Apostila Alinhamento de Eixo

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ORGÃO EMISSOR;

DATA EMISSÃO: Inspeção Dinâmica

04/07/2005

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VIGÊNCIA: 04/07/2005

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ALINHAMENTO

COMITÊ Diretivo – 10/01/2005

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ÍNDICE 1. Introdução .................................................................................................................................................. 3 2. Tipos de acoplamentos e características ..................................................................................................... 4 2. 1. Acoplamentos rígidos ......................................................................................................................... 4 2. 2. Acoplamentos flexíveis ........................................................................................................................ 4 2. 3. Acoplamentos de compensação .......................................................................................................... 5 3. Ferramentas e acessórios ........................................................................................................................... 5 4. Variáveis de alinhamento ............................................................................................................................ 6 5. Alinhamento de montagem ......................................................................................................................... 6 5. 1. Introdução ........................................................................................................................................... 6 5. 2. Nivelamento de base de sustentação do motor .................................................................................... 6 5. 3. Jogo longitudinal do eixo do motor ....................................................................................................... 7 5. 4. Fatores radial e axial ............................................................................................................................ 7 5. 5. Ovalização e empenamento dos acoplamentos e eixos ....................................................................... 8 5. 6. Medição radial ...................................................................................................................................... 11

5. 6. 1. Centro do acoplamento A, abaixo do centro do acoplamento B ............................................................. 11

5. 6. 2. Centro do acoplamento A, acima do centro do acoplamento B .............................................................. 11

5. 6. 3. Acoplamento “A” desalinhado lateralmente em relação ao acoplamento “B” .......................................... 12

5. 6. 4. Caso prático medição radial .................................................................................................................. 12

5. 6. 5. Desalinhamento radial duplo................................................................................................................. 13 5. 7. Medição axial ....................................................................................................................................... 14

5. 7. 1. Desalinhamento axial vertical ................................................................................................................ 15

5. 7. 2. Desalinhamento axial horizontal ............................................................................................................ 17

5. 7. 3. Caso prático medição axial .................................................................................................................. 18 5. 8. Desalinhamento axial duplo e radial duplo ........................................................................................... 20 6. Método de Alinhamento Reverso ................................................................................................................. 23 7. Alinhamento de máquinas quentes .............................................................................................................. 26

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8. Método de Alinhamento a laser..................................................................................................................... 27 9. Torque de aperto em parafusos e chumbadores.......................................................................................... 29 10. Tabela de torque em parafusos para alguns materiais................................................................................ 30 11. Procedimento do Alinhamento .................................................................................................................... 31

1. INTRODUÇÃO

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O alinhamento entre eixos acoplados é uma necessidade indiscutível. No entanto, quando se fala da qualidade do alinhamento, observamos pontos de vista divergentes, quanto ao grau de precisão necessário. O controle preditivo de equipamentos por análise de vibrações, tem proporcionado valiosa ajuda neste sentido, quantificando os efeitos que desalinhamentos provocam em equipamentos. Um bom alinhamento de acoplamentos girantes, evita: • vibração, • desgaste prematura, • aquecimento, • perda de potência. Mesmo os acoplamentos que permitem desalinhamentos devem ser bem alinhados, para garantir bom desempenho, com maior duração da vida útil da transmissão.

DESALINHAMENTO: ESSE DESVIO SAI CARO Apesar do desbalanceamento ser considerado por muitos como a principal causa de vibração, na verdade 70 a 75% dos problemas de vibração são causados por desalinhamento. O processo de deterioração da máquina se dá na seguinte seqüência: 1. Todo elemento rotativo possui um desbalanceamento residual (eliminá-lo requer um procedimento de alto custo

só justificável para equipamentos críticos, tais como equipamentos nucleares). 2. Este pequeno desbalanceamento é amortecido (absorvido) pelos elementos dos rolamentos, que possuem

folgas da ordem de 1,3 µm, o que significa em termos práticos, nenhuma folga. 3. Quando um equipamento é operado com desalinhamento, os esforços cíclicos causam desgaste excessivo nos

mancais. Logo o desgaste transforma-se em folga excessiva entre os elementos dos rolamentos que dessa forma não fornecem mais o amortecimento necessário para restringir dos elementos rotativos.

4. O passo final ocorre quando alguém bem intencionado detecta a vibração e solicita o balanceamento ou a substituição da unidade defeituosa. Assim, sem um diagnóstico correto, trabalho extra desnecessário é realizado. A estatística mostra que a percentagem de retrabalho é de 12%, o que gera um aumento exponencial dos custos.

O desalinhamento além de destrutivo para o equipamento, também é dispendioso em termos do consumo de energia elétrica. Não é incomum encontrar uma diferença de 3 a 4 ampéres entre a potência despendida para acionar um equipamento corretamente alinhado e um desalinhado. Um exemplo de cálculo apresentado abaixo mostra que um motor de 100 Hp com um consumo extra de 2 ampéres consome em um ano R$ 690,00 (seiscentos e noventa reais) a mais de energia elétrica. Em uma indústria de porte médio com algumas dezenas de motores, o consumo anual extra desnecessário já representa alguns milhares de reais. Imaginemos o que isso representa em uma grande indústria. A economia advinda do bom alinhamento pode ser calculada da seguinte forma: KW (trifásico) = (volts) (ampéres) (F.P.) . (1,732) 1000 F.P.= Fator de Potência Economia anual será igual: diferença (em KW) (custo/KW) (7200 horas/ano) 7200 horas/ano - 6 dias por semana, 50 semanas por ano. Exemplo: Amperagem desalinhado = 27 A após alinhamento = 25 A

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KW - inicial = 575 . 27 . 0,8 . 1,732 = 21,5 KW 1000 KW - após alinhamento = 575 . 25 . 0,8 1,732 = 19,9 KW 1000 Diferença em KW = 21,5 - 19,9 = 1,6 KW Economia = 1.6 . 0,06 . 7200 = R$ 691,20 / ano Custo médio do KW = R$ 0,06 Uma observação final: Muitos fabricantes de acoplamentos alegam que seus acoplamentos podem absorver os esforços causados pelo desalinhamento. Isto pode ser verdade, mas os mancais não conseguem absorver esses esforços. A energia gerada pelo desalinhamento eventualmente destruirá os mancais independente do acoplamento que seja utilizado.

