engranajes análisis de vibración
engranajes análisis de vibración – componentes espectrales de frecuencia
Cuando lo hace el vibraçõe análisiss engranajes, incluso si el espectro de frecuencia de las vibraciones es a menudo muy complicado y aparentemente, Por lo general, se puede descomponer en la combinación de los siguientes efectos:
una) Frecuencia de las ruedas de fricción y armónicos
Representar la desviación media del perfil ideal perfil de diente de engrane, o sea, el perfil perfecto del diente.
segundo) bandas laterales
Componentes generalmente se originó en la modulación de mallado, causado ya sea por variaciones lentas (por la excentricidad) o los cambios bruscos causados por irregularidades ocasionales (picaduras, ranuras, etcétera).
Además de la modulación de compromiso, las bandas laterales también pueden surgir modular una frecuencia natural. En este caso, indicar la frecuencia de repetición de choque que excita la frecuencia natural.
do) Componentes Fantasmas
Parecen ser un engranaje de frecuencia, pero con un número diferente de dientes que el engranaje tiene.
Generalmente pueden estar relacionados con el número de dientes de la fresa de engranajes de indización que lleva a cabo el mecanizado, y se deben a errores en este arte de pesca.
re) frecuencia de montaje
Componente creado un par de engranajes utilizados cuando cambió su posición relativa.
mi) frecuencia de repetición de los dientes
Componente crea cuando el mismo par de dientes de los engranajes.
F) Las frecuencias naturales
Los componentes que surgen cuando un engranaje dañado comienza a causar una descarga.
sol) velocidad de rotación y armónica
engranajes análisis de vibración – Frecuencia de engranaje
La frecuencia de engranaje se puede calcular a partir del producto del número de dientes por la velocidad de rotación..
La desviación ideales perfil de los dientes, constante cada vez que se hace de engranajes, es que, por lo tanto, provoca un engranaje frecuencia de vibración periódica, Puede tener varias causas.
El efecto del número de dientes enganchados simultáneamente.
Por un lado, hay una desviación de los dientes bajo carga, que varía cada vez que se comparte entre un número diferente de dientes en cada ciclo de engranajes. Cuanto mayor sea el número de dientes bajo carga en cada instante, más suave será el funcionamiento del engranaje y menos vibraciones generadas., como se muestra en la figura.
El efecto del desgaste
Por otro lado, hay desviaciones resultantes del desgaste uniforme, fallos de mecanizado y montaje.
Figura – engranajes análisis de vibración – La desviación de los dientes de una carga de engranajes para la acción
Debido a la deformación de los dientes es esencialmente dependiente de la carga, para obtener espectros comparable, mediciones tienen que hacer siempre la misma carga. La carga también debe ser suficiente para asegurar que los dientes están en contacto permanente.
sin embargo, con carga constante, cualquier cambio en la frecuencia de amplitud y el engranaje armónico debe venir del desgaste. La figura muestra un perfil de desgaste típico.
Figura – engranajes análisis de vibración – Perfil de desgaste típico
El desgaste es mayor en ambos lados del círculo de paso por resbalón, mientras que en el punto medio del diente se produce la rodadura pura. Este error perfil tenderá a suponer una distorsión significativa engranaje de frecuencia, con el resultado de que el desgaste de los dientes es más visible en los armónicos que la frecuencia fundamental. Regla general, es aconsejable controlar al menos los primeros tres armónicos de la frecuencia de su participación, cuando se desea seguir este tipo de defecto.
Figura – engranajes análisis de vibración – Los cambios típicos en la frecuencia armónica de frecuencia de engrane espectro debido al desgaste
A continuación puedes ver un vídeo sobre fallos en los engranajes..
ejemplo 1 – Evolución del espectro de frecuencias de una caja de cambios a lo largo de los años
A continuación puedes ver la evolución del espectro de frecuencias de un engranaje a lo largo de los años..
El espectro de frecuencia de un engranaje real.
En un engranaje real, los componentes de frecuencia siempre aparecen además de la frecuencia del engranaje..
