Baixe CABEL Princípios de seleção e aplicação de rolamentos e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! O CcCABEL Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Índice Tipos de rolamentos - pág. 2 Seleção do tipo de rolamento - pág. 3 Cargas - pág. 5 Montagem e desmontagem - pág. 10 Seleção do tamanho do rolamento utilizando fórmulas de vida - pág. 11 Atrito - pág. 13 Velocidades - pág. 14 Materiais para rolamentos - pág. 16 Códigos para rolamentos - pág. 19 Sufixos - pág. 20 Aplicação de rolamentos - pág. 21 Lubrificação e manutenção - pág. 28 Montagem e desmontagem - pág. 39 Princípi leçã licaçã 1 Um arranjo de rolamentos não consiste apenas de rolamentos, mas inclui também componentes associados, como eixo, caixa, dentre outros. O lubrificante também é muito importante e em muitos casos é necessário providenciar vedadores a fim de prevenir o vazamento do lubrificante e a penetração de impurezas, inclusive umidade. Para projetar um arranjo de rolamentos é necessário selecionar adequadamente o tipo e o tamanho do rolamento, mas isso não é tudo. Vários aspectos devem ser considerados, como tipo e quantidade de lubrificante, ajustes apropriados, folga interna do rolamento, projeto adequado dos outros componentes do arranjo, vedadores apropriados, etc. Cada decisão individual influencia no desempenho, confiabilidade e economia do arranjo de rolamentos. TIPOS DE ROLAMENTOS Rolamentos radiais Rolamentos rígidos de esferas (1) de uma carreira com placa(s) de proteção ou de vedação com ranhura para anel de retenção no anel externo (e anel de retenção) (2) de duas carreiras esferas (3) com furo cilíndrico ou furo cônico com placas de vedação (4) com anel interno largo (7) de duas carreiras (8) com placas de proteção ou de vedação Rolamentos de quatro pontos de contato Rolamentos de rolos cilíndricos de uma carreira (9) tipo NU (10) tipo N ecaseEL Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 2 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. [TUAS Magnitude da carga A magnitude da carga é o fator que normalmente determina o tamanho do rolamento a ser utilizado (ver pág. 11). Geralmente os rolamentos de rolos são capazes de suportar cargas maiores que os rolamentos de esferas com as mesmas dimensões externas, e rolamentos com o máximo número de corpos rolantes podem suportar maiores cargas que seus correspondentes com gaiola. Os rolamentos de esferas são utilizados principalmente onde as cargas são leves ou moderadas. Para cargas pesadas, ou onde são utilizados eixos de diâmetro muito grande, os rolamentos de rolos são a escolha mais apropriada. Direção de carga Carga radial Com exceção dos rolamentos de rolos cilíndricos com um dos anéis sem flanges I (tipos N e NU) e rolamentos radiais de 1 agulhas, que são apropriados somente para cargas radiais puras, todos os demais rolamentos radiais podem suportar alguma carga axial em adição às cargas radiais (ver "Carga combinada" - pág. 7). Carga axial Rolamentos axiais de esferas e rolamentos de esferas de quatro pontos de contato são os tipos mais apropriados para suportar cargas puramente axiais leves e moderadas. a] E Os rolamentos axiais de esferas de escora simples podem suportar E cargas axiais somente em um sentido. Para cargas atuando em ambos os sentidos é necessário utilizar-se rolamentos de escora dupla. Rolamentos axiais de esferas de contato angular podem suportar cargas axiais moderadas sob altas velocidades, sendo que os de escora simples podem suportar também t cargas radiais agindo simultaneamente, enquanto os de escora dupla l são normalmente utilizados somente para cargas axiais puras. Para cargas axiais moderadas e altas atuando em um único sentido, os rolamentos mais recomendados são os rolamentos axiais de agulhas, rolamentos axiais de rolos cilíndricos ou de rolos cônicos de escora simples, bem como rolamentos axiais autocompensadores de rolos que também podem suportar cargas radiais. Para altas cargas axiais atuando em ambos os sentidos, dois rolamentos axiais de rolos cilíndricos ou dois rolamentos axiais autocompensadores de rolos podem ser montados adjacentes um contra o outro. EsElspssIeIa Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 6 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. À RR 4 Z5 x Para cargas axiais atuando em ambos os sentidos, estes rolamentos devem ser montados contra um segundo rolamento. Por este motivo, os rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular são disponíveis para montagem universal em pares, bem como em conjuntos já combinados compreendendo dois rolamentos. Quando a componente axial de uma carga combinada é alta, esta deve ser suportada independentemente da componente radial por um segundo rolamento. Além dos rolamentos axiais apropriados, alguns rolamentos radiais, por exemplo, rolamentos rígidos de esferas ou rolamentos de esferas de quatro pontos de contato também podem ser utilizados para esta Para assegurar-se que em tais casos estes rolamentos estejam sujeitos somente a cargas axiais, deve-se montá-los com uma folga radial entre o anel externo e o alojamento. Carga combinada Uma carga combinada consiste de uma carga radial e uma axial que atuam simultaneamente. A capacidade de um rolamento de suportar cargas axiais é determinada pelo ângulo de contato, a quanto maior o ângulo, maior a capacidade de suportar carga axial de um rolamento. Uma indicação deste fato é dada pelo fator de cálculo y para o rolamento que diminui à medida que o ângulo de contato aumenta. Os valores do fator y para um determinado tipo de rolamento ou para um rolamento específico poderão ser encontrados nos textos introdutórios das tabelas de rolamentos ou nas próprias tabelas. A capacidade de carga axial de um rolamento rígido de esferas depende também da folga interna do rolamento (ver seção "Rolamentos rígidos de esferas", pág. 43). Para cargas combinadas, rolamentos de uma ou duas carreiras de esferas de contato angular ou rolamentos de rolos cônicos são mais comumente utilizados, muito embora rolamentos rígidos de esferas e rolamentos autocompensadores de rolos também sejam utilizados. Além disto, rolamentos autocompensadores de esferas e rolamentos de rolos cilíndricos dos tipos NJ e NUP, bem como dos tipos NJ e NU com anéis de encosto HJ também podem ser utilizados para uma certa magnitude de carga axial. Onde as cargas axiais são predominantes, os rolamentos mais apropriados são os rolamentos de esferas de quatro pontos de contato, rolamentos axiais autocompensadores de rolos e rolamentos de rolos cilíndricos ou de rolos cônicos cruzados. Rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular, rolamentos de rolos cônicos, rolamentos de rolos cilíndricos do tipo NJ e rolamentos axiais autocompensadores de rolos podem suportar cargas axiais atuando somente em um sentido. Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Ao utilizar rolamentos não separáveis (por exemplo, rolamentos rígidos de esferas ou rolamentos autocom pensadores de rolos) como rolamentos livres, um dos anéis do rolamento deve ter um ajuste com folga. Toe SIT EN] Rolamentos com furo cilíndrico Rolamentos com furo cilíndrico são montados mais facilmente se forem do tipo separável do que os do tipo não separável, principalmente se são necessários ajustes com interferência em ambos os anéis. H Os do tipo separável são também recomendados se ocorrem frequentes montagens e desmontagens. Os anéis internos destes rolamentos, por exemplo, rolamentos de rolos cilíndricos, de rolos cônicos ou de agulhas podem ser montados independentemente dos anéis externos. Os rolamentos não separáveis incluem rolamentos rígidos de esferas, rolamentos de esferas de contato angular e rolamentos autocompensadores de esferas, bem como rolamentos autocompensadores de rolos. Rolamentos com furo cônico Rolamentos com furo cônico podem ser montados diretamente sobre assentos cônicos ou em assentos cilíndricos utilizando buchas de fixação ou de desmontagem. Nestes casos a montagem e a desmontagem são fáceis (ver seção "Montagem e desmontagem", E pág. 39). EE Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 10 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. onde Lio = vida nominal, milhões de revoluções C = capacidade de carga dinâmica, N P = carga dinâmica equivalente (ver pág. 49), N Pp = expoente da fórmula de vida, sendo p= 3 para rolamentos de esferas p= 10/3 para rolamentos de rolos Os valores da relação de carga C/P em função da vida nominal Lig são dados no ábaco da pág. ao lado e na tabela 1 Para rolamentos que trabalham a uma velocidade constante é mais conveniente expressar a vida nominal em horas de trabalho, usando para tanto a fórmula Lo, = 1.000 000 (s) con IP ou 1000 000 |, Lion con to onde Lion = vida nominal, horas de trabalho n velocidade, r/min A vida do rolamento pode ser calculada com vários graus de sofisticação, dependendo da precisão com que as condições de operação sejam definidas. Fórmula da vida nominal O método mais simples de cálculo de vida é o uso da fórmula ISO para a vida nominal que é Lj = (c/p) onde L10 = vida nominal, milhões de revoluções C = capacidade de carga dinâmica, N P = carga dinâmica equivalente, N p = expoente da fórmula de vida, sendo p =3 para rolamentos de esferas p = 10/3 para rolamentos de rolos Os valores da relação de carga C/P em função da vida nominal Lio são dados no ábaco abaixo e em tabela apropriada. Para rolamentos que trabalham a uma velocidade constante é mais conveniente expressar a vida nominal em horas de trabalho, usando para tanto a fórmula Lioh = 1 000 000 (c/p)? 