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Seção de treinamento. Alinhamento de eixos
Tipologia: Teses (TCC)
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Rua Guaicurus, 460 - Vila Togni - Poços de Caldas - M.G. cep:37 704 347
A- A vida de um mancal depende de: carga, velocidade, lubrificante e temperatura em conjunto com a conservação das folgas corretas. As folgas de mancais, em grande parte dependem de um bom alinhamento. B - Vibrações provocadas por desbalanceamento e tensões geradas por distorções da carcaça do acionador, causadas por forças externas ou por procedimentos incorretos ao calçar (shim) podem causar problemas de fadiga no componente.
C-A causa mais frequente de fadiga em eixos é o desalinhamento que provoca o flexionamento do eixo em cada giro de 180. O eixo poderá se romper em minutos ou dias, dependendo do desalinhamento e das tensões por ele provocadas. D- A vida de um acionamento está em função da perfeição de seu alinhamento, chaveteamento, seu tamanho correto, lubrificação, do espaçamento axial, e acima de tudo um bom alinhamento. E- Vibrações devido a desalinhamento poderá ter efeitos adversos na qualidade do produto, como por exemplo: O acabamento da superfície de chapas num trem laminador.
FATORES QUE AFETAM O ALINHAMENTO A- Os pontos de apoio devem ser planos e no caso de não estarem no mesmo plano geométrico devem em qualquer caso estarem paralelos. Muitas unidades são recebidas do fornecedor com seus componentes montados numa base comum, já acoplados e fixos. Esses conjuntos não devem ser montados no campo, sem antes terem sidos inspecionados os acoplamentos abertos e o alinhamento. Checados e rechecados após sua instalação definitiva na estrutura.
Para a desmontagem nestes casos, a aplicação do calor deverá ser feita rapidamente para se evitar que o eixo também se expanda junto com o acoplamento. Todavia, para se montar os acoplamentos com ajuste de interferência, o aquecimento recomendado é em banho de óleo. Para sacar um acoplamento, deve ser usado um sacador. Quando for necessário o uso de calor por meio de maçarico, instalar primeiro o sacador e aplicar força antes de começar a aquecer. Gire rapidamente a rosca do sacador para sacar o acoplamento. Assim que ele descolar, CUIDADO!!! NÃO DEIXE NINGUEM EM FRENTE DO CAMINHO DO MOVIMENTO DE SACAR, POIS AS PEÇAS PODERÃO VOAR DO EIXO COMO BALAS.
O alinhamento de eixos de equipamentos rotativos é um requisito extremamente crítico, particularmente na indútria. A vida dos mancais, engrenagens, carcaças, acoplamentos e outros componentes é a resultante da precisão do alinhamento dos eixos, conjuntamente com a velocidade, carga lubrificação e temperatura. O eixo é um componente que transmite aos equipamentos cargas de impacto e cargas de fadiga. Com os centros dos eixos perfeitemente alinhados em toda a extensão, o dobramento será zero. As metades dos acoplamentos dos eixos são montadas nos equipamentos e máquinas antes do alinhamento. Por essa razão devemos compreender como determinar o centro dos eixos, depois de efetuar as medições das metades do acoplamento.
A- POSIÇÕES DE VISÃO PARA O ALINHAMENTO : O eixo pode ser visto de duas posiões para fins de alinhamento:
O desalinhamento angular visto de lado é corrigido com calços (shims), colocados em baixo dos pontos de fixação do equipamento, na parte da frente ou na parte de trás, conforme for o caso. A medição e o cálculo da espessura dos calços para a correção do desalinhamento angular visto de lado, é o ponto mais difícil no processo de alinhamento de eixos.
O desalinhamento paralelo visto de lado, tem sua correção conseguida pela aplicação de calços, iguais em todos os pontos de fixação.
Os desalinhamentos angulares e paralelos visto de cima, são corrigidos movendo-se o motor depois que os desalinhamentos vistos de lado, forem corrrigidos.
O alinhamento de alta precisão, não deve ser tentado, antes de ter sido verificado se os eixos não estão tortos. Os acoplamentos devem também ser checados com respeito à sua concentricidade radial e axial. A exentricidade permissível, é determinada pelo tamanho do acoplamento, pela rotação e pela carga. O desalinhamento radial e axial em um acoplamento poderá dar o mesmo efeito de um eixo torto em qualquer das duas unidades, (acionadora ou motora). Pequenos desalinhamentos em, acoplamentos, poderão ser tolerados quando a rotação for muito baixa e não causará vibrações. Pequenos desalinhamentos radiais, poderão ser balanceados quando forem iguais nas duas metades. Quando for possível, gire o ponto de máxima descentralização 180 da outra metade.
