AXILINEEquilibragem de cilindros de laminação, cilindros de calandra e cilindros de impressão no local
O cilindro vive segundo regras próprias. A superfície de trabalho não pode ser tocada, por isso a massa vai para os topos, para os bujões de equilibragem de origem ou para o flange de acionamento. O veio aquece por dentro e muda de forma, trabalha emparelhado com o cilindro vizinho através do nip, e o resultado lê-se não só no aparelho, mas também no produto. Chegamos com um analisador de dois canais, colocamos os sensores nas chumaceiras e nos apoios de chumaceira e, antes de mais, respondemos à pergunta principal: se isto é sequer um desequilíbrio.
Sintomas: o cilindro escreve o diagnóstico no produto
Neste grupo de máquinas, a vibração raramente se manifesta como um zumbido. Manifesta-se como defeito. Uma faixa transversal na banda com o passo igual à volta do cilindro, espessura irregular da folha, duplicação na impressão, ondulação na bobinagem. O operador vê o defeito antes de o vibrómetro indicar um nível de alarme.
Por isso, a primeira coisa que perguntamos é: com que passo aparece o defeito. Se o período coincidir com o comprimento da circunferência de um cilindro em concreto, o círculo de suspeitos reduz-se a ele. A seguir medimos e vemos o que esse passo revela: desequilíbrio, batimento do corpo do cilindro ou estriagem do revestimento.
- Defeito periódico no produto com um passo igual ao comprimento da circunferência de um dos cilindros do par.
- Espessura irregular da tira ou da folha, que desaparece ao reduzir a velocidade.
- Depois da troca do cilindro ou de uma retificação, apareceu vibração onde antes não havia.
- O nível nas chumaceiras subiu depois de um revestimento novo ou da reparação do munhão.
- Fecha-se o nip, e a vibração muda em degrau.
- O cilindro térmico comporta-se de forma diferente frio e aquecido, os números não se repetem de arranque para arranque.
A equilibragem reduz apenas a componente de rotação 1x — a vibração na frequência de rotação do veio, exatamente uma vez por volta; é ela que o desequilíbrio cria. Nos cilindros isto nota-se em particular: o nível total aqui é composto pelo acionamento, pela engrenagem e pelo nip — a linha de contacto entre os dois cilindros. A relação entre a vibração total, o 1x e a fase está tratada num artigo à parte; no local, medimos simplesmente a fração do 1x e dizemos quanto do seu nível as massas vão remover.
Construção: de onde vem o desequilíbrio no cilindro
Um cilindro raramente sai da fábrica desequilibrado. É a exploração e a reparação que o tornam assim.
Cilindros de laminação e chumaceiras
Os cilindros assentam em chumaceiras, e as chumaceiras nas janelas da bancada, com folga. O desequilíbrio surge do desgaste irregular do corpo, de um colo recuperado por soldadura, de um veio de acionamento desalinhado. As rotações são baixas, por isso a componente de rotação cai abaixo da faixa habitual de 10–1000 Hz.
Cilindros de calandra
Em par trabalham um cilindro rígido, de aço ou ferro fundido, e um cilindro com revestimento maciço. O mole desgasta-se de forma irregular, absorve humidade e, depois de retificado, muda de massa e de distribuição dessa massa. Daí a queixa típica: antes da retificação corria bem, depois apareceu vibração.
Cilindros térmicos com aquecimento e arrefecimento
Canais periféricos ou um canal central com óleo, vapor ou água. Um enchimento desigual, condensado, um canal entupido e uma temperatura diferente ao longo do corpo dão um desequilíbrio que muda à medida que o cilindro aquece. No cilindro frio, pode nem existir.
Cilindros de impressão e mangas
Cilindros porta-chapas e cilindros offset, mangas amovíveis, veios do sistema de tinta. A massa é introduzida pela manga, pela chapa colada, pela fita adesiva sob a placa, pela tinta acumulada. Os valores são pequenos, as rotações são mais altas do que na calandra, e as exigências de suavidade de marcha são mais rigorosas.
Veios da máquina de papel
Cilindros de prensagem, de secagem, de sucção e de bobinagem. Junta-se o fator comprimento: a relação entre o comprimento e o diâmetro ultrapassa dez, e a velocidade de trabalho aproxima-se da primeira velocidade crítica — a rotação na qual o veio entra em ressonância. A água no corpo oco funciona como massa variável.
