CONTEÚDO
DO carregamento direto da saída de um acelerômetro piezoelétrico, mesmo por cargas de impedância relativamente altas, pode reduzir muito a sensibilidade do acelerômetro, bem como limitar sua resposta de frequência. Para minimizar esses efeitos, o sinal de saída do acelerômetro é alimentado por meio de um pré-amplificador que se converte em uma impedância muito mais baixa, adequada para conexão com a impedância de entrada relativamente baixa de instrumentação de medição e análise (1).
Nos acelerômetros CCLD, o pré-amplificador é embutido, portanto, nenhuma unidade externa é necessária, mas uma entrada fornecida com a capacidade de fornecer energia para a unidade é necessária. Hoje essa é uma característica muito comum. Além da função de conversão de impedância, a maioria dos pré-amplificadores oferece recursos adicionais para condicionar o sinal.
Por exemplo:
(2) Um recurso de ganho variável calibrado para amplificar o sinal a um nível adequado para entrada em outros instrumentos;
(3) Um ajuste de ganho secundário para "normalizar" sensibilidades inadequadas do transdutor;
(4) Integradores para converter a saída proporcional da aceleração dos acelerômetros em sinais de velocidade ou deslocamento;
(5) Vários filtros para limitar a resposta de frequência superior e inferior para evitar interferência de ruído elétrico ou sinais fora da porção linear da faixa de frequência do acelerômetro;
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(6) Outras instalações, como indicador de sobrecarga, oscilador de referência e indicador de condição da bateria também são frequentemente incluídos;
Instrumentação de Medição
Um medidor de vibração portátil de uso geral ou analisador geralmente será o instrumento de medição mais conveniente e econômico para usar para monitoramento de máquina e tarefas simples de avaliação de vibração.
Existem instrumentos muito simples, fornecendo apenas resultados simples, como valor total de 10 a 1000 Hz. Porém, com as técnicas digitais modernas, o custo de adicionar mais recursos diminuiu, então a escolha natural é um analisador com um ou dois canais e muitos recursos de análise e link para PC. Eles também incluem a possibilidade de adicionar um novo software.
Para tarefas mais complexas, o máximo em conveniência operacional e velocidade de análise é obtido com um analisador em tempo real, onde muitas bandas de frequência paralelas são avaliadas quase instantaneamente e mostradas em um display continuamente atualizado.
Sistemas com mais de 1000 canais são usados para grandes estruturas.
As medições de vibração de banda de frequência única e ampla são um indicador de vibração de visualização rápida útil, que pode ser usado, por exemplo, ao avaliar a condição geral de uma máquina ou a eficácia das medidas de isolamento de vibração.
O nível real medido será julgado mais ou menos grave em comparação com os níveis medidos anteriormente ou posteriormente ou com critérios de gravidade publicados. Um exemplo deste último é mostrado no desenho, extraído de normas e recomendações para julgar a severidade de vibração de máquinas rotativas. (ISO 20816-1)
Para fins de diagnóstico, por exemplo, no decorrer do desenvolvimento do produto, a análise de frequência é necessária. Alguns componentes de frequência no espectro de frequência de vibração podem ser imediatamente relacionados a funções de força específicas, por exemplo, velocidades de rotação do eixo, frequências de engrenagens de dente de engrenagem, etc.
Quase sempre encontraremos componentes de frequência adicionais significativos no espectro, que também estão relacionados aos movimentos fundamentais. O mais significativo é geralmente os harmônicos (um múltiplo) de uma das frequências fundamentais. Frequentemente, os harmônicos surgem devido à distorção das frequências fundamentais ou porque o movimento periódico original não é puramente sinusoidal. Se eles coincidirem com as frequências ressonantes de outros elementos da máquina, podem ocorrer níveis de vibração consideráveis, o que pode se tornar uma grande fonte de ruído ou resultar na transmissão de altas forças para outras partes da máquina.
Com rodas dentadas, a deflexão da forma do dente sob carga e o desgaste do dente darão origem a um componente de frequência de engrenamento do dente e harmônicos.
Além disso, os componentes da banda lateral são frequentemente gerados em torno da frequência e dos harmônicos da malha do dente, devido a variações periódicas, como excentricidade. As primeiras bandas laterais superior e inferior aparecerão na frequência da malha do dente (ft) mais e menos a frequência de rotação da engrenagem (fg), as segundas bandas laterais em ft ± 2fg e assim por diante. Em torno dos harmônicos da malha do dente, um padrão semelhante pode estar presente (ou seja, 2 pés ± fg, etc.)
Frequentemente, é impraticável alterar as frequências de força (velocidades do eixo, relações de engrenagem, etc.), portanto, outros métodos de redução dos níveis de vibração indesejáveis são usados. Por exemplo. desafinar o elemento de máquina (alterando sua frequência ressonante), alterando sua massa ou rigidez; atenuando a transmissão de vibração com materiais de isolamento ou adicionando materiais de amortecimento para reduzir a amplitude de vibração.
Vibração como um indicador de condição da máquina
As máquinas raramente quebram sem aviso, os sinais de falha iminente geralmente estão presentes muito antes que a falha torne a máquina inutilizável. Os problemas da máquina quase sempre são caracterizados por um aumento no nível de vibração que pode ser medido em alguma superfície externa da máquina e, portanto, atuar como um indicador. A curva da banheira mostrada é um gráfico típico do nível de vibração em relação ao tempo que demonstra esse efeito. Com a manutenção preventiva normal, os reparos são realizados em intervalos fixos com base na expectativa de vida mínima das peças de desgaste. Atrasando o reparo até que os níveis de vibração indiquem a necessidade, mas antes de uma avaria, desmontagem desnecessária (que muitas vezes promove mais falhas) e atrasos na produção são evitados.
Essa manutenção "sob condição" das máquinas provou dar uma vantagem econômica apreciável, aumentando o tempo médio entre as paradas, ao mesmo tempo em que evita a surpresa e os efeitos prejudiciais de uma falha catastrófica durante o serviço. Essas técnicas agora são amplamente utilizadas, especialmente nas indústrias de processo contínuo.
O nível de vibração que pode ser permitido antes de realizar um reparo é melhor determinado com base na experiência. Atualmente, a opinião geral sugere que o "nível de ação" deve ser definido em duas a três vezes (6 a 10 dB acima) do nível de vibração considerado normal.
Já vimos que, com a análise de frequência dos sinais de vibração, podemos localizar a fonte de muitos dos componentes de frequência presentes. O espectro de frequência de uma máquina em uma condição normal de funcionamento pode, portanto, ser usado como uma "assinatura" de referência para essa máquina. As análises subsequentes podem ser comparadas a esta referência para que não apenas a necessidade de ação seja indicada, mas também a origem da falha seja diagnosticada.
O gráfico de diagnóstico nas duas páginas a seguir ajudará a isolar a causa do excesso de vibração quando as frequências prejudiciais puderem ser descobertas por meio da análise de frequência.
Gráfico de solução de problemas de vibração (A)
Gráfico de solução de problemas de vibração (B)
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