Um rolamento montado combina um rolamento com uma unidade de mancal que se fixa à estrutura da máquina ou a um suporte. As configurações mais comuns incluem unidades pedestal, flange e esticador. Dependendo do projeto, o conjunto também pode incluir vedações, componentes de travamento do eixo e pontos de lubrificação.
A seleção do rolamento montado correto exige mais do que compatibilizar o furo com o diâmetro do eixo. O conjunto completo precisa atender aos requisitos de carga, velocidade, posicionamento axial, ambiente, instalação e manutenção.
Este guia explica como avaliar esses fatores passo a passo, verificar os limites dos componentes selecionados e preparar uma especificação completa antes do pedido.
Requisitos Operacionais e Condições de Trabalho
Etapa 1: Defina os Requisitos de Operação
Comece documentando as condições de aplicação. Essas informações servem de base para a seleção do rolamento, da unidade de mancal, das vedações, da lubrificação e do método de travamento do eixo.
Cargas: determine as cargas radiais e axiais atuantes em cada apoio do rolamento. Considere as forças de correia ou corrente, cargas em balanço, cargas de choque e mudanças na direção da carga. Não suponha que dois apoios compartilhem a carga de forma igual.
Velocidade e movimento: registre as velocidades normal e máxima, a frequência de partidas e paradas, a aceleração, a operação com reversão e qualquer movimento oscilante.
Ciclo de trabalho: especifique as horas de operação por dia, se o funcionamento é contínuo ou intermitente e os períodos sob diferentes cargas e velocidades.
Temperatura: identifique a temperatura ambiente, a temperatura de operação esperada do rolamento e o calor transferido por equipamentos próximos.
Ambiente: descreva a exposição a poeira, água, lavagem, produtos químicos, umidade e corrosão.
Eixo e instalação: registre as dimensões do eixo, o espaço disponível para montagem, o espaçamento entre apoios e o acesso para instalação e manutenção.
Confiabilidade: defina a vida útil de operação requerida, o tempo de parada aceitável, a periodicidade de inspeção e a estratégia de manutenção.
Quando os dados de operação forem incertos, registre as premissas e identifique quais condições precisam ser confirmadas antes da seleção final.
Arranjo de Rolamentos e Tipo de Rolamento Montado
Um arranjo de rolamentos deve suportar o eixo radialmente e fornecer a localização axial necessária.
Em um arranjo comum de apoio fixo e apoio livre, um dos suportes posiciona o eixo axialmente e suporta as cargas axiais aplicáveis. O outro suporta a carga radial e permite o deslocamento axial exigido pela dilatação térmica ou por variações dimensionais.
O apoio fixo pode ser posicionado em qualquer extremidade, conforme o projeto da máquina. No apoio livre, o movimento axial deve ser acomodado por um projeto de rolamento adequado, por uma interface deslizante aprovada ou por um arranjo de dilatação concebido para essa finalidade.
Verifique o deslocamento necessário em relação ao curso disponível. Restringir a expansão térmica pode introduzir forças axiais indesejadas no sistema de rolamentos.
Em projetos de eixo que utilizam dois apoios de rolamento, as seguintes opções de disposição são comumente empregadas:
Unidades de rolamentos de esferas e de rolos (rolamentos montados)
Essas unidades se destacam pelo projeto simples e pela facilidade de uso:
Cada apoio de rolamento exige apenas poucos 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 padrão comercial é simples, com o uso de métodos práticos de fixação, como parafusos prisioneiros.
Carcaças com rolamentos
Essas soluções oferecem maior adaptabilidade a requisitos específicos de desempenho e condições de operação:
Há disponibilidade de diversos tipos e dimensões de rolamentos.
É possível selecionar uma ampla gama de modelos de vedação para carcaças.
São compatíveis com sistemas de lubrificação por graxa e por óleo.
São compatíveis tanto com eixos lisos de padrão comercial quanto com configurações de eixo escalonado.
Unidades de rolamento bipartidas
As unidades de rolamento totalmente bipartidas permitem montar o rolamento e os componentes bipartidos correspondentes ao redor de um eixo já instalado. Isso pode simplificar a substituição quando a remoção de acoplamentos, componentes de acionamento ou do próprio eixo for difícil.
