Funções e componentes Porquê os rolamentos?

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2 Funções e componentes Porquê os rolamentos? Os rolamentos são um componente essencial em quase toda a maquinaria. Os rolamentos suportam e guiam a rotação, deslocação axial ou oscilação de veios ou rodas, sempre com um mínimo de atrito. O objetivo do rolamento é: Reduzir o atrito. Suportar cargas. Guiar as peças móveis. Atrito O atrito é uma força que se opõe ao movimento entre duas superfícies. É também um fator fundamental para a realização de muitas operações, como a tração dos pneus de um automóvel na estrada. No entanto, na maioria dos equipamentos, o atrito é indesejável, já que conduz a perdas de potência, à produção de calor, ao desgaste e ao ruído. Os rolamentos SKF ajudam a reduzir o atrito. O rolamento mais simples é um rolamento liso. Este tipo de rolamento é composto por um eixo rodando no interior de um furo num bloco de apoio ou por uma roda rodando num eixo. Esta ação gera um elevado nível de calor. A introdução de elementos rolantes entre o eixo e o bloco de apoio, reduz significativamente o atrito, ao transformar o atrito por escorregamento, em atrito por rolamento. Finalmente, a introdução de anéis temperados (interior e exterior) e de uma gaiola para separar os elementos rolantes e impedir assim o contacto entre si, reduz ainda mais o atrito.

3 Cargas Um rolamento pode estar submetido a cargas radiais, axiais ou a uma carga combinada de ambos os tipos. Os rolamentos de maiores dimensões podem suportar cargas mais elevadas do que os rolamentos de menores dimensões e os rolamentos de rolos suportam cargas mais elevadas do que os rolamentos de esferas.

4 Contato nas pistas de rolamento A principal diferença entre os rolamentos de esferas e os rolamentos de rolos, reside nas áreas de contato dos elementos rolantes. O contato das esferas é efetuado num só ponto, enquanto o contato dos rolos é efetuado numa linha. Contato pontual Uma reduzida área de contato significa que o rolamento de esferas não pode suportar uma carga elevada. Mas, uma pequena área de contato traduz-se também em menos atrito. Por esta razão, os rolamentos de esferas, são particularmente indicados para cargas ligeiras e velocidades elevadas. Contato linear Como o atrito aumenta com a área de contato, os rolamentos de rolos são utilizados em aplicações com velocidades reduzidas. A maior área de contato, torna também os rolamentos de rolos, especialmente indicados para suportar cargas elevadas.

5 Componentes de um rolamento De um modo simplificado, um rolamento é composto por um anel interior, um anel exterior, elementos rolantes e uma gaiola. Os vedantes e as blindagens são acessórios opcionais, que podem ser adicionados a alguns tipos de rolamentos. Vedantes Os vedantes são componentes essenciais para uma longa durabilidade e confiabilidade de um rolamento. Protegem o rolamento contra a ação dos contaminantes e mantém o lubrificante no seu interior. Os rolamentos vedados ou blindados em ambos os lados, são lubrificados na montagem em fábrica Anel exterior O anel exterior é instalado na chumaceira e, na maior parte dos casos, encontra-se imobilizado. O anel exterior apresenta uma pista no seu interior. A forma da pista é determinada pela forma dos elementos rolantes Gaiola As principais funções da gaiola são: Impedir o contato entre os elementos rolantes (minimizando o atrito e a geração de calor). Guiar o movimento dos elementos rolantes. Permitir a existência e espaço para o lubrificante. Reter os elementos rolantes, quando os rolamentos separáveis forem montados ou desmontados.

