O que é vibração torcional?
A vibração torcional ocorre devido ao desequilíbrio nos sistemas rotativos, como desalinhamento de um eixo rotativo ou um acoplamento fraco que permite pequenos movimentos indesejados ao longo do eixo de rotação. As peças são projetadas para girar a uma velocidade constante ou, às vezes, necessárias para acelerar ou diminuir a velocidade. Quanto menos vibrações abruptas ou aleatórias uma peça rotativa experimenta enquanto estiver em operação, maior a sua vida útil. Muitos componentes de torção são projetados com materiais que podem suportar danos de torção a longo prazo, também conhecidos como fadiga de torção. Sem testes adequados sob carga vibracional, as peças giratórias podem romper-se, falhando catastroficamente, causando danos periféricos - até matando o operador da máquina.
As hastes rotativas, geralmente parte de um trem de força, como eixos de transmissão, árvores de cames, virabrequins, eixos de transmissão e eixos-árvore, sofrem vibrações torcionais à medida que transmitem energia de alguma forma de dispositivo gerador. Tais eixos rotativos são construídos com materiais dúcteis, como metais com maior tenacidade à fratura - resistência a trincas. As peças rotativas metálicas falham devido a rachaduras lentas da superfície, onde ocorre o maior esforço de torção e onde as trincas são mais fáceis de identificar. Rachaduras também podem crescer a partir de acoplamentos rotativos, a partir de falhas na superfície dentro dos orifícios do fixador. As rachaduras terminais nas superfícies de falha crescem em um plano aproximado perpendicular ao comprimento do eixo rotativo e em torno do eixo central.
Um exemplo simples de vibração de torção é um sinal de trânsito em um vento constante. Montagens e suportes que sustentam as placas em condições normais não são projetados para resistir ao movimento rotacional. Em uma tempestade, as placas rodam ao vento sob a influência da vibração de torção. Até alguns sinais muito grandes podem ser arrancados de seus ancoradouros, tornando-se estilhaços para os incautos presos em um furacão.
As vibrações de torção podem ocorrer com geometrias ressonantes específicas do eixo ou quando as velocidades de rotação são altas, aumentando acima de um determinado valor limite. Nesse ponto, a rotação em torno do eixo do eixo se torna dinamicamente instável e ocorrem vibrações prejudiciais. Essas vibrações aleatórias, em desacordo com o movimento contínuo normal do eixo, abrem rachaduras no metal e são as principais causas de falha das peças rotativas.
Se parte de um componente rotativo fino, por exemplo, uma lâmina de turbina, sofrer uma falha catastrófica de uma rachadura de passagem, isso pode levar a desequilíbrios maiores que podem destruir sistemas de energia inteiros. A razão pela qual a vibração de torção é difícil de explicar é que é complicado aplicar cargas de torção periódicas durante o teste. Hoje, os eixos são projetados com ferramentas analíticas para otimizar comprimentos e diâmetros de eixos, a fim de minimizar vibrações de torção.