Lado do acionamento
Engrenagem de acionamento, veio de acionamento, metade do acoplamento, junta articulada. O desequilíbrio que se ouve no cilindro está muitas vezes aqui. E esta é também a boa notícia: no flange de acionamento pode colocar-se massa, ao contrário do corpo do cilindro.
Onde é sequer permitido ter planos de correção nestes veios
Esta é a questão central de todo o trabalho, e resolve-se antes dos arranques de ensaio. A superfície de trabalho é intocável. A soldadura muda a dureza e puxa uma fissura sob o revestimento, a furação destrói o perfil do corpo e a bombagem — a convexidade de fábrica do corpo em direção ao meio —, o puncionamento deixa uma marca que aparece no produto ao fim de uma volta. A massa só pode ir para onde o fabricante a previu.
Por isso, pedimos o desenho do veio ou, pelo menos, fotografias dos topos antes da deslocação. Se existir uma ranhura anelar para calços ou uma circunferência de furos roscados com bujões — o trabalho é previsível. Se não existirem, a conversa passa para o flange de acionamento, a metade do acoplamento e o colo fora da zona do rolamento, e por vezes termina com uma recusa honesta.
| Local no veio | O que é permitido | O que não fazemos |
|---|---|---|
| Ranhura de equilibragem no topo, ranhura em T, anel | Calços e massas de origem ao longo da circunferência da ranhura | Não alargamos a ranhura, não soldamos sobre ela |
| Flange do topo, bujões roscados de origem | Bujões de massa diferente, anilhas, cálculo por números de posição | Não furamos novos orifícios sem acordo com o fabricante |
| Flange de acionamento, metade do acoplamento, cubo da engrenagem | Massas aparafusadas, abraçadeira, remoção de metal nos rebordos não funcionais | Não tocamos na coroa dentada nem nas superfícies de assentamento |
| Colo fora da zona do rolamento e do vedante | Anel bipartido ou abraçadeira com parafusos, se a construção o permitir | Não soldamos sobre o colo, não tocamos no assentamento do rolamento |
| Mandrilagens nos topos e cavidades internas | Apenas soluções de fábrica com fixação segura da massa | Não obstruímos os canais de aquecimento, não deixamos massa sem fixação |
| Corpo do cilindro, superfície de trabalho | Nada | Nenhuma soldadura, furação, revestimento por soldadura ou puncionamento |
| Revestimento: borracha, poliuretano, compósito, crómio, cerâmica | Nada | Não furamos, não cortamos, não retificamos localmente |
Nem todos os veios têm locais de equilibragem de origem. Se não existirem, e não houver onde acrescentar massa com segurança, a equilibragem no local não se realiza. Dizemo-lo a partir do desenho e das fotografias, antes da deslocação, e não depois de três arranques de ensaio.
Aquecimento, arrefecimento e empeno térmico
O cilindro térmico frio e o cilindro térmico em funcionamento são dois rotores diferentes. O corpo dilata-se, a deflexão muda, o fluido térmico redistribui-se por dentro. Equilibrar com a máquina fria não faz sentido: a correção encontrada de manhã, num veio não aquecido, deixa de funcionar ao meio-dia.
Levamos a máquina ao regime de trabalho em velocidade e temperatura e esperamos até os números deixarem de derivar. O critério é simples: a amplitude do 1x e a fase — a posição angular da vibração em relação à marca no veio — repetem-se de arranque para arranque. Se a fase for andando à volta com as rotações constantes, está perante um empeno térmico ou um roçamento, e as massas não vão ajudar. É igualmente enganoso um aquecimento desigual ao longo do corpo: o nível acompanha a temperatura, não as rotações, e trata-se com o ajuste do fluido térmico.
- Só equilibramos com o veio aquecido, no seu regime de trabalho de temperatura e velocidade.
- Verificamos a alimentação do fluido térmico: um canal entupido cria um desequilíbrio que não deve ser compensado com massa.
- Drenamos o condensado das cavidades e dos canais, senão as leituras vão derivando de arranque para arranque.
- Registamos a temperatura do corpo, para que a medição de controlo decorra nas mesmas condições.
- Se o veio funcionar em vários regimes de temperatura, ajustamos a correção ao regime principal e avisamos sobre a dispersão nos restantes.
O empeno térmico e o roçamento estão tratados num artigo à parte. No local, o que importa não é o mecanismo, mas o critério: enquanto a fase não estabilizar, é cedo para colocar a massa de ensaio.