60 n ou Lioh = 1 000 000 Lio 60 n onde Lioh = vida nominal, horas de trabalho n = velocidade, r/min A vida dos rolamentos para veículos rodoviários e ferroviários, especialmente E para cubos de roda e para mancais ferroviários é preferível ser expressa em 10-E1000 quilômetros percorridos. Esta vida pode ser determinada pela seguinte fórmula TD Lio Lios = onde Lios = vida nominal. milhões de E quilômetros D = diâmetro da roda. metros Abaco para cálculo da via Rolamentos de esteras CP Lo cimo milhoes horas do dorevo— operação loções 205 p200 4 po É sod Esoo 1003 s Fr000 10 4 so E 5 100 É s00d 5 Esooo 10003 Soo Eroo0o 4 E 20000 4 so00 É ã 10000 É 50004 F-so000 100003 40-60000 100000 200004 E200000 300002 E s00000 Vida nominal para rolamentos com movimento oscilatório Se um rolamento não gira, mas oscila a partir de uma posição central de um 11 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. 20% 200004 a00003 Rolamentos de rolos CP Lo ton mihoos hits do doievo Operação loções 200 10-10 Ê so a 1000 no so 100 E) 5 £ É se 10000 1000 10 5000 10000 É soooo 80900 Eogooo 100000 404200000 E aogo0o 00000 CABEL determinado ângulo de + y(1), então Lioosc = 180 Lio 2Y onde Lioosc = vida nominal, milhões de ciclos = amplitude de oscilação (ângulo de desvio máximo a partir da posição central), graus Não faz sentido calcular a vida nominal se a amplitude de oscilação Y for muito pequena. Vida nominal requerida Para determinar o tamanho de um rolamento, normalmente utiliza-se a vida nominal requerida para o mesmo na aplicação em questão. Tal vida depende geralmente do tipo de máquina e das exigências relativas à classe de serviço e confiabilidade. Influência da temperatura de trabalho no material do rolamento Em temperaturas elevadas a capacidade de carga dinâmica diminui. A diminuição da capacidade de carga dinâmica C para diferentes temperaturas é obtida multiplicando-se seu valor por um fator de temperatura obtido da seguinte tabela: Temperatura do rolamento (º C) 150 200 250 300 Coeficiente de temperatura 1,00 0,90 0,75 0,60 O funcionamento satisfatório dos rolamentos em temperaturas elevadas, depende também do rolamento possuir a estabilidade dimensional adequada para a temperatura de trabalho (ver pág. 30), do lubrificante escolhido conservar as suas características lubrificantes e dos materiais dos vedadores, gaiola, etc. serem adequados. A escileção completa — 4 so 6, do ponto O para o ponto 4 1 ângulo de oscilação Fator de ajuste n. para contaminação Este fator foi introduzido para levar em consideração a contaminação. A influência da contaminação na vida dos rolamentos depende de vários parâmetros, entre eles, tamanho do rolamento, espessura relativa do filme lubrificante, tamanho e distribuição de partículas sólidas de contaminantes, tipo de contaminante (mole, duro), etc. A influência destes parâmetros na vida do rolamento é complexa e muitos destes parâmetros são difíceis de quantificar. Portanto, é de difícil determinação valores precisos de nc que visem uma ampla validade. Assim, alguma orientação será encontrada na tabela 8. ecaseEL Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 12 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Entretanto, a influência de cargas muito elevadas sobre a velocidade permissível somente é de real importância para rolamentos grandes (dm - 100 mm) e cargas correspondentes a Lioh » 75000 horas de trabalho. Os valores do fator de redução f para as velocidades de referência podem ser obtidos no diagrama ao lado, sendo em função do diâmetro médio dm. A carga é indicada indiretamente através da vida nominal calculada expressa em horas de trabalho, que é o parâmetro usado no diagrama. Caso a temperatura deva ser mantida inalterada, a velocidade permissível é obtida através de Npem = Ê nr onde Npem = Velocidade permissível para o rolamento, r/min n; = velocidade de referência (ver tabelas), r/min f = fator de redução Velocidades acima das de referência É possível trabalhar com rolamentos em velocidades acima das de referência indicadas nas tabelas de rolamentos, desde que o atrito no rolamento possa ser reduzido através de lubrificação com pequenas e precisas quantidades de lubrificante (ver, por exemplo, lubrificação por atomização, pág. 36), ou quando o calor possa ser removido do rolamento através de lubrificação por circulação de óleo com resfriamento do mesmo, seja através de aletas de resfriamento no alojamento ou diretamente por jatos de ar frio. Qualquer aumento na velocidade acima das de referência sem que nenhuma dessas precauções sejam tomadas, pode elevar excessivamente a temperatura. Um aumento na temperatura do rolamento significa uma redução na viscosidade do lubrificante, gerando então maior atrito e consequentemente maiores aumentos da temperatura. Se ao mesmo tempo a folga interna operacional do rolamento é reduzida devido ao aumento de temperatura do anel interno, a consegiiência final pode ser o travamento do rolamento. A utilização de um rolamento em velocidades acima das de referência, normalmente gera uma diferença de temperatura entre os anéis interno e externo maior do que a observada em condições normais de operação. Assim, geralmente utiliza-se uma folga interna maior que anormal (C3), e pode ainda ser necessário analisar-se mais profundamente a distribuição de temperaturas no rolamento. O limite de velocidade como definido em velocidades de referência, é o primeiro fator limitante para quase todos os tipos de rolamentos. Além desse, outros fatores têm uma forte influência, dependendo do tipo de rolamento. Nesses fatores incluem-se a estabilidade de forma, a resistência da gaiola, lubrificação das superfícies de guia da gaiola, forças centrífugas e rotacionais atuantes nos corpos rolantes e outros fatores limitantes da velocidade. Outro fator limitante é estabelecido pela lubrificação com graxa devido ao tipo de graxa utilizada. A viscosidade do óleo base e o espessante determinam a resistência ao cisalhamento do lubrificante, a qual, por sua vez, determina a velocidade de trabalho permissível para um dado rolamento (ver seção "Lubrificação e manutenção", pág. 28). Em arranjos de rolamentos para velocidades altas todos os componentes, particularmente aqueles que giram, devem ter uma precisão maior que anormal para evitar vibrações em trabalho. A experiência adquirida das aplicações práticas mostra que há velocidades máximas que não devem ser ultrapassadas, seja por razões de ordem técnica ou devido aos altos custos envolvidos. Valores de referência para estas velocidades máximas são obtidos, para os vários tipos de rolamentos, multiplicando-se as velocidades de referência encontradas nas tabelas de rolamentos por um fator f n', o qual pode ser obtido em tabela apropriada. Deve-se lembrar que para um rolamento funcionar satisfatoriamente, particularmente em velocidades altas, o mesmo deve estar sujeito a uma carga mínima. 15 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL Casos especiais Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Em certas aplicações, a velocidade de referência é superada em importância por outros fatores. Velocidades baixas À velocidades baixas é impossível a formação de um filme lubrificante elastohidrodinâmico no contato entre os corpos rolantes e as pistas de rolamento. Em tais aplicações geralmente utilizam-se lubrificantes com aditivos EP (ver seção "lubrificação e manutenção", pág. 28). Tipo de rolamento Rolamentos rigidos de esteras?) Rolamentos aitocompensadoras de esierasi Rolamentos de contato angular uma carreira de esferas. Rolamentos ds rolos. clindicos (com gaiola) Rolamentos autocompensadores de rolos Rolamentos de rolos cônicos. Rolamentos axiais ce esferas. Rolamentos axiais de rolos lnáricos Rolamentos aviais autocompensadores de rolos Movimentos de oscilação Neste tipo de movimento a direção de rotação muda antes que o rolamento realize uma volta completa. Como a velocidade angular é zero, no momento que a direção da rotação é invertida, não é possível manter-se uma película lubrificante perfeitamente hidrodinâmica. Nestes casos é importante utilizar lubrificantes com aditivos EP de modo a obter uma lubrificação por camada limite, a qual é capaz de suportar as cargas atuantes. Não é possível estabelecer-se uma referência para a velocidade neste tipo de movimento, pois o limite máximo não é determinado por um balanço de calor, e sim pelas forças de inércia atuantes. Em cada inversão de direção, há o risco de escorregamento, por um curto período, dos corpos rolantes nas pistas devido à sua inércia (dos corpos rolantes), ocasionando falha nas pistas. 