Título

AVALIAÇÃO DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DO REDUTOR DE ACIONAMENTO DO PRIMEIRO BANCO DE BOBINAS DE UM LAMINADOR A FRIO E APLICAÇÕES DAS MELHORIAS PROPOSTAS*

EVALUATION OF THE DYNAMIC BEHAVIOR OF THE LF 02 GEAR MILL PASS 1 AND APPLICATION OF THE PROPOSED IMPROVEMENTS

Autoria

Picoli, Everton; Pereira, Diego Barbosa; Ravanello, Henrique; Gerberr, Mateus; Goulart, Diego dos Santos; Bachim, Thyago; Severino, Henrique da Rocha; Castro, Renato Nascimento de

DOI

10.5151/2594-5327-34956

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Resumo

NO RAMO SIDERÚRGICO EXISTEM DIFERENTES PROCESSOS DE FABRICAÇÃO PARA CADA TIPO DE PRODUTO, UM DOS EQUIPAMENTOS RESPONSÁVEIS PELA FABRICAÇÃO DE ARAME PARA A POSTERIOR PRODUÇÃO DE TELAS E TRELIÇAS É O LAMINADOR A FRIO (LF), ESTE EQUIPAMENTO POSSUI DIFERENTES PASSES PARA A REDUÇÃO DA SEÇÃO DE SUA MATÉRIA-PRIMA (FIO-MÁQUINA) ATÉ QUE SEJA OBTIDO O PRODUTO DESEJADO. O REDUTOR DO PRIMEIRO PASSE DO LAMINADOR A FRIO (LF 01) TEM APRESENTADO FALHAS FREQUENTES NOS COMPONENTES INTERNOS, TAIS COMO ENGRENAGENS E ROLAMENTOS. PARA A DETERMINAÇÃO DA CAUSA RAIZ DESTES PROBLEMAS FOI REALIZADA UMA AVALIAÇÃO DINÂMICA DO REDUTOR CONSIDERANDO-SE SUAS VARIÁVEIS DE PROCESSO. DURANTE ESTA AVALIAÇÃO, APLICARAM-SE AS SEGUINTES TÉCNICAS DE ENGENHARIA: ANÁLISE CONVENCIONAL DE VIBRAÇÃO, FORMA DE DEFLEXÃO OPERACIONAL (ODS), SIMULAÇÃO NUMÉRICA PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS (MEF) E COMPONENTE DE SÍNTESE MODAL – CSM. A TÉCNICA DE VIBRAÇÃO DESTACOU AS FREQUÊNCIAS DE EXCITAÇÃO, E A DE ODS OS MODOS OPERACIONAIS, QUE NESSAS FREQUÊNCIAS CAUSARAM MOVIMENTOS RELATIVOS DA CARCAÇA DESTE EQUIPAMENTO. CORRELACIONANDO OS RESULTADOS OBTIDOS POR VIBRAÇÃO E ODS COM A SIMULAÇÃO, FOI POSSÍVEL CALIBRAR O MODELO FEM. OUTRA FERRAMENTA UTILIZADA DURANTE A SIMULAÇÃO FOI A TÉCNICA DE COMPONENTE DE SÍNTESE MODAL PARA AVALIAR VIDA À FADIGA DOS COMPONENTES INTERNOS (ROLAMENTOS E ENGRENAGENS). COM BASE NOS RESULTADOS DE CAMPO E NUMÉRICOS OBTIDOS NESTE ESTUDO, REALIZOU-SE A VERIFICAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE ALINHAMENTO, GEOMETRIA DE MÁQUINAS COM SISTEMA LASER E FOI REALIZADA A MODIFICAÇÃO ESTRUTURAL NO SISTEMA DE FIXAÇÃO REDUTOR E DO MOTOR. TAIS AÇÕES TIVERAM COMO OBJETIVO A ELIMINAÇÃO DA CONDIÇÃO RESSONANTE DO SISTEMA, AUMENTANDO ASSIM A VIDA ÚTIL E A CONFIABILIDADE DO EQUIPAMENTO, UMA VEZ QUE A MÉDIA DE SUBSTITUIÇÕES POR QUEBRAS REDUZIU DE UMA MÉDIA DE 10 REDUTORES PARA APENAS 1 NO PERÍODO DE 12 MESES.

 

IN THE STEEL INDUSTRY, THERE ARE DIFFERENT MANUFACTURING PROCESSES FOR EACH TYPE OF PRODUCT, ONE OF THE EQUIPMENT RESPONSIBLE FOR THE WIRE MANUFACTURE FOR THE SUBSEQUENT PRODUCTION OF MESH WIRE AND TRUSSES IS THE GEARBOX STAND MILL. THIS EQUIPMENT HAS DIFFERENT PASSES FOR THE REDUCTION OF THE DIAMETER RAW MATERIAL (WIRE ROD) UNTIL THE DESIRED PRODUCT IS OBTAINED. GEARBOX STAND MILL LF 02 PASS 1 PRESENTED FAILURES IN ITS INTERNAL COMPONENTS, SUCH AS BEARINGS AND GEARS. IN ORDER TO UNDERSTAND WHAT PROBLEM OCCURRED AND DETERMINE ITS ROOT CAUSE, A DYNAMIC ANALYSIS OF THE GEARBOX DURING A MANUFACTURING PROCESS WITH ITS VARIABLES WERE PERFORMED. THUS, THE FOLLOWING ENGINEERING TOOLS WERE APPLIED: VIBRATION ANALYSIS, OPERATING DEFLECTION SHAPE – ODS AND NUMERICAL SIMULATION BY FINITE ELEMENT METHOD - FEM. VIBRATION AND ODS HIGHLIGHTED EXCITATION FREQUENCIES, OPERATIONAL MODES, WHICH IN THESE FREQUENCIES CAUSED RELATIVE MOVEMENTS. RESULTS OBTAINED THROUGH VIBRATION ANALYSIS AND ODS WERE CORRELATED TO NUMERICAL SIMULATION, ALLOWING TO CALIBRATE FEM MODEL. ALSO, DURING SIMULATION, COMPONENT MODAL SYNTHESIS TECHNIQUE WAS USED, ALLOWING EVALUATION OF THE FATIGUE LIFE INTERNAL COMPONENTS (BEARING AND GEAR). BASED ON THE FIELD AND NUMERICAL RESULTS OBTAINED IN THIS STUDY, THE ALIGNMENT CONDITIONS AND GEOMETRY OF MACHINES WITH LASER SYSTEM WERE VERIFIED AND A STRUCTURAL MODIFICATION WAS CARRIED OUT IN THE COUPLING SYSTEM BETWEEN GEARBOX AND MOTOR. TECHNICAL IMPROVEMENTS FROM THIS STUDY WERE APPLIED TO ELIMINATE THE RESONANT CONDITION OF THE SYSTEM, THUS INCREASING THE USEFUL LIFE AND RELIABILITY OF THE EQUIPMENT. THE RESULT OF THIS PROJECT WAS FAILURES REDUCTION CONSIDERING THAT THE AVERAGE OF REPLACEMENTS DUE TO UNPLANNED STOPS REDUCED FROM AN AVERAGE OF 10 GEARBOXES TO ONLY 1 IN THE PERIOD OF 12-MONTH, THUS INCREASING THE MTBF.

Palavras-chave

Processo; Modo de operação; Frequência natural; Rolamentos; Engrenagens

Process; Operational mode; Natural Frequency; Bearings; Gears