Montagem e desmontagem de rolamentos industriais: trajetória da força, faixa de aquecimento e sinais de falha

Elimine qualquer procedimento que empurre o rolamento através dos elementos rolantes

É a trajetória da carga, e não a ferramenta, o que danifica o rolamento. A força durante a montagem deve ser aplicada ao anel que está sendo montado e nunca transmitida através dos elementos rolantes¹.

Se a força vai apenas ao anel interno, as esferas podem ser pressionadas contra o anel externo e riscar a pista de rolagem, o que depois aparece como ruído em operação²⁸.

O anel interno é a peça que se encaixa no eixo rotativo, e por isso é o ponto natural de empuxo para um ajuste no eixo — mas é exatamente por isso que o anel oposto precisa ser apoiado, em vez de ficar livre para receber a reação através do conjunto de esferas²¹.

Golpear ou carregar diretamente o anel externo durante a instalação danifica a pista de rolagem, gera ruído e prejudica a capacidade do rolamento de suportar cargas externas¹⁵. Quando ambos os anéis são montados ao mesmo tempo, uma placa de apoio aplica pressão uniforme aos dois²⁸.

As fontes não especificam um procedimento passo a passo de apoio do anel oposto nem a magnitude da força a usar, de modo que o arranjo de reação é um item de procedimento a redigir e verificar, não um valor com fonte.

Prensagem ou montagem a quente: qual ajuste empurra a escolha para o aquecimento

Um rolamento de furo cilíndrico geralmente é montado no eixo por ajuste com prensagem, ou por aquecimento para expandir o diâmetro interno antes da montagem, como ajuste por contração¹⁵. A escolha depende do tipo de rolamento e da forma do ajuste.

Os anéis internos normalmente exigem ajuste com interferência e, para rolamentos maiores ou maior interferência, a montagem a quente reduz o risco de dano à pista de rolagem durante a prensagem¹⁵.

Esse é o mecanismo por trás da preferência: prensar um anel grande e fortemente interferido exige alta força axial, e qualquer parte dessa força que alcance o conjunto de esferas ou rolos risca a pista de rolagem. Aquecer o anel primeiro elimina a maior parte da força necessária para assentá-lo.

Para ajustes justos, aquecer o rolamento ou resfriar o eixo simplifica a instalação¹. Se o anel externo exigir ajuste com interferência, o rolamento pode em vez disso ser resfriado com gelo seco para encolher antes da montagem, e, nesse caso, é necessário primeiro aplicar tratamento anticorrosivo¹⁵.

Antes de qualquer um dos caminhos, confirme que as dimensões do rolamento correspondem ao suporte e ao eixo e que as superfícies de contato usinadas estão perpendiculares; dimensões incompatíveis ou superfícies não perpendiculares causam excentricidade e concentração de tensão durante a prensagem¹⁵.

Definindo uma faixa de aquecimento que você possa defender

A prática de montagem relatada é aquecer o rolamento a entre 80 e 100 C para montá-lo com interferência em um eixo²⁰.

Picos de indução de curta duração até 225 C mostraram-se capazes de evitar o amolecimento mesmo quando o aço em si foi revenido a 150 C após transformação martensítica, e um pico de 40 segundos a 230 C é relatado como equivalente em dureza a um tratamento de uma hora a 150 C²⁰.

A razão pela qual o extremo superior importa é metalúrgica: o aço para rolamentos revenido em baixa temperatura amolece durante serviço prolongado acima de cerca de 200 C, que é o seu limite máximo de temperatura de serviço²⁰.

Um pico de indução de curta duração não é a mesma exposição que um banho em forno ou óleo, e as fontes os tratam separadamente. O que as fontes não fazem é transformar qualquer um desses valores em um máximo regente para um tipo de rolamento específico.

Registre a faixa como um limite de procedimento que você define com o fornecedor do rolamento e peça o limite de diferencial de temperatura e a temperatura máxima de imersão para o rolamento exato que está montando.

Verifique se o ajuste com interferência não consumiu a folga de funcionamento

Quando a pista interna de um rolamento é montada em um eixo com ajuste com interferência, o diâmetro externo da pista interna se expande, o que reduz a folga interna fabricada, ou de bancada¹⁶.

Se essa redução efetiva da folga interna radial não for calculada corretamente, pode não sobrar folga de bancada suficiente para proporcionar qualquer folga de operação¹⁶.

Uma certa folga interna é necessária para evitar geração excessiva de calor, e perdê-la leva à fuga térmica: a operação inicial gera calor, a temperatura mais alta do rolamento produz folga interna negativa, o que gera mais calor, e assim por diante, até que o rolamento fique quente demais para sua lubrificação e falhe rapidamente¹⁶.