Uma unidade de rolamento bipartida não deve ser confundida com uma carcaça bipartida contendo um rolamento não bipartido. A carcaça bipartida facilita o acesso para inspeção e manutenção, mas não torna o rolamento em si separável ao redor do eixo.
Confirme quais componentes são bipartidos e verifique os tipos de rolamento disponíveis, as capacidades de carga, as opções de vedação e as configurações fixa ou livre do produto selecionado.
Tipo de carcaça
Um mancal pedestal, uma carcaça flangeada ou uma carcaça tensionadora podem atender aos requisitos da aplicação.
Apoio com fixação axial ou não fixação axial
Selecione as configurações com fixação axial e sem fixação axial de acordo com o caminho de carga axial e o deslocamento do eixo exigidos. Não suponha que uma unidade de rolamento ofereça liberdade axial apenas porque pode acomodar desalinhamento angular.
Em unidades montadas de rolamentos de esferas, verifique se o projeto selecionado oferece capacidade de dilatação. Caso contrário, o deslocamento axial necessário deverá ser acomodado em outro ponto do conjunto.
Acomodação de desalinhamento
Diferencie o desalinhamento inicial de montagem daquele que se altera durante a operação em razão da flexão do eixo ou do movimento da estrutura.
Muitas unidades com rolamento inserto de esferas podem acomodar o desalinhamento angular inicial por meio de uma superfície esférica de assentamento do anel externo. Isso não as torna, automaticamente, adequadas para desalinhamento dinâmico contínuo.
Verifique o desalinhamento admissível do conjunto completo, incluindo rolamento, mancal, vedações e tampas. Quando a flexão do eixo for significativa, selecione um arranjo de rolamentos especificamente adequado a essa condição.
Tamanho da unidade montada de rolamento
Selecione o diâmetro do furo e a configuração do rolamento
Use o diâmetro do eixo para identificar os diâmetros de furo candidatos e, em seguida, verifique se cada opção atende aos requisitos da aplicação. O diâmetro do furo, isoladamente, não define a capacidade de carga, a velocidade admissível nem a adequação ao ambiente.
Em uma unidade montada completa, verifique em conjunto o rolamento inserto, as dimensões do mancal, o método de travamento no eixo, as vedações e a interface de montagem.
Para rolamento e mancal selecionados separadamente, confirme a compatibilidade dimensional e funcional. Configurações comuns de mancal bipartido podem utilizar rolamentos autocompensadores de esferas, rolamentos de rolos esféricos ou rolamentos de rolos toroidais CARB. Outros modelos de mancal podem acomodar diferentes tipos de rolamentos.
Inclua na seleção todas as buchas de adaptação, anéis de fixação, vedações, tampas finais e componentes de fixação necessários.
Verifique a vida nominal dinâmica e a capacidade de carga estática
Para carga e velocidade constantes, a vida nominal básica em horas de operação pode ser calculada por:
L10h = [10^6 / (60 × n)] × (C / P)^p
onde:
L10h = vida nominal básica, em horas de operação
C = capacidade dinâmica básica de carga
P = carga dinâmica equivalente no rolamento
n = velocidade de rotação, em r/min
p = 3 para rolamentos de esferas ou 10/3 para rolamentos de rolos
Utilize unidades consistentes para C e P. Determine P com base no método de cálculo e nos fatores de carga aplicáveis ao rolamento selecionado; ela não é necessariamente igual à carga radial.
A vida básica nominal corresponde à vida em fadiga que se espera que 90% de um grupo suficientemente grande de rolamentos aparentemente idênticos alcance ou supere sob as mesmas condições de operação. Ela não representa garantia da vida útil de um rolamento individual nem da vida de serviço total do conjunto montado.
Quando as cargas ou as velocidades variarem, utilize um cálculo de ciclo de trabalho adequado. A lubrificação, a contaminação, a montagem e outras condições de operação também devem ser avaliadas.
Verifique separadamente a capacidade de carga estática utilizando:
s0 = C0 / P0
em que s0 é o fator de segurança estático, C0 é a capacidade básica estática de carga e P0 é a carga estática equivalente no rolamento. Selecione o fator de segurança necessário com base nas orientações do fabricante para as condições reais de operação.
Por fim, verifique separadamente a resistência do mancal, dos parafusos de fixação e da capacidade de travamento do eixo. Um cálculo satisfatório da vida útil do rolamento não confirma a capacidade desses componentes.