2. TIPOS DE ACOPLAMENTOS E CARACTERÍSTICAS

Os acoplamentos se classificam em três grupos: • acoplamentos rígidos, • acoplamentos flexíveis, • acoplamentos de compensação.

�� • Flanges: são uniões entre eixos de transmissão, eixos de sincronismo, etc. Garantem maior rigidez,

transmitem alto torque, exigem alinhamentos precisos e baixa rotação. • Luvas de união bipartidas: usadas em uniões entre eixos, geralmente longos. Apresentam boa rigidez, fácil

remoção para manutenção, necessitam de precisão no alinhamento, baixa rotação.

�� • Elastômeros: para aplicações triviais em uniões de eixos, acoplamentos de bombas, etc. Características de

transmissões de baixo e médio torque, de fácil instalação e remoção, permitem desalinhamentos e oscilações dos eixos. Apresentam inconvenientes de utilização em ambientes com presença de agentes químicos.

• Grade (aranha): usados em acoplamentos de motores elétricos, motores de combustão interna, bombas, etc.

Características de transmissões de baixo e médio torque, absorvem sobrecargas e amortecem vibrações.

�� • Engrenagens: aplicação em motores elétricos, redutores de baixo, médio e alto torque, caixas de sincronismo,

etc. Acoplamento de bom acabamento e precisão, permite flutuações dos eixos. Isola vibrações principalmente axiais.

• Correntes: aplicação em motores elétricos, bombas, redutores de transportadores, máquinas em locais de

difícil acesso. Atendem larga faixa de torque. Baixo custo.

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• Hidráulicos: usados em transportadores de correia, carregadores, máquinas sujeitas a sobrecargas e paradas

bruscas. Com características semelhantes ao de engrenagem, acrescida a capacidade de limitação da transmissão da sobrecarga (por escorregamento).

• Fricção: aplicados em máquinas com necessidade de proteção à sobrecarga, por escorregamento. Existem ainda uma enorme gama de uniões de transmissões, que são usadas onde os acoplamentos convencionais não poderiam atender as necessidades. Citamos alguns: cruzetas, cardãs, juntas homocinéticas (acoplamentos articulados de velocidade angular constante), catracas, acoplamentos uni-direcionais, embreagens eletromecânicas, hidráulicas, pneumáticas, etc.

3. FERRAMENTAS E ACESSÓRIOS Dispositivos: • Suporte para colocação de relógios (braçadeiras). Dispositivo construído de acordo com as formas, tamanho e

local a ser instalado. Deve ser o mais rígido possível. • Suporte universal com base magnética. Dispositivo padronizado de fácil instalação, boa rigidez e versatilidade. • Suporte universal flexível com base magnética. Dispositivo padronizado de fácil instalação, permite mudança

rápida de posição, porém, deve-se atentar muito para as condições das articulações. Relógios comparadores: • Dos vários tipos existentes, são mais usados os de cursor e os de apalpador. A precisão varia entre 0,01 e

0,001 mm, sendo normalmente usado o de 0,01 mm. • O relógio tipo cursor é usado tanto na radial como na axial, com curso normalmente de 10 mm. • O tipo apalpador tem curso normalmente de 1mm, o que limita sua aplicação. Tem a vantagem de facilitar o

posicionamento, para as leituras axiais. Ferramentas: • bloco padrão, • apalpador de folga, • micrômetro, • paquímetro, • nível de precisão, • alavanca para giro dos eixos (de corrente ou lona), • lanterna, • espelho, • chaves de aperto, • torquímetro.

4. VARIÁVEIS DE ALINHAMENTO Como auxílio didático, trataremos do alinhamento como sendo executado entre motores e redutores. Alguns itens devem ser observados no alinhamento, para garantir a qualidade do mesmo. Antes de iniciarmos a leitura, verificamos: • nivelamento e alinhamento da base do motor e redutor, • ovalização dos acoplamentos, • empenamento dos eixos, • folga axial do eixo do motor e do redutor, • rigidez dos dispositivos de deslocação (macaquinhos), • rigidez do suporte dos relógios, • condição dos relógios comparadores (movimento livre do cursor e deslocamento contínuo do ponteiro),

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• paralelismo dos calços finos na espessura, • cotas dimensionais dos círculos descritos pelas pontas dos cursores e distâncias entre os furos da base do

motor e centro vertical da face do acoplamento, • torque correto dos parafusos de fixação do motor e do redutor.