O par de cilindros e o nip: o que medimos sob carga e o que medimos sem ela
Um cilindro quase nunca trabalha sozinho. Está encostado ao cilindro vizinho, e o nip muda tudo: a rigidez do sistema, a carga sobre os rolamentos, o caminho de transmissão da vibração. O nível com os cilindros afastados e o nível sob o nip fechado são dois números diferentes, e não se pode compará-los entre si.
A ordem é esta. Primeiro medimos e equilibramos com o nip aberto ou com o aperto mínimo: aí a componente de rotação vê-se com nitidez, e os coeficientes de influência — a resposta do veio à massa de ensaio, a partir da qual o programa calcula a correção — saem estáveis. Depois levamos o nip à força de trabalho e fazemos a medição de controlo nos mesmos pontos. Ambos os estados vão para o relatório. Separamos os cilindros do par pela frequência de rotação, já que os diâmetros são diferentes, e pela frequência do pico vê-se logo de quem é o desequilíbrio.
- Medição com o nip aberto — a base para o cálculo das massas.
- Medição sob o nip fechado de trabalho — aquilo com que a máquina realmente vive.
- Separação dos cilindros do par pela frequência de rotação no espectro (a decomposição da vibração por frequências), para não equilibrar o desequilíbrio de outro cilindro.
- Verificação da estriagem do revestimento: uma ondulação periódica dá uma vibração que não coincide com o 1x e não se remove com massas.
- Avaliação do contributo do acionamento: a frequência de engrenamento e as suas harmónicas não têm relação com o desequilíbrio.
- Um salto no nível ao mudar a força do nip aponta mais frequentemente para uma ressonância da estrutura do que para a massa.
O que verificamos antes dos arranques de ensaio
No cilindro, tiramos o relógio comparador antes das massas. A equilibragem trabalha com a distribuição de massa, não com a forma, e num veio de precisão esta distinção é a que mais custa a ignorar.
- Batimento do corpo com o relógio comparador em várias secções ao longo do comprimento, com rotação lenta, e separadamente o batimento dos colos.
- Perfil do corpo e bombagem: desgaste, conicidade, marcas da última retificação.
- Estado do revestimento: ondulação, estriagem, descolamento, absorção de humidade, dureza diferente ao longo do comprimento.
- Conjuntos de rolamentos e chumaceiras: folga da chumaceira na janela da bancada, desgaste das guias, estado dos rolamentos.
- Fixação dos apoios e dos montantes, pé mole (assentamento imperfeito do pé no chassis), estado da bancada da calandra ou da cadeira de laminação.
- Alinhamento do acionamento. O desalinhamento exige alinhamento de eixos, não equilibragem, e em baixas rotações disfarça-se com particular facilidade.
- Cavidades e canais: água, condensado, orifícios entupidos.
- Espectro no regime de trabalho: fração do 1x, frequência de engrenamento do acionamento, harmónicas, picos de alta frequência dos rolamentos.
- Frequência de rotação. A 60–200 rpm, a componente de rotação fica abaixo de 3,5 Hz, por isso alargamos o limite inferior da gama.
Fontes: ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Como decorre o trabalho no local
- 01
Medição antes dos trabalhos
Colocamos dois acelerómetros nos apoios de chumaceira do veio a equilibrar, nas chumaceiras ou nas caixas dos rolamentos, o mais perto possível do rolamento, em zonas limpas. Direção horizontal-radial, igual de medição para medição. Colamos a marca refletora no topo do veio, no colo ou no flange de acionamento. Registamos o nível total, o 1x, a fase, a rotação e o espectro com o regime aquecido.
- 02
Decisão: equilibragem ou reparação
Calculamos a fração da componente de rotação, comparamos o período do defeito no produto com a volta do veio, verificamos o batimento e as folgas. Se o que domina não for o desequilíbrio, paramos aqui e entregamos o diagnóstico.
- 03
Acordo sobre os planos de correção
Determinamos, pelo desenho e na prática, onde se pode colocar massa: ranhura no topo, bujões de origem, mandrilagem no topo, flange de acionamento, metade do acoplamento. Registamos por escrito o método de fixação e o raio, antes da primeira massa de ensaio.
- 04
Massa de ensaio no primeiro plano
Colocamos uma massa pesada a um raio conhecido e fazemos um arranque no mesmo regime. Consideramos válida uma resposta de, no mínimo, 20–30% em amplitude ou em ângulo. Uma resposta fraca é motivo para aumentar a massa, não para calcular a correção a partir de ruído.