6 Elementos rolantes Os elementos rolantes mantêm a separação entre os dois anéis e transmitem a carga de um anel para o outro. As diversas formas dos elementos rolantes conferem a cada rolamento determinadas características específicas. Anel interior O anel interior encontra-se instalado sobre o eixo da máquina e, na maior parte das vezes, é um componente móvel do rolamento. O furo pode ser cilíndrico ou cônico. O anel interior apresenta uma pista na sua face exterior. A forma da pista é determinada pela forma dos elementos rolantes. Vedantes Os vedantes são componentes essenciais para uma longa durabilidade e confiabilidade de um rolamento. Protegem o rolamento contra a ação dos contaminantes e mantém o lubrificante no seu interior. Os rolamentos vedados ou blindados em ambos os lados, são lubrificados na montagem em fábrica

7 Fatores de seleção Há muitos fatores que afetam a seleção de um rolamento. Espaço O espaço disponível pode ser um fator importante para a seleção de um rolamento. Se o espaço radial for limitado, pode ser utilizado um rolamento com elementos rolantes finos, como os rolamentos de agulhas. Velocidade A velocidade máxima de um rolamento é limitada pela temperatura de operação máxima do material do rolamento, ou do lubrificante utilizado no rolamento. Os rolamentos de maiores dimensões apresentam menores limitações à sua velocidade de operação. Para aplicações de alta velocidade, são necessários rolamentos de baixo atrito, sendo normalmente utilizados rolamentos de esferas.

8 Carga Quando se seleciona um rolamento, é importante considerar o sentido de aplicação da carga e a intensidade desta aplicada no rolamento. Os rolamentos podem estar sujeitos a cargas radiais, axiais ou combinadas (i.e., simultaneamente axial e radial). Rigidez Em situação de carga, os rolamentos estão sujeitos a uma determinada deformação elástica. Normalmente, esta deformação é muito reduzida e pode ser ignorada. Mas, em algumas aplicações, a rigidez constitui um fator muito importante. Os rolamentos de rolos apresentam uma maior rigidez do que os rolamentos de esferas, devido ao seu contato linear. Vida útil A vida útil de um rolamento pode ser expressa em termos de : número de rotações antes da falha, número de horas de operação antes da falha ou distância percorrida (em aplicações automóveis). A falha de um rolamento é definida pelo aparecimento dos primeiros sinais de fadiga num elemento rolante, numa das pistas ou qualquer outro elemento, como a gaiola ou vedantes. A vida útil nominal básica de um rolamento é definida como a vida útil associada a 90% de fiabilidade. Esta vida é útil e normalmente expressa como L10 em milhões de rotações. A vida útil é a vida real atingida por um rolamento, antes de ser necessária a sua substituição e depende de diversos fatores, incluindo a lubrificação, o grau de contaminação, os desalinhamentos, a correção da instalação e as condições ambientais. A vida útil de Serviço é geralmente maior do que a vida útil nominal básica.

9 Para um cálculo mais rigoroso da vida útil de serviço de um rolamento foi introduzido um fator de modificação, para tomar em consideração as condições de operação. O cálculo da vida útil básica nominal SKF, conforme as mais recentes normas ISSO, inclui um fator de modificação de vida SKF, em que são consideradas as condições de lubrificação, o nível de contaminação e a carga limite de fadiga, como forma de refletir as condições de operação. Deslocamento axial Algumas aplicações exigem que os rolamentos permitam o movimento axial do eixo relativamente ao rolamento. Este movimento é chamado deslocamento axial. Freqüentemente, um eixo é suportado por um rolamento bloqueado axialmente e um rolamento livre. O rolamento bloqueado axialmente não permite deslocamento axial e mantém o eixo fixo, no sentido axial. O rolamento livre efetua o suporte do eixo, mas permite o deslocamento axial, de modo a não introduzir tensões nos rolamentos. Os rolamentos de rolos cilíndricos e os rolamentos de rolos toroidais CARB permitem o deslocamento axial interno.

10 Desalinhamento Se um eixo estiver sujeito a desalinhamentos, os rolamentos devem ser de tipo adequado a estas condições. Por exemplo, o eixo poderá defleccionar devido às cargas impostas pela operação. Os rolamentos autocompensadores permitem algum desalinhamento durante o funcionamento e podem também compensar os erros de alinhamento durante a montagem. Folgas A folga radial inicial necessária num rolamento depende principalmente dos ajustamentos da instalação e da temperatura atingida durante a operação. A folga operacional radial é quase sempre inferior à folga inicial. A SKF fabrica os rolamentos com as seguintes folgas radiais: C1 - folga radial inferior a C2 C2 - folga radial inferior à Normal -- - folga radial normal C3 - folga radial superior à normal C4 - folga radial superior a C3 C5 - folga radial superior a C4

