JP.C. GUTIERREZ - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL: ANÁLISE DE FALHAS EM ACOPLAMENTOS DE MÁQUINAS
Os acoplamentos rígidos são usados em aplicações onde o desalinhamento não é um fator, a flexibilidade não é necessária e onde o acoplamento não é necessário para absorver choques de carga ou mudanças de torque. Acoplamentos rígidos conectam eixos usando flanges aparafusados, mangas chavetadas ou braçadeiras nervuradas aparafusadas nas extremidades do eixo com rasgos de chaveta. Eles são usados principalmente para sistemas de acionamento vertical. A lubrificação não é necessária, mas acoplamentos maiores, ou aqueles que operam em altas velocidades, podem exigir balanceamento para reduzir a vibração.
Os acoplamentos flexíveis também conectam dois eixos rotativos, mas são projetados para amortecer a vibração, absorver alguma carga de choque e fornecer algum movimento axial ou folga axial dos eixos, bem como compensar pequenos desalinhamentos. As três categorias de acoplamentos flexíveis incluem: acoplamentos mecanicamente flexíveis, flexíveis de material e de grade metálica, que fornecem uma combinação de flexibilidade mecânica e de material.
Acoplamentos especiais incluem juntas em U mecanicamente flexíveis, juntas de velocidade constante, acoplamentos magnéticos, correntes parasitas, acoplamentos fluidos e o Schmidt ou acoplamento de deslocamento projetado para lidar com grandes deslocamentos de eixo paralelo de até 18 polegadas e 1.000.000 pol-lbs de torque.
Onde os acoplamentos mecanicamente flexíveis devem ser aplicados
Os acoplamentos de engrenagem e corrente fornecem uma conexão flexível, permitindo que os componentes do acoplamento se movam ou deslizem uns sobre os outros. Algum desalinhamento menor é fornecido pelas folgas entre os dentes da engrenagem e a corrente e os dentes da roda dentada, respectivamente; no entanto, os eixos devem ser alinhados com menos de 0,002 polegadas para garantir uma longa vida útil do acoplamento. Aproximadamente 75 por cento das falhas de acoplamento de engrenagens e correntes são causadas por desalinhamento ou lubrificação imprópria ou insuficiente. Alguns tipos mais novos de engrenagens e acoplamentos de corrente contêm mangas de engrenagem de náilon ou correntes de náilon e esses tipos não requerem lubrificação.
Aplicações dos tipos de acoplamento flexível
Esses acoplamentos incorporam elementos que acomodam uma certa quantidade de dobra ou flexão. Os materiais flexíveis que fornecem a conexão entre o acionamento do acoplamento e os componentes acionados incluem discos laminados, foles, diafragmas ou materiais elastoméricos que podem incluir borracha ou plástico, como neoprene e uretano. De um modo geral, esses tipos de acoplamento requerem pouca manutenção além do alinhamento, e sua vida útil é limitada pelo limite de fadiga do próprio material flexível.
Acoplamentos flexíveis
Isso inclui o popular acoplamento de grade; uma unidade compacta capaz de transmitir alto torque em velocidades de até 6.000 rpm. A construção do acoplamento consiste em dois cubos flangeados, cada um com ranhuras ranhuradas cortadas axialmente nas bordas externas das flanges que são conectadas por meio de uma grade de mola serpentina que entra em contato com as ranhuras ranhuradas. A flexibilidade dessa grade fornece resistência à torção que oferece algum desalinhamento e folga axial, amortece a vibração e pode reduzir picos ou cargas de choque em até 25 por cento. Os acoplamentos do tipo grade requerem lubrificação com graxa de acoplamento de boa qualidade nas áreas das ranhuras ranhuradas e da mola serpentina.
Por que os acoplamentos falham
Os acoplamentos falham por vários motivos, mas as causas principais são seleção inadequada para a aplicação específica, desalinhamento excessivo, lubrificação imprópria, inadequada ou insuficiente, condições ambientais ou operacionais adversas e velocidades ou cargas excessivas. Uma aplicação comum são trens de máquinas de alto torque variável operando em velocidades moderadas que requerem uma mola serpentina e um acoplamento de grade. Os eixos das bombas verticais usariam acoplamentos rígidos flangeados ou divididos, enquanto a transmissão de alto torque em todas as velocidades exigiria um acoplamento de corrente ou engrenagem.