Defina a meta de vida útil requerida
Defina a vida nominal requerida com base na programação de operação da máquina, nos requisitos de confiabilidade, na estratégia de manutenção e nas consequências da falha.
As faixas de vida publicadas para categorias de máquinas podem apoiar a seleção preliminar, mas não devem substituir os requisitos específicos da aplicação. Especifique se a meta informada se refere à vida em fadiga calculada do rolamento, à vida útil da graxa, ao intervalo de manutenção ou à vida de serviço esperada do equipamento.
Verifique a velocidade de operação admissível
Verifique a velocidade admissível da configuração completa do rolamento montado. O fator limitante pode ser o próprio rolamento, os retentores, o lubrificante, a tolerância do eixo, o método de travamento ou as condições térmicas.
Utilize os dados do produto para a configuração real, e não apenas a classificação de velocidade do rolamento isoladamente. Confirme se o limite publicado exige tolerâncias específicas do eixo, condições de carga ou lubrificação.
Para operação contínua próxima ao limite admissível, avalie com o fornecedor a geração e a dissipação de calor. Reavalie a adequação da velocidade sempre que houver alteração no retentor, no lubrificante ou no sistema de travamento.
Defina os requisitos de lubrificação e relubrificação
Selecione o lubrificante de acordo com a carga do rolamento, a velocidade, a temperatura de operação, a contaminação e a compatibilidade com os retentores. A graxa é amplamente utilizada em aplicações com rolamentos montados, enquanto configurações adequadas de mancal também podem permitir lubrificação por óleo.
Muitas unidades completas são fornecidas com graxa de fábrica, mas o lubrificante aplicado e a quantidade de enchimento devem ser adequados à aplicação.
Verifique se o produto selecionado permite relubrificação ou se foi projetado para operar sem relubrificação. No caso de unidades relubrificáveis, confirme a especificação da graxa, a quantidade, o intervalo, a via de aplicação e a previsão para saída do excesso de graxa, quando necessário.
Antes de trocar a graxa, verifique a compatibilidade com o lubrificante já aplicado e siga as instruções de substituição do fornecedor. Evite o excesso de graxa, pois isso pode elevar a temperatura de operação e comprometer o desempenho da vedação.
Para lubrificação a óleo, verifique se a caixa, as vedações, o nível de óleo ou o sistema de circulação e o controle de vazamentos são adequados à configuração prevista.
Projeto da caixa
Tipo de carcaça
O projeto mais utilizado é a caixa tipo pedestal (pillow block), que pode ser fixada com dois ou quatro parafusos de montagem. Unidades de rolamento de esferas tipo pedestal também são oferecidas com furos roscados de fixação para receber os parafusos de montagem.
Caixas flangeadas estão disponíveis em várias configurações, incluindo formatos redondo, oval, quadrado e triangular. No caso das unidades de rolamento de esferas, a flange tipo suporte com três parafusos também é uma opção.
Outra categoria comum são as caixas tensionadoras. Em geral, elas são instaladas em chassis tensionadores, e seus projetos variam conforme a disposição do parafuso de ajuste.
Material da caixa e proteção contra corrosão
Selecione o material da caixa de acordo com a carga, os choques, a temperatura, a exposição à corrosão e os requisitos de limpeza.
O ferro fundido cinzento é comum em aplicações industriais gerais. Dependendo da linha de produtos e das condições de operação, as alternativas podem incluir ferro fundido nodular, aço fundido, aço estampado, aço inoxidável ou materiais compósitos.
Verifique a proteção contra corrosão especificada para o produto efetivamente selecionado. Uma caixa pintada ou zincada não deve ser automaticamente considerada adequada para lavagem, exposição a agentes químicos ou serviço ao ar livre.
Especifique um sistema de revestimento ou uma classificação de corrosão somente quando houver documentação para a caixa selecionada. Avalie também o inserto do rolamento, os componentes de travamento, os elementos de fixação, as vedações e as tampas, pois a proteção da caixa, isoladamente, não define a resistência à corrosão da unidade completa.
Resistência da caixa e superfície de montagem
Verifique a carga admissível da mancalização para a direção efetiva da carga e a orientação de montagem. Não parta do princípio de que a capacidade dinâmica de carga do rolamento representa a carga admissível do conjunto montado como um todo.