5. ALINHAMENTO DE MONTAGENS �� Alinhamos uma máquina à outra, considerando uma delas como referência, ou seja, que já esteja na posição de trabalho conforme projeto. Instalamos dispositivos simples e provisórios para deslocar o motor na lateral, vertical e axial, de acordo com a correção exigida. O fator principal para quem executa o alinhamento, é a calma e o raciocínio espacial, mesmo em trabalho de emergência. Estes fatores observados darão melhores resultados que a correria por tentativa. Consideramos um bom alinhamento, quando se consegue precisão entre 0,03 e 0,05 mm. O método de alinhamento aqui descrito refere-se à máquinas frias, isto é, em que a temperatura de trabalho não exceda em 10ºC a temperatura na qual o acoplamento foi alinhado. Em máquinas quentes, deve-se fazer uma verificação após atingir a temperatura de trabalho, para observar o comportamento da máquina, e se necessário fazer-se a correção pelo mesmo método. Nestes casos, os fabricantes podem fornecer instruções específicas para a máquina, por conhecerem o seu comportamento através de experiência, ensaio e cálculo. Muitas vezes, as temperaturas consideradas no projeto, são diferentes das temperaturas realmente observadas nas condições de operação das máquinas, necessitando recalcular as dilatações, mudando o padrão de alinhamento a frio. ��

A base de sustentação do motor pode ser pré-alinhada e pré-nivelada com topografia, ficando apoiada em conjuntos de calços tipo cunha, que permitem levantar a base em até 1 mm.

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É feita aconcretagem dos chumbadores, e após cura, faz-se o nivelamento e alinhamento final da base. Para o nivelamento, usa-se nível de precisão de 0,02 mm/m, apoiado em bloco padrão, nas direções longitudinal e transversal da base. A direção longitudinal (paralela ao eixo do motor) tem grande influência no alinhamento dos acoplamentos, pois um desnivelamento da base nesta direção, dificultará o assentamento dos calços finos, por formação de ângulo obtuso entre a base do motor e a base de sustentação. O aperto nos parafusos chumbadores não deve ser usado como recurso de nivelamento, com riscos de concentrar tensões elevadas nos mesmos, por excesso de solicitação. O nivelamento deve ser checado, após aperto correto dos chumbadores.

5. 3. Jogo longitudinal do eixo do motor

Jogo longitudinal no eixo do motor

A distância f entre a ponta do eixo do motor e a ponta do eixo do redutor, é determinada pelo projetista, porém, havendo jogo longitudinal do eixo do motor (para que o rotor se assente no seu centro magnético naturalmente), este deve ser considerado, dividindo-se o jogo, como mostra a figura acima. Este jogo pode atrapalhar na hora do alinhamento, portanto, colocar a distância em “f + J/2” ou “f - J/2”, para fazer o alinhamento e conferir esta medida, a cada leitura do relógio, para evitar que a trajetória do ponteiro do relógio seja em espiral. Este é o primeiro procedimento para o alinhamento propriamente dito.

�� !�� Usamos dois relógios comparadores para medir o alinhamento, sendo um instalado radialmente em relação ao eixo de alinhamento (LC - Linha de Centro), e outro axialmente ao mesmo eixo. Se a ponta do cursor do relógio está posicionada num raio Rc, maior que Ra, então, com a rotação do acoplamento A, a ponta do cursor descreverá o círculo C. Se posicionada num raio Rd, menor que Ra, descreverá o círculo D. Repare que C e D são concêntricos, na mesma linha de centro axial de A. Da mesma maneira acontece para o relógio na posição axial.

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��"��#�� Nem sempre está garantido que não haja ovalização e/ou empeno dos acoplamentos e eixos a serem alinhados, portanto, essas variáveis devem ser medidas antes de se iniciar o alinhamento. Se a superfície que está sendo tomada como referência para o alinhamento estiver ovalizada, estaremos incrementando um erro na indicação do relógio comparador. Se tivermos os eixos dos acoplamentos perfeitamente centrados, e o acoplamento B estiver ovalizado em 0,2 mm, e fizermos a zeragem do relógio neste ponto, ao girarmos em 180° o acoplamento A, fixando o acoplamento B, teremos uma leitura de 0,2 mm no relógio, e se colocarmos calço de 0,1 mm na base do motor para fazermos a “correção”, estaremos desalinhando os eixos que se encontravam centrados.

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Para eliminar a influência da ovalização na leitura do relógio, podemos girar os dois eixos juntos, de modo que se zerarmos o relógio num ponto ovalizado, esse ponto descreverá um circulo concêntrico ao do eixo, e então o relógio permanecerá zerado, se os eixos estiverem perfeitamente centrados. Nem sempre é possível girar os eixos juntos, principalmente quando estamos acoplando motores e redutores de alta relação de transmissão. Neste caso, deve-se medir a ovalização e descontá-la da leitura do relógio. Em

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contra-partida, a rotação dos eixos juntos, não permite perceber se há empenamento do eixo e/ou do acoplamento. Não haverá registro no relógio desta falha, ficando zerado se os eixos estiverem centralizados. Por isso, torna-se muito importante checar o empenamento e ovalização antes do início do alinhamento.

Eixo empenado, porém centralizado

Portanto, a melhor solução é checar o empenamento e ovalização, e fazer a medição de alinhamento com rotação dos eixos juntos.

Acoplamento empenado, com eixos centralizados

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Posições para verificação do empenamento e ovalização ��$��%�� 5. 6. 1. Centro do acoplamento A, abaixo do centro do acoplamento B

O circulo C representa a trajetória imaginária da ponta do cursor do relógio. O contorno do acoplamento B, representa a trajetória real da ponta do cursor. As trajetórias não coincidem devido à excentricidade e. A cota I é a indicação no relógio de quanto o cursor se deslocou naquele ponto, em relação ao ponto onde foi zerado. e = Rc - Rb I = Rc - (Rb - e) I = Rc - Rb + e como Rc - Rb = e, então: I = e + e, Portanto, a indicação no relógio é duas vezes a excentricidade. 5. 6. 2. Centro do acoplamento A, acima do centro do acoplamento B

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O círculo D é a trajetória imaginária. O contorno do acoplamento B é a trajetória real. A cota I é indicada no relógio, mostrando o deslocamento do cursor, que é em sentido contrário ao exemplo anterior. e = Rb - Rd I = Rb - (Rd - e) I = Rb - Rd + e como Rb - Rd = e, então: I = e + e 5. 6. 3. Acoplamento A desalinhado lateralmente em relação ao acoplamento B

e = Rc - Rb I = Rc + e - Rb I = Rc - Rb + e como Rc - Rb = e, então: I = e + e 5. 6. 4. Exemplo Prático MEDIÇÃO E CORREÇÃO DO DESALINHAMENTO RADIAL OU PARALELO • Correção do desalinhamento radial no plano vertical

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Como a medida no plano vertical inferior foi de +0,6 mm isto implica que o ponteiro do relógio entrou nesta posição, ou seja, que o eixo da máquina (2) está 0,3 mm mais baixo que o da máquina (1). A correção neste caso seria retirar 0,3 mm de calços dos apoios A e B ou colocar 0,3 mm de calços nos apoios C e D, conforme conveniência.