Alinhamento do acoplamento
Há uma percepção de que os acoplamentos flexíveis podem acomodar uma grande quantidade de deslocamento paralelo e/ou desalinhamento angular do eixo. Isso não é verdade. Dependendo do tipo de acoplamento, os acoplamentos flexíveis podem acomodar apenas de ¼ a cerca de 2 ½ graus de desalinhamento e aplicações de acionamento de alta velocidade e alta carga devem ser alinhadas com tolerâncias estreitas. Os sintomas de desalinhamento incluem, entre outros, ruído de acoplamento, partículas de borracha em pó ou vazamento de lubrificante diretamente abaixo do acoplamento (dependendo do tipo de acoplamento), rolamento prematuro ou frequente ou falha de vedação em uma ou ambas as máquinas, condição de “pé manco” nos parafusos dos pés, brilho do óleo nas placas de base ou próximo aos parafusos dos pés, altas temperaturas de operação e/ou vibração no acoplamento ou próximo a ele.
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| Desalinhamento admissível com base na velocidade da máquina |
O mil é a mínima unidade de comprimento no sistema inglês de medidas. Equivale a 0,0254 milímetros; em outras unidades: 25,4 micrometros. Se usa para medir o comprimento de corpos vistos com microscópios e é bem requerida para medir espessuras em áreas técnicas (como na aplicação de pinturas).
Aplicação de lubrificação no acoplamento
Os tipos de acoplamento que requerem lubrificação são engrenagens, correntes, combinação mecânica e acoplamentos de grade flexível de material. Os lubrificantes usados para acoplamentos de engrenagem e grade incluem óleos compostos ISO 460 para baixas velocidades e forças G centrífugas de até 8.000 aplicações, óleos antidesgaste inibidores de ferrugem e oxidação ISO 100 para altas velocidades com forças G centrífugas acima de 8.000 e baixas temperaturas de - Aplicações de 20°C (-4°F). As graxas de acoplamento NLGI Graus 1 e 2 podem ser usadas para acoplamentos do tipo engrenagem, corrente e grade.
A Força Centrífuga “G” pode ser calculada a partir da equação:
G = 14,2 X 10 – 6 dN2
Onde d = diâmetro primitivo do acoplamento em polegadas
E N = rotações por minuto.
Óleo ou graxa podem ser usados em velocidades de acoplamento de 3600 a 6000 rpm. Em velocidades de acoplamento superiores a 6.000 rpm, óleo é recomendado. Essas unidades contêm plugues de acesso para relubrificação que devem receber o torque adequado após a relubrificação para garantir a segurança. Os intervalos de relubrificação e inspeção devem ser realizados pelo menos anualmente ou com mais frequência para aplicações de alta temperatura. A quantidade de lubrificante é importante. Os acoplamentos de engrenagem podem travar e perder a flexibilidade se forem sobrecarregados. (Qualquer aumento na vibração do acoplamento após a relubrificação sugere enchimento excessivo).
Se um acoplamento exigir desmontagem para relubrificação, certifique-se de que as duas metades do flange estejam marcadas para a remontagem correta, use os parafusos do flange do acoplamento especificados com o torque adequado e instale novas vedações ou gaxetas se as vedações e gaxetas antigas tiverem algum dano. Antes de remontar os acoplamentos tipo grade, inspecione a mola serpentina quanto a danos, desgaste ou rachaduras por fadiga e inspecione as ranhuras da grade quanto a desgaste excessivo ou evidência de fadiga. Em acoplamentos do tipo corrente e engrenagem, inspecione a corrente, a roda dentada e os dentes da engrenagem quanto a desgaste frouxo e evidência de fadiga.
Fatores operacionais
As condições operacionais desempenham um papel importante na longa vida útil e na confiabilidade dos acoplamentos flexíveis. As temperaturas de operação afetarão não apenas o lubrificante, mas podem reduzir seriamente a vida útil dos materiais usados em acoplamentos elastoméricos. Geralmente, as vedações e os componentes do acoplamento não suportam temperaturas muito acima de 104°C (220°F) e o óleo básico mineral do grupo I começa a oxidar a 71°C (160°F). Essas diretrizes devem ser compreendidas e aplicadas pelos operadores de máquinas e, como resultado, quando altas temperaturas de operação e/ou onde zero “folga” é necessária, os acoplamentos de disco flexível são recomendados em vez dos tipos elastoméricos.
Além disso, solventes, fluidos de processo cáusticos e práticas de lavagem com água podem ser prejudiciais a alguns acoplamentos elastoméricos e acoplamentos de disco, grade ou engrenagem podem ser necessários. Sempre que altas cargas e velocidades são necessárias, os acoplamentos de disco e engrenagem podem ser a melhor escolha. Finalmente, se estiverem ocorrendo altas temperaturas, lembre-se de que um desalinhamento angular de apenas 0,001 polegada pode aumentar as temperaturas dos rolamentos adjacentes em até 18°C (65°F). Condições e ambiente de operação do acoplamento, lubrificação e alinhamento estão todos relacionados.
