Pré-carga e ajuste axial são aspectos críticos, embora frequentemente mal compreendidos, da tecnologia de rolamentos. Quando aplicada corretamente, a pré-carga pode reduzir de forma significativa problemas como vibração, acúmulo de calor, ruído e fadiga prematura nos rolamentos.

Gary Hughes, gerente de engenharia de produto da The Barden Corporation, apresenta as vantagens e limitações dos três principais métodos de aplicação da pré-carga: molas, ajuste axial e rolamentos Duplex.

Por que a pré-carga em rolamentos é importante

A pré-carga é o processo de eliminar ou controlar a folga interna de um rolamento. O nível de folga interna afeta diretamente:

  • Ruído e vibração

  • Geração de calor

  • Vida em fadiga do rolamento

  • Rigidez e estabilidade do sistema

Quando aplicada corretamente, a pré-carga pode:

  • Controlar a folga radial e axial

  • Aumentar a rigidez e a previsibilidade do sistema

  • Reduzir o batimento não repetitivo

  • Minimizar as diferenças nos ângulos de contato em velocidades muito elevadas

  • Controlar o escorregamento das esferas sob aceleração extrema

Limite elástico do rolamento: deflexão axial e radial

  • Deflexão axial é a deflexão entre os anéis interno e externo após a eliminação da folga axial e a aplicação da pré-carga. Ela é causada pela deformação elástica dos corpos rolantes e dos caminhos de rolagem sob carga axial.

  • Deflexão radial é a deflexão causada por carga radial.

Ambos os tipos são influenciados pelo projeto do rolamento, pelo ângulo de contato e pelas características da carga. Para otimizar a vida útil do rolamento, a pré-carga deve sempre ser o mais baixa possível para assegurar o desempenho sem gerar calor excessivo, o que reduz a capacidade de velocidade e a vida útil do rolamento.

Os Três Principais Métodos de Pré-carga de Rolamentos

Pré-carga por mola

A pré-carga por mola é considerada o método mais simples e, frequentemente, é a primeira escolha. Entre os principais benefícios estão:

  • Proporciona uma pré-carga constante

  • É menos प्रभावितada pela dilatação térmica em comparação com a pré-carga rígida

  • Compensa pequenos desalinhamentos

  • Permite o uso de rolamentos padrão sem a necessidade de retificação onerosa para aplicação da pré-carga

No entanto, a pré-carga por mola apresenta limitações:

  • Em geral, não suporta cargas axiais reversíveis

  • Exige espaço para as molas e para o curso da mola

  • Pode causar desalinhamento dos anéis devido a ajustes com folga

Apesar das desvantagens, a pré-carga por mola continua amplamente utilizada, com opções como molas helicoidais, arruelas Belleville, molas onduladas e arruelas de mola tipo dedo. Em geral, as molas são montadas no anel externo estacionário com ajuste com folga, a fim de garantir a efetividade da pré-carga ao longo das variações de temperatura.

Ajuste axial

O ajuste axial é obtido pela montagem de pelo menos dois rolamentos em oposição de modo que os anéis fiquem deslocados axialmente. A pré-carga é aplicada por meio de:

  • Elementos roscados

  • Calços de precisão

  • Espaçadores

Calços lapidados de precisão são preferidos em relação aos elementos roscados para evitar desalinhamento. Os calços devem ser fabricados com tolerâncias de 1–2 μm, equivalentes às dos próprios rolamentos.

Boas práticas para o ajuste axial:

  • Garantir que as faces dos anéis estejam bem alinhadas e assentadas

  • Manter limpeza rigorosa durante a montagem

  • Evite pré-carga excessiva durante a montagem ou a operação, devido à dilatação térmica

Vantagens:

  • Sem aumento do atrito do rolamento

  • Ideal para aplicações de baixo torque

Rolamentos duplex

Os rolamentos duplex incorporam pré-carga incorporada e são fornecidos em pares casados, o que simplifica a instalação. A pré-carga é estabelecida por um desnível usinado com precisão entre as faces dos anéis interno ou externo.

Vantagens dos rolamentos duplex:

  • Montagem facilitada e excentricidade mínima

  • Alta rigidez axial e radial

  • Capacidade de suportar cargas axiais bidirecionais ou cargas axiais unidirecionais elevadas

Limitações:

  • Aumento do torque e da geração de calor

  • Capacidade de velocidade reduzida

  • Sensíveis a desalinhamento e dilatação térmica

  • Menor adaptabilidade a ajustes com interferência

Configurações duplex

  • DB (costas com costas): Mais indicada para alojamentos bem alinhados, alta rigidez ao momento e situações em que os eixos operam mais quentes do que os alojamentos.

  • DF (face a face): Aplicada quando é necessário acomodar desalinhamento, embora a capacidade de velocidade seja inferior à da configuração DB.

  • DT (tandem): Projetada para cargas axiais elevadas em uma única direção, oferecendo maior capacidade sem aumentar o porte do rolamento. Conjuntos DT requerem pré-carga por mola porque não possuem pré-carga incorporada.

Como selecionar o método de pré-carga adequado

A escolha entre pré-carga por mola, ajuste axial, e rolamentos duplex depende dos requisitos da aplicação, das condições de alinhamento, das limitações de torque e das características de carga.

Quando aplicados corretamente, a pré-carga do rolamento e o ajuste axial ajudam a minimizar vibração, reduzir o aquecimento, prolongar a vida útil dos rolamentos e melhorar o desempenho global do sistema — assegurando confiabilidade mesmo em condições de alta velocidade ou de carga elevada.