Ao escolher rolamento montado soluções para a sua aplicação, o objetivo principal é assegurar bom desempenho e confiabilidade. Também é importante manter os custos sob controle.
Há diversos fatores a avaliar na seleção de um rolamento montado. Este guia ajudará a garantir que a escolha atenda às condições de operação e aos padrões de desempenho exigidos.
Requisitos operacionais e condições de trabalho
O primeiro e mais importante passo na escolha de um rolamento montado é identificar as principais necessidades da aplicação. Registre esses requisitos para que a solução escolhida atenda de forma confiável às exigências de desempenho e operação.
Defina o desempenho necessário
Vida útil: estime por quanto tempo o rolamento montado deve operar em condições normais sem falhas. Isso inclui considerar os intervalos de manutenção e os ciclos de carga previstos na operação.
Capacidade de velocidade: avalie as rotações máximas às quais o rolamento estará submetido, bem como as taxas de aceleração e desaceleração. Os rolamentos montados possuem limites específicos, conforme o tipo, o material e a lubrificação.
Resistência ao ambiente: considere condições extremas, como altas ou baixas temperaturas, umidade ou exposição a contaminantes. Alguns rolamentos montados são projetados para suportar ambientes severos, enquanto outros são otimizados para condições padrão.
Avalie as condições de operação
Características de carga: observe a magnitude, a direção e o tipo de carga. Elas podem ser radiais, axiais ou combinadas. Compreender o perfil de carga é fundamental para selecionar o projeto de rolamento adequado.
Intervalos de operação: considere variações de velocidade, oscilações de temperatura e ciclos de trabalho. Isso assegura que o rolamento mantenha seu desempenho de forma consistente em toda a faixa de operação.
Premissas e cenários típicos: registre quaisquer mudanças previstas na operação, incluindo sobrecargas ocasionais ou alterações ambientais. Essa prática ajuda a evitar a seleção de um rolamento que possa falhar em condições não previstas.
Arranjo de rolamentos e tipo de rolamento montado
Um arranjo de rolamentos auxilia no suporte e no posicionamento de um eixo, controlando-o tanto na direção radial quanto na axial em relação aos componentes adjacentes.
Na maioria dos projetos, são utilizados dois apoios de rolamento para posicionar o eixo com precisão. O apoio à esquerda suporta cargas radiais e axiais. O apoio à direita suporta apenas carga radial.
A principal vantagem do apoio não locador é permitir o deslocamento axial do eixo. Esse movimento pode ocorrer em razão da dilatação térmica durante a operação ou de diferenças de fabricação entre os dois apoios.
Se esse movimento fosse restringido, poderiam ser introduzidas cargas axiais adicionais no sistema de rolamentos.
Em projetos de eixo que utilizam dois apoios de rolamento, são comumente adotadas as seguintes opções de arranjo de rolamentos:
Unidades de rolamentos de esferas e de rolos (rolamentos montados)
Essas unidades se destacam pelo projeto simples e pela facilidade de utilização:
Cada apoio de rolamento requer apenas alguns componentes. Em geral, basta uma unidade de rolamento e alguns parafusos de fixação.
São fornecidas pré-lubrificadas e prontas para instalação imediata.
A instalação em eixos lisos, de uso comercial, é simples, com métodos de travamento práticos, como parafusos prisioneiros.
Mancais com rolamentos
Essas soluções oferecem maior adaptabilidade a requisitos específicos de desempenho e às condições de operação:
Há disponibilidade de diversos tipos e dimensões de rolamentos.
Pode-se selecionar uma ampla variedade de modelos de vedação para mancais.
São aceitos sistemas de lubrificação por graxa e por óleo.
São compatíveis tanto com eixos lisos, de uso comercial, quanto com configurações de eixo escalonado.
Unidades de rolamento bipartido
Essas unidades oferecem uma vantagem significativa em aplicações nas quais a montagem do rolamento no eixo é dificultada:
O mancal, o rolamento e a vedação são todos bipartidos. Esse projeto permite montar a unidade diretamente ao redor do eixo.
