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cmRzMHFrZ2VsNW11b25tYzh1aG1wZzl2dDYxNTQyNTUyMjk2 Como diagnosticar a causa de falhas em correias sincronizadas - Revista Manutenção
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Como diagnosticar a causa de falhas em correias sincronizadas

Correias disponibilizada por JWENG sob licença grátis com atribuição

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(JWENG) Se você troca suas correias pelo menos mais de uma vez ao ano, é hora de investigar seu acionamento. Desde de danos de vinco na correia, consideráveis estresses à instalação de correia, desalinhamento da polia e condições ambientais adversas, este guia ajudará você a identificar as razões por trás da falha prematura e faz recomendações sobre medidas corretivas e de proteção.

Falhas de correia sincronizadora são consequências de desempenhos cada vez menores e substituições de correia muitas vezes caras. Uma análise cuidadosa dos problemas ocultos da sua unidade, finalmente fará com que você reduza tempo de manutenção e dinheiro.

Parte 1: Causas comuns de falha de correia

Reconhecer a causa da deterioração da correia poderá ser um desafio. Nesta seção, iremos determinar, demonstrar e realizar um diagnóstico de alguns dos culpados comuns mais populares, assim você estará pronto para corrigir o problema e adotar o protocolo preventivo para futuras ocorrências.

Falha e Desgaste Normal de Correia

É falha que acontece quando uma correia atinge sua vida útil. É possível ver fadiga de seu último cabo de tração após o trabalho por um tempo que pode ser considerado como padrão.

Analise de falha de correia sincronizada

A figura 1 mostra uma falha de correia a 45 graus irregular, que é característica do cabo de tração, no final de sua vida útil .

Os dentes da correia sincronizadora também poderiam quebrar, mas neste caso, considera-se ser um tipo imperfeito de quebra.

Depois de um determinado tempo de execução, os dentes da correia poderiam estar gastos, embora eles devam manter a sua forma e tamanho originais, fibras salientes do revestimento poderiam atribuir aos dentes da correia uma aparência distorcida como vemos na figura 2.

Analise de falha de correia sincronizada

Não é necessária nenhuma ação corretiva para correias de longo período de uso. A vida útil da correia pode variar expressivamente, dependendo da aplicação, devido a diversos fatores, incluindo o ambiente, a condição da polia, o nível de potência transmitida, a tensão de instalação da correia, o alinhamento do eixo, e até mesmo devido à forma como a correia foi manuseada antes e durante a instalação.

Falhas de vinco da Correia

Analise de falha de correia sincronizada

Uma falha de correia do tipo “vinco” muito se assemelha a uma ruptura à tração em linha reta como mostrado na Figura 3. Este tipo de ruptura pode acontecer quando os cabos de tração da correia são instalados em torno de um diâmetro muito pequeno, um ângulo de rotação curto traz muitas forças de compressão sobre os cabos de tração, fazendo com que as fibras individuais reduzam a resistência à tração da correia.

Danos causados por vinco são frequentemente resultantes do mau manuseio da correia, tensão de instalação da correia inadequada, diâmetros de polia sub-mínimos, e/ou a entrada de objetos estranhos dentro da transmissão.

Vinco pode ocorrer devido ao manuseio incorreto, após práticas inadequadas de armazenamento, acondicionamento e manuseio da correia ou ainda durante a instalação.

Uso de correias sub-tensionadas pode permitir que os dentes da correia saiam das polias até que uma tensão nominal da correia seja alcançada. Isto é chamado “auto-tensionamento”. Quando uma correia estiver se auto-tensionando, os dentes saem das ranhuras da polia, então a tensão do vão força os dentes de volta para a polia, nesse momento em que os dentes da correia estão voltando, frequentemente resulta em um ponto flexão acentuado e momentâneo, que pode resultar em ruptura do cabo de tração da correia.

Submeter correias à diâmetros de flexão sub-mínimos, também pode resultar em falha do cabo de tração ou no vinco (polias sincronizadas ou tensionadores), ou mesmo flexionar a correia manualmente de maneira ríspida.

 

Carga de Choque (trancos)

Essas cargas de choque são a reação de altas tensões na correia e podem atuar como um catalisador para danos. Enquanto acionamentos em correia em V convencionais podem mostrar deslizamento sob condições de carga de torque máximo, correias síncronas devem transmitir a magnitude global das cargas de pico.

