados após colocação do peso de teste.

(1) REFERENCE RUN (2) TRIAL RUN

( )( )


SELECT MEAS POINT

MPT01H

CH1

SPEED0

MAG0

PHASE0

REFERENCE RUN

Nesta tela selecionamos o ponto de medição eteclamos ENTER para adquirir dados de referência.


SELECT MEASUREMENT

(1) REFERENCE RUN (2) TRIAL RUN

( )( )X

Após a coleta de dados da corrida de referênciao passo seguinte é a corrida de teste, na qual épedido o peso de prova. Entrando neste modotem-se a seguinte tela:


TRIAL RUN - WEIGHTS

PLANEP1(C)

WT10

LOC0

WT0

LOC0

WT: Peso da massa de teste (em qualquer unidade)

LOC: Posição em graus da massa de teste.


Após a colocação do peso de teste , segue-se,como na rodada de referência, uma novatela para leitura dos novos valores de vibração.

SELECT MEAS POINT

MPT01H

CH1

SPEED0

MAG0

PHASE0


Após a coleta dos dados na corrida de testeindicada como TRIAL RUN, o softwareapresentará, no campo CORRECTIONWEIGHTS (pesos de correção), o peso damassa de correção a ser colocada/retiradado rotor para efetuar o balanceamento domesmo.


BALANCE FUNCTIONS


( )( )( )( )( )

XX


TRIAL RUN - WEIGHTS

PLANEP1(C)

WT55

LOC33

WT0

LOC0


No nosso exemplo, a massa de correçãoé de 55 gramas colocada a 33 graus doponto de referência (contrário ao sentidode rotação do rotor).


Após colocarmos o peso de correção naposição especificada entramos no campoTOLERANCE CHECK/TRIM, ondefazemos uma nova medição e verificamos o resultado do balanceamento.


BALANCE FUNCTIONS


( )( )( )( )( )

XXX


TOLERANCE CHECK/TRIM

(1) APPLIED WEIGHT (2) CHECK RESULT (3) TRIM CORRECTION

( )( )( )

CHECK RUN # 1


APPLIED WEIGHTS: Peso e local da massa decorreção a ser colocada no rotor.

CHECK RESULT: Após discriminação do peso e local de aplicação da massa de balanceamento norotor, acessamos o CHECK RESULT (verificaçãode resultado), onde dá-se início à nova etapa deleituras para verificação do nível de vibração


TRIM CORRECTION: Essa função permite um

refino do balanceamento realizado na etapa anterior.

Uma vez acessada, essa função levará o usuário a

uma nova rodada (CHECK RUN # 2), na qual será

definido um novo peso de correção a ser afixado no

rotor. As etapas de refino do balanceamento (TRIM

CORRECTION) podem ser tantas quanto o usuário

desejar, ou seja, até quando os índices de vibração

atingirem níveis satisfatórios.

Balanceamento

Technology

Transcript of Balanceamento