Verifique a mancalização, os parafusos de fixação, as conexões roscadas, a estrutura de suporte e, quando aplicável, os parafusos da tampa da carcaça bipartida. Utilize as classes de resistência e os torques de aperto especificados.
A superfície de montagem deve atender aos requisitos do produto quanto à planicidade, rigidez e acabamento superficial. Um apoio irregular ou flexível pode deformar a mancalização durante o aperto dos parafusos e comprometer o alinhamento do rolamento e a distribuição de carga.
Corrija os problemas de fundação e alinhamento antes da operação. Não confie no aperto dos parafusos para corrigir a posição de uma carcaça ou estrutura de suporte deformada.
Método de fixação no eixo
Os rolamentos montados, ou os rolamentos instalados em uma carcaça, podem ser fixados ao eixo de diferentes maneiras. Há diversas opções de travamento disponíveis. No mínimo, os critérios a seguir devem ser considerados na seleção.
Projeto do eixo
Eixos lisos são uma opção economicamente vantajosa e podem utilizar eixos de uso comercial com tolerâncias de h9 ou melhor. Todos os rolamentos montados e carcaças são compatíveis com eixos lisos.
Eixos escalonados exigem usinagem, mas proporcionam posicionamento mais preciso do eixo e maior capacidade de carga axial.
O método típico para fixação de rolamentos em eixos escalonados utiliza um assento cilíndrico para rolamento. É criado 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
Os rolamentos podem ser instalados com mais facilidade 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 de fixação para unidades de rolamento de esferas e os parafusos de fixação em anel de travamento para unidades de rolamento de rolos. Outra alternativa é o anel de travamento excêntrico, disponível para unidades de rolamento de esferas.
No entanto, essa pequena folga pode gerar 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, a acomodação da carga aplicada com essa configuração pode exigir tolerâncias de eixo mais rigorosas.
Velocidade e vibração
Para maximizar o desempenho em velocidade de um rolamento montado e minimizar a vibração, deve-se escolher um método de travamento concêntrico.
Isso assegura o alinhamento entre os eixos do eixo e do anel interno do rolamento.
O travamento concêntrico pode ser obtido por meio de uma bucha cônica entre o eixo e o rolamento. Essa opção está disponível para unidades de rolamento de esferas ou mancais com rolamentos.
Como alternativa, pode-se utilizar a tecnologia de travamento SKF ConCentra, disponível tanto para unidades de rolamentos de esferas quanto para unidades de rolamentos de rolos. Uma terceira opção é o assento cilíndrico do rolamento, adequado para mancais com rolamentos ou unidades bipartidas.
Carga axial máxima do mecanismo de travamento
A carga axial admissível pode variar conforme o método de travamento utilizado.
Vedação
Uma vedação eficaz pode ampliar significativamente a vida útil de um rolamento. Isso ocorre porque retém o lubrificante e impede a entrada de contaminantes. As unidades de rolamentos de esferas e de rolos são fornecidas com vedações.
Em aplicações na extremidade do eixo, recomenda-se o uso de uma tampa de extremidade para reforçar a vedação. As tampas de extremidade também protegem a ponta exposta do eixo e ajudam a prevenir acidentes.
Ao selecionar uma solução com rolamento montado, leve em conta as diferenças de vedação entre os diversos tipos de produto:
Unidades de rolamentos de esferas
A vedação é um componente integrado do rolamento dentro da unidade. São oferecidos vários tipos de vedações de contato. As mais comuns para uso industrial são as vedações padrão e as vedações padrão com defletores adicionais. Outras opções incluem projetos com múltiplas vedações e vedações de cinco lábios.
Unidades de rolamentos de rolos
A vedação é incorporada à unidade como um componente essencial. Entre as opções mais comuns estão a vedação de lábio, a vedação labirinto e a vedação radial de eixo.
Carcaças com rolamentos
Os mancais apresentam ranhuras de vedação que podem acomodar diferentes tipos de vedação.
Algumas vedações têm requisitos específicos para a superfície de vedação do eixo; portanto, certifique-se de que esses requisitos sejam atendidos ou considere o uso de luvas de desgaste.
Ao escolher uma vedação, é importante avaliar sua eficácia de vedação. Também deve ser considerado o impacto sobre a velocidade admissível e o desalinhamento do eixo.