La desalineación de las ruedas
Los problemas de montaje, ordinariamente, Dan lugar a componentes de gran amplitud del engranaje de frecuencia, Es la falta de alineación e incorrectas autorizaciones.
La desalineación provoca un engranaje excentricidad creando una brecha variables, originando, por lo tanto, una desviación de la posición de los dientes de su posición ideales.
Figura 4 – engranajes análisis de vibración – eje desalineado
Otra consecuencia de la excentricidad es la creación de una reacción entre los engranajes, cuando la holgura es insuficiente. por lo que surge un componente a la velocidad de rotación para controlar la frecuencia de engranaje.
tan, cualquier causa que provoca una excentricidad de un engranaje puede causar que los componentes de la velocidad de rotación y el engranaje de gama alta frecuencia. Como posibles causas de la excentricidad tiene una mala fabricación o de desequilibrio, en engranajes de alta velocidad.
En engranajes rectos, desalineación generador de vibraciones a menudo axial.
ejemplo 2- Desalineación de engranajes rectos
En la figura se pueden ver los Niveles Globales de Vibraciones, las vibraciones causadas por la frecuencia de engrane, los cojinetes de las ruedas dentadas de accionamiento (con los Spurs), un horno de cemento, corona desalineada. Tenga en cuenta las asimetrías de los niveles, es decir, las grandes amplitudes en la dirección horizontal en los rodamientos en el lado libre.
autorizaciones incorrectas entre los engranajes también causan vibraciones en engranaje frecuencia.
engranajes análisis de vibración – bandas laterales
La mayoría de los componentes de vibración a diferentes frecuencias de la frecuencia de engrane pueden explicarse por sus modulaciones. Por ejemplo, debido a la dependencia de la desviación de los dientes, carga, cualquier fluctuación en este (por ejemplo causados por desalineaciones) tenderá a causar una variación correspondiente en la amplitud, provocando así una modulación de amplitud como se puede apreciar en la figura..
A continuación puedes ver un vídeo sobre la modulación de vibraciones..
ejemplo 3 – Modulación de la velocidad de rotación por frecuencia de engranajes debido a la ovalidad de la corona de un horno de cemento
A continuación puedes ver un ejemplo de este fenómeno en un engranaje real.. En este caso la corona de un molino de horno de cemento.
Este efecto existía y era causado por la ovalidad normal de la corona del horno debido a su tamaño..
La modulación de frecuencia
Al mismo tiempo, las fluctuaciones en la carga del diente provocarán variaciones en la velocidad angular., haciendo con ello que las modulaciones de frecuencia.
A continuación puede ver variaciones en la velocidad de giro de un eje, vistas con una luz estroboscópica. Estas variaciones constituyen el modelado de frecuencia..
La modulación de amplitud y frecuencia provoca la aparición de bandas laterales alrededor de la frecuencia básica (frecuencia de su participación y sus armónicos), con una separación igual a la frecuencia de modulación (generalmente la velocidad de rotación de los engranajes), que contiene tanto información importante para hacer un diagnóstico en cuanto a que de la rueda dentada que está causando.
Los efectos de defectos puntuales y defectos distribuidos
La siguiente figura muestra el efecto de un defecto en una punta de diente y una excentricidad.
Un diente roto produce un pulso en cada rotación (amplitud modulada). Este tipo de mal funcionamiento da lugar a un espectro dominado por acoplamiento con bandas laterales de frecuencia pequeña amplitud, espaciadas frecuencia Impulse.
Si hay muchos defectos localizados, tal como por ejemplo el caso de las poblaciones de picaduras múltiples, efectos vibracionales se hacen evidentes a continuación,.
En el caso de la excentricidad, aparecerá bandas laterales importantes alrededor de la frecuencia de la participación. Una desalineación causa este efecto. Se distingue de las picaduras fenómeno por componentes de vibración causa importante a la velocidad de la rotación del engranaje desalineada.
