Medição de squeal noise em rolamentos de máquinas elétricas girantes

Abstract

Empresas buscam a liderança em seus segmentos através de produtos competitivos que atendam aos requisitos do consumidor. Além de um elevado rendimento, máquinas elétricas girantes necessitam apresentar níveis de ruído cada vez mais baixos para atender a demanda dos clientes. Entender a fonte do ruído presente no motor permite trabalhar na redução do mesmo e consequentemente aumentar a vida útil da máquina, tornando o produto mais robusto. A deterioração dos rolamentos é o que mais contribui para falhas em motores elétricos. A avaliação do comportamento do mancal através da análise de ruído e vibração possibilita realizar estudos de melhorias e até mesmo intervir na máquina para aumentar sua vida útil. Entre os ruídos observados em rolamentos, destaca-se o squeal noise, o qual se caracteriza pelo comportamento geralmente intermitente e pelo aparente escorregamento metal-metal. Antes de realizar qualquer trabalho de melhoria, é necessário definir as grandezas a serem medidas e possuir um sistema de medição confiável para quantificar o mensurando de interesse. Frente ao exposto, nesta dissertação três diferentes processos de medição são estudados com o objetivo de definir o sistema que consegue quantificar o squeal noise em rolamentos rígidos de esferas utilizados em motores elétricos de indução. Os processos estudados são: nível de pressão sonora, espectro de aceleração e o espectro de envelope de aceleração. O presente trabalho avalia estes processos de medição através de experimentos planejados, utilizando a metodologia seis sigma, com ênfase na ferramenta análise do sistema de medição, a qual é conhecida como MSA. Nesta análise os sistemas são avaliados quanto a estabilidade de medição, a discriminação, a repetibilidade e a reprodutibilidade. Uma avaliação empírica do ruído observado nos experimentos também é realizada, possibilitando compará-la com os valores obtidos através dos processos de medição estudados, o que auxilia na definição do processo que melhor quantifica o squeal noise.

Abstract: Companies aspire for leading position through competitive products that meet customer requests. Electrical rotating machines require, in addition to high efficiency, continuously reduce noise levels to meet customer demands. The origin of the noise present in the motor needs to be known in order to work on reducing it and consequently increase the machine life, making the product more robust. Bearing deterioration is the main fator that contribute to failures in electric motors. The evaluation of bearing behavior through noise and vibration analysis makes it possible to perform improvement studies and even machine intervention to increase its service life. Squeal noise is one of the noise types observed in bearings, characterized by its usually intermittent behavior and by apparent metal-to-metal sliding. A credible measurement system to quantify the desired measurand is a premise for any improvement work. Faced with the exposed, this dissertation contains the study of three different measurement process in order to define which process can quantify the squeal noise in deep groove ball bearings used in induction electric motors. The processes studied are: sound pressure level, acceleration spectrum and demodulation of acceleration spectrum. The present study evaluates these measurement process through planned experiments, using the six sigma methodology, with emphasis on the Measurement System Analysis tool, which is known as MSA. These systems are analyzed for measurement stability, discrimination, repeatability, and reproducibility. An empirical evaluation of the noise observed during the experiments is also performed. This enables a comparison between subjective values and results with the different measurement systems studied, helping to define which system best quantifies the squeal noise.