11 Sumário Nesta lição, aprendemos alguns conhecimentos sobre as funções dos rolamentos. Tais funções são: redução do atrito, suporte e transmissão de cargas e guiamento das peças móveis. Conhecemos também as diversas partes de um rolamento: anéis exterior e interior, elementos rolantes, gaiola e vedantes, e as respectivas funções. Finalmente, aprendemos ainda algumas informações sobre os fatores de seleção dos rolamentos: espaço disponível, carga, vida útil, desalinhamentos, velocidade, rigidez, deslocamento axial e folgas.

12 APLICAÇÕES Nesta seção serão apresentados os tipos de rolamentos mais comuns oferecidos pela SKF. Iremos ainda ver algumas aplicações onde são utilizados rolamentos SKF; no final da seção será apresentado um sumário dos assuntos tratados. Cada caso de aplicação é composto por diversas páginas, apresentadas seqüencialmente. Durante esta lição, será pedida a sua intervenção, sugerindo as soluções mais adequadas para cada aplicação.

13 Motor Motores elétricos podem ser encontrados em quase todos os lugares, onde existem movimentos mecânicos. Neste desenho abaixo, você pode perceber que o eixo, que está acionando o rotor, é apoiado por dois diferentes rolamentos. Cada caso de aplicação é composto por diversas páginas, apresentadas seqüencialmente. Durante esta lição, será pedida a sua intervenção, sugerindo as soluções mais adequadas para cada aplicação.

14 Os rolamentos de rolos cilíndricos são rolamentos simples, como rolos cilíndricos. Podem normalmente suportar cargas radiais elevadas e operar a altas velocidades. O rolamento do lado direito deve poder suportar cargas radiais e axiais. Os rolamentos rígidos de esferas possuem pistas de rolamentos contínuas e um elevado grau de ajustamento entre as esferas e as pistas. Esta configuração permite a estes rolamentos suportarem cargas axiais relativamente elevadas em ambos os sentidos, além das cargas radiais.

15 Bomba Uma bomba é um dispositivo de elevação, que transfere ou movimenta fluidos, por meio de sucção ou pressão, de uma posição para outra. Esta figura mostra uma bomba de processo de uso moderado, que é freqüentemente usada em refinarias. A bomba é composta por duas seções principais: o sistema hidráulico (impulsor e voluta) e o sistema mecânico (chumaceiras, eixo, vedantes e rolamentos). A bomba é acionada por um motor elétrico, através de uma união. É fundamental uma elevada confiabilidade.

16 Rolamentos de esferas de contato angular Os rolamentos de esferas de contato angular apresentam as pistas do anel interno e externo deslocadas entre si na direção do eixo do rolamento As principais características dos rolamentos de esferas de contato angular de uma fila são: Elevada capacidade de carga axial num dos sentidos Capacidade de carga radial Capacidade de alta velocidade Baixa manutenção

17 Os rolamentos de esferas de contato angular de uma fila de esferas, podem apenas suportar cargas axiais num sentido e são, normalmente utilizados aos pares, configuração costas com costas ou face com face. A SKF fabrica rolamentos de uma fila de esferas de contato angular para montagem em pares. Os pares de rolamentos podem suportar cargas axiais e radiais combinadas e proporcionam um excelente posicionamento do eixo. Outro modelo do rolamento de esferas de contato angular é o rolamento de duas filas de esferas de contato angular.

18 Ventiladores Este é um ventilador industrial, em que são freqüentemente utilizados rolamentos SKF. Os ventiladores industriais podem ser dimensionados para cargas ligeiras e altas velocidades ou para cargas elevadas e velocidades moderadas.