Incluso en las marchas en perfecto estado, Es normal encontrar bandas laterales, no siendo en sí un mal funcionamiento. Su crecimiento o la aparición de nuevas bandas laterales, es ese problema se evidencia de la evolución.
engranajes análisis de vibración – Componentes Fantasmas
Como ya se ha mencionado, éstas surgen de errores en los dientes de mesa de indexación acionante de engranaje que está montado en la etapa de engranaje de mecanizado. La frecuencia de vibración, más tarde, mientras generada por el engranaje de guardia, corresponde al número de dientes y, por lo tanto, Tiene que ser un múltiplo entero de la velocidad de rotación del engranaje. Esto proporciona una indicación de que una frecuencia desconocida puede ser un componente fantasma, cuando no se puede cumplir con los datos del fabricante.
Otra indicación puede ser obtenida a través de su comportamiento en función de la carga. Dado que este componente representa un error geométrico constante, No debe ser muy influenciada por la carga.
Una vez reconocido, componente fantasma, por lo general no causa ningún problema, hay una tendencia a que disminuya con el tiempo (desgaste).
engranajes análisis de vibración – frecuencia de montaje
Los dientes de un par de engranajes, cuando está en funcionamiento creará una “cama”. Resulta, a menos que el número de dientes de los dos engranajes, son primos entre sí, un diente de un engranaje dado que no pondrá en contacto con todos los otros dientes. Se crean así que las familias de compromiso que dan lugar a “camas”. Si después de un desmontaje de engranajes, éstos no vuelven a ser colocado exactamente en la misma posición relativa, Dan lugar a una vibración cuya frecuencia se puede calcular de la siguiente manera:
F=Fe/N
Montaje de frecuencia f =
Fc = engranaje frecuencia
Greatest Common Divisor N = el número de dientes de los dos engranajes
engranajes análisis de vibración – frecuencia de repetición de los dientes
Si hay un defecto en un par de dientes de dos engranajes, Cada vez que se da el mallado de este par se producirá un impulso.
Esta vibración se produce, por lo tanto, la frecuencia de repetición de engranaje de un par de dientes, se puede calcular como sigue:
F = (Fe x N) / (Np x NC)
F – Frecuencia de repetición
norte – divisor común más grande del número de dientes de los dos engranajes
Por ejemplo, – Número de dientes del piñón
Carolina del Norte – Número de dientes de la corona
engranajes análisis de vibración – velocidad de rotación y armónica
Los componentes de la velocidad de rotación y sus armónicos han venido de las mismas causas que las otras máquinas: desequilibrios, desalinhamentos, holguras, excentricidades, etc..
En el espectro envolvente representan frecuencias de repetición de choque.
De lo dicho pone de relieve la importancia de tener una analizador de vibraciones con alta resolución de las líneas del espectro de frecuencia.
Cálculo de frecuencias características de vibraciones en engranajes.
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Límites de vibraciones en engranajes
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ejemplo 4 – engranajes análisis de vibración - falla del rodamiento
Un aparato que comprende un motor con velocidad variable y una caja de engranajes, Comenzó a desarrollar una operación normal, el ruido característico. Ante el temor de una falla en el equipo, servicios de mantenimiento han elegido para reemplazar el motor eléctrico. Después de cambiar el motor, se encontró que el ruido se mantuvo sin cambios.
Ante esta situación, se optó por realizar una medición de equipos de vibración, con miras a la detección de la fuente de ruido. En vibración medición hecha, encontrado que la presencia de frecuencias asociado con la degradación de la pista de rodadura anillo interior del rodamiento de apoyo entrada del alojamiento del eje, frente al motor.
No espectro de PeakVue se muestra en la figura , la presencia de frecuencias puede ser visto desde 131,46 Hz y armónicos.
La presencia de estas frecuencias llegó a la conclusión de que el cojinete estaba en fase de degradación, siendo el ruido asociado a su estado de funcionamiento.
Dependiendo de los datos recogidos y los análisis realizados, Se recomendó la sustitución de los cojinetes de apoyo a la entrada del alojamiento del eje.
después de reemplazar, Se realizó un nuevo equipo de medición de la vibración, siendo mostrado en la figura , El PeakVue espectro recogido.