Os “trancos” podem ocorrer em quebras da correia com uma aparência irregular e estranha, como ilustrado na figura 4.

Analise de falha de correia sincronizada

 Os dentes da correia engrenados na polia no momento da carga de choque, também poderiam desenvolver fissuras na base ou exibir cisalhamento. Se a carga de choque acontecer apenas uma vez, ou se tiver sido periódica e redundante em uma área específica em torno da correia, os dentes da correia restantes poderiam ter aparência normal, isso ocorre quando a máquina parte sempre no mesmo ponto.

A figura 5 mostra como as fissuras à raiz causadas por carga de choque podem proliferar através dos dentes.

Analise de falha de correia sincronizada

 Fissuras formadas nas bases dos dentes, pode mover-se em direção às pontas ocasionando o cisalhamento.

As cargas de choque poderiam ser criadas pela operação do equipamento acionado ou poderiam resultar de condições ocasionais, como obstrução. Se as cargas de choque da unidade não puderem ser excluídas, a resistência à tração da correia pode precisar ser elevada ou a correia de transmissão alterada com um sistema de acionamento por correia em V mais indulgente capaz de deslizamento intermitente.

 

Parte 2: Tensão de Instalação de Correia Imprópria

Nesta parte, nos concentraremos sobre os efeitos do tensionamento inadequado da correia – desde a aplicação de tensão de instalação excessiva até a tensão insuficiente – para ajudar a evitar a falha prematuro da correia.

Alta Tensão de Instalação de Correia

Aplicar tensão de instalação excessiva a uma correia sincronizada, pode resultar em cisalhamento do dente da correia ou, por vezes, em uma ruptura por estresse. Muitas correias que tiveram excesso de tensão, exibem sinais evidentes de que as polias desgastaram as as áreas de repouso da correia.

A figura 6 exibe as áreas de repouso achatadas e uma fissura que se formou na raiz do dente. Uma fissura de raiz se propaga ao longo do elemento de tração até a próxima fissura de raiz em seguida, os dentes da correia irão se separar do corpo da correia e frequentemente cairão.

Analise de falha de correia sincronizada

 A figura 7 mostra uma correia que foi muito tensionada em grandes polias. O desgaste da área de repouso de correia é excessivo e revelam os elementos de tração individuais. Portanto, para antecipar problemas de desgaste de correia como estes, adequados níveis de tensão de instalação de correia devem ser encontrados e definidos com precisão.

Analise de falha de correia sincronizada

Baixa Tensão de Instalação de Correia

Atribuir uma tensão de instalação baixa para correias que operam em sistemas de acionamento de moderado a pesadamente carregados, também pode resultar em danos intempestivos. Tensão insuficiente pode criar “rotação de dente”, quando os dentes da correia saem de suas respectivas ranhuras da polia (auto-tensionamento) e as cargas do acionamento não são aplicadas em suas raízes. As cargas do acionamento empurram ainda mais para baixo os lados dos dentes da correia, fazendo com que os dentes da correia se curvem (como um trampolim) e “girem”. A rotação do dente da correia pode resultar na dilaceração de borracha na base dos dentes da correia abaixo do componente de tração.

À medida que as lacerações da borracha se propagam, os dentes da correia neste momento começam a separar-se do corpo da correia em tiras, como mostra a figura 8. Danos devido à rotação do dente importantes podem assemelhar-se à falhas causadas por uma baixa adesão de borracha aos cabos de tração.

Analise de falha de correia sincronizada

À medida que os dentes saem das ranhuras das polias para o auto-tensionamento, o engate da correia ou o “pulo” dos dentes podem acontecer, então, o rompimento da borracha e a separação do dente da correia podem ocorrer. Se o engrenamento da correia não ocorrer e a correia continuar a girar durante o auto-tensionamento, um considerável desgaste do dente frequentemente ocorre. Este desgaste do dente é referido como “desgaste tipo gancho”, tal como ilustrado na Figura 9.

Analise de falha de correia sincronizada

Danos à correia do tipo “desgaste de ganho”, resultam da baixa tensão de instalação da correia ou de estruturas frágeis da unidade. Se ocorrer flexão da distância entre centros enquanto o sistema do acionamento estiver sob carga, a tensão estará diminuindo.