Vista Lateral

Figura 1

• Correção do desalinhamento radial no plano horizontal Como as medidas são relativas, sempre podemos somar algebricamente quantidades arbitradas aos valores medidos. Então, somando +0,2 mm, os novos valores serão: - 0,2 + 0,2 = 0 para a leitura da horizontal direita + 0,8 + 0,2 = + 1,0 mm para a leitura da horizontal esquerda Como o ponteiro do relógio entrou + 1,0 mm na esquerda, isto significa que a máquina (2) está deslocada 0,5 mm para a esquerda em relação à máquina (1). A correção, neste caso, será deslocar a máquina (1) de 0,5 mm para a esquerda ou deslocar a máquina (2) de 0,5 mm para a direita, conforme conveniência.

Planta

Figura 2

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5. 6. 5. Desalinhamento radial duplo

Neste caso, o centro do acoplamento A está duplamente desalinhado em relação ao acoplamento B, com uma excentricidade horizontal e outra vertical. As letras a, b, c e d, indicam as leituras do relógio, a cada 90°, a partir de a, onde foi zerado. A correção radial na horizontal deve ser: Como a = 0, c na verdade é a indicação no relógio, que vimos que é igual a duas vezes a excentricidade, por isso dividimos por dois, para achar o valor da correção. A correção radial vertical deve ser: Como as leituras b e d são em relação à leitura a, torna-se necessário fazer b - d, para saber a indicação real entre b e d, isto é, obter a mesma indicação como se o relógio fosse zerado em b, então divide-se por dois, pois a excentricidade é a metade da indicação. Se o sinal da correção Rh for positivo, deve-se deslocar o acoplamento A para a direita, e se negativo, para a esquerda. Se o sinal da correção Rv for positivo, deve-se deslocar o acoplamento A para cima, e se negativo, para baixo. Isto é válido para a convenção aqui adotada, suporte do relógio no lado A, ponta do relógio no lado B, relógio zerado em a.

��&��%�� Como na medição radial, a correção axial horizontal deve ser:

E a correção axial vertical fica:

Kha c

=−2

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Se o sinal da correção Kh for positivo, deve-se deslocar a traseira do motor para a direita, e se negativo, para a esquerda. Se o sinal da correção Kv for positivo, deve-se deslocar a traseira do motor para cima, e se negativo, para baixo. Kh e Kv, representam os valores das correções que devem ser feitas no relógio, e não na base do motor, isto é, são indicações de quanto deve-se movimentar o acoplamento, naquele ponto, porém, o movimento da base do motor e diferente. Obs: Convenção válida para montagem do relógio comparador conforme figura acima 5. 7. 1. Desalinhamento axial vertical

Avx = correção axial vertical em x, Avy = correção axial vertical em y, ∆t = cota que somada a Av completa os catetos opostos a α

Kvb d

=−2

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d = diâmetro do circulo onde está ajustada a ponta do relógio, t = distância entre o centro do alinhamento e a base do motor, m = distância entre a fixação dianteira da base e a linha vertical de centro do acoplamento, n = distância entre a fixação traseira e dianteira da base do motor, α = desalinhamento angular vertical do acoplamento. Os triângulos 012, 345 e 367 são triângulos retângulos, e têm o mesmo ângulo agudo α, logo, vale a proporcionalidade dos lados, pois os triângulos são semelhantes, portanto:

( )Kv

dAvy t

m nAvx t

m/ 2=

++

=+∆ ∆

∆t t t= − .cosα ∆t t= −. ( cos )1 α

tgKv

dKvd

α = =/

.2

2 ∴∴∴∴ α = arctg

Kvd

2.

( )2.Kv

dAvy t

m n=

++

∆

A fórmula II é completa, porém, podemos fazer uma simplificação da fórmula I, pois cos α é muito próximo de 1, tornando ∆t muito pequeno:

AvyKvd

m n t= + − −2

1 0 999.

.( ) .( , )

• Comparação de erro num exemplo prático

d = 300 mm α = arctgKvd

2.

Kv = + 0,10 mm

m = 400 mm α = arctg2 0 10300. ,

n = 1000 mm t = 700 mm α = °0 03819, Pela fórmula completa II:

Avy = + − − °2 0 10300

400 1000 700 1 0 03819. ,

.( ) .( cos , )

AvyKv m n

d=

+2. .( )

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Pela fórmula simplificada III:

Avy =+2 0 10 400 1000

300. , .( )

Portanto, uma diferença de 0,0001 mm, que é desprezível em se tratando de espessura de calços. Da mesma maneira é feito para o ponto x: 2.Kv

dAvx t

m=

+ ∆

2..

Kvd

m t Avx− =∆

AvxKv md

t= − −2

1. .

.( cos )α

Simplificando:

AvxKv md

=2. .

5. 7. 2. Desalinhamento axial horizontal

Avy mm= +0 9332,

Avy mm= +0 9333,

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De maneira análoga à correção axial vertical, teremos:

AhyKhd

m n= + − −2 1

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..( ) .( cos )α

Simplificando fica:

Ainda:

AhxKh md

L= − −

22

1. .