As opções de rolamentos disponíveis incluem rolamentos de rolos cilíndricos, de rolos esféricos e de rolos cônicos.
Tipo de mancal
Um mancal tipo pedestal, um mancal flangeado ou um mancal esticador podem atender aos requisitos da aplicação.
Apoio fixo ou apoio livre
Entre as unidades de rolamentos de rolos, os mancais e as unidades bipartidas, há variantes de produto projetadas para apoio fixo ou apoio livre. Já no caso das unidades de rolamentos de esferas, o apoio livre deve ser absorvido pela própria estrutura adjacente.
Compensação de desalinhamento
Primeiramente, identifique o tipo de desalinhamento que pode ocorrer na sua aplicação. Em seguida, verifique a capacidade de desalinhamento do produto selecionado. A maioria das soluções com unidade montada de rolamento é projetada para tolerar desalinhamento, com exceção dos projetos que utilizam rolamentos de rolos cilíndricos ou cônicos.
Dimensão da unidade montada de rolamento
Dois parâmetros essenciais definem a dimensão do rolamento necessária para a sua aplicação:
O diâmetro do eixo
A magnitude da carga a ser suportada
As etapas a seguir orientam a determinação da dimensão adequada.
Escolha uma unidade montada de rolamento adequada ao diâmetro do seu eixo
No caso de unidades de rolamento integradas, basta selecionar a unidade completa.
Se estiver montando um mancal e um rolamento, selecione primeiro um rolamento autocompensador. Você pode optar por um rolamento de rolos esféricos ou por um rolamento toroidal CARB. Em seguida, verifique se há uma dimensão de mancal compatível disponível.
Verifique a capacidade de carga da unidade montada de rolamento selecionada
A vida nominal básica L10 é um método confiável e prático para selecionar a dimensão de um rolamento. Avalie a vida L10 calculada em relação à vida útil esperada para a aplicação específica do rolamento.
Uma unidade montada de rolamento deve suportar cargas estáticas. Ela não deve provocar danos permanentes nem deformação nos elementos rolantes ou nas pistas.
Se a vida nominal básica for inferior à vida útil necessária, será preciso um rolamento de maior capacidade. O mesmo se aplica quando o fator de segurança estática não for բավastante.
A vida nominal básica é apenas um entre vários indicadores. Ela auxilia na estimativa da vida útil real da sua aplicação. Fatores como vedação e lubrificação também desempenham um papel crítico.
Valores orientativos de vida de especificação para diferentes tipos de máquina | |
Tipo de máquina | Vida de especificação |
Horas de operação | |
Máquinas domésticas, máquinas agrícolas, instrumentos e equipamentos técnicos para uso médico | 300-3 000 |
Máquinas utilizadas por curtos períodos ou de forma intermitente: ferramentas elétricas manuais, acessórios de elevação em oficinas, construção equipamentos e máquinas | 3000 -8 000 |
Máquinas utilizadas por curtos períodos ou de forma intermitente, nas quais se exige alta confiabilidade operacional: elevadores, guindastes para cargas embaladas ou lingas para tambores, etc. | 8 000-12 000 |
Máquinas para uso de 8 horas por dia, porém nem sempre plenamente utilizadas: redutores de uso geral, motores elétricos para uso industrial, britadores rotativos | 10 000-25 000 |
Máquinas para uso de 8 horas por dia e com utilização plena: máquinas-ferramenta, máquinas para processamento de madeira, máquinas para a indústria de engenharia, guindastes para materiais a granel, ventiladores, transportadores de correia, equipamentos de impressão, separadores e centrífugas | 20 000-30 000 |
Máquinas para uso contínuo de 24 horas: redutores para laminadores, máquinas elétricas de porte médio, compressores, guinchos de mina, bombas, máquinas têxteis | 40 000-50 000 |
Máquinas de energia eólica, incluindo eixo principal, sistema de orientação, redutor de passo e rolamentos do gerador | 30 000-100 000 |
Máquinas para obras hidráulicas, fornos rotativos, máquinas de encordoamento de cabos e sistemas de propulsão para embarcações de alto-mar | 60 000-100 000 |
Grandes máquinas elétricas, usinas de geração de energia, bombas de minas, ventiladores de mina e mancais para poços de túnel de embarcações de alto-mar | 100 000-200 000 |
Confirme se o mancal montado selecionado opera dentro de sua faixa de velocidade permitida.