Aumentar os níveis de tensão de instalação da correia muitas vezes antecipa danos prematuros à correia, devido à rotação dos dentes e ao desgaste tipo gancho. Se o aperfeiçoamento do nível de tensão de instalação da correia não evitar esse tipo de dano, a estrutura da unidade não pode ser rígida o suficiente para antecipar a deflexão. Um suporte estrutural adicional pode ser necessário para atualizar o desempenho da correia. Se não for aplicável aumentar os níveis de tensão de instalação da correia, melhorar os diâmetros da polia permitirá que cargas de acionamento mais elevadas sejam transmitidas com uma tensão de correia mais baixa.

Parte 3: Problemas de Equipamento da Correia Sincronizada

Nesta parte, analisaremos os efeitos negativos que os problemas com os equipamentos do acionamento por correia têm sobre o funcionamento e a vida útil de suas correias.

Desalinhamento da polia

Correias que trabalham em unidades com desalinhamento de eixo ou com polias cônicas, geralmente apresentam um padrão de desgaste irregular pelos lados dos dentes da correia e compactação irregular nas áreas de repouso (entre os dentes da correia) causados pela aplicação irregular de carga. Tais danos ocorrem frequentemente a partir de fissuras de raiz dos dentes ou de lacerações iniciadas no lado da correia que estiver realizando a maior parte da tensão e proliferando para a largura da correia, resultando finalmente na divisão do dente. Uma borda da correia também pode mostrar desgaste significativo causado por força de apoio e pode até rolar para cima ou tentar subir o flange da polia.

A Figura 10 ilustra o importante desgaste da borda da correia a partir de uma considerável força de apoio.

Analise de falha de correia sincronizada

Correias que trabalham em polias flangeadas com desalinhamento paralelo, poderiam exibir desgaste de borda da correia exagerado em ambas as bordas se a correia estiver comprimida entre os flanges voltados um para o outro. Falhas à correia poderiam, então, acontecer por fissuras da raiz do dente ou rasgos que iniciam a partir de ambas as extremidades da correia. Estas lacerações provavelmente poderiam estender-se através de toda a largura da correia, resultando em cisalhamento do dente.

Correias que operam em uma associação de polias flangeadas e não flangeadas com desalinhamento paralelo, poderão funcionar ou seguir curso parcialmente fora da(s) polia(s) não-flangeada(s). A parte da correia que permanece engrenada na(s) polia(s) não-flangeada(s) suportará toda a carga de operação e poderá desenvolver uma área concentrada de desgaste após funcionar desta forma por um determinado período.

A figura 11 ilustra o desgaste concentrado através da maior parte da face do dente da correia com uma porção relativamente não desgastada. Uma fissura de raiz também foi desenvolvida abaixo da área desgastada. Isto pode vir a resultar em danos prematuros à correia causados por estresse ou fadiga ao dente.

Analise de falha de correia sincronizada

Polia fora de especificação

Falhas à correia precoces resultantes de polias desgastadas ou ​​fora de especificação, são difíceis de serem identificadas. Isto é parcialmente causado pelo fato de que as polias quase nunca são cuidadosamente verificadas quando uma correia falha. Danos à correia precoces são quase sempre identificados como sendo apenas culpa da correia.

Correias que são aplicadas em polias que estão fora dos requisitos dimensionais, frequentemente mostram um alto nível de desgaste no lado do dente com o flanco do revestimento, expondo uma aparência distorcida ou descamada, como ilustrado na figura 12.

Analise de falha de correia sincronizada

Correias curvilíneas (HTD, GT, S e RPP) funcionando em diâmetros de polias sub-mínimos, basicamente falham por desintegração de repouso, como mostrado na Figura 13, e quebra de tração.

Analise de falha de correia sincronizada

Correias trapezoidais (XL, L, H) falharão principalmente devido à fissuras na raiz do dente e cisalhamento de dente. No entanto, quebras de tração não são raras.

A maior taxa de desgaste de polia poder acontecer devido a correias que foram montadas com alta tensão de instalação.

Após um longo período de tempo, as correias, por vezes o revestimento dos dentes ou a cobertura, se desgastam.  Correias nessa condição mostram que um desgaste significativo de polia também poderia ter acontecido. Correias desgastadas a este ponto também, ocasionalmente, permitem que os elementos de tração da correia, ao entrar em contato com a polia, possam gerar um desgaste aos dentes. Um sulco ao longo polia podera aparecer, como mostrado na Figura 14.

Atenção: Superfícies desgastadas na polia podem se tornar muito afiadas. É melhor usar uma chave de fenda ou outra ferramenta para sentir o sulco, de modo a prevenir cortes aos dedos. Quando um sulco na superfície for encontrado, as da polias devem ser trocadas.

