Apostila Alinhamento de Eixos

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    13-Feb-2015

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<p>CIMATEC</p> <p>ALINHAMENTO DE MQUINAS (CONVENCIONAL)</p> <p>CIMATEC</p> <p>ALINHAMENTO DE MQUINAS (CONVENCIONAL)</p> <p>Salvador 2004</p> <p>Copyright</p> <p>2004 por SENAI DR BA. Todos os direitos reservados</p> <p>rea Tecnolgica de Manuteno Industrial Elaborao: Gaudnzio Erbertta Reviso Tcnica: Robson da Silva Magalhes Reviso Pedaggica: Rita de Cssia Oliveira Cruz Normalizao: Alda Melnia Csar</p> <p>Catalogao na fonte (NIT Ncleo de Informao Tecnolgica) ______________________________________________________ SENAI-DR BA. Alinhamento de Mquinas (Convencional). Salvador, 2004. 54 p. il. (Rev.01)</p> <p>1. Manuteno Industrial l. Ttulo CDD 621 _______________________________________________________</p> <p>SENAI CIMATEC Av. Orlando Gomes, 1845 - Piat Salvador Bahia Brasil CEP 41650-010 Tel.: (71) 462-9500 Fax. (71) 462-9599 http://www.cimatec.fieb.org.br</p> <p>SUMRIOAPRESENTAO 1. 2. INTRODUO .................................................................................................... 7 PRINCPIOS BSICOS ...................................................................................... 7 2.1 2.2 3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4. 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 5. 5.1 5.2 5.3 5.4 6. 7. 6.1 7.1 7.2 7.3 8. 8.1 8.2 9. DEFINIO ..................................................................................................... 7 CONCEITOS IMPORTANTES .............................................................................. 8 VIBRAO .....................................................................................................10 ACOPLAMENTOS E MANCAIS ............................................................................10 SELAGENS AXIAIS E RADIAIS ............................................................................10 ENGRENAGENS ..............................................................................................10 EIXOS ...........................................................................................................10 CONCEITOS BSICOS .....................................................................................11 CLASSIFICAO DA DILATAO TRMICA .........................................................11 CLCULOS DA DILATAO TRMICA LINEAR DOS SLIDOS ................................13 EXERCCIOS RESOLVIDOS ..............................................................................13 EXERCCIOS PROPOSTOS ...............................................................................16 MQUINAS SIMTRICAS ..................................................................................16 EXERCCIOS RESOLVIDOS ..............................................................................18 EXERCCIOS PROPOSTOS ...............................................................................19 MQUINAS ASSIMTRICAS: .............................................................................21 INSTRUMENTOS..............................................................................................23 ANTES DO ALINHAMENTO ...............................................................................30 DURANTE O ALINHAMENTO .............................................................................31 APS O ALINHAMENTO....................................................................................33 INTRODUO .................................................................................................34 DESCRIO DO PROCESSO ............................................................................34</p> <p>EFEITOS DO DESALINHAMENTO EM EQUIPAMENTOS ROTATIVOS.........10</p> <p>DILATAO TRMICA .....................................................................................11</p> <p>DETERMINAO