1º Para rolamentos não relacionados f, = 1 2) Sem placas de vedação As acelerações e desacelerações permissíveis dependem da massa dos corpos rolantes e gaiolas, do tipo e quantidade de lubrificante, da folga operacional e da carga atuante. Para cabeças de articulação. por exemplo, utilizam-se rolamentos pré-carregados e com corpos rolantes relativamente pequenos e de baixa massa. Não é possível estabelecer-se regras gerais sobre este assunto. sendo necessário analisar cada caso individualmente. ões estacionárias Quando os rolamentos estão sujeitos a vibrações durante paradas de máquinas por longos períodos. há o aparecimento de micromovimentos entre os contatos dos corpos rolantes/pistas gerando danos às superfícies das pistas, os quais serão notados por um aumento no ruído do rolamento quando o equipamento entra em funcionamento. Tais danos podem ser evitados, isolando-se os rolamentos de vibrações externas, descarregando-os por meios adequados durante o transporte, ou mantendo-os descarregados sob rotação a altas velocidades. A experiência tem mostrado que, nesses casos, a lubrificação com óleo é mais eficaz que com graxa. MATERIAIS PARA ROLAMENTOS O desempenho e a confiabilidade dos rolamentos são influenciados diretamente pelos materiais com que seus componentes são fabricados. Aços para anéis e corpos rolantes dos rolamentos Os aços utilizados para a fabricação de anéis e corpos rolantes de um rolamento devem ser endurecíveis e ter alta resistência à fadiga e ao desgaste. A estabilidade estrutural e dimensional dos componentes de um rolamento deve ser satisfatória Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 16 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL Princípios de seleção e aplicação de rolamentos para as temperaturas de trabalho desejadas. Em muitos casos a escolha de um certo tipo de aço é determinado pelas técnicas de fabricação utilizadas, por exemplo, alta estampabilidade para alguns tipos de rolamentos de agulhas. Aços para têmpera O aço para têmpera, utilizado na fabricação de rolamentos, é um aço-cromo contendo aproximadamente 1% de carbono e 1,5 % de cromo. Para componentes de rolamentos que possuem uma grande seção transversal são utilizados aços com manganês e molibdênio devido à sua superior temperabilidade. Aços para cementação Aços cromo-níquel e cromo-manganês com aproximadamente 0,15 % de carbono são os aços mais utilizados para a fabricação de rolamentos. Para a maioria das aplicações não há virtualmente diferenças de comportamento entre rolamentos produzidos a partir de aços para têmpera ou cementação. Esse fato é reconhecido pela ISO já que não há nenhuma distinção entre os dois tipos de aço nos cálculos de vida. De fato, a pureza do aço associada às corretas técnicas de fabricação e projeto de um rolamento são os fatores decisivos. Entretanto, existem algumas aplicações específicas onde um certo tipo de aço seja mais apropriado. Aços para rolamentos trabalhando em altas temperaturas Os rolamentos podem normalmente ser utilizados em temperaturas de trabalho de até +125º C. Se a temperatura de trabalho for superior a esta, deverão ser utilizados rolamentos que tenham passado por um tratamento térmico especial (estabilização) afim de que não ocorra nenhuma alteração dimensional inadmissível devido a alterações na estrutura do material dos anéis e corpos rolantes (ver também pág. 12). Porém, não deverão ser usados rolamentos que foram estabilizados em temperaturas superiores à temperatura real de trabalho. Assim sendo, para rolamentos que irão trabalhar a temperaturas acima de 300º C deve-se utilizar aços que tenham alta dureza a quente. Aços para rolamentos resistentes à corrosão Para rolamentos que trabalham em ambientes corrosivos, deve-se utilizar aços inoxidáveis à base de cromo ou cromo-molibdênio. Devido à baixa dureza destes tipos de aço, os rolamentos não terão a mesma capacidade de carga dinâmica do que aqueles produzidos a partir de aços convencionais. A resistência à corrosão somente existirá se as superfícies forem polidas e se as mesmas não sofrerem amassamentos ou riscos durante a montagem. Recomendamos consultar a SKF para uma correta seleção e aplicação de rolamentos em aço inoxidável. Materiais para gaiolas A finalidade principal da gaiola em um rolamento é evitar o contato entre os corpos rolantes mantendo o atrito e a geração de calor em valores mínimos. Nos rolamentos do tipo separável, a gaiola serve também para reter os corpos rolantes em um dos anéis, de forma que não se desprendam quando o rolamento esteja sendo montado ou desmontado. Em alguns tipos de rolamentos, como por exemplo, rolamentos de agulhas ou rolamentos axiais de rolos cilíndricos, a gaiola também serve para guiar os corpos rolantes, isto é, ela os alinha de tal maneira que acabam girando com um mínimo de atrito. Em rolamentos lubrificados com graxa, uma certa quantidade de graxa aderirá à superfície da gaiola formando um reservatório de lubrificante e garantindo assim uma boa lubrificação. A gaiola pode ser centrada nos corpos rolantes ou guiada radialmente por um dos anéis do rolamento. As gaiolas prensadas em aço ou usinadas em bronze são geralmente centradas nos corpos rolantes. 17 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL Rolamentos Série do diâmetro Série de largura Série de altura Diafragma de Radiais (dimensões do diâmetro (dimensões da (dimensões da referência externo) largura) altura) Número 7.8.9.0.1.2.3.4 8.0.1.2.3.4.5.6 Diagrama 5.4 dimensão | estreito € >5lIargo estreito € > largo Rolamentos de Série do diâmetro Série de largura Série de altura Diafragma de Rolos Cônicos (dimensões do diâmetro (dimensões da (dimensões da referência externo) largura) altura) Número 9.0.1.2.3 0.1.2.3 Diagrama 5.5 dimensão | estreito € >Slargo estreito € > largo Rolamentos Série do diâmetro Série de largura Série de altura Diafragma de Axiais (dimensões do diâmetro (dimensões da (dimensões da referência externo) largura) altura) Número 0.1.2.3.4 7.9.1.2 Diagrama 5.6 dimensão | estreito € >5largo estreito €> largo Alguns exemplos de números 6205 Z22C3/ 2A 4+- 30 208 6 - Rolamento Rígido de Esferas) 4+ - Rolamento especial cônico 2- Diâmetro do Rolamento 3 - Rolamento de Rolos Cônicos 05 - Diâmetro do Furo O - Série de largura O ZZ - Rolamento Blindado de Aço 2 - Série de diâmetro 2 C3 - Folga Radial interna 08 - Diâmetro nominal do furo 20mm. 2 - Graxa Quando vários sufixos são adicionados a uma designação de produto eles são escritos na ordem ditada pelos seguintes grupos (construcão interna, características externas, gaiola, outras características). Os sufixos do quarto grupo (outras características dos rolamentos) são sempre precedidos por uma barra oblíqua que os separa da designação básica ou dos sufixos antecedentes. RS1 Placas de vedação com contato em borracha sintética reforçada com uma alma de aço em um dos lados do rolamento; «-2RS Placas de vedação RS em ambos os lados do rolamento (rolamentos de agulhas); -Z Placa de proteção (sem contato) em um dos lados do rolamento; -2Z Placas Z em ambos os lados do rolamento. ecaseEL Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 20 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. APLICAÇÃO DE ROLAMENTOS Fixação axial de rolamentos Apenas um ajuste interferente, geralmente, é insuficiente para a fixação axial de um anel de rolamento. Como regra, portanto, são necessários alguns meios adequados para prender axialmente o anel. Os anéis de um rolamento bloqueado devem estar presos em ambos os lados. Para os rolamentos livres, que sejam não separáveis, é suficiente que o anel com ajuste mais apertado normalmente o anel interno seja preso axialmente; o outro anel deve estar livre para deslocarse Í axialmente no seu assento. Para rolamentos bloqueados "bilateralmente", os anéis dos rolamentos necessitam ser presos axialmente somente de um lado. Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Métodos de fixação os anéis de rolamentos que possuam um ajuste com interferência, geralmente são apoiados contra um ressalto no eixo (4a a 4e) ou na caixa (4c), de um lado. Do lado oposto, os anéis internos são normalmente presos por meio de uma porca no eixo com arruela de trava (4a), uma porca de fixação das séries KMT ou KMT A, ou através de uma placa parafusada no topo do eixo. os anéis externos são normalmente retidos pela tampa da caixa (4c), ou também -em casos especiais -por um anel rosqueado (4d). Ao invés de encostos no eixo ou na caixa, muitas vezes é conveniente usar buchas ou anéis espaçadores entre os anéis de rolamentos ou entre um anel e um componente associado, por exemplo, uma engrenagem (4c e 4f). A fixação em eixos pode ser conseguida também usando uma bucha bipartida colocada num rebaixo do eixo e presa, tanto por um anel inteiriço, como pelo anel interno do rolamento. O uso de anéis de retenção pára a fixação axial de rolamentos economiza espaço, facilitando a montagem e desmontagem, além de simplificar a usinagem de eixos e caixas. Se tiverem que ser suportadas cargas axiais moderadas e pesadas, deve ser inserido um anel de encosto entre o anel de retenção e o rolamento, para evitar E que o anel de retenção fique sujeito a momentos fletores muito | intensos (4e). Se necessário, a folga axial que existe entre o anel de retenção e sua ranhura pode ser reduzida selecionando-se um anel de encosto de largura adequada ou usando-se lâminas espaçadoras. Os rolamentos com ranhura para anel de retenção no anel externo (4f), podem ser presos de uma maneira muito simples e compacta, usando-se um anel b de retenção, ver p. ex., capítulos "Rolamentos rígidos de esferas", pág. 43. Outros métodos de fixação axial adequados, acima de tudo, para arranjos de rolamentos de precisão envolvem o uso de ajuste por pressão, por exemplo, através de buchas escalonadas. Os rolamentos com furo cônico, montados direto em eixos cônicos, são geralmente retidos por uma porca de fixação no eixo, ou por uma porca de fixação presa num anel bipartido rosqueado externamente inserido num rebaixo do eixo (5a). Na montagem com bucha de fixação, a porca de fixação posiciona o rolamento em relação à bucha, e um anel espaçador é inserido entre o ressalto do eixo e o outro lado do anel interno (5b). Quando são usados eixos sem ressaltos (5c), a capacidade de carga axial do rolamento dependerá do atrito existente entre o eixo e a bucha. d Quando os rolamentos são montados sobre buchas de desmontagem, o anel interno deverá apoiarse em um encosto, por exemplo, um anel espaçador que é muitas vezes projetado como um anel de labirinto. A bucha de desmontagem é bloqueada axialmente por uma porca rosqueada ao eixo, (5d), ou por uma placa presa ao topo do eixo. 5 Pré-carga em rolamentos Dependendo da aplicação, é necessário que haja uma folga em trabalho positiva ou negativa no arranjo de rolamentos. Na maioria das aplicações, a folga em trabalho deve ser positiva, ou seja, quando em operação o rolamento deverá ter uma folga residual, embora pequena. Entretanto, em muitos casos será necessário uma folga negativa ou pré-carga, afim de aumentar a rigidez do arranjo de rolamentos ou melhorar a precisão de giro, como por exemplo, em fusos de máquinas-ferramentas, rolamentos de pinhão em diferenciais de automóveis, arranjos de rolamentos em pequenos motores elétricos e em arranjos para movimentos oscilatórios. ecaseEL Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 22 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Vedadores de contato A ação dos vedadores de contato depende da aplicação de uma certa pressão na superfície de contato vedador/assento, normalmente através de um vedador de lábio numa superfície relativamente estreita. Previne-se assim a penetração de contaminantes sólidos ou umidade e/ou a — tg ar nda mea perda de lubrificante. A pressão pode ser produzida tanto pela elasticidade do material do vedador e a sua interferência com a superfície de contato (17a), como pela força exercida por uma mola incorporada ao vedador (17b). Os vedadores de contato fornecem geralmente uma vedação bastante confiável, particularmente quando o desgaste é mantido num mínimo através de uma boa qualidade no acabamento da superfície de vedação e pela lubrificação do lábio do vedador. O atrito do vedador na superfície de vedação e o aumento da temperatura gerada é uma desvantagem, fazendo com que estes vedadores sejam utilizados somente até certas velocidades periféricas. Eles são também suscetíveis a danos mecânicos, como resultado de montagem inadequada ou por contaminantes sólidos. Para prevenir danos por contaminantes, normalmente utiliza-se um vedador sem contato, em conjunto ao de contato afim de protegê-lo. Seleçao do vedador A seleção correta de um vedador tem grande influência no desempenho de um rolamento. Deve-se, portanto, definir precisamente os requisitos de vedação e as condições externas. Sugerimos que um especialista seja contatao assim que todos os detalhes estiverem disponíveis para a auxiliar no processo de seleção ou propor os vedadores adequados. Vedadores integrados Os rolamentos têm placas de vedação ou de proteção em um ou ambos os lados; aqueles com placas de vedação de ambos os lados são fornecidos, lubrificados e normalmente não necessitam de manutenção. Os rolamentos com placas de vedação são usados geralmente em arranjos, onde um vedador externo, suficientemente eficiente, não possa ser utilizado, por não haver espaço disponível ou por razões de custo. Os rolamentos com placas de proteção são usados em arranjos, onde a contaminação não é severa, nem seja possível penetração de água, vapor, etc., no rolamento, e onde a ausência de atrito seja importante devido à velocidade ou à temperatura de trabalho. Os rolamentos com placas de vedação são utilizados em arranjos onde a contaminação é moderada, possa ocorrer umidade, jatos de água, etc., ou seja necessária uma longa vida em serviço. 25 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL A figura 18 apresenta algumas construções típicas de vedadores integrados comumente usados; os desenhos são representações simplificadas de rolamentos rígidos de esferas com placas de proteção (a), rolamentos rígidos de esferas com placas de vedação RS1 (b), e rolamentos y com vedadores de contato, e anéis defletores flocados para proteção do lábio do vedador (c). As várias construções usadas nos rolamentos com placas de vedação são descritos com maiores detalhes nos textos das seções referidas acima. Vedadores externos A forma mais simples de um vedador usado externamente ao rolamento é o tipo que consiste de um pequeno vão liso na saída entre o eixo e a caixa (19a). Este tipo de vedador é adequado para máquinas em ambientes secos e livres de poeiras. Sua eficácia pode ser melhorada em lubrificação com graxa, usinando-se uma ou mais ranhuras concêntricas no furo da caixa na saída do eixo (19b). A graxa, escapando através do vão, preenche as ranhuras e ajuda a evitar a entrada de contaminantes. Com a lubrificação com óleo e eixos horizontais, pode-se fazer ranhuras em hélice direita ou esquerda dependendo do sentido de rotação do eixo no eixo ou na tampa (19c). Isto serve para retornar o óleo que tende a escapar da caixa. Neste arranjo é essencial que o sentido de rotação não mude. Os labirintos simples ou múltiplos, são mais efetivos que os vãos estreitos, porém, o custo de produção é mais alto. São usados principalmente em lubrificação com graxa. Sua eficácia pode ser ainda melhorada através de um canal de comunicação com os vãos do labirinto, pelo qual se bombeie periodicamente, graxa insolúvel em água, como uma graxa com sabão de lítio ou cálcio. Em caixas inteiriças os dentes do labirinto são posicionados axialmente (19d), e em caixas bipartidas radialmente (19e). A largura dos vãos axiais do labirinto não se altera pelos deslocamentos axiais do eixo que ocorrem em serviço podendo, assim, ser bastante estreita. No caso de haver desalinhamentos angulares entre eixo e caixa, usam-se os labirintos com vãos inclinados (19f). Um tipo muito eficaz e econômico de vedador tipo labirinto pode ser obtido usando-se vedadores sem contato disponíveis no mercado, como os anéis de vedação (20a), feitos de chapas de aço prensado. A eficiência da vedação é tanto maior quanto major for o número de pares de anéis utilizados, ou poderá ser melhorada aplicando anéis vedadores flocados. Para aumentar a eficiência dos vedadores sem contato, anéis rotativos podem ser montados no eixo (20b) e, no caso de lubrificação com óleo, anéis defletores (20c), ranhuras ou discos. As gotas centrifugadas são coletadas por um canal na parede da caixa, e retornadas ao banho através de dutos adequados. EE Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 26 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Pri 1 di ' Os vedadores radiais de lábios são vedadores de contato usados, geralmente na vedação de rolamentos lubrificados com óleo. Estes vedadores são fornecidos prontos para montar e têm normalmente um reforço de metal ou estão numa capa protetora de chapa. O lábio vedante é geralmente de borracha sintética, pressionado contra a superfície de vedação através de uma mola. De acordo com os fabricantes destes vedadores, eles podem ser usados em temperaturas de, aproximadamente, -40 até +200º C, dependendo do material do