Ao selecionar unidades com rolamentos de esferas ou de rolos, considere os valores máximos de rotação informados nos dados técnicos. Também avalie como as tolerâncias do eixo podem influenciar a velocidade admissível.
Em mancais com rolamentos ou em unidades bipartidas, considere eventuais limites de velocidade impostos pelo retentor selecionado.
Lubrificação de mancais montados
Mancais montados exigem lubrificação adequada para assegurar uma operação confiável. O lubrificante contribui para reduzir o atrito e o desgaste. Ele protege as superfícies do rolamento contra corrosão. Em alguns casos, também auxilia na dissipação de calor.
A lubrificação com graxa é frequentemente utilizada em mancais montados. No entanto, a lubrificação a óleo também pode ser aplicada quando os rolamentos estão alojados em mancais.
Unidades com rolamentos de esferas e de rolos
Essas unidades são fornecidas pré-lubrificadas com um lubrificante multifuncional de alta qualidade. Em projetos específicos para determinada aplicação, utiliza-se um lubrificante adequado às condições de operação previstas.
As unidades com rolamentos de esferas e de rolos podem ser relubrificadas conforme necessário. Os insertos do rolamento possuem furos de lubrificação no anel externo. Os mancais são, em geral, equipados com graxeiras, exceto em alguns alojamentos de unidades com rolamentos de esferas desenvolvidos para aplicações específicas.
Ao relubrificar, é essencial verificar a nova graxa. Certifique-se de que ela seja totalmente compatível com a carga de graxa original.
Mancais com rolamentos
Soluções de mancal montado que combinam alojamento e rolamento podem ser configuradas para lubrificação com graxa ou com óleo.
Em aplicações lubrificadas a óleo, o projeto do alojamento e do retentor deve ser selecionado de modo a garantir compatibilidade com a lubrificação por óleo.
Unidades de rolamento bipartido
As unidades bipartidas geralmente utilizam graxa para lubrificação.
Projeto do mancal
Tipo de mancal
O modelo mais utilizado é o mancal tipo pedestal (plummer block), que pode ser fixado com dois ou quatro parafusos de montagem. Unidades com rolamento de esferas tipo pedestal também são oferecidas com furos roscados para acomodar os parafusos de fixação.
Mancais flangeados estão disponíveis em diversas configurações, incluindo modelos redondos, ovais, quadrados e triangulares. No caso das unidades com rolamento de esferas, também há a opção de flange tipo suporte com três parafusos.
Outra categoria comum é a dos mancais tensores. Em geral, eles são instalados em quadros tensores, e seus projetos variam conforme a disposição do parafuso de regulagem.
Material do mancal
O ferro fundido cinzento é o material mais amplamente utilizado na fabricação de mancais. Na seleção do mancal, é importante avaliar qual opção de material melhor atende aos requisitos específicos da aplicação.
As unidades com rolamento de esferas estão disponíveis com mancais fabricados em diferentes materiais. Entre eles, estão o ferro fundido e o composto preto. Outras opções incluem composto azul para uso alimentício, ferro fundido nodular, chapa de aço estampada e aço inoxidável.
A maioria das unidades com rolamentos de rolos, dos mancais com rolamentos e das unidades bipartidas é fabricada em ferro fundido cinzento. Esse material é amplamente utilizado por oferecer confiabilidade e durabilidade. Além disso, alguns mancais para rolamentos estão disponíveis em ferro fundido nodular ou aço fundido.
Proteção contra corrosão
Todos os mancais são fornecidos, como item de série, com proteção eficaz contra corrosão.
Os mancais de aço estampado são protegidos por revestimento de zinco, enquanto os mancais fabricados em materiais fundidos recebem acabamento com pintura.
O sistema de pintura padrão garante adequação a ambientes de operação classificados na categoria de corrosividade C2, conforme a ISO 12944-2.