.( cos )α

Simplificando fica:

5. 7. 3. Caso prático medição axial MEDIÇÃO E CORREÇÃO DE DESALINHAMENTO AXIAL OU ANGULAR

AhyKh m n

d=

+2. .( )

AhxKh md

=2. .

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Para exemplificar este método, suponhamos que das leituras efetuadas no conjunto tenham resultado os valores mostrados na figura a seguir, onde pretendemos alinhar deslocando a máquina (1).

Figura 1

• Correção do desalinhamento angular no plano vertical Como a medida no plano vertical inferior foi de +0,4 mm, o ponteiro do relógio está entrando nesta posição, o que implica que a face vertical inferior do cubo da máquina (2) está 0,4 mm mais próxima da face do cubo da máquina (1). Como estas medidas são relativas e pretendemos alinhar deslocando a máquina (1), este desalinhamento pode ser ilustrado conforme mostra a figura a seguir e corrigido de acordo com os valores a seguir calculados.

Figura 2

Então: Kv = b - d Kv = 0 - (+0,4) = ∴ Kv= - 0,2 2 2 Avx = 2 Kv. m = 2 . - 0,2 . 200 Avx = - 0,4 mm d 200 Avy = 2 . Kv . (M + n) = 2 . - 0,2 . 800 Avy = - 1,6 mm d 200

- 0,6 mm a

b

c

d

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Obs.: Para a montagem do relógio conforme Figura 01 deveremos calçar a máquina 1 nas medidas acima. • Correção do desalinhamento angular no plano horizontal Somando algebricamente (-0,2 mm) aos valores mostrados na Fig. 1, temos: + 0,2 - 0,2 = 0 (para a horizontal - direita) - 0,6 - 0,2 = - 0,8 mm (para a horizontal - esquerda) Então, como o ponteiro do relógio saiu 0,8 mm na face horizontal esquerda do cubo da máquina (2), isto indica que no plano horizontal esta face está afastada 0,8 mm da face correspondente do cubo da máquina (1). Entrentanto, como as medidas são relativas e pretendemos alinhar deslocando a máquina (1), este desalinhamento pode ser ilustrado conforme mostra a figura 3 e corrigido de acordo com os valores a seguir calculados.

Planta

Figura 3

Então: Kh = a - c = + 0,2 - (- 0,6) ∴Kh = - 0,4 2 2 Ahx = 2 . Kh. m = 2. 0,4 . 200 Ahx = 0,8 mm d 200 Ahy = 2 . Kh . (m + n) = 2 . 0,4 . 800 Ahy = 3,2 mm d 200 Obs.: De acordo com a montagem da figura 1 devemos deslocar para a esquerda.

��'��(�� )�� *��

��+��,��-�� É o que normalmente encontramos na prática. Uma vez feita a leitura radial e axial, podemos fazer a correção de uma só vez, isto é, deslocar a base do motor na horizontal e/ou na vertical, de modo que corrija simultaneamente os desalinhamentos radial e axial, denominado método diâmetro-face. As vantagens deste método de medição são: • apenas um eixo pode ser movido durante o alinhamento,

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• é muito utilizado em casos de acoplamentos de grande diâmetro, nos quais os eixos são muito próximos, • neste método as variações dos eixos são de fácil visualização, • o operador tem o controle dos valores axiais e radiais. As desvantagens são relacionadas com a medição na posição axial no eixo, que podem sofrer influências relativas ao estado mecânico da máquina como por exemplo folgas de rolamentos, acoplamentos e defeitos de acabamento superficial na face do acoplamento.

MÉTODO DIÂMETRO FACE Correção total horizontal: Chy = Ahy + Rh Chx = Ahx + Rh Correção total vertical: Cvy = Avy + Rv Cvx = Avx + Rv A correção simultânea é utilizada após ter-se adquirido boa experiência. Antes disso, sugerimos o método de alinhamento primeiro na radial e depois na axial, aplicando as fórmulas separadamente. Exemplo 1: d = 220 mm, m = 600 mm, n = 1200 mm

Rha c

=−2 Rv

b d=

−2

b

c

d

a

b

a

d

c

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Rh =− −0 0 4

2( , )

Rv =− − −0 2 0 6

2, ( , )

Kha c

=−

=− −

20 0 6

2( , )

∴ = +Kh 0 30,

Kvb d

=−

=− −

20 8 0 9

2, ( , )

∴ = +Kv 0 85,

AhyKh m n

d=

+=

+2 2 0 30 600 1200220

. .( ) . , .( )

AhxKh md

= =2 2 0 30 600

220. . . , .

AvyKv m n

d=

+=

+2 2 0 85 600 1200220

. .( ) . , .( )

AvxKv md

= =2 2 0 85 600

220. . . , .

hy = Ahy + Rh = 4,91 + 0,20 � Chy = + 5,11 mm Chx = Ahx + Rh = 1,63 + 0,20 � Chx = + 1,83 mm Cvy = Avy + Rv = 13,91 + 0,20 � Cvy = + 14,11 mm Cvx = Avx + Rv = 4,63 + 0,20 � Cvx = + 4,83 mm

Rh = + 0,20

Rv = + 0,20

Ahy = + 4,91

Ahx = + 1,63

Avy = + 13,91

Avx = + 4,63

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Todas as correções são positivas, o que mostra que o motor deve se deslocar para a direita e para cima, nas quantidades calculadas. Após a correção, aperta-se os parafusos de fixação do motor e executa-se nova verificação. Para que não haja influência do aperto dos parafusos no alinhamento, deve-se fazer a primeira leitura com o motor já apertado, de modo que a correção calculada seja a real. Exemplo 2: d = 400 mm, m = 500 mm, n = 1500 mm

Rha c

=−

=− +

20 0 10

2( , )

∴ Rh = - 0,05

Rvb d

=−

=− −

20 7 0 30

2, ( , )

∴ Rv = + 0,50

Kha c

=−

=− +

20 0 70

2( , )

∴ Kh = - 0,35

Kv = b - d = 0,4 - (+ 1,0) ∴ Kv = - 0,30 2 2

AhyKh m n

d=

+=

− +2 2 0 35 500 1500400

. . ( ) . ( , ). ( ) ∴ Ahy = - 3,5 mm

AhxKh md

= =−2 2 0 35 500

400. . . ( , ).