vedador e do agente a ser excluído. Em velocidades periféricas acima de 4 m/s a superfície vedante deverá ser retificada e em velocidades acima de 8 m/s, ela deverá ser endurecida (no mínimo com 45 HRC), e retificada fina. A dureza requerida depende além da velocidade periférica, da presença de contaminantes sólidos que possam produzir desgaste. . Para evitar que se produza ação de bombeamento devido às marcas helicoidais de retifica, recomenda-se utilizar a retífica de mergulho. A rugosidade média da superfície em Ra' não deve exceder 0,8 fLm. Se a principal finalidade do vedador for prevenir o vazamemto de lubrificante da caixa, o vedador deve ser montado com o lábio voltado para dentro (21a); se for necessário evitar a entrada de contaminantes, o lábio do vedador deve ser voltado para fora (21b). O vedador de anel em V (21c) pode ser jo usado para lubrificação com graxa ou óleo. O anel de borracha elástico do vedador é preso firmemente ao eixo e gira com ele, enquanto o lábio de vedação exerce uma leve pressão axial na superfície vedante do componente estacionário da máquina. Os anéis em V podem ser usados normalmente em temperaturas de -40 a+ 100º C. Eles são fáceis de montar e em baixas velocidades, permitem desalinhamentos angulares relativamente grandes do eixo. Uma rugosidade superficial com Ra de 1,5 a 3 fLm, é suficiente para a superfície de vedação. Em velocidades periféricas acima de 7 m/s, bem como para lubrificação com óleo, o anel em V deverá ser axialmente bloqueado no eixo. Em velocidades acima de 12 m/s é necessário prevenir que o anel fique suspenso no eixo, utilizando, por exemplo, um anel de apoio de aço prensado. Quando a velocidade periférica exceder 15 m/s, o lábio de vedação será suspenso da superfície vedante, e o vedador de contato se transformará num vedador sem contato (vão). A eficácia do anel em V deve-se principalmente ao fato da ação defletora do anel para sujeira e fluídos. Portanto, na lubrificação com graxa, o vedador é geralmente posicionado externamente à caixa e na lubrificação com óleo, é colocado na parte interna. Os anéis de feltro (21d), são usados principalmente em lubrificação com graxa. Este tipo de vedador é simples e econômico, podendo ser usado em velocidades periféricas de até 4 m/s, e em temperaturas de trabalho de até 100º C. A superfície de vedação deve ser retificada com uma rugosidade superficial de Ra <= 3,2 um. A eficiência da vedação é consideravelmente melhorada se for combinado ao anel de feltro um anel de labirinto. As tiras ou anéis de feltro devem ser imersos em óleo quente, a aproximadamente 80º C, antes de serem colocados nos seus respectivos rasgos da caixa. Os anéis vedadores elásticos (21e), fornecem uma vedação simples, econômica, e que ocupam pouco espaço para rolamentos rígidos de esferas lubrificados com graxa. 27 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL Viscosidade do óleo base A importância da viscosidade do óleo na formação do filme lubrificante que separa as superfícies do rolamento e, consequentemente para a vida do rolamento; as informações aplicam-se igualmente à viscosidade do óleo base para graxas. A viscosidade do óleo base normalmente utilizado para rolamentos encontra-se entre 15 e 500 mm?/s a 40º C. Graxas com óleo base com viscosidade maior do que 500 mm?/s separam óleo muito lentamente, não permitindo que o rolamento seja adequadamente lubrificado. Portanto, se for requerida uma viscosidade muito alta, deve-se utilizar lubrificação com óleo. A viscosidade do óleo base também determina a máxima velocidade permissível na qual uma determinada graxa pode ser utilizada na lubrificação de um rolamento. A velocidade de rotação permissível para uma graxa é também influenciada pela sua resistência ao cisalhamento que é determinada pelo agente espessante. O fator de velocidade n dm é geralmente utilizado pelos fabricantes de graxa para indicar a capacidade de rotação; n é a velocidade de rotação e dm é O diâmetro médio do rolamento, dm = 0,5 (d + O). Consistência As graxas são divididas em várias classes de consistência de acordo com a escala da "National Lubricating Grease Institute (NLGI) dos Estados Unidos". A consistência das graxas utilizadas na lubrificação de rolamentos não deve variar inadequadamente com a temperatura, dentro da faixa de temperatura de operação ou, com o trabalho mecânico. As graxas que amolecem a temperaturas elevadas podem vazar do arranjo de rolamentos. Já as graxas que endurecem a baixas temperaturas podem restringir a rotação. As graxas à base de sabão metálico de consistência 1, 2 ou 3 são as normalmente utilizadas na lubrificação de rolamentos. Graxas de consistência 3 são recomendadas para arranjos de rolamentos com eixo na vertical, utilizando-se ainda um disco defletor sob os rolamentos, evitando que a graxa escape dos mesmos. Em aplicações sujeitas a vibração, a graxa é submetida a um intenso trabalho mecânico já que a mesma é continuamente lançada sobre o rolamento. Assim, somente a consistência não é suficiente para garantir uma lubrificação adequada; nestes casos, devemos utilizar graxas mecanicamente estáveis. As graxas à base de poliuréia podem amolecer ou endurecer reversivamente dependendo do grau de cisalhamento da aplicação, isto é, elas são relativamente rígidas a baixas velocidades de rotação e são moles ou semifluidas acima de uma determinada velocidade. Em aplicações com eixo na vertical existe então o risco de uma graxa à base de poliuréia vazar, quando ela se encontra no estado semi-fluído. Faixas de temperaturas A faixa de temperatura na qual uma graxa pode trabalhar depende muito do tipo de óleo base e do agente espessante utiliza-dos, bem como dos aditivos. O limite inferior de temperatura, isto é, a menor temperatura na qual uma graxa permite o início de operação do rolamento sem dificuldade, é amplamente influenciado pelo tipo de óleo base e sua viscosidade. O limite superior de temperatura é determinado pelo tipo de agente espessante e indica qual a máxima temperatura na qual a graxa ainda proporciona uma boa lubrificação no rolamento. Deve-se lembrar que uma graxa envelhecerá ou se oxidará à medida em que a temperatura aumenta e, que os compostos provenientes da oxidação, têm um efeito nocivo na lubrificação. EE Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 30 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Pri leçã licaçã ' O limite superior da temperatura não deve ser confundido com o "ponto de gota" especificado pelos fabricantes. O ponto de gota indica apenas a temperatura na qual uma graxa perde sua consistência e se torna fluida. A tabela abaixo indica as faixas de temperaturas para graxas normalmente utilizadas na lubrificação de rolamentos. Estes valores são baseados em testes realizados em laboratórios de fabricantes de rolamentos e podem divergir dos valores estabelecidos pelos fabricantes de lubrificantes. Eles são válidos para graxas comumente encontradas no mercado, tendo óleo mineral como base e sem aditivos EP. Dos tipos de graxa relacionados, as mais utilizadas para lubrificação de rolamentos são as graxas à base de sabão de lítio e, mais particularmente, lítio 12-hidroxiestearato (sabão complexo de lítio). Graxas à base de óleos sintéticos, como por exemplo, óleos de ésteres, hidrocarbonetos sintéticos ou silicones, podem ser utilizadas a temperaturas acima e abaixo dos limites de temperatura das graxas à base de óleo mineral. Proteção contra a corrosão, comportamento na presença de água As propriedades inibidoras de uma graxa são, principalmente, determinadas pelos inibidores de corrosão que são adicionados à graxa e a seu agente espessante. Uma graxa deve proteger o rolamento contra corrosão e não deve ser expelida do mesmo no caso da entrada de água no mancal. Graxas comuns à base de sabão de sódio formam uma emulsão na presença de água e podem ser expelidas do rolamento. As graxas à base de sabão de lítio ou cálcio apresentam uma boa proteção contra corrosão se possuírem aditivos à base de chumbo mas, estes, por razões ambientais e de saúde, estão sendo substituídos por outras combinações de aditivos os quais nem sempre oferecem a mesma proteção. Capacidade de carga Para rolamentos altamente carregados, como por exemplo em laminadores, era usual recomendar- se a utilização de graxas contendo aditivos EP, uma vez que estes aditivos aumentam a capacidade de carga da película lubrificante. Originalmente, a maioria dos aditivos EP eram compostos à base de chumbo e havia evidências de que estes eram benéficos ao aumento da vida do rolamento onde a lubrificação era particularmente pobre, por exemplo quando K (calculado conforme explicado na pág. 28) é menor que 1. Porém, pelas razões acima citadas, muitos fabricantes de lubrificantes têm substituído os aditivos à base de chumbo por outros compostos, sendo que alguns destes são agressivos aos aços utilizados em rolamentos. Em alguns casos registrou-se uma drástica redução na vida do rolamento. Deve-se tomar um cuidado especial quando da seleção de uma graxa com aditivo EP, obtendo-se uma garantia do fabricante da graxa de que o aditivo utilizado não é do tipo prejudicial ao rolamento, ou, nos casos onde a graxa apresenta bom desempenho, deve-se verificar se a formulação da mesma não foi alterada. 