- 05
Massa de ensaio no segundo plano
Transferimos a massa para o segundo topo e repetimos o arranque. O programa obtém os coeficientes de influência para os dois planos e indica a massa e o ângulo para cada um.
- 06
Correção e arranque de controlo
Colocamos as massas nos locais acordados. Para bujões e ranhuras de origem, trabalhamos em modo de posições fixas: em vez de ângulo e transferidor, obtém um número de posição e uma massa. Retiramos a massa de ensaio, fazemos o arranque de controlo e, se necessário, acrescentamos uma pequena massa em modo de afinação (trim).
- 07
Medição sob o nip fechado e relatório
Levamos o nip à força de trabalho e repetimos a medição nos mesmos pontos, na mesma direção, à mesma temperatura. Registamos os números antes e depois, as massas, os raios, os números de posição. Guardamos os coeficientes de influência: a afinação depois da próxima retificação decorrerá sem arranques de ensaio.
Trabalhamos com o aparelho Balanset-1A: dois canais de vibração, sensor de fase a laser sobre a marca refletora, portátil com o programa, modo de posições fixas, cálculo da remoção de metal por furação, tolerância por classes G (classes de precisão de equilibragem), arquivo e relatórios. Se a oficina de cilindros tiver uma máquina de equilibragem com uma parte de medição antiga, integra-se nela o Balanset-1A OEM sem estojo.
Fontes: Manual de operação Balanset-1A
Quando é preciso oficina, retificação e máquina de equilibragem
A recusa da equilibragem no local também é um resultado da visita, e nos cilindros acontece com mais frequência do que nos ventiladores. A causa é sempre uma de duas: ou a geometria, ou não há onde colocar massa.
- O corpo tem batimento, há conicidade ou perda de bombagem. Primeiro a retificação, depois a equilibragem sobre a geometria restaurada.
- O revestimento ondulou, está a descolar ou absorveu humidade. Depois de um novo revestimento e retificação, a equilibragem é obrigatória: a massa do revestimento mudou.
- Apareceu estriagem no revestimento. Não é desequilíbrio, mas sim uma marca de vibração no nip, e remove-se com retificação mais a eliminação da causa.
- Não existem locais de equilibragem de origem, e a superfície de trabalho não pode ser tocada. O veio é retirado e equilibrado na máquina, apoiado nos munhões.
- O veio é longo e flexível, a velocidade de trabalho está próxima da primeira crítica. No local, o resultado não se mantém bem; é preciso um banco de ensaio de aceleração.
- É necessária a receção segundo uma classe de precisão G, com o cálculo do desequilíbrio residual em g·mm/kg. No local damos uma estimativa; a classe garantida confirma-se na máquina.
- Os rolamentos estão gastos ou a chumaceira folga na janela da bancada. A equilibragem vai mascarar o nível e não vai devolver vida útil.
A comparação entre a visita e a oficina está tratada num artigo à parte. Para os cilindros, a regra é simples: se o veio de qualquer forma vai ser retirado para retificação, é mais lógico equilibrá-lo aí mesmo, e deixar para o local a medição de controlo e a afinação.
Fontes: ISO 21940-12:2016 · ISO 21940-11:2016
O que recebe, o preço e como encomendar
O principal resultado são números que pode apresentar às equipas relacionadas e ao fabricante do veio. Medição antes e depois nos mesmos pontos, no mesmo regime, à mesma temperatura e com a mesma força de nip. Sem estas condições, a comparação nos cilindros não funciona.
o vibrodiagnóstico com relatório custa 300 EUR por unidade, a equilibragem acresce desde 250 EUR, a fatura mínima por visita é de 500 EUR, o cálculo exato é dado pela calculadora no site. Somos engenheiros que desenvolvemos e fabricamos os aparelhos Balanset, e somos nós que equilibramos com eles no local. Base em Vila Nova de Gaia, perto do Porto, deslocação a todo o Portugal.
- Tipo de veio: de laminação, de calandra, cilindro de impressão, de prensagem ou de secagem.
- Diâmetro do corpo, comprimento, massa e velocidade de trabalho da máquina, ou rotação do veio.
- Desenho dos topos ou fotografias: ranhuras, circunferências de furos, bujões de origem, flange de acionamento.
- Revestimento, o seu estado e a data da última retificação.