Desalinhamentos radiais em acoplamentos, ocorrem quando as peças não são fixadas centradas com o centro da máquina que vai proceder o broqueamento do furo para o eixo; ou quando os parafusos de fixação são apertados em demasia num acoplamento de paredes finas; ou quando o cubo de um acoplamento que não tem um ajuste de interferência é fixado ao eixo por meio de parafusos. Uma folga entre o eixo e o furo do acoplamento, provocará um desgaste excessivo na superfície do eixo e no furo do acoplamento, piorando as condições de funcionamento. Chavetas muito grandes, sem folga entre o fundo do rasgo da chaveta do eixo e o fundo do rasgo do cubo, provocará desalinhamento. Numa montagem, sempre a unidade acionada, deverá ser instalada primeiro, antes de se tentar instalar e alinhar o acionador (motor). Muitas unidades acionadas, são conectadas a outras unidades, através de dutos, tubos, estruturas, etc. A unidade acionada, deverá estar em sua posição definitiva final, com todos os seus parafusos apertados antes que se possa alinhar o acionador.
Tensões introduzidas em um componente acionado por fatores estáticos, tais como desalinhamento de componentes, tubulações dutos, correntes de acionamento e eixos, poderão ser grandemente ampliadas sob condições dinâmicas de operação. Desalinhamento de flanges de tubulação, poderão ser em direção de "X", de "Y" ou ambas. A unidade acionada poderá sofrer mais tensões, dependendo dos suportes das tubulações. Toda tubulação deverá estar devidamente fixada, utilizando-se juntas de expansão para compensar as contrações e expansões e deverão estar convenientemente apoiadas em suportes independentes, na unidade acionada. IV-PROCEDIMENTO PARA O ALINHAMENTO : A- VERIFICAÇÕES INICIAIS
1- Eixo e acoplamento, deverão ter ajuste de interferência de ( 0,0005" de polegada, por polegada de diâmetro do eixo ) Aquecer o acoplamento em banho de óleo ou forno. Não recomendamos o uso de maçarico, devido ao perigo de empenamento ou exentricidade da peça. Exemplo: Um eixo com diâmetro de 2 1/2" deveria ter um ajuste de interferência de: 0,0005 x 2,5 = 0,00125". Para sabermos a medida em milímetros, multiplicamos o resultado por 25,4 e teremos : 0,00125 x 25,4 = 0,03175 mm. Este é o valor de interferência que devemos manter para este acoplamento. 2- A excentricidade de um eixo é normalmente zero.
A flutuação do eixo poderá aparecer como excentricidade no comparador, más é um problema diferente como veremos à seguir: Eixos cujas pontas giram fora de centro (normalmente indicando eixo torto) e desalinhamento tanto radial como axial dos acoplamentos, devem ser corrigidos se forem excessivos para o equipamento em consideração. O eixo exibirá uma folga, axial dependendo dos mancais e do equipamento. Os motores elétricos tem um centro eletro-magnético que deve ser respeitados para que operem silenciosamente, e com a máxima eficiência. Motores grandes tem mancais de bucha, com previsão para permitir que o rotor "flutue" de forma que seu campo eletro-magnético possa se alinhar com o campo eletro-magnético do estator. Este centro não deve ser alterado por espaços não adequados, entre as duas pontas de eixo. Motores menores, são equipados com mancais comuns ou de anti-fricção ( de rolamentos). Mancais de rolamento de motores, são do tipo de pistas com canal profundo, (tipo conrad) que permitirá acomodar algum empuxo longitudinal. Também poderão ter, uma mola de aço longitudinal, para permitir a centragem do rotor. Ao se fazer a medição de erros angulares, os dois eixos devem ser empurrados em direção às unidades de forma delicada, afastando-os da base dos acoplamentos, de forma que a "flutuação" dos eixos, não provoque uma leitura de medida erratica, não consistente. Eixos que giram fora de centro e desalihamento tanto radial (paralelo) como axial (angular), devem ser corrigidos. .Observar que em motores, existe uma folga axial, para centralização do rotor, no centro magnético quando em funcionamento, neste caso, forçar levemente o eixo em direção sua unidade, para que a medição seja feita sem considerar a flutuação do eixo.
3- EXCENTRICIDADE DO ACOPLAMENTO : A- Excentricidade axial poderá ser tolerada em grau mínimo. Se não for corrigida poderá causar vibrações. B- Excentricidade Radial :
Esse motor ficaria fora do padrão, e não poderia ser aplicado, em outro local depois de ser revisado. "Calço curto" pode ser corrigido, medindo-se o espaço entre o calço da base e o ponto de contato da unidade. Essa folga, deve receber um calço (shim) da medida correta, antes de se proceder a correção da altura de um motor.