DO ALINHAMENTO IDEAL A FRIO....................................16</p> <p>INSTRUMENTOS E DISPOSITIVOS USADOS EM ALINHAMENTO ...............24 PROCEDIMENTO E CUIDADOS GERAIS EM ALINHAMENTO ......................30</p> <p>ALINHAMENTO PELO MTODO RIM AND FACE .......................................34</p> <p>ALINHAMENTO MTODO DE REVERSO PERIFRICA (GRFICO)...........41</p> <p>9.1 DESCRIO DO PROCESSO ............................................................................42 9.2 EXEMPLO PRTICO ........................................................................................51 9.3 EXERCCIO PROPOSTO ...................................................................................54 Referncias...............................................................................................................54</p> <p>APRESENTAO</p> <p>Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contnua do padro de qualidade e produtividade da indstria, o SENAI BA desenvolve programas de educao profissional e superior, alm de prestar servios tcnico e tecnolgicos. Essas atividades, com contedos tecnolgicos, so direcionadas para indstrias nos diversos segmentos, atravs de programas de educao profissional, consultorias e informao tecnolgica, para profissionais da rea industrial ou para pessoas que desejam profissionalizar-se visando inserir-se no mercado de trabalho. Este material didtico foi preparado para funcionar como instrumento de consulta. Possui informaes que so aplicveis de forma prtica no dia-a-dia do profissional, e apresenta uma linguagem simples e de fcil assimilao. um meio que possibilita, de forma eficiente, o aperfeioamento do aluno atravs do estudo do contedo apresentado no mdulo.</p> <p>1. INTRODUO Mquinas rotativas industriais, tais como bombas, compressores, ventiladores, etc., so normalmente conectadas a seus acionadores atravs de acoplamentos flexveis. Esses tipos de acoplamentos so usados porque as mudanas de temperaturas, partidas ou paradas dos equipamentos, podem causar movimentos relativos entre seus eixos. Todos os acoplamentos flexveis trabalham sujeitos a limites de desalinhamento de eixos. Ao operar fora desses limites, os acoplamentos estaro sujeitos a falhas ou desgaste irregular. Mesmo operando dentro dos limites de seu projeto, durante a operao desses acoplamentos so gerados esforos que atuam sobre sua flexibilidade. Esses esforos (foras) normalmente aumentam, medida que o desalinhamento aumenta, decorrendo disso uma gerao de cargas indesejveis sobre os elementos das maquinas. Esses esforos adicionais provocam desgaste prematuro e/ou falhas inesperadas que causam, na maioria das vezes, a reduo ou paralisao do processo produtivo das industrias. Com o intuito de facilitar o trabalho de alinhamento de eixos de maquinas, foram desenvolvidos alguns processos de alinhamento, dos quais, escolhemos dois dos mais abrangentes e inclumos neste trabalho, o qual, esperamos que seja grande utilidade para os profissionais que trabalham em instalao de equipamentos mecnicos rotativos. 2. PRINCPIOS BSICOS 2.1 Definio Podemos definir o alinhamento de eixos, como sendo o processo pelo qual posicionamos dois eixos, de forma que a linha de centro de um fique colinear em relao do outro (em condies normais de operao da mquina - Figura 1</p> <p>Figura 1: Eixos Alinhados</p> <p>7</p> <p>Pela definio acima, conclumos que na maioria dos casos, a posio a frio (com as maquinas paradas e na temperatura ambiente) dos eixos alinhados no tm a colinearidade entre suas linhas de centro. Conceitos Importantes: ALINHAMENTO A FRIO procedimento de alinhamento feito com as maquinas paradas nas condies do ambiente. Apesar de normalmente chamado de a frio, a designao mais correta seria, alinhamento nas condies do ambiente, pois, existem maquinas que em operao