31 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. É importante considerar-se a miscibilidade das graxas quando, por qualquer razão, seja necessário trocar uma graxa por outra. Quando se misturam graxas incompatíveis, a consistência pode variar drasticamente e a máxima temperatura de operação da mistura pode ser tão baixa, se comparadas com as da graxa original, que deve-se esperar uma falha do rolamento. Geralmente pode-se misturar graxas que possuem o mesmo agente espessante e óleos base similares sem consequências desastrosas, por exemplo, uma graxa com sabão à base de sódio pode ser misturada com outra graxa com sabão à base de sódio. Graxas com sabão à base de lítio e de cálcio são geralmente miscíveis entre si mas não o são com graxas com sabão à base de sódio. Entretanto, misturas de graxas compatíveis podem ter uma consistência menor que a de cada graxa individualmente, muito embora as propriedades lubrificantes não sejam necessariamente afetadas. Em arranjos de rolamentos onde uma baixa consistência pode levar a um vazamento de graxa, na próxima relubrificação deve-se trocar totalmente a graxa em vez de apenas completá-la (ver seção "Relubrificação", pág. 32). Graxas lubrificantes da SKF Propriedades Graxas lubrificantes (designações) LGMT 2 LGMT 3 LGEP 2 LGEM 2 LelT2 LGHT 3 Espessante Sabão Sabão Sebão Sabão Sabão Sabão de fio de fio da lhio de Tão de fio de complexo de fio. Óleo base Óleo Geo Bieo Oleo Dister Óleo mineral mineral mineral mineral mineral Intervalo de —30a +120 —30a 120 —30a +110 —20a +120 —55a +10 —a0a +150 temperatura, “O (opera contínua) Viscosidade 1 120, 195 s10 18 no cinemática do óleo base, mmê/s Consistência 2 3 2 2 2 3 (escala NLGI) Relubrificação Os rolamentos devem ser relubrificados caso a vida da graxa utilizada seja menor do que a vida esperada do rolamento. Devemos sempre realizar a relubrificação no período em que a lubrificação do rolamento é ainda satisfatória. O período no qual deve-se efetuar a relubrificação depende de uma série de fatores que estão relacionados entre si de uma maneira muito complexa. Entre eles incluem-se o tipo do rolamento, velocidade temperatura, tipo de graxa, espaço ao redor do rolamento e o meio ambiente. As recomendações são baseadas em dados estatísticos. Os intervalos de relubrificação determinados são definidos como sendo o período, ao final do qual 99% dos rolamentos ainda estão com sua lubrificação confiável, o que representa para a graxa sua vida Lt. A vida Lio para a graxa vale aproximadamente duas vezes Li. ecaseEL Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 32 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Pri leçã licaçã ' O nível de óleo deve ficar um pouco abaixo do centro do corpo rolante que ocupa a posição mais baixa do rolamento, quando este estiver parado. As velocidades de referência estabelecidas nas tabelas de o rolamentos aplicam-se para lubrificação por banho de óleo (ver também a seção "Velocidades", pág. 14). Resfriamento A operação em altas velocidades provocará um aumento na temperatura de trabalho, acelerando o processo de envelhecimento do óleo. Para evitar frequentes trocas de óleo (ver pág. 37), utiliza-se então lubrificação por circulação de óleo (2); a circulação normalmente é feita com o auxílio de uma bomba. Após a passagem pelo rolamento, o óleo deve ser filtrado e, se necessário, resfriado antes de retornar ao ponto de lubrificação. O resfriamento do óleo permite que a temperatura de trabalho seja mantida baixa. Para velocidades muito altas é necessário que uma quantidade de óleo suficiente, mas não excessiva, entre no rolamento para permitir uma boa lubrificação sem que a temperatura de trabalho aumente mais que o necessário. Um método muito eficaz é o jato de óleo (3), no qual se injeta óleo a alta pressão em um dos lados do rolamento. A velocidade do jato de óleo deve ser alta o suficiente (no mínimo 15 m/s), para que parte do óleo penetre na turbulência que rodeia o rolamento. 35 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. No método de lubrificação por atomização (4), são transportadas quantidades de óleo muito pequenas e bem definidas a cada rolamento individualmente através de ar comprimido. Estas pequenas quantidades permitem ao rolamento operar a Bomba com 5 j j unidade de temperaturas mais baixas ou a velocidades mais altas do que controle qualquer outro método de lubrificação. O óleo é fornecido através de uma unidade central, a intervalos regulares, sendo transportado por ar comprimido, e injetado no rolamento através de bicos de condensação. O ar comprimido serve também para refrigerar o rolamento, além de criar uma ps sobrepressão no mancal, evitando a entrada de contaminantes. ? Quando são utilizados os métodos de circulação de óleo, jato de óleo ou atomização, deve-se garantir que o óleo possa sair do mancal por dutos adequados. Óleos lubrificantes Os óleos minerais puros, sem aditivos, são geralmente adequados para lubrificação de rolamentos. Somente em certos casos utilizamos óleos com aditivos, como os de extrema pressão; inibidores de envelhecimento, etc. Os óleos sintéticos somente são considerados na lubrificação de rolamentos em casos extremos, como em temperaturas de operação muito altas ou muito baixas. Deve-se lembrar que a formação do filme lubrificante, quando são utilizados óleos sintéticos, pode ser diferente daquela para óleos minerais de 4 mesma viscosidade. As observações sobre aditivos EP utilizados em graxas (seção "Capacidade de carga", pág. 31), também se aplicam aos aditivos EP para óleos. ante Seleção do óleo lub; A seleção de um óleo é baseada, principalmente na viscosidade requerida para garantir uma lubrificação adequada no rolamento, na temperatura de trabalho. A viscosidade de um óleo depende da temperatura, diminuindo a medida que a temperatura aumenta. A relação viscosidade/temperatura de um óleo é caracterizada pelo índice de viscosidade IV. Para a lubrificação de rolamentos, são recomendamos óleos com um alto índice de viscosidade (pouca alteração da viscosidade com a temperatura) de, pelo menos, 85. Para que haja a formação de um filme lubrificante suficientemente espesso entre os corpos rolantes e pistas, o óleo deve ter uma viscosidade mínima na temperatura de trabalho. A viscosidade V1 requerida na temperatura de trabalho, para garantir uma lubrificação adequada, pode ser obtida através do diagrama 2, para óleos minerais. Quando a temperatura de trabalho é conhecida por experiência ou por cálculos, pode-se obter a viscosidade do óleo na temperatura de referência normalizada internacionalmente de 40º C, ou à outras temperaturas de teste (p. ex., 20 ou 50º C) através do diagrama 3, baseado num índice de viscosidade de 85. Certos tipos de rolamentos, como p. ex., rolamentos autocompensadores de rolos, de 1" rolos cônicos e axiais autocompensadores de rolos, normalmente atingem temperaturas de trabalho mais elevadas que as de outros tipos de rolamentos, como os rolamentos rígidos de esferas e de rolos cilíndricos, sob condições de operação equivalentes. Ao selecionar um óleo os seguintes aspectos devem ser considerados: A vida do rolamento pode ser aumentada selecionando-se um óleo cuja viscosidade v à temperatura de trabalho, seja um pouco maior que V1. Entretanto, uma vez que o aumento de viscosidade eleva a temperatura de trabalho, existe frequentemente um limite prático para a melhoria da lubrificação que pode ser obtida por esse meio. EE Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 36 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Pri 1 di ' Se a relação de viscosidade K = 7/ v 1 for menor que 1 recomenda-se a utilização de um óleo com aditivos EP e se K for menor que 0,4, torna-se obrigatório o uso de tais aditivos. Um óleo com aditivos EP pode melhorar a confiabilidade no caso de K ser maior que 1 e tratar-se de rolamentos de rolos de tamanhos médios ou grandes. Deve-se lembrar, entretanto, que somente alguns tipos de aditivos EP são benéficos aos rolamentos (ver também "Capacidade de carga", pág. 31). 