Desenvolvimento de um sistema de baixo custo para detecção precoce de desgaste em rolamentos de motores de indução trifásicos usando análise de vibrações

Abstract

A proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de uma metodologia de baixo custo para avaliação do desgaste de rolamentos utilizados em motores elétri-cos trifásicos. Para a realização deste trabalho, foram coletados dados de cinco rolamentos novos e 20 rolamentos usados em diferentes empresas e substituídos em atividades de manutenção. Os rolamentos ensaiados foram nomeados de E1 a E25 e agrupados em cinco categorias de acordo com seu estado visual de desgaste: (i) novo; (ii) ótimo; (iii) bom; (iv) desgastado e (v) muito desgastado. Cada um desses rolamentos foi ensaiado em uma bancada especialmente construída para esta atividade. As variáveis avaliadas foram temperatura, velocidade, amplitude de vibração, energia de vibração e nível de pressão sonora. Amplitude e energia de Vibração apresentaram variações mai-ores, e foras selecionadas como os melhores indicadores de desgaste. Os va-lores mensurados nos ensaios foram tratados no domínio da frequência usando-se a Transformada Rápida de Fourier (FFT). Os dados mensurados foram agrupados em tabelas que representam os estados dos rolamentos. Fo-ram desenvolvidos critérios para realizar comparações entre os sinais de rola-mentos novos e os sinais obtidos nos ensaios periódicos em rolamentos usa-dos. A metodologia desenvolvida permitiu localizar o desgaste em rolamentos de esferas através das vibrações que o motor apresenta, baseado na análise da amplitude e energia das vibrações no mancal que suporta o rolamento de teste. Foi possível, também, estabelecer com critérios para utilização desta metodologia nos processos de manutenção das empresas.

The proposal of this work was the development of a low cost methodology to evaluate the wear of ball bearings used in three-phase electric motors. In order to perform this work, data were collected on five new ball bearings and 20 used ball bearings substituted in regular maintenance activities. The ball bearings tested were labeled from E1 to E25 and grouped into five categories according to their visual wear state: (i) new; (ii) optimal; (iii) good; (iv) worn and (v) heavily worn. Each of these ball bearings was tested on a bench specially constructed for this activity. The variables evaluated were temperature, velocity, amplitude of vibration, energy of vibration and level of sound pressure. Vibration ampli-tude and energy presented greater variations, and were selected as the best indicators of wear. The values measured in the tests were treated in the fre-quency domain using the Fast Fourier Transform (FFT). The measured data were grouped into tables that represent the states of the ball bearings. Criteria were developed to make comparisons between the signals of new ball bearings and the signals obtained in the periodic tests on used ball bearings. The devel-oped methodology allowed to locate the wear on ball bearings through the vi-brations that the motor presents, based on the analysis of the amplitude and energy of the vibrations in the bearing that supports the ball bearing under test. It was also possible to establish criteria for the use of this methodology in com-panies’ maintenance processes.