Capacidade de carga
Para que a capacidade total de carga seja alcançada, o mancal deve ser fixado de forma segura à sua estrutura de suporte. Isso deve ser feito com parafusos de montagem adequados, apertados ao torque especificado.
Em unidades de rolamentos de esferas, a carcaça é normalmente projetada para suportar, no mínimo, a mesma carga que o rolamento instalado em seu interior. A exceção são as carcaças de aço estampado. Nesses projetos, a resistência da carcaça deve ser verificada com base nas cargas reais de operação da aplicação.
Essa orientação também se aplica a unidades de rolamentos de rolos, carcaças com rolamentos e unidades bipartidas. A capacidade de carga depende da direção da carga e também é influenciada pelo material da carcaça. Quando forem utilizadas carcaças bipartidas, os parafusos que unem as seções da carcaça também devem ser verificados quanto à resistência adequada e ao torque correto de aperto.
Superfície de apoio
A superfície de apoio deve atender às tolerâncias especificadas de planicidade e rugosidade superficial.
O atendimento a esses requisitos ajuda a evitar deformações na superfície de assentamento da carcaça. Isso se aplica tanto no aperto dos parafusos de montagem quanto sob a ação das cargas de operação.
Condições adequadas da superfície ajudam a reduzir a vibração. Também melhoram a dissipação de calor do rolamento, passando pela carcaça, para a estrutura ao redor.
Método de fixação no eixo
Rolamentos montados ou rolamentos alojados em carcaça podem ser fixados ao eixo de diferentes maneiras. Há diversas opções de travamento disponíveis. Ao selecionar a solução, no mínimo os critérios a seguir devem ser considerados.
Projeto do eixo
Eixos lisos são uma opção economicamente vantajosa e podem utilizar eixos de padrão comercial com tolerâncias h9 ou superiores. Todos os rolamentos montados e carcaças são compatíveis com eixos lisos.
Eixos escalonados exigem usinagem, porém oferecem posicionamento mais preciso do eixo e melhor capacidade para suportar carga axial.
O método usual de fixação de rolamentos em eixos escalonados utiliza um assento cilíndrico para o rolamento. É obtido um ajuste interferente entre o eixo e o anel interno do rolamento. Em seguida, uma porca de fixação é utilizada para travar o rolamento axialmente.
Montagem facilitada
A instalação dos rolamentos torna-se mais simples quando existe uma pequena folga entre o eixo e o anel interno do rolamento.
Entre as opções de travamento que utilizam essa folga estão os parafusos prisioneiros em unidades de rolamentos de esferas e os parafusos prisioneiros em anel de travamento para unidades de rolamentos de rolos. Outra alternativa é o anel de travamento excêntrico, disponível para unidades de rolamentos de esferas.
No entanto, essa pequena folga pode provocar um leve desalinhamento entre os eixos do eixo e do anel interno. Esse desalinhamento pode reduzir a velocidade máxima do rolamento montado ou induzir vibração.
Além disso, para acomodar a carga aplicada com essa configuração, podem ser necessárias tolerâncias mais rigorosas para o eixo.
Velocidade e vibração
Para maximizar o desempenho em velocidade de um rolamento montado e minimizar a vibração, deve-se adotar um método de fixação concêntrico.
Isso assegura o alinhamento entre os eixos do eixo e do anel interno do rolamento.
A fixação concêntrica pode ser obtida por meio de uma bucha cônica entre o eixo e o rolamento. Essa opção está disponível para unidades com rolamentos de esferas ou para mancais com rolamentos.
Como alternativa, pode-se utilizar a tecnologia de fixação SKF ConCentra, disponível tanto para unidades com rolamentos de esferas quanto para unidades com rolamentos de rolos. Uma terceira opção é o assento cilíndrico para rolamento, adequado para mancais com rolamentos ou unidades bipartidas.
Carga Axial Máxima do Mecanismo de Fixação
A carga axial admissível pode variar conforme o método de fixação utilizado.