A folga X, indica a condição de "calço curto". Os pontos de contato de apoio da unidade móvel, estão no mesmo plano. A folga "X", existe entre o calço da base (N) e o ponto de apoio "Y". Admitindo que todos os outros pontos de apoio da unidade estejam em contato com outros calços da base (M), se apertarmos todos os parafusos de ancoragem, a folga "X" da condição de "calço curto", provocará distorção da carcaça da unidade móvel. 6- ALTURA RELATIVA DAS LINHAS DE CENTRO: A- Altura relativa da linha de centro do eixo do componente móvel, deverá estar um puco mais baixo que a linha de centro do eixo do componente fixo, para permitir ajustes com calços móveis (Shims), qualquer desalinhamento visto de lado.
(Não se incluem os acoplamentos maciços)
1- os acoplamentos, devem ter um espaçamento entre as faces das flanges e as pontas dos eixos, para permitir a espansão dos eixos e a "flutuação", como a dos motores elétricos, que buscam os centros dos campos eletro-magnéticos. 2- O espaço mínimo dessa folga dependerá da variação de expansão e do desalinhamento dos acoplamentos, durante a operação dinâmica 3- O espaçamento correto é usualmente designado pelo fabricante, nas instruções técnicas que acompanham o acoplamento. B- ALINHAMENTO GROSSEIRO: 1- Após a correção da condição "calço curto", a unidade móvel é alinhada o melhor possível, sem o recurso de instrumentação de medição (a olho), tanto na vista de cima como na vista de lado. Podem ser usados calços grossos sob os pontos de apoio para conseguir o alinhamento com razoável valores de precisão. C- MARCANDO LINHAS DE REFERÊNCIA NAS METADES DO ACOPLAMENTO. 1- Todas as medições realizadas no acoplamento, com exceção daquelas referentes a excentricidade, são realizadas girando-se ambas as metades a 190, 180, 270, 360(comparando o mostrador de um relógio seria 3 horas, 6 horas, 9 horas, 12 horas). Comece a medição da folga entre duas faces do acoplamento, na posição de 360. Gire o conjunto completo, mantendo a posição relativa das linhas de referência, 180 , e proceda a medição da folga nesse ponto pelas marcas de referência.
Como norma industrial adotada, a máxima variação tolerada para eixos com rotação inferior a 1800 RPM é de 0,005 da polegada, (0,127 milímetros). Poderá haver circunstâncias tais como produto, carga e forças dinâmicas que requeiram maior precisão da indicada acima.
2- Mantenha esta posição relativa, entre as duas metades, de forma que a medição feita, na posição 360 seja efetuada no mesmo ponto, depois de girar o acoplamento 180
1- Através da primeira leitura "X", do desalinhamento axial na vista de frente, identifica-se quais os pontos de apoio que deverão receber calços (Shims) (Se são os da frente ou os de trás).
2- Após esta identificação, coloca-se nos pontos de apoio correspondentes, calços "Y", de valor aproximado a 1/4 de "X". 3- Após a colocação do primeiro calço "Y", tira-se uma segunda leitura "Z" (que deverá ser menor que "X"). 4- Pega-se o valor da primeira leitura "X" e subtrai-se o valor da segunda "Z", para se encontrar a diferença "D". 5- Finalmente, pega-se o valor da segunda leitura "Z". divide-se pela diferença "D" e multiplica-se pelo valor do primeiro calço "Y". O valor encontrado, será o valor de um segundo calço "K" que adicionado ao primeiro, eliminará o desalinhamento axial existente. EX: Se "Y" ----Elimina--->"D" "K"----Eliminará->"Z" Notas: 1- Os calços (shims), devem ser trabalhados, de forma que o valor de sua espessura não venha ser alterado. Deve-se atentar principalmente para: 1.1-Isenção de ferrugem e sujeiras. 1.2- Dimensionamento de acordo com o tamanho do ponto de ancoragem do motor. 1.3- eliminação de rebarbas e ondulações. 2- Na vista de frente, todas as leituras deverão obrigatoriamente, ser tiradas com os pontos de ancoragem do motor apertados. 3-Em função de trabalharmos com cálculos proporcionais para eliminação do desalinhamento axial na vista de frente, a condição de acabamento do segundo calço deverá ser no máximo, semelhante às condições do primeiro. 4- O torque durante as verificações e no final do alinhamento, deverá ser sempre igual e aplicado de forma correta. Ou seja: 4.1- Encosta-se todos os parafusos manualmente.
4.2- Com uma ferramenta adequada e sempre consultando os relógios, apertar de forma alternada e em cruz, lento e gradativamente, todos os parafusos de ancoragem do motor até atingir o torque final específico para o equipamento.