∴ Ahx = - 0,88 mm

Avy = 2 . Kv (m + n ) = 2 . -0,30 . (500 + 1500) ∴ Avy = - 3,00 mm d 400

Avx = 2 . Kv. m = 2 . - 0,30 . 500 ∴ Avx = - 0,75 mm d 400

Chy Ahy Rh= + = − + −3 50 0 05, ( , ) ∴ Chy = - 3,55 mm Chx Ahx Rh= + = − + −0 88 0 05, ( , ) ∴ Chx = - 0,93 mm Cvy = Avy + Rv = - 3,0 + ( + 0,5) ∴ Cvy = - 2,50 mm Cvx = Avx + Rv = - 0,75 + (+0,5) ∴ Cvx = - 0,25 mm Neste caso, teremos deslocamento horizontal para a esquerda em x e y, e deslocamento vertical para baixo em x e y.

b

a

d

c

a

b

c

d

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6. MÉTODO DE ALINHAMENTO REVERSO

Atualmente é o método mais eficaz de alinhamento, com relógios comparadores posicionados simultaneamente na posição radial, diferenciando-se desta maneira do método diâmetro face, com a vantagem de não ser influenciado por variações axiais dos eixos da parte fixa ou móvel da máquina. Neste método são os dois eixos são movidos simultaneamente para a leitura dos valores nos relógios comparadores, que encontram-se dispostos nos eixos em 180º um com o outro.

Na prática ele é particularmente recomendado se: L > D/2 onde, L = distância entre as duas faces dos cubos dos acoplamentos, D = diâmetro do acoplamento Para exemplificar o método, consideremos o conjunto acionador (máquina A) e bomba (máquina B) mostrados na Fig. 1 e as respectivas medidas obtidas pelo método reverso.

Máq. (A) Máq. (B)

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Figura 1

• Alinhamento no plano vertical A leitura A mostra que a reta da linha de centro da máquina A na posição medida está doze centésimos de mm abaixo da reta da máquina B, enquanto que a leitura B mostra que a máquina B na posição medida está dezesseis centésimos de mm acima da máquina A. Combinando estas duas informações podemos traçar a Fig. 2 que permite calcular as devidas correções no plano vertical, considerando-se que pretendemos alinhar movendo a máquina B.

Vista Lateral

Figura 2

a = c b d ( 0,16 - 0,12) = (x1 - 0,12) x1 = 0,27 mm 300 (800 + 300)

Máq. (A) Máq. (B)

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(0,16 - 0,12) = (y1 - 0,12)__ y1 = 0,44 mm 300 (300 + 800 + 1300) Logo, x1 = 0,27 mm e y1 = 0,44 mm de calços devem ser retirados da máquina B nos respectivos pontos de apoio. • Alinhamento no plano horizontal As leituras A e B mostram que, neste caso particular, a máquina A está 0,08 mm à esquerda da máquina B e esta, por sua vez, 0,08 mm à direita da máquina A (Fig. 3). Então, neste caso, bastará deslocar a máquina B 0,08 mm para esquerda paralelamente ao eixo.

Planta

Figura 3

7. ALINHAMENTO DE MÁQUINAS QUENTES Equipamentos que operam em temperaturas significativamente superiores, em relação às condições de partida, provocam alterações de posição dos acoplamentos de transmissão. Nestes casos, é preciso conhecer tais deslocamentos, de modo a compensá-los durante o alinhamento a frio, para que os eixos fiquem corretamente alinhados à quente. Equipamentos que operam com temperaturas superiores a 10°C das condições nas quais os eixos foram alinhados, necessitam de correção de posição para alinhamento a frio, compensando as dilatações verticais e horizontais. O cálculo de deslocamento é simples: ∆ ∆1 1= o. .α θ , onde ∆1 = deslocamento (mm) 1o = cota considerada (mm), α = coeficiente de dilatação do material (1/°C), ∆θ = diferença entre a temperatura de operação e a temperatura de execução do alinhamento (°C). Além das temperaturas reais de operação, temos que conhecer os possíveis pontos de guia, das carcaças dos equipamentos a serem alinhados. Pontos de guia limitam o deslocamento da estrutura, em determinadas direções, e isto influenciará na cota considerada para o cálculo da dilatação. Exemplo: Um conjunto de acionamento, com motor, multiplicador de velocidade e bomba de alta pressão, serão alinhados à temperatura de 25°C. O motor chega a 39°C na carcaça, entre o centro do eixo e a base. O multiplicador opera com 65°C. A bomba trabalha na temperatura de 31°C no pedestal.

Direção Vertical

Máq. (A)

Máq. (B)

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motor: ∆1 = 1o . α . ∆θ ∆1 = 600 . 0,000012 . (39 - 25) multiplicador: ∆1 = 1o . α . ∆θ ∆1 = 600 . 0,000012 . (67 - 25) bomba: ∆1 = 1o . α . ∆θ ∆1 = 600 . 0,000012 . (31 - 25) A diferença de dilatação na vertical, entre motor e multiplicador é de 0,201 mm. Entre o multiplicador e a bomba a diferença é de 0,259 mm.