19 ROLAMENTOS AUTOCOMPENSADORES DE ROLOS Os rolamentos autocompensadores de rolos são amplamente utilizados em numerosas aplicações, sendo utilizados como rolamentos bloqueados axialmente em ventiladores. Principais características: Elevada capacidade de carga radial Alguma capacidade de carga axial em ambos os sentidos Capacidade de autocompensação Capacidade de absorção de choques Capacidade para operar a altas temperaturas (até 200 graus Celcius)

20 Rolamentos de rolos toroidais CARB* O rolamento CARB é um rolamento de rolos toroidais de uma só fila de rolos com pistas de rolamento côncavas. As vantagens dos rolamentos CARB são: Capacidade de autocompensação Suportam os deslocamentos axiais no interior do rolamento Elevada capacidade de carga radial A aplicação completa terá esta configuração.

21 Separador A empresa sueca Alfa Laval desenvolveu uma linha de equipamento para o processamento rigoroso de óleos. Um exemplo destes equipamentos são os separadores.

22 O processo de separação cria um desequilíbrio devido à presença das lamas, as quais se encontram irregularmente distribuídas no interior do separador, provocando a flexão do eixo. Por seu lado, o rolamento encontra-se sujeito a uma força rotativa radial e a um desalinhamento rotativo. Os níveis de vibração são também elevados.

23 ROLAMENTOS AUTOCOMPENSADORES DE ESFERAS Boa capacidade de carga radial Podem suportar cargas axiais em ambos os sentidos Podem funcionar a elevadas velocidades Podem suportar desalinhamentos Podem suportar as flexões durante o funcionamento

24 REFINADOR A Metso Paper Sundsvall AB, uma empresa sueca, líder na fabricação de refinadores, utiliza rolamentos SKF nas suas máquinas há já muitos anos. Os refinadores são utilizados na produção de pasta de papel por processos mecânicos e outras pastas de alto rendimento. As aparas de madeira são moídas através de uma elevada pressão mecânica. Os refinadores funcionam a altas velocidades e o processo de moagem gera cargas de impulso (i.e., axiais) muito elevadas. A elevada estabilidade do disco de moagem e uma folga constante entre os discos são condições fundamentais para a produção de uma pasta de boa qualidade. Os rolamentos devem assegurar uma elevada estabilidade, operar a altas velocidades, suportar elevadas cargas axiais e permitir as deflexão do eixo. Que tipo de rolamento você acha que é o mais adequado para esta aplicação?

25 O tipo mais adequado é o rolamento Axial Autocompensador de rolos

26 Rolamento Axial Autocompensador de rolos Neste tipo de rolamentos, a carga é transmitida angularmente, em relação ao eixo do rolamento. Esta configuração, juntamente com os rolos assimétricos e as pistas de rolamento de concepção especial proporcionam a este rolamento as seguintes capacidades: Autocompensação insensível à flexão do eixo Pode suportar cargas axiais elevadas num dos sentidos e alguma carga radial Suporta velocidades relativamente elevadas Separável

27 Transportador sem-fim As máquinas utilizadas no setor agrícola necessitam freqüentemente de ser substituídos com facilidade e de suportar certo grau de desalinhamento. Os rolamentos constituem o único contacto entre o sem-fim e a máquina. Isto significa que os rolamentos devem manter o eixo imobilizado axialmente e suportar cargas axiais e radiais. É ainda muito importante que possam acomodar os erros de alinhamento iniciais. O rolamento mais adequado para esta aplicação é o rolamento Y

28 Rolamento Y Uma unidade de rolamentos Y é composta por uma chumaceira e um rolamento. Existem diferentes tipos de chumaceira, dependendo da aplicação e do tipo de equipamento. O rolamento apresenta um diâmetro exterior esférico-convexo, permitindo ao rolamento acomodar os desalinhamentos da montagem. As unidades de rolamentos Y são fáceis de montar e uma solução econômica para aplicações de baixa velocidade e carga reduzida, onde sejam necessários rolamentos vedados. Características: Solução econômica Capacidade para suportar desalinhamentos Montagem simples Vedantes de alta eficiência incorporados Manutenção reduzida ou sem manutenção

29 A unidade Y no transportador sem-fim:

30 Roda dianteira Os rolamentos SKF são usados nas rodas dianteiras dos veículos comerciais. Estas aplicações exigem rolamentos que possam suportar cargas muito elevadas. Os rolamentos devem suportar uma grande parte do peso do veículo e as forças induzidas pelo movimento, o que significa que devem suportar cargas muito elevadas, tanto radiais como axiais. O rolamento que satisfaz os esses requisitos é o rolamento de rolos cônicos.