Unidades de rolamento bipartidas
As unidades bipartidas de rolamentos possuem ranhuras no mancal que permitem a instalação de vedações. A linha padrão inclui vedações de feltro, vedações de lábio, vedações labirinto e vedações radiais de eixo.
Considerações sobre montagem, manutenção e desmontagem
Ao projetar seu equipamento, leve em conta de que forma a manutenção pode afetar suas exigências. Considere também o impacto dos processos de instalação e remoção.
Pode ser necessário desmontar o equipamento para substituir componentes ao longo de sua vida útil em operação. Essa necessidade não se limita ao final da vida útil.
Montagem
O processo de montagem estabelece determinadas restrições, incluindo o espaço disponível, a sequência de instalação e a possível necessidade de equipamentos de içamento. Certifique-se de que essas condições estejam alinhadas aos requisitos da sua solução com mancais montados. Os principais pontos a considerar incluem:
Quais ferramentas são necessárias e é possível acessar as áreas em que elas devem ser utilizadas?
É necessário um dispositivo de içamento?
São necessárias etapas de lubrificação e, em caso afirmativo, quando e de que forma elas devem ser aplicadas?
Quais medidas de proteção são necessárias para evitar contaminação durante a instalação?
Verificações após a instalação
Antes de colocar a máquina em operação, verifique o alinhamento, o aperto dos elementos de fixação, o travamento do eixo, a lubrificação, a instalação das vedações e a liberdade para o movimento axial requerido.
Realize um teste de funcionamento controlado, conforme as instruções do equipamento e do fornecedor do rolamento. Monitore temperatura, vibração, ruído e vazamentos, e estabeleça leituras de referência para inspeções futuras.
Investigue quaisquer condições anormais antes de retornar o equipamento à operação normal.
Manutenção
As considerações típicas de manutenção incluem:
Relubrificação: certifique-se de que o produto esteja equipado com um bico de lubrificação, caso a relubrificação seja necessária. O uso de lubrificadores automáticos pode ajudar a simplificar as tarefas de manutenção.
Monitoramento de condição: monitorar as condições da máquina durante a operação pode ser vantajoso. Mancais montados e carcaças podem ser equipados com sensores para facilitar esse acompanhamento.
Desmontagem e descarte
Os mesmos fatores considerados durante a montagem também se aplicam à desmontagem. Em geral, o processo de descarte é o mesmo para todos os produtos de mancais montados. Ele envolve componentes metálicos, partes de borracha e lubrificantes. Todos esses materiais devem ser descartados em conformidade com as normas ambientais.
Checklist final de seleção de mancais montados
Antes de efetuar o pedido, registre e verifique:
Designação da unidade de mancal, diâmetro interno e configuração da carcaça
Dimensões do eixo, tolerâncias e interface de montagem
Cargas radiais e axiais em cada apoio, inclusive as cargas de pico
Faixa de velocidade de operação e ciclo de trabalho
Vida nominal requerida e fator de segurança estático
Funções de fixação e apoio livre, incluindo o curso axial disponível
Desalinhamento admissível do conjunto completo
Método de travamento do eixo, capacidade de retenção axial e torque de montagem
Configuração de vedação e adequação ao ambiente de operação
Especificação do lubrificante e requisitos de relubrificação
Limites de carga do mancal, elementos de fixação e requisitos da superfície de apoio
Acesso para instalação, inspeção e substituição
Confirme que todas as verificações se referem à mesma configuração final. Alterações em vedações, componentes de travamento, lubrificação ou condições de montagem podem exigir uma nova revisão de parte do dimensionamento selecionado.
Conclusão
A seleção de um rolamento montado exige a verificação do conjunto completo: rolamento, mancal, conexão ao eixo, vedações, lubrificação e estrutura de montagem. A correspondência do diâmetro interno é apenas o ponto de partida.
Um processo de seleção documentado ajuda a identificar limites de capacidade, acomodar o movimento do eixo e estabelecer requisitos práticos de instalação e manutenção.
Para uma consulta sobre rolamento montado, informe LILY Bearing com as dimensões do seu eixo, as cargas aplicadas aos suportes, a faixa de velocidade, o ambiente de operação, a vida útil requerida e as restrições de instalação. Inclua desenhos e detalhes da configuração de fixação e apoio livre, quando disponíveis, para que a configuração proposta possa ser avaliada em relação à sua aplicação.
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