Vedação
Uma vedação eficiente pode prolongar significativamente a vida útil de um rolamento. Isso ocorre porque ela retém o lubrificante e impede a entrada de contaminantes. As unidades com rolamentos de esferas e de rolos já são fornecidas com vedações.
Em aplicações com extremidade de eixo, recomenda-se o uso de uma tampa de fechamento para reforçar a vedação. As tampas de fechamento também protegem a extremidade exposta do eixo e ajudam a evitar acidentes.
Ao escolher uma solução com rolamento montado, leve em conta as diferenças de vedação entre os diversos tipos de produto:
Unidades com Rolamentos de Esferas
A vedação é um componente integrante do rolamento na unidade. São oferecidos vários tipos de vedações de contato. As mais comuns para uso industrial são as vedações padrão e as vedações padrão com anéis defletores adicionais. Outras opções incluem projetos com múltiplas vedações e vedações de 5 lábios.
Unidades com Rolamentos de Rolos
A vedação é incorporada à unidade como um componente essencial. As opções mais comuns incluem vedação de lábio, vedação labirinto ou retentor radial de eixo.
Mancais com rolamentos
Os mancais possuem ranhuras para vedação que podem acomodar diferentes tipos de vedantes.
Algumas vedações exigem condições específicas da superfície de vedação do eixo; portanto, certifique-se de atendê-las ou considere o uso de luvas de desgaste.
Ao escolher uma vedação, é importante avaliar sua eficácia de vedação. Também é necessário considerar seu impacto na velocidade admissível e no desalinhamento do eixo.
Unidades de rolamento bipartido
As unidades bipartidas contam com ranhuras no mancal que permitem a instalação de vedações. A linha padrão inclui vedações de feltro, vedações de lábio, vedações labirinto e retentores radiais de eixo.
Como a Manutenção, a Montagem e a Desmontagem
Ao projetar seu equipamento, leve em consideração de que forma a manutenção pode afetar seus requisitos. Considere também como os processos de instalação e remoção podem impactá-los.
Pode ser necessário desmontar o equipamento para substituir componentes ao longo de sua vida operacional. Essa necessidade não se limita ao final da vida útil.
Montagem
O processo de montagem impõe determinadas restrições, incluindo espaço disponível, sequência de instalação e eventual necessidade de equipamentos de elevação. É fundamental que essas restrições estejam alinhadas aos requisitos da sua solução com rolamentos montados. Os principais aspectos a considerar incluem:
Quais ferramentas são necessárias e é possível alcançar as áreas onde elas deverão ser utilizadas?
É necessário um dispositivo de elevação?
São necessárias etapas de lubrificação e, em caso afirmativo, quando e como devem ser aplicadas?
Quais medidas de proteção são necessárias para evitar contaminação durante a instalação?
Manutenção
As considerações típicas de manutenção incluem:
Relubrificação: verifique se o produto está equipado com um ponto de lubrificação, caso a relubrificação seja necessária. O uso de lubrificadores automáticos pode ajudar a simplificar as atividades de manutenção.
Monitoramento de condição: acompanhar o estado da máquina durante a operação pode trazer vantagens. Rolamentos montados e mancais podem ser equipados com sensores para facilitar esse acompanhamento.
Desmontagem e descarte
Os mesmos fatores considerados na montagem também se aplicam à desmontagem. Em geral, o processo de descarte é o mesmo para todos os produtos com rolamentos montados. Ele envolve componentes metálicos, peças de borracha e lubrificantes. Todos esses materiais devem ser descartados em conformidade com as normas ambientais.
Conclusão
A escolha correta de um rolamento montado ajuda a garantir o funcionamento estável do equipamento e a prolongar sua vida útil. Ao considerar fatores como tipo de rolamento, dimensão, mancal, vedações e necessidades de manutenção, é possível tomar uma decisão mais assertiva. Dessa forma, você seleciona uma solução adequada à sua aplicação.
Um processo de seleção adequado ajuda a reduzir o desgaste, evitar paradas e melhorar o desempenho geral. Lily Bearing oferece uma ampla linha de rolamentos montados e orientação técnica para ajudá-lo a fazer a melhor escolha.
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