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Manutenção preditiva · vibração

Frequências de defeito de rolamentos: BPFO, BPFI, BSF e FTF

Calcule as frequências características de um rolamento a partir da geometria e da rotação: pista externa, pista interna, elemento rolante e gaiola, em Hz, CPM e ordens, com harmônicas e um espectro de referência para comparar com a medição de vibração.

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Tela das frequências de rolamento 6205 a 1797 rpm com BPFO, BPFI, BSF, FTF e o espectro de referência
Rotação e geometria à esquerda; BPFO, BPFI, BSF e FTF em Hz, CPM e ordens à direita. O espectro de referência com as harmônicas fica logo abaixo, na ferramenta. Captura real da ferramenta com o exemplo desta página.

Onde ela ajuda no trabalho

  • Identificar se um pico no espectro de vibração pertence a um rolamento e a qual parte dele.
  • Preparar bandas de alarme por frequência no software de análise ou no coletor.
  • Conferir a rota de preditiva quando um equipamento troca de rolamento ou de rotação.
  • Explicar o diagnóstico à equipe de manutenção com os números calculados.

O que você informa

  • Rotação do eixo
  • Geometria
  • Anel que gira
  • Sem geometria

O que você obtém

  • Frequências de defeito
  • Ordens
  • Harmônicas
  • Espectro de referência

Exemplo resolvido: pico no espectro de um motor com rolamento 6205

Um motor gira a 1797 rpm com um rolamento rígido de esferas 6205 no lado acoplado: 9 esferas de 7,94 mm, diâmetro primitivo de 39,04 mm e ângulo de contato de 0°, anel interno girando. O espectro de vibração mostra um pico em 106 Hz com harmônicas. A que componente do rolamento ele corresponde?

Dados
Rotação do eixo1797 rpm
Elementos rolantes (Z)9
Diâmetro do elemento (d)7,94 mm
Diâmetro primitivo (D)39,04 mm
Ângulo de contato (β)0°
Anel que giraInterno
Resultado
BPFO · pista externa107,4 Hz · 3,585×
BPFI · pista interna162,2 Hz · 5,415×
2×BSF · elemento nas duas pistas141,2 Hz · 4,713×
FTF · gaiola11,93 Hz · 0,3983×

Como interpretar

A rotação do eixo é 29,95 Hz. O pico em 106 Hz fica 1,3 % abaixo da BPFO calculada, 107,4 Hz (3,585 vezes a rotação), dentro da diferença usual de 1 a 2 % causada pelo escorregamento. A BPFO é a frequência de passagem das esferas pela pista externa: com harmônicas, é o padrão típico de defeito nessa pista. Se o pico estivesse em 162,2 Hz com bandas laterais de 29,95 Hz, a suspeita seria a pista interna; em 141,2 Hz (2×BSF) com bandas de 11,93 Hz, um elemento rolante. A confirmação vem do espectro de envelope e da tendência nas medições seguintes.

Limites e cuidados

  • Frequências cinemáticas, sem escorregamento: no espectro real os picos costumam aparecer de 1 a 2 % abaixo.
  • A geometria precisa vir do fabricante; a estimativa sem geometria pode errar mais de 10 % e não serve para diagnóstico conclusivo.
  • Não analisa o sinal de vibração nem dá severidade: o diagnóstico depende do espectro, do envelope e do histórico do equipamento.
  • Rolamentos de rolos cônicos e de contato angular pedem o ângulo de contato real do catálogo.

Base técnica

Cinemática de rolamentos sem escorregamento, conferida com o rolamento 6205 publicado pela Case Western Reserve University.

  • Case Western Reserve University Bearing Data Center — rolamento 6205-2RS JEM SKF
  • Randall, R. B.; Antoni, J. (2011) — Rolling element bearing diagnostics: a tutorial
  • ISO 13373 — monitoramento de condição: vibração

Na versão completa, você pode

  • Calcular as frequências de qualquer rolamento com a geometria do fabricante.
  • Ver Hz, CPM, ordens e harmônicas numa tabela única.
  • Comparar o espectro medido com o espectro de referência desenhado pela ferramenta.
  • Gerar o relatório em PDF sem marca e salvar o trabalho no aparelho, com backup em arquivo.

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Perguntas frequentes

Onde encontro a geometria do rolamento?

No catálogo ou no software de cálculo do fabricante, pelo código completo do rolamento. Muitos softwares de análise de vibração já trazem bibliotecas com essas frequências.

Por que trabalhar com ordens?

Porque a ordem é o múltiplo da rotação e não muda com ela. Se o motor tem inversor, basta multiplicar a ordem pela nova rotação para achar a frequência.

Qual frequência aparece primeiro num defeito?

Em geral, defeitos de pista externa aparecem em BPFO e harmônicas; de pista interna, em BPFI com bandas laterais de 1×; de elemento rolante, em 2×BSF com bandas de FTF. Defeitos iniciais aparecem melhor no espectro de envelope.