- Regime de aquecimento ou arrefecimento e temperatura de trabalho do corpo.
- Defeito no produto e o seu passo de periodicidade, se existir.
- Restrições: o que não pode ser tocado, a janela de paragem, os requisitos de acesso ao local.
- Relatório com a vibração total e a componente de rotação em cada apoio, antes e depois dos trabalhos, com o nip aberto e sob o nip fechado.
- Massas instaladas, raios, ângulos ou números das posições e dos bujões de origem.
- Espectro e avaliação do estado: rolamentos, chumaceiras, fixação, acionamento, sinais de desalinhamento e de ressonância.
- Parecer sobre a geometria: batimento do corpo e dos colos, estado do revestimento, observações para a próxima retificação.
- Avaliação segundo a parte aplicável da ISO 20816 como referência e, se necessário, cálculo do desequilíbrio residual segundo a classe G escolhida.
- Coeficientes de influência guardados para aquele veio em concreto.
A preparação encurta a visita quase para metade: acesso aos dois apoios de chumaceira, zonas limpas para os sensores, um ponto visível para a marca do sensor de fase, a possibilidade de aquecer a máquina e de a parar o número de vezes necessário. Há uma lista de verificação no artigo sobre a preparação do equipamento para a equilibragem.
Fontes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Especificações do fabricante Balanset-1A
Perguntas frequentes
É possível soldar ou furar a massa de correção diretamente no cilindro de calandra?
Não. O corpo e o revestimento são intocáveis: a soldadura muda a dureza e puxa uma fissura, a furação destrói o perfil e a bombagem, e qualquer marca na superfície de trabalho aparece no produto ao fim de uma volta. Só colocamos massa na ranhura do topo, em bujões roscados de origem, numa mandrilagem no topo, no flange de acionamento ou na metade do acoplamento. Se não existir nenhum destes locais, não fazemos a equilibragem no local, e dizemo-lo antes da deslocação.
Equilibrar o cilindro térmico frio ou aquecido?
Aquecido, no regime de trabalho de temperatura e velocidade. Um veio frio e um veio quente são rotores diferentes: o corpo dilata-se, a deflexão muda, o fluido térmico redistribui-se. A correção encontrada com o veio frio deixa de funcionar até ao fim do turno. Esperamos até a amplitude do 1x e a fase começarem a repetir-se de arranque para arranque, e só depois colocamos a massa de ensaio.
Aparece uma faixa na banda com o passo igual à volta do cilindro. É mesmo desequilíbrio?
Não necessariamente, mas o passo é metade do diagnóstico. O mesmo período é dado pelo batimento do corpo, pelo desgaste local do revestimento e pela estriagem, e estes tratam-se com retificação, não com massa. Medimos a fração da componente de rotação, verificamos o corpo com o relógio comparador e olhamos para o espectro. Se o 1x dominar e a geometria estiver correta, a equilibragem remove a faixa.
Na equilibragem, o nip deve estar fechado ou aberto?
Fazemos o ciclo principal com o nip aberto ou com o aperto mínimo: aí a componente de rotação vê-se com nitidez e os coeficientes de influência saem estáveis. A medição de controlo é feita sob a força de trabalho, já que é com ela que a máquina funciona. Os dois estados vão para o relatório, mas não se podem comparar entre si: a rigidez do sistema é diferente.
O veio voltou da retificação. É preciso equilibrar de novo?
Regra geral, sim. A remoção de metal ou de revestimento muda a massa e a sua distribuição, e uma remoção assimétrica acrescenta desequilíbrio. A boa notícia é que, para um veio já conhecido, guardamos os coeficientes de influência, por isso a afinação decorre sem arranques de ensaio: medição, cálculo, colocação da massa, arranque de controlo.
O veio roda a 80 rpm. O aparelho vê o desequilíbrio a esta rotação?
Vê, mas com outras configurações. 80 rpm são 1,33 Hz, abaixo da faixa habitual de 10–1000 Hz, na qual se avalia o estado geral da máquina. Alargamos o limite inferior da gama e olhamos não só para a velocidade de vibração. A estas rotações, a vibração é muitas vezes dada não pelo desequilíbrio, mas pela folga da chumaceira, por um rolamento gasto ou pelo batimento do corpo.
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Descreva o equipamento e o problema
Respondemos às suas perguntas, esclarecemos os dados iniciais e informamos o que é necessário para o orçamento e a deslocação.