Direção horizontal Motor e bomba não sofrem mudança de posição do eixo, nesta direção. multiplicador: ∆1 = 1o . α . ∆θ ∆1 = 840 . 0,000012 . (67 - 25) Neste caso, ocorrerá dilatação para o lado do motor e da bomba, em quantidades iguais de 0,212 mm, na horizontal. Portanto, no alinhamento a frio, o multiplicador deve ficar 0,20 mm mais baixo que o motor e 0,26 mm mais baixo que a bomba. Lateralmente, deve ficar com diferença de 0,21 mm, conforme indicação no desenho, tanto para o motor quanto para a bomba.

∆1 = 0,101 mm

∆1 = 0,302 mm

∆1 = 0,043 mm

∆1 = 0,423 mm

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8. MÉTODO DE ALINHAMENTO A LASER Esse sistema de alinhamento consiste na utilização de duas unidades, sendo uma emissora e a outra receptora do feixe laser. É um método de medição universal, baseado nas tecnologias laser e microprocessamento destinado a medições de: • eixos de máquinas rotativas, • acoplamentos • retilinidade • planicidade • perpendicularidade • paralelismo • alinhamento de fusos • dilatação térmica

METODO DE ALINHAMENTO A LASER Este método tem uma faixa ilimitada de utilização que pode ser ampliada da maneira que se encontram novas necessidades, é muito eficaz, de rápida resposta, de fácil manuseio e de alta confiabilidade. Não é necessário o uso de fórmulas pelo usuário, ou qualquer outro recurso externo ao aparelho que lhe fornece os dados relativos de posição e expessura dos calços a serem utilizados para que seja executado o alinhamento. Vantagens do método laser: • o equipamento inclui programas para variados tipos de alinhamentos, • as unidades receptora/emissora, medem simultaneamente o desvio relativo ao paralelismo e também o angular

com resultados instantaneos, • as distâncias alcançadas são muito maiores que os relógios comparadores, • os sistemas de fixação nos eixos ou superfícies foram especialmente desenvolvidos ergometricamente para

pequenos espaços quanto para grandes máquinas facilitando a utilização dos usuários, • o sistema a laser não é afetado por variações axiais como observado no método diâmetro-face.

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Exemplo de utilização do método para um alinhamento a laser: 1. Instalar as unidades emissora/receptora e montá-las na parte fixa e móvel respectivamente, 2. Ligar o aparelho e pressionar a tecla do programa desejado para inicar, 3. Informar as distâncias da face do acoplamento e distância entre os apoios do motor, 4. Girar lentamente os eixos para a posição 9 horas e colocar os alvos sobre os detectores, 5. Acertar o feixe laser no centro do alvo, 6. Retirar os alvos da posição anterior de forma que o feixe laser atinja os detectores e pressionar a tecla da

posição 9 horas, 7. Girar os eixos para a posição 3 horas e pressionar a tecla respectiva, teremos então os valores respectivos a

condição horizontal da máquina, 8. Girar os eixos para a posição 12 horas e pressionar a tecla. Com isso o aparelho nos mostrará como a máquina

está posicionada verticalmente e quais os calços necessários, 9. Girar os eixos para as posições anteriores e verificar o resultado final do alinhamento.

9. TORQUE DE APERTO EM PARAFUSOS E CHUMBADORES

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( )Mt Fd

tg d A= + +�

��

��2

20 7. , . .α µλ

tgλ=µ

βcos tghde

απ

=.

d : diâmetro nominal do parafuso (cm) Mt : torque de aperto (kgf.cm) F : força de protenção (kgf) de : diâmetro efetivo do parafuso (cm)

α : arctg hdeπ . , ângulo de inclinação dos filetes.

λ : arctg µ

βcos

β : metade do ângulo de perfil dos filetes µ : coeficiente de atrito nos filetes µA : coeficiente de atrito entre a porca e superfície de apoio. h : passo (cm) F : força de protenção admissível (kgf) A : área do núcleo (cm²) σt : tensão admissível de tração (kgf/cm²) σe : tensão de escoamento F � F = σ . A σ = 0,6 . σe, para carregamento estático

10. TABELA DE TORQUE EM PARAFUSOS PARA ALGUNS MATERIAIS

JIS

SS41 JIS

SCM3 ABNT

CLASSE 8.8 ABNT

CLASSE 10.9 ABNT

CLASSE 12.9

d (mm) SAE

1016 - 1023 (kgf.m)

SAE 4135 * (kgf.m)

(kgf.m)

(kgf.m)

(kgf.m) 4 0,08 - 0,095 0,23 - 0,27 5 0,14 - 0,17 0,42 - 0,50 6 0,25 - 0,30 0,72 - 0,85 1,03 1,50 1,80 8 0,56 - 0,68 1,60 - 1,90 2,36 3,35 4,00 10 1,10 - 1,30 3,00 - 3,50 4,50 6,30 7,25 12 1,80 - 2,10 4,90 - 5,70 7,20 10,50 12,50 14 2,70 - 3,20 7,50 - 8,90 11,20 16,00 20,00 16 3,70 - 4,50 10,2 - 12,2 17,00 23,00 30,00 18 5,50 - 6,60 15,0 - 17,9 23,60 33,50 42,50 20 7,30 - 8,70 19,5 - 23,0 31,50 45,00 53,00 22 8,80 - 10,7 25,0 - 29,5 40,00 56,00 71,00 24 12,0 - 14,5 32,5 - 39,0 56,00 75,00 94,00 27 16,5 - 20,0 45,0 - 53,0 30 22,5 - 27,5 62,0 - 74,5 33 29,0 - 35,0 80,0 - 94,0 36 38,0 - 46,0 100 - 120