normal trabalham com temperaturas abaixo da do ambiente. O alinhamento a frio, deve prever as dilataes ocorridas nos equipamentos ao atingem as condies de operao. Para compensao dessas dilataes, normalmente no deixamos os eixos colineares, o que s vai acontecer (dentro de determinadas tolerncias) aps as maquinas atingirem as condies normais de operao (situao na qual, j se estabilizaram as dilataes ou contraes trmicas, esforos internos e externos, etc.). ALINHAMENTO A QUENTE procedimento de alinhamento feito com as maquinas paradas sob as condies de operao. Quando podemos executar o alinhamento com as maquinas paradas sob as condies operacionais, o alinhamento a quente de extrema utilidade, pois, podemos deixar os eixos colineares, porque no haver mudana de posio relativa entre eles quando as maquinas estiverem rodando. Na grande maioria dos casos, isso no possvel, sendo apenas, em poucas situaes, feita uma verificao do alinhamento a quente, imediatamente aps a parada das maquinas nas condies normais de operao, com o intuito de verificar se o alinhamento a frio foi feito corretamente. DESALINHAMENTO PARALELO tambm chamado de desalinhamento radial ,existe quando as linhas de centro dos eixos so paralelas entre si, mas, no coincidentes (Figura 2).</p> <p>Figura 2: Desalinhamento Paralelo</p> <p>8</p> <p>DESALINHAMENTO ANGULAR tambm chamado de desalinhamento axial ou facial, verificado quando as linhas de centro dos eixos so coplanares, porem, formam um angulo entre si (Figura 3).</p> <p>Figura 3: Desalinhamento Angular</p> <p>DESALINHAMENTO COMBINADO acontece quando temos a associao dos dois anteriores, ou seja, as linhas de centro dos eixos no so coplanares e formam um ngulo entre si (Figura 4). Este o tipo de desalinhamento normalmente encontrado na pratica.</p> <p>Figura 4: Desalinhamento Combinado</p> <p>SEPARAO AXIAL a distancia entre as faces dos cubos do acoplamento, (Figura 5).</p> <p>Figura 5: Separao Axial dos Eixos</p> <p>9</p> <p>Essa distancia deve ser ajustada com os eixos das maquinas na posio axial normal, ou seja, na posio assumida quando operando normalmente. Para maiores detalhes, medidas e tolerncia da separao axial, deve-se consultar o manual de instrues da maquina ou do acoplamento. 3. EFEITOS DO DESALINHAMENTO EM EQUIPAMENTOS ROTATIVOS Como vimos anteriormente, o desalinhamento entre eixos de maquinas rotativas gera cargas adicionais sobre os seus elementos. Essas cargas podem causar os seguintes efeitos: 3.1 Vibrao Alem de ser o principal efeito, a vibrao o primeiro sintoma que indica a existncia de um mau alinhamento entre eixos. Normalmente ela caracterizada por apresentar alta amplitude em uma freqncia de duas vezes a rotao, principalmente na direo axial, que igual ou maior que a metade da amplitude na radial. 3.2 Acoplamentos e mancais Esses elementos so as peas que primeiro sentiro os efeitos do desalinhamento, pois, os movimentos relativos entre eixos geram cargas que sero absorvidas por eles, causando desgaste prematuro e possvel falha. 3.3 Selagens axiais e radiais Nesses elementos, as folgas e paralelismo das superfcies de vedao so de grande importncia para seu perfeito funcionamento. Como o desalinhamento causa vibrao, esta por sua vez afeta diretamente o ajuste dessas peas, causando atrito irregular, desgaste prematuro e vazamentos. 3.4 Engrenagens Nessas peas, tambm, a vibrao causada pelo desalinhamento gera problemas ao engrenamento, o que alem de acelerar o desgaste dos dentes, aumenta consideravelmente o nvel de rudo. 3.5 Eixos</p> <p>10</p> <p>Dependendo de sua robustez, quando sujeitos as cargas geradas pelo desalinhamento, os eixos podem sofrer empenos, atrito com peas estacionrias ou at mesmo vir a fraturar por fadiga. 