En el análisis a continuación, realizada, frecuencias asociadas no se identificaron el desarrollo de anomalías en los cojinetes y el ruido desaparecieron por completo.
Posteriormente, con el fin de confirmar el diagnóstico, Se preguntó a desmontar el rodamiento degradada. El análisis de los componentes de soporte respectivos, encontrado que la degradación de la pista de rodadura anillo interior, como se puede ver en la fotografía que se muestra en la figura .
ejemplo 5 – Análisis de vibraciones se prepara -folgas
La medición rutinaria realiza para conducir una cinta transportadora, constituido por un motor de engranajes cuyo motor eléctrico que se ejecuta 1492 rpm, cuyo eje de salida gira 60 rpm, fundar, vibrométrica durante la inspección, los niveles de vibración superiores a los límites establecidos basan en ISO 10816.
El valor más alto nivel mundial era 6,7 / s RMS mm, registrada en el soporte del motor frente a la unidad. A pesar de los niveles más altos vibrométricos se han registrado en el soporte del motor, frente a la unidad, la colección de espectros con rangos de frecuencia más pequeños (para 50 hz) identificado la presencia de la frecuencia de funcionamiento del eje de salida del reductor (1 hz) y armónica.
La presencia de estas frecuencias es sintomático de holguras excesivas.
El espectro de frecuencias que se muestra en la figura revela lo mencionado anteriormente.
A pesar de los niveles vibrométricos tienen mayor amplitud en los soportes del motor, dado los espectros obtenidos, Se hizo la recomendación a la intervención del reductor, a saber, para el control de los espacios entre las "manga" al eje de salida y el eje del tambor de accionamiento de cinta transportadora. En la inspección realizada se encontró que era de hecho, la presencia de espacios libres entre dicha componentes.
Después de la intervención para la corrección de anomalías, se realizó una nueva medición donde se pudo comprobar una mejora muy significativa en la característica de la figura espectral obtenida .
En vibrométrica inspección realizada después de los trabajos de mantenimiento en el equipo, encontró una disminución generalizada en los niveles vibrométricos que el equipo se somete. Particularmente en los soportes de motor (puntos donde la más alta registavam amplitud), fue posible observar una reducción significativa en vibrométricas amplitud, como se puede ver en el gráfico de tendencia que se muestra en la figura.
También tenga en cuenta que, con la intervención, observa la desaparición de los picos de amplitud armónicas de la frecuencia de funcionamiento del eje de salida del reductor, como se puede ver en los espectros de frecuencia que se muestran en la figura.
tan, seleccione el rango de frecuencia apropiado para el tipo de equipo, así como el número correcto de líneas para la resolución espectral, (entre otros factores), Se le permite diagnosticar fallos con éxito, incluso en los casos en que las velocidades bajas hacen que el diagnóstico menos evidente. Por eso, durante la parametrización del equipo en la Base de datos, debe tener especial cuidado en los puntos de medición de configuración, con el fin de detectar oportunamente posibles fallos.
ejemplo 6 – engranajes análisis de vibración – cardán
Una unidad de accionamiento de un cilindro de "Yankee", que comprende una unidad de engranaje accionado por dos (2) motores, como se ilustra en la figura 16, Mantenimiento predictivo está incluido en el programa definido por el cliente, Está sujeto a inspecciones regulares vibrométricas.
Figura - Análisis de vibraciones en engranajes – unidad de accionamiento fotografía
Inspección realizada en junio, hubo un aumento significativo en los niveles de vibrométricos presencia en la reducción, como se puede ver en el gráfico de tendencia que se muestra en la figura.
Figura - Análisis de vibraciones en engranajes – Nivel Global gráfico de tendencia de vibración registrado en apoyo de los ejes de entrada del reductor
El análisis de frecuencia de los espectros registrados reveló que en los vibrométricos de presencia en los niveles de reductores eran, especialmente, influenciada por la amplitud de la segunda armónica de la frecuencia de funcionamiento del eje de entrada, como se ve a continuación .