Analise de falha de correia sincronizada

As polias que se desgastam mais rapidamente são normalmente encontradas em ambientes abrasivos como, cerâmicas e setor vidreiro.

Polias de uso geral mostram uma redução no diâmetro do acabamento exterior, bem como o desgaste do dente. Uma falha de correia usual nas polias desgastadas, exibe um desgaste de repouso polido e poderia ter dentes desgastados ao ponto de distorção dimensional extrema (desgaste tipo gancho).

Para prolongar a vida útil da polia em ambientes abrasivos, ela pode ser revestida com um acabamento de cromo duro.

Outro sinal de desgaste considerável de polia é quando a vida útil de uma nova correia é evidentemente reduzida em comparação às correias anteriores. Quando isso acontece, deve-se verificar cuidadosamente as polias quanto a desgaste extremo.

Desgaste Excessivo de Polia

Correias que trabalham em polias com desgaste radial, estão expostas a um aumento cíclico de queda na tensão à medida que as polias giram.  Tensões de pico cíclico criam áreas de repouso com uma aparência achatada.

Cisalhamento de dente e áreas de repouso achatadas são visíveis na Figura 15. Uma condição de área de repouso achatada poderia aparecer de modo semelhante às correias com execução sob tensões elevadas.

Analise de falha de correia sincronizada

Parte 4: Efeitos negativos das condições ambientais

Nesta parte, nos concentraremos às condições ambientais – itens estranhos, degradação do ambiente, calor e degradação química que podem impactar negativamente suas correias.

Atmosfera abrasiva

Correias com execução em ambientes abrasivos em aplicações como peneiras vibratórias de fundição, equipamentos de processamento de taconita, e máquinas de mineração de fosfato, geralmente mostram um alto nível de desgaste de lateral de dente e de repouso de correia.  Áreas desgastadas geralmente têm uma aparência polida.

A figura 16 mostra uma correia Sincron-Chain, com considerável desgaste, que funciona em um ambiente abrasivo extremo. O desgaste da polia é rápido em ambientes abrasivos, portanto, devem ser trocadas juntamente com as correias.

Analise de falha de correia sincronizada

Degradação pelo calor

Quando correias de borracha estão em ambientes com altas temperaturas (superiores a 85 °C), a borracha endurece resultando em fissura à parte posterior devido à flexão. Estas fissuras normalmente permanecem paralelas até os dentes da correia e acontecem basicamente em áreas de repouso (entre os dentes da correia), como mostra a figura 17.

Analise de falha de correia sincronizada

As correias basicamente falham por causa de cisalhamento do dente, que muitas vezes leva à fratura do cabo de tração.

Construções correia de borracha de alta temperatura estão disponíveis. Esta concepção de correia especial ajuda a melhorar a vida útil. Para definir se uma construção especial de correia para alta temperatura, entre em contato com um representante.

Degradação química

Correias de borracha submetidas a quaisquer vapores de solventes orgânicos ou ozônio, serão semelhantes à correias tenham sido submetidas à temperaturas ambientais extremas.  A borracha endurecerá e as correias exibirão fissuras na parte posterior.  O padrão de fissura diferirá, no entanto, ao endurecimento de composto que acontece normalmente a um nível de superfície permitindo a formação de fissuras em ambas as direções lateral e longitudinal. A aparência “quadriculada” poderia aparecer.

Objetos estranhos

Analise de falha de correia sincronizada

A introdução de itens estranhos entre uma correia e a polia muitas vezes danifica tanto os dentes da correia e quanto os cabos de tração. Cabos de tração são frequentemente fraturados internamente (figura 18) ou falham posteriormente devido ao vinco, tal como ilustrado na figura 19.

Analise de falha de correia sincronizada

Uma vez que uma parte dos cabos de tração tenha sido fraturada, a resistência à tração restante da correia foi seriamente reduzida.  Isto resulta geralmente em uma redução no tempo de vida útil. Se o dano de detritos for perceptível, a correia deve ser trocada e as polias inspecionadas e se necessário também substituí-las.

via JWENG

JW Engenharia

 


Texto: Segunda edição publicada na Revista Manutenção sob licença Creative Commons  Licença Creative Commons
Imagens: As imagens possuem licenças específicas, consulte as respectivas legendas
Correias disponibilizada por JWENG sob licença grátis com atribuição
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