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39 48,0 - 58,0 127 - 152 42 60,0 - 72,0 160 - 190

11. PROCEDIMENTO DO ALINHAMNETO

• Verificar: eixos empenados, base deformada ou pé manco; • Verificar se a máquina está ligada a tubulação de vapor ou que esteja sujeita a deformação térmica • Checagem de pé manco

• Está situação precisa ser corrigida antes do alinhamento • Utilize o recurso Softcheck, acessado pelo programa de alinhamento horizontal ou pelo programa de

alinhamento de cardã 1. Acione o ícone na tela de configuração 2. Verifique se todos os pés estão fixados firmemente 3. Selecione um dos pés acionando o ícone correspondente 4. Desaperte completamente o parafuso do pé selecionado e reaperte novamente (se possível com

torquímetro). O valor medido é armazenado ao pressionar a tecla OK 5. Repita o procedimento para os outros pés 6. Execute as correções e cheque cada pé novamente 7. Saia do programa

• Configuração o Escolha a resolução de medição o Escolha o tempo de amostragem o Seleção da máquina estática o Escolha do método de medição

• ALINHAMENTO HORIZONTAL • Método do relógio

1. Montar a corrente no eixo e apertá-la com a chave. 2. Montar as hastes e as unidades TD, sendo TD-S na unidade fixa e TD-M na unidade móvel. 3. Conectar os cabos. Há duas maneiras para se fazer isto:

� Conectar um cabo entre a unidade display e uma das unidades de TD. Conectar as duas unidades TD. � Conectar um cabo entre um dos terminais e o display e um dos terminais da unidade TD-M. Conectar

o segundo cabo entre o outro terminal do display e a unidade TD-S. 4. Selecionar no menu principal o programa de alinhamento horizontal 5. Meça as distancias A, B, C e D e insira nos campos selecionados através de toque na tela 6. Libere a máquina a ser medida faceando com a máquina estacionária 7. Mova os eixos até a posição 12 horas. Os alvos devem ser fechados por cima dos sensores e os feixes de

laser devem ser ajustados no centro dos alvos através do ajuste fino 8. Mova as unidades para a posição 9 horas. Abra as coberturas dos sensores até que os valores de leitura

apareçam na tela; acione o ícone de 9 horas. 9. Utilizando o inclinômetro mova os eixos até a posição de 3 horas e acione o ícone 3 horas. A tela

apresentará os valores atuais de desalinhamento horizontal 10. Mova os eixos até a posição 12 horas e acione o ícone 12 horas. A tela apresentará os valores de

desalinhamento vertical. 11. Ajuste a máquina verticalmente até que os valores de desalinhamento paralelo e angular estejam dentro

das tolerâncias. 12. Mova os eixos até a posição 3 horas e ajuste a máquina horizontalmente até o valor desejado 13. Mova os eixos até a posição 12 horas e pressione o ícone para checar se o valor está dentro das

tolerâncias. 14. Os dados podem ser salvos para futura impressão ou transferência para um PC acionando-se o ícone

arquivo.

• Método dos Três Pontos – Tripoint

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1. Utilizado quando os eixos não podem ser girados para as posições 3 e 9 horas ou só podem ser movidos numa direção

2. No menu principal selecionar o ícone alinhamento horizontal 3. Selecione o ícone de configuração e entre no menu ajuste 4. Acione o cone do Tripoint 5. A tela irá apresentar a máquina. Ajuste as dimensões da mesma forma do método do relógio 6. Ajuste as unidades TD e ajuste os feixes de laser no centro dos alvos 7. Acione o ícone de registro para registrar a primeira leitura 8. Mova o eixo para a próxima posição, no mínimo 30o 9. Acione o ícone de registro 10. Mova os eixos para a posição seguinte e registre 11. Acionar os ícones horizontal ou vertical para mostrar os valores atuais

• Algumas situações podem ser encontradas quando do trabalho de alinhamento. Pode ocorrer de a máquina

móvel não poder ser mais movimentada. Para fazer isto, do menu set-up, escolher o programa de pés estáticos (static feet). Neste programa pode-se escolher qual pé será ajustável e qual será fixo. O alinhamento horizontal precisa ser finalizado antes de iniciar o programa.

• Alinhamento vertical

1. Escolher no menu principal Alinhamento vertical 2. Medir a distancia entre as unidades TD. Pressionar o campo A e entrar com o valor. Pressionar OK.

Repetir o procedimento até o valor de D. Qualquer valor pode ser corrigido quando necessário. 3. Posicionar de maneira que seja fácil girar 180o (6 horas) 4. Girar o eixo posicionando os TD em 9 horas e pressionar o ícone correspondente 5. Girar o eixo para a posição 3 horas e pressionar o ícone correspondente para registrar a leitura. Este

valor determina a posição da máquina no eixo 3 – 9 horas 6. Girar o eixo para a posição 12 horas e teclar o ícone 7. Os valores mostrados são do desalinhamento no eixo 6 – 12 horas 8. Os valores mostrados correspondem ao valor de cada calço de correção 9. O paralelismo é corrigido utilizando-se o display 10. Iniciar pela colocação de calços para correção do desalinhamento angular 11. Ajustar a máquina no eixo 12 – 6 horas, girar para a posição 12 horas e registrar. Usar o display de

paralelismo para mostrar e corrigir o erro 12. Para ajustar a máquina no eixo 3 – 9 horas girar o eixo para a posição 3 horas e teclar no ícone

correspondente. Usar o display de paralelismo para mostrar e corrigir o erro 13. Os dados podem ser impressos ou salvos para futura impressão ou transferência para um PC

acionando-se o ícone File Drawer

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Apostila Alinhamento de Eixo