500 1000 2000 Diagrama 2 — grald+D)/2 mm Exemplo Um rolamento com um furo d = 340 mm e diâmetro externo D = 420 mm, é aplicado com uma velocidade n = 500 r/min. Como dm = 0,5 (d + D), dm = 380 mm, do diagrama 2, a mínima viscosidade cinemática requerida v1, para assegurar lubrificação adequada a temperatura de trabalho é 13 mm2/s. Do diagrama 3, assumindo uma temperatura de trabalho de 70º C para o rolamento, a viscosidade 7 do óleo requerido será no mínimo 39 mm2/s, à temperatura de referência de 40º C. Troca de óleo A freguência necessária para a troca de óleo depende principalmente das condições de operação e da quantidade de óleo. Para lubrificação por banho de óleo, normalmente é suficiente uma troca anual, desde que a temperatura de trabalho não exceda 50º C, e haja pequeno risco de contaminação. Temperaturas mais elevadas exigem trocas de óleo mais frequentes, por exemplo, a uma temperatura de 100º C, o óleo deve ser trocado a cada três meses. Trocas de óleos frequentes são também necessárias se outras condições de operação forem severas. Para lubrificação por circulação de óleo, o intervalo de troca é determinado pela frequência com que a quantidade total do óleo é circulada e se o mesmo é resfriado ou não. 37 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL Montagem O método (mecânico, hidráulico, ou térmico) utilizado para montar um rolamento, depende do tipo e tamanho do rolamento. Em todos os casos é muito importante que os anéis, gaiolas ou corpos rolantes não recebam golpes diretos, o que poderia danificar o rolamento. Em caso algum se aplicará pressão num anel para montar o outro. Rolamentos com furo cilíndrico No caso de rolamentos não separáveis, geralmente é montado primeiro o anel com ajuste mais interferente. As superfícies do assento deverão ser ligeiramente cobertas com óleo antes da montagem. Ea Se o ajuste não for muito interferente, os rolamentos pequenos Í j ! peq | o mh podem ser montados sobre seus assentos aplicando-se E E E pequenos golpes de martelo sobre um pedaço de metal mole, 1 [ y " preferivelmente Si H é em forma de tubo, disposto contra a face do anel do rolamento. / A TU CHA Nunca martele diretamente sobre o rolamento! E Coloque a ferramenta de encontro ao anel interno e aplique os golpes, distribuídos uniformemente em sua extremidade, com um martelo comum (martelos de chumbo ou feitos de outros metais macios não devem ser usados, pois eles podem se fragmentar e cair dentro dos rolamentos). Assegure-se de que o rolamento esteja alinhado com o eixo para evitar marcas no mesmo. nm Nunca aplique a força ao anel externo ao montar um rolamento em um eixo. As pistas de rolamentos e as esferas podem facilmente ser danificadas e consequentemente a vida do rolamento reduzida consideravelmente. Se o eixo tiver veias ou rebaixos externos ou internos, estes podem ser utilizados para montar o rolamento. Os golpes devem ser uniformemente distribuídos pelo anel para evitar que o rolamento fique desalinhado sobre seu assento. A utilização de ferramentas tubulares permite que a força de montagem seja aplicada centralmente (1). Se um rolamento não separável for montado à pressão simultaneamente na caixa e no eixo, usando a ferramenta tubular (2), um disco de apoio deve ser colocado entre o rolamento e a ferramenta de modo que a força de montagem seja aplicada em ambos os anéis, interno e externo. Para que esta força de montagem seja aplicada igualmente nos dois anéis, as superfícies de ençosto do disco de apoio devem estar no mesmo plano. EE Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 40 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Se uma prensa mecânica ou hidráulica estiver disponível, esta pode seja usado na montagem dos rolamentos pequenos e de tamanho médio. Use um dispositivo de montagem ou um tubo limpo entre prensa e o anel interno do rolamento. Os rolamentos grandes são mais fáceis de montar se forem aquecidos primeiramente a uma temperatura de 80 a 90% acima da temperatura ambiental. Entretanto, o rolamento nunca deve alcançar uma temperatura acima de +120º C. Aquecimento por indução é um meio limpo, seguro e rápido de aquecer os rolamentos. Outra alternativa é um banho do óleo. O óleo deve estar limpo e ter um ponto de combustão acima de 250º C. O rolamento não deve estar no contato direto com a base do o receptáculo de óleo, mas deve ser colocado em um prato ou plataforma apropriada para evitar o aquecimento localizado. Um rolamento deve nunca ser aquecido usando chama direta! No caso de rolamentos autocompensadores, o uso de um disco de apoio intermediário evita que o anel externo se desalinhe e gire quando o rolamento com o eixo é introduzido no alojamento (3). Deve-se observar, que em alguns rolamentos autocompensadores de esferas, as esferas ficam salientes com relação às faces dos anéis, por isso, o disco de apoio intermediário deve ter um rebaixo afim de não danificá-las. Um grande número de rolamentos são geralmente montados utilizando os métodos mecânico ou hidráulico. No caso de rolamentos separáveis, o anel interno pode ser montado independentemente do externo, simplificando a montagem, especialmente quando ambos os anéis têm ajuste interferente. Quando se coloca o eixo com o anel interno já montado no alojamento com o anel externo também montado, deve-se ter o cuidado de alinhá-los corretamente, para evitar que as pistas sejam riscadas pelos corpos rolantes. Assim, na montagem de rolamentos de rolos cilíndricos ou de agulhas, recomenda-se a utilização de uma bucha de montagem (4). A bucha deve ter um diâmetro externo igual ao diâmetro F da pista do anel interno, (exceto para rolamentos da série N) com uma tolerância d10. As buchas de agulhas devem ser montadas utilizando-se um mandril. Geralmente, não é possível montar os rolamentos maiores a frio, já que a força requerida para montar um rolamento cresce consideravelmente com o seu tamanho. Os rolamentos, anéis ou caixas (cubos de roda), são aquecidos antes da montagem. A diferença de temperatura requerida entre o anel de rolamento e o eixo ou a caixa, depende do grau de interferência e do diâmetro do assento ou alojamento. Os rolamentos não deverão ser aquecidos a temperaturas maiores que 125º C, pois podem ocorrer alterações dimensionais causadas por mudanças na estrutura do material do rolamento. Os rolamentos com placas de proteção ou de vedação não devem ser aquecidos, para não afetar, a graxa com a qual são lubrificados. Um superaquecimento localizado deve ser evitado durante o aquecimento dos rolamentos. Consegue-se, um aquecimento seguro usando aquecedores elétricos, estufas e banhos de óleo. No caso de ser usada uma placa de aquecimento, o rolamento deve ser virado várias vezes. Os anéis internos dos rolamentos de rolos cilíndricos médios e grandes sem flanges, ou com apenas um flange, construções NU, NJ, e NUP, podem ser aquecidos utilizando um aquecedor por indução, ou um anel de aquecimento (ver seção "Desmontagem”", pág. 39). 41 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL Desmontagem Quando os rolamentos vão ser utilizados novamente, a força de desmontagem não deve ser aplicada através dos corpos rolantes. No caso de rolamentos separáveis, o anel com o conjunto de gaiola e corpos rolantes pode ser removido independentemente do outro anel. No caso de rolamentos não separáveis, deve ser desmontado primeiro o anel com ajuste mais folgado. Para desmontar o anel que tem ajuste interferente, as ferramentas e acessórios descritos a seguir podem ser usados, dependendo do tipo e tamanho do rolamento. Rolamentos com furo cilíndrico Os rolamentos pequenos podem ser removidos de seus assentos através de leves golpes de martelo num punção ao redor da face do anel, ou mediante um extrator de rolamentos. As garras do extrator deverão apoiar na face do anel a ser desmontado (11), ou num componente | adjacente, por exemplo, um bi efe dera Et | anel de labirinto. A | | | | Lê a desmontagem é facilitada quando no projeto do arranjo dos rolamentos forem previstas ranhuras fresadas nos ressaltos do eixo ou da caixa para introdução das garras do extrator. Os anéis externos podem ser facilmente desmontados da caixa se forem feitos furos roscados nos ressaltos para que possam ser usados parafusos de desmontagem (12). Os rolamentos grandes montados com ajuste interferente y geralmente requerem uma força de desmontagem maior ms particularmente se após um longo período de serviço tenha ocorrido corrosão de contato. O uso do método de injeção de óleo facilita consideravelmente a desmontagem em tais casos. Isto pressupõe que foram projetados no arranjo os dutos para suprimento de óleo e os canais de distribuição necessários. Têm sido desenvolvidos aquecedores especiais para desmontar anéis internos sem flanges, ou com somente um flange (séries NU, NJ e NUP). Esses aquecedores aquecem rapidamente o anel interno expandindo-o sem quase aquecer o eixo, podendo ser removido facilmente. Os aquecedores por indução elétrica (13), possuem uma ou mais bobinas alimentadas por corrente alternada. As bobinas são dispostas de forma que o anel a ser desmontado é colocado num campo magnétco alternado. A circulação de correntes provoca um rápido aquecimento e dilatação do anel. Os Ea ecaseEL Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 42 