4. DILATAO TRMICA 4.1 Conceitos Bsicos Um dos mais comuns efeitos da variao de temperatura sobre um corpo a mudana de suas dimenses. Quando aumentamos a temperatura de um corpo, suas dimenses aumentam: a dilatao trmica. Quando diminumos a sua temperatura, as dimenses so diminudas: a contrao trmica. A dilatao de um corpo que promovida pelo aumento de sua temperatura conseqncia da agitao das molculas do corpo: as mtuas colises mais intensas aps o aquecimento causam maior separao entre as molculas. De maneira contraria, a diminuio da temperatura de um corpo reduz as colises, tornando as molculas mais agregadas, o que promove uma reduo nas dimenses do corpo. A partir daqui trataremos tanto a dilatao como a contrao, apenas como Dilatao Trmica, pois, como ser visto adiante, os clculos so os mesmos para as duas. 4.2 Classificao da Dilatao Trmica DILATAO LINEAR aumento de uma dimenso, como por exemplo, o comprimento de uma barra (Figura 6).</p> <p>Figura 6: Dilatao Linear</p> <p>11</p> <p>DILATAO SUPERFICIAL - Aumento de rea de uma superfcie, como a de uma chapa (Figura 7).</p> <p>Figura 7: Dilatao Superficial</p> <p>DILATAO VOLUMETRICA aumento de volume de um corpo (Figura 8).</p> <p>Figura 8: Volumtrica</p> <p>As</p> <p>trs dilataes: linear, superficial e volumtrica sempre ocorrem simultaneamente. Quando a barra da figura 6 tem seu comprimento aumentado, sua seco e seu volume tambm aumentam. No entanto, na barra, o comprimento a dimenso predominante e sofre maior dilatao. Para o nosso trabalho de alinhamento de eixos necessitamos basicamente do estudo da dilatao linear dos slidos.</p> <p>12</p> <p>4.3 Clculos da Dilatao Trmica Linear dos Slidos Experincias fsicas demonstraram que a variao de dimenses dos corpos diretamente proporcional variao de temperatura, comprimento inicial e depende do tipo de material. Com isso, chegou-se a seguinte frmula:</p> <p>L = L0 tOnde: L = Variao de comprimento = Coeficiente de dilatao linear, caracterstico de cada material, expresso em mm/C.,ver tabela Figura 9. Lo = Comprimento inicial do corpo t = Variao de temperatura (diferena entre a temperatura final e inicial).</p> <p>Figura 9: Tabela com coeficientes de dilatao trmica linear</p> <p>4.4 Exerccios Resolvidos a) Uma barra a 10 C, comprimento de 500 mm, sendo feita de um material cujo coeficiente de dilatao linear vale 0,000010 aquecida at 50 C. Determine: 1) A dilatao ocorrida 2) O comprimento final da barra Soluo:</p> <p> = 0,00001013</p> <p>Lo = 500 mm = 50 10 = 40C 1) Substituindo os dados na formula, temos: L = 0,000010 x 500 x 40 L = 0,20 mm 2) O comprimento final L vale: L = Lo + L L = 500 + 0,20 L = 500,20 mm b) Um compressor de refrigerao opera com sua carcaa que de ao fundido, a uma temperatura de 5; sendo a distncia da linha de centro do eixo base, 350 mm e considerando-se a temperatura ambiente igual a 30C, determine: 1) Quanto ser a medida do deslocamento do eixo, na direo vertical, quando a maquina chegar na condio normal de operao. 2) Em que sentido ser esse deslocamento.</p> <p>Figura 10: Esquema de Montagem de um compressor</p> <p>Soluo:</p> <p> = 0,00012(valor de tabela, vida figura 9) Lo = 350 mm t = - 5 30 = -35 C (o sinal - indica que teremos uma contrao trmica) 1) Substituindo os dados na formula, temos: L = 0,000012 x 350 x (-35) L = - 0,147 mm Logo, a distancia do eixo base reduziu em 0,147 mm. Esse ser tambm o deslocamento vertical do eixo.</p> <p>14</p> <p>2) J que tivemos uma contrao da carcaa, o eixo se deslocou verticalmente para baixo.</p> <p>15</p> <p>4.5 Exerccios Propostos a) Determine a dilatao linear que ocorrer em uma barra de alumnio a 20C que tem um comprimento inicial de 600 mm, se a mesma for aquecida at 100C.</p> <p>b) Qual o valor do coeficiente de dilatao linear de um material que aquecido de 28 a 80c aumenta de 100 para 100,1mm o seu comprimento?</p> <p>5. DETERMINAO DO ALINHAMENTO IDEAL A FRIO As maquinas rotativas normalmente operam com temperaturas acima ou abaixo da temperatura ambient...</p>