31 Rolamento de Rolos Cônicos Os rolamentos de rolos cônicos apresentam rolos cônicos, anel interior e anel exterior também cônicos. São especialmente indicados para suportar cargas combinadas elevadas, mas apenas suportam cargas axiais num dos sentidos, sendo, por esta razão, normalmente montados em pares. Características: Capacidade para suportar cargas combinadas elevadas. Separáveis

32 Veja como os rolamentos de rolos cônicos são montados no eixo dianteiro de um veículo comercial.

33 SUMÁRIO Nesta lição, estudamos alguns dos tipos de rolamentos SKF mais comuns. Clique em cada uma das imagens de rolamentos para observar novamente as suas características mais importantes. Se desejar saber ainda mais sobre os rolamentos SKF, aceder no Catálogo Técnico

34 DESIGNAÇÕES Como a SKF fabrica uma extensa gama de rolamentos de diferentes tipos, configurações e tamanhos, é necessário utilizar um sistema de designações para descrever cada um dos rolamentos, de modo normalizado e reconhecido internacionalmente. Cada uma das designações permite especificar rigorosamente um rolamento ou componente, desde o tipo ao tamanho do furo central, até às configurações e versões especiais. Nesta lição, iremos aprender como funciona o sistema de designações dos rolamentos SKF de tamanhos métricos. Designações Básicas A designação de um rolamento de tamanho métrico pode ser composta por apenas uma designação básica, e uma ou mais designações suplementares, denominadas prefixos e sufixos. A designação básica permite identificar o tipo de produto, a configuração e tamanho normalizados e as designações suplementares identificam as versões especiais e os componentes dos rolamentos.

35 Os rolamentos SKF de configuração standard métrica são identificados por uma designação básica, composta, normalmente por 3, 4 ou 5 algarismos.

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37 Exemplo : A designação básica identifica um rolamento autocompensador de rolos com largura da série 2, diâmetro da série 2 e um diâmetro de furo central de 30mm

38 Designações Suplementares As designações suplementares são compostas por prefixos e sufixos. Os prefixos identificam os componentes de um rolamento.

39 Os sufixos destinam-se a identificar as configurações diferentes da configuração original. Divivem-se em 4 grupos: Configuração interior Configuração exterior Configuração da gaiola Versões

40 Configuração interior Os rolamentos com sufixo A, B, C, D, E ou qualquer combinação destes sufixos apresentam um desvio ou modificação relativamente à configuração interior. As dimensões externas normais são contudo as mesmas. Como regra, o significado de cada letra é específico para um determinado tipo de rolamento ou série.

41 Configuração exterior A configuração exterior indica modificações, relativas, por exemplo, ao anel exterior, durante o processo de fabrico, de modo a que o rolamento possa aceitar vedantes, blindagem ou freios. As designações RS1 ou 2RS1 identificam um vedante de borracha acrilo-nitrílica de butadieno com reforço em chapa de aço em um ou dois lados do rolamento. O sufixo N designa um entalhe maquinado no anel exterior para montagem de um freio. A designação NR indica que o rolamento é fornecido de origem com uma caixa para freio e o respectivo freio. Outro exemplo de modificação à configuração exterior é o sufixo K para rolamentos com furo cônico.

42 Gaiola Os sufixos de designação internos e externos são seguidos por um sufixo de descrição da gaiola. O sufixo da gaiola indica o modo de fabricação da gaiola e o respectivo material. Uma letra suplementar juntamente com o sufixo designa ainda outra especificação.

43 Versões Os sufixos indicadores das versões são colocados no final da designação, após uma barra oblíqua. Os tratamentos térmicos, folgas especiais e lubrificação são alguns exemplos de sufixos versões comuns.

44 Sumário Nesta lição, aprendemos algumas informações importantes sobre as designações dos rolamentos. A designação básica permite identificar o Tipo de Produto, a Configuração e Tamanho Normalizados e as designações suplementares identificam as versões especiais dos rolamentos.