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Princípi leçã licaçã ' As placas de vedação RZ são feitas com uma borracha sintética resistente ao desgaste e ao óleo reforçada com uma chapa de aço. Elas podem suportar temperaturas de trabalho de -40 a +120º C. Rolamentos com placas de vedação Os rolamentos com placa(s) de vedação do tipo com contato são identificados pelo sufixo RS1 ou 2RS1. Os lábios do vedador deslizam num rebaixo existente no anel interno (4). As placas de vedação são feitas de borracha sintética resistente ao desgaste e ao óleo reforçada com uma chapa de aço e são adequadas para temperaturas de trabalho entre -40 e + 120º C. O diâmetro externo da placa de vedação é fixada em um rebaixo no anel externo, posicionando-a sem produzir deformações. O lábio interno da placa exerce uma leve pressão sobre o anel interno. Com rolamentos vedados operando sob condições extremas, como altas velocidades ou altas temperaturas, a graxa pode vazar entre o lábio e o anel interno. Para aplicações onde isto possa ser uma desvantagem, é necessário fazer outro projeto do arranjo. Rolamentos com ranhura para anéis de retenção Rolamentos rígidos de uma carreira de esferas com ranhura para anel de retenção muitas vezes simplificam o projeto do arranjo, uma vez que podem ser fixados no alojamento através de um anel de retenção. Este método de fixação axial é simples e economiza espaço. Os anéis de retenção noiamentos com ranhura para anel de retenção apropriados são relacionados nas tabelas de rolamentos e podem ser fornecidos separadamente ou já montados nos rolamentos. Rolamentos para aplicações de "giro silencioso” Os tamanhos menores das séries 60 e 62 com e sem placa(s) de proteção e vedação são também disponíveis em uma qualidade "baixo ruído" especial para aplicações onde o giro silencioso é de grande importância. Os rolamentos são identificados pelo sufixo QES. Construção ZN Construção ZNR ROLAMENTOS AUTOCOMPENSADORES DE ESFERAS Os rolamentos autocompensadores de esferas têm duas carreiras de esferas com uma pista esférica comum no anel externo. Esta última característica dá ao rolamento a propriedade de ser autoalinhável, permitindo desalinhamentos angulares do eixo em relação ao alojamento do rolamento, portanto, são especialmente indicados para aplicações onde podem surgir desalinhamentos por erros de montagem ou por flexão do eixo. Para aplicações onde a capacidade de carga dos rolamentos autocompensadores de esferas for insuficiente, deve-se utilizar então rolamentos autocom pensadores de rolos, que possuem a mesma propriedade auto-alinhante. 45 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. e cABEL Princípios de seleção e aplicação de rolamentos Os rolamentos autocompensadores de esferas são disponíveis em várias construções, sendo que as mais utilizadas são mostradas neste catálogo: e Rolamentos em sua versão básica (sem vedadores) (1), e Rolamentos com placas de vedação em ambos os lados (2), e e Rolamentos com anel interno largo (3). Construção básica Os rolamentos autocompensadores de esferas em sua construção básica são fornecidos com furo cilíndrico e com furo cônico (conicidade 1:12). Para rolamentos autocompensadores de esferas com furo cônico, buchas de fixação apropriadas sô necessárias, com as quais os rolamentos podem ser montados simples e rapidamente em eixos com ou sem ressaltos. Rolamentos autocompensadores de esferas vedados Os rolamentos autocom pensadores de esferas, também são fornecidos na versão vedada (2RS1), com placas de vedação (com contato) em ambos os lados. Os vedadores feitos de borracha sintética com alma de aço são resistentes ao desgaste e ao óleo. A temperatura de trabalho para os vedadores varia de -40 a +120º C. O vedador é fixado em um rebaixo no anel externo do rolamento sem sofrer deformação, enquanto o lábio do vedador exerce uma pressão contra um rebaixo existente no anel interno. Os rolamentos vedados são fornecidos com a quantidade correta de graxa à base de lítio, e podem ser usados em temperaturas de trabalho variando de -30 a + 110º C. Estes rolamentos são lubrificados para a vida e não necessitam de relubrificação. Não devem ser lavados nem aquecidos. Os rolamentos autocom pensadores de esferas vedados são fornecidos com furo cilíndrico ou cônico (conicidade 1:12). Rolamentos com anel interno largo Os rolamentos autocompensadores de esferas com anel interno largo são utilizados em aplicações com eixos comerciais comuns. O furo destes rolamentos tem uma tolerância especial, a qual permite uma fácil montagem e desmontagem. Os rolamentos autocompensadores de esferas com anel interno largo são fixados axialmente em um sentido através de pinos ou parafusos de trava, os quais encaixam no rasgo existente em um dos lados do anel interno do rolamento. Os pinos ou parafusos impedem ao mesmo tempo o anel interno de girar sobre o eixo. Quando estes rolamentos são utilizados em pares, os rasgos dos anéis internos devem ficar adjacentes ou opostos entre si. O eixo, por outro lado, ficará bloqueado em apenas um sentido. Dimensões As dimensões principais dos rolamentos autocompensadores de esferas listados nas tabelas, exceto os rolamentos com anel interno largo, estão em conformidade com a recomendação ISO 15-1981. As dimensões de rolamentos com anel interno largo estão em conformidade com a DIN 630, folha 2. Desalinhamento Os rolamentos autocompensadores de esferas são projetados para absorver desalinhamentos angulares, ou seja, pequenos desvios angulares do anel interno em relação ao anel externo, sem efeitos danosos. ecaseEL Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 46 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. Desalinhamento angular Rolamentos. Desalinhamento angular adimissi qraus Os valores de desalinhamentos permissíveis, sob condições normais de utilização, são dados na tabela ao lado. A utilização do desalinhamento máximo permitido, dependerá do projeto do arranjo de rolamentos, do sistema de vedação utilizado, etc. 198, 126, 127, 128, 195 Sério 12 (E) Sério 15 (E) Série 14 Sério 115 E Tolerâncias Os rolamentos autocompensadores de esferas são fabricados com tolerâncias normais, com exceção do diâmetro do furo dos rolamentos com anel interno largo, que corresponde à tolerância J7. Os valores para tolerância normal são encontrados em tabelas apropriadas. Montagem de rolamentos com furo cônico Os rolamentos com furo cônico são montados com interferência no eixo, bucha de fixação ou bucha de desmontagem. Para determinar o grau de interferência do ajuste, pode ser utilizado tanto a redução da folga interna radial do rolamento, como o deslocamento axial do anel interno no assento cônico. A montagem de rolamentos autocompensadores de esferas com furos cônicos exige experiência e habilidade, pois possuem uma folga interna relativamente pequena, e nem sempre é possível dispor de um método confiável para medir a redução de folga. Quando montar rolamentos com folga interna radial Normal, geralmente é suficiente verificar a redução de folga durante a montagem, girando e desalinhando o anel externo. Quando o rolamento é montado corretamente, o anel externo pode ser facilmente girado, mas deve apresentar uma pequena resistência quando desalinhado. O rolamento terá então a interferência necessária. Em alguns casos, porém, a folga interna residual poderá ser muito pequena para a aplicação, e um rolamento com folga interna radial C3 deverá ser utilizado. Quando são montados rolamentos com folga C3, o ângulo de aperto da porca a ou o deslocamento axial "s", podem ser utilizados para determinar o grau de interferência. Os procedimentos e valores dados a seguir também se aplicam a rolamentos com folga normal. Um método simples de montagem de rolamentos sobre bucha de fixação é baseado no ângulo de aperto a, através do qual a porca é girada. Os valores de referência para o ângulo de aperto a são dados em tabela apropriada. Antes da montagem, a rosca e a face da porca que terá contato com o rolamento, deverão ser lubrificadas com uma pasta de bissulfeto de molibdênio ou outro lubrificante similar, e o diâmetro externo da bucha deverá ser levemente coberto com óleo. O rolamento é então empurrado sobre a bucha e a porca rosqueada. Ao girar a porca do ângulo a recomendado, o rolamento será pressionado sobre o assento cônico da bucha. Como o rolamento tem a tendência a desalinhar quando está sendo apertado, é recomendado reposicionar a chave de gancho a 180º em relação ao utilizado para o aperto, e então aplicar um leve golpe sobre a chave. Retirar a porca, colocar a arruela de trava e novamente a porca, apertando e travando com uma das linguetas da arruela de trava. A folga residual do rolamento deve ser verificada. 47 Cabel Industrial Ltda. - Novembro/2005 Este manual tem objetivo apenas informativo. Sua reprodução e venda - total ou parcial - são proibidas. CABEL