De este análisis, amplitudes También el hecho de que la extensión que sobresale de frecuencia de funcionamiento de la pantalla de entrada del reductor eje grandemente reducida. Por este facto, Se desecha como una desalineación causa en primer lugar a los altos niveles vibrométricos registraron. De este modo, se recomienda al cliente el reemplazo / reparación de los sindicatos "cardán".
Después de la sustitución de las articulaciones "cardan", llevado a cabo por parte del cliente de servicios técnicos, durante una de las paradas programadas de instalación, vibrométrica realizó la inspección reveló una reducción muy significativa de los niveles de vibración se encuentra que la reducción sometido, como puede verse en el gráfico de tendencia muestra en la figura 19.
La disminución de la gravedad se originó vibrométrica, principalmente, al disminuir el segundo armónico de la frecuencia de funcionamiento de los ejes de entrada del reductor, como se puede ver en la figura .
La inspección reveló los componentes reemplazados de degradación acentuada de los cojinetes y perchas, como se puede ver en la figura.
A iJECUCIÓN Programa de Mantenimiento Predictivo, basándose en la medición y el análisis de vibración, Permitió a tiempo y sin pérdidas de producción, hacen posible intervenir en el equipo de minimizar los costos de intervención.
ejemplo 7 – Diente roto en el reductor del reactor
Este Ejemplo tuvo lugar en una caja de reducción de un reactor de planta química., como se muestra en la figura.
En esta máquina se notó una evolución anormal del nivel de aceleración..
En el espectro de la envolvente y en la respectiva onda en el tiempo, aparecieron síntomas de impactos.
Se recomienda abrir la caja e inspeccionarla.:
- Los engranajes estaban desgastados.
- Había dientes rotos en el engranaje del eje de entrada..
- Se evitó la falla repentina del equipo
A continuación puedes ver la evolución de los espectros antes y después de la reparación.
A continuación puedes ver la evolución de la onda temporal.
ejemplo 8 – Diente roto en el reductor de accionamiento del horno de cemento
Era un reductor con dos etapas de reducción y solo se conocía la velocidad de rotación de los ejes de entrada y salida.. No sabían el número de dientes de los diferentes engranajes del reductor ni la velocidad de rotación de un eje intermedio.. Lo que era obvio era que había un comportamiento vibratorio anormal.
La onda temporal mostró impactos producidos por el defecto en el reductor.
Abajo puedes ver un zoom de esta ola.
Figura - Onda de tiempo que muestra los impactos en 4,8 hz, que se sospechó que era la velocidad de rotación del eje intermedio
Con la identificación del número de dientes de cada engranaje, se determinó que el eje intermedio giraba a 4,8 hz.
ejemplo 9 – Eje caído en reductor separador dinámico
En este caso la máquina era un separador dinámico en una fábrica de cemento. Sus características fueron las que se muestran a continuación..
Los niveles globales de vibraciones medidas se pueden ver a continuación..
El espectro medido fue lo que se puede ver a continuación..
A componente a 1 x RPM, horizontalmente tuvo un valor alto.
Se ha solicitado una revisión de la caja de cambios..
El rodamiento cónico vertical, que apoyó y posicionó el rotor del separador dinámico, estaba caído y generaba engranajes deficientes debido al posicionamiento incorrecto de los engranajes.
ejemplo 10 – Degradación del engranaje reductor por problema de lubricación
Estos dos espectros, medido en un reductor de un molino y cemento, antes y despues de que sufriera un problema de falta de lubricacion. Este problema hizo que los dientes tuvieran muchas mordidas..
Tenga en cuenta el crecimiento de las bandas laterales alrededor de la frecuencia de transmisión después de que se haya producido el problema de lubricación..
ejemplo 11 – Reductor del turbogenerador montado con juego insuficiente
El espectro que se muestra a continuación se midió en una caja de cambios de un turbogenerador montado con juego insuficiente entre los engranajes.
En el espectro se pueden identificar numerosos armónicos de la velocidad de rotación y en la onda del tiempo se pueden ver los impulsos resultantes de los choques..
Este contragolpe insuficiente condujo a la interferencia entre los engranajes.; en otras palabras, los dientes cuando salieron del engranaje golpeó.