8- ALINHAMENTO PARALELO DE EIXOS Corrigindo desalinhamento paralelo :
Efetue a medição da folga na parte superior, conforme a figura 1. Gire o conjunto e efetue a medição conforme figura 2.
Faça a soma das medições efetuadas conforme figura 1 e 2, divida por dois. Este resultado dará a diferênça das linhas de centro estando as discrepâcias dos acoplamentos incluidas no cálculo. O departamento de manutenção, poderá utilizar formulários padrão para registro das medições de todos os alinhamentos realizados. O formulário é preenchido pelo mecânico como folha de operação para: Calcular a espessura dos calços (Shims) necessários e suas posições, grau de precisão e qualquer problema específico que possa ser de interesse para futuros alinhamentos. Estes formulários serão de muita valia para inspeções e verificações referentes a estabilidade do equipamento e recalque da fundação. Nas páginas seguintes estão exemplos de um método de correção de desalinhamento angular visto de lado por meio de calços (Shims). Formulários semelhantes podem ser empregados para qualquer método de alinhamento.
A variação acusada, é o SAG. Você deve tomar nota desta leitura, pois entrará nos seus cálculos quando você estiver fazendo o alinhamento final. Normalmente esse valor do SAG é negativo. ATENÇÃO: Gire o relógio para a posição novamente de 12:00 h. Ele deverá indicar zero. Se isto não ocorrer, repita o processo. Após isto, instale o dispositivo comparador no eixo na sua posição definitiva para alinhamento do equipamento. O dispositivo de fixação do relógio comparador no lado do motor e o outro dispositivo do lado da bomba. O pistão do relógio medidor facial (axial) deverá estar tocando na face do acoplamento e deve estar paralelo ao eixo. O pistão do relógio medidor radial, deve estar tocando no acoplamento (ou num ponto transferido deste ) e deve estar perpendicular ao eixo. Certifique-se de que o dispositivo está perfeitamente fixo ao eixo. Só para checar, "Zere" o relógio na posiçã 12:00 h, gire o eixo e volte à posição 12:00 h para verificar se ele marca "Zero" novamente. Antes de prosseguirmos com o alinhamento, devemos checar o "soft foot" (irregularidades na superfície da base). Como checar isto? 1- Gire o relógio comparador radial para posição de 12:00 h e "Zere" o medidor radial. 2- Folgue o parafuso do motor mais próximo. Faça a leitura radial e reaperte-o. 3- Folgue o próximo parafuso adjacente, faça a leitura radial e reaperte-o. 4- Coloque calços sob o pé onde você teve a maior variação de leitura e reaperte este parafuso. 5- Cheque novamente o 1 parafuso para estar certo de que não criou um desalinhamento na base em função da quantidade de calços adicionados.
passos a serem executados : 1- Com nível de precisão, certifique-se que a base do conjunto ( acionador e acionado) está nivelada. 2- Coloque o conjunto sobre a base. 3- Se a altura do equipamento acionado for > 1mm da altura do equipamento acionador, compense a diferença de altura soldando à base do acionador calços nos quatro pontos de fixação da base. 4- Reconfira o nivelamento dispondo o nível de precisão transversalmente e longitudinalmente à base. 5- Certifique e compense a condição de calço curto, colocando sob os pés da base do acionador um calibrador de folgas. 6- fixe o equipamento acionado à base, certificando-se que nesta posição existe condições para alinhamento com o equipamento acionador. Nota: Em se tratando de conjunto com mais de dois equipamentos a serem alinhados, verifique a condição de alinhamento paralelo e angular visto de cima para todos eles. 7- fixe os flanges do equipamento acionado às tubulações de sucção e descarga, após verificar se estão alinhados e nivelados. 8- Meça e corrija a(s) folga(s) axial(is) dos acoplamentos. 9- Através do método da régua e calibrador de folga, execute o alinhamento grosseiro. 10- Efetue por fim o alinhamento com relógios comparadores axial e radial, simultaneamente. obs: Tolerancia de desalinhamento ver anexo 1# 12- CHECAGEM DO ALINHAMENTO A QUENTE : Com tudo preparado para a verificação do alinhamento e com o equipamento funcionando à temperatura de operação, executa-se os seguintes passos: 1- Desliga-se o equipamento e fecha-se o mais rapidamente possivel as válvulas de entrada e saída. Este momento é considerado como tempo zero. 2- Coloca-se os comparadores e faz-se uma primeira verificação, anotando-se o valor encontrado da medida de elevação, juntamente com os minutos que transcorreram desde o tempo zero até a primeira verificação. 3- Passados alguns minutos, ( 10 ou 15 p. exemplo) se faz uma segunda verificação, anotando-se a nova diferença encontrada e os minutos transcorridos desde o tempo zero. 4- Passado mais alguns minutos, faz-se uma terceira verificação.