Este é um ponto de verificação de seleção tanto quanto de montagem — o ajuste que você especifica e a classe de folga que você pede precisam ser considerados juntos, e as fontes não publicam um valor de redução de folga a subtrair.

Pergunte ao fornecedor qual redução de folga o ajuste especificado produz nesse tamanho de rolamento.

Ferramentas: o que o método escolhido exige e o que eliminar

A escolha das ferramentas é um dos fatores que afetam o rendimento da instalação e a vida útil do rolamento, portanto resolva-a antes de o trabalho começar, e não junto à máquina¹³.

• ✓Use ferramentas de montagem e desmontagem projetadas para a finalidade; ferramentas improvisadas, como uma barra de cobre, não são recomendadas porque podem deformar o rolamento, danificar os elementos rolantes ou causar a falha do rolamento [S13].
• ✓Para rolamentos maiores com ajuste com interferência, use uma prensa ou sistema hidráulico para aplicar pressão uniforme em vez de força de impacto [S1].
• ✓Evite martelos e força excessiva durante a instalação, que podem danificar o rolamento e os componentes ao redor [S1].
• ✓Ao usar um bucha (manga), mantenha-a centralizada e bata levemente para evitar excentricidade ou dano [S13][S28].
• ✓Ao montar anéis internos e externos simultaneamente, use uma placa de apoio para aplicar pressão uniforme aos dois anéis [S28].
• ✓Antes de instalar um rolamento novo, confirme que o número do modelo está correto, verifique se a folga radial atende ao requisito aplicável e inspecione as superfícies de ajuste quanto a riscos, poeira ou resíduo de molde de areia, limpando com pedra de óleo ou pano se necessário [S13].
• ✓Se instalar um rolamento usado, verifique as superfícies das esferas ou rolos quanto a rebarbas, riscos ou trincas [S13].

Lendo os sinais de que a montagem ou desmontagem já causou dano

Ruído após a instalação não significa necessariamente que o rolamento está defeituoso. Fontes comuns incluem dano à pista de rolagem por carregamento incorreto do anel externo, instalação excêntrica, condições inadequadas de prensagem ou lubrificação insuficiente²⁸.

Como várias dessas causas produzem o mesmo sintoma, identificar a causa raiz significa revisar o método de ajuste, as condições do ajuste e a lubrificação em conjunto, em vez de substituir o rolamento e repetir o procedimento²⁸. A temperatura é o segundo indicador.

Um rolamento operando entre 250 e 300 F provavelmente está em algum estágio de falha, e a vida restante pode ser altamente variável; nesse ponto, aplique outras tecnologias preditivas, como ensaio de vibração, infravermelho e ultrassom, e aumente a frequência de monitoramento até que a ação corretiva seja tomada⁵.

As categorias de dano visível que uma desmontagem de inspeção pode confirmar incluem falso brinelling, corrosão por atrito (fretting), indentações, fraturas, desgaste abrasivo, corrosão e spalling prematuro por fadiga de contato¹⁸.

As fontes não fornecem limiares de aceitação de folga residual, excentricidade ou vibração, nem um mapeamento de causa raiz para smearing, erosão elétrica ou dano de gaiola e retentor por montagem, de modo que os critérios de aceitação após a montagem permanecem um item a verificar pelo comprador.

Consequências comerciais e os pontos de verificação que as fontes não podem fornecer

Errar o procedimento tem um custo de cadeia de suprimentos além do custo de reparo. Em um caso relatado em uma siderúrgica, o fabricante original cotou um prazo de quatro semanas contra entrega em 72 horas de um substituto com referência cruzada³⁰.

Esse contraste é a parte utilizável do caso; o rolamento específico, o resultado da inspeção e o número de tempo de parada são o relato do próprio fornecedor e não devem ser lidos como referência de mercado.

A disponibilidade de ferramentas é a outra alavanca comercial: fornecedores estocam sacadores, aquecedores por indução, ferramentas de montagem e desmontagem, ferramentas de alinhamento e termômetros de infravermelho como caminho para instalação e remoção sem danos¹⁹.

Alguns fabricantes de rolamentos também oferecem reparo e recondicionamento, engenharia de serviço e treinamento antes e depois da venda, o que é um caminho a considerar quando o histórico de falhas aponta para o procedimento e não para o rolamento¹⁸.

Nenhuma fonte deste conjunto declara como uma reivindicação de garantia é tratada após montagem incorreta, nem compara o custo de comprar ferramentas versus terceirizar o trabalho, de modo que ambos devem ser resolvidos com o fornecedor e com sua própria gestão de manutenção.

Onde as fontes discordam ou permanecem em silêncio sobre valores

Nenhum dos valores abaixo está consolidado como especificação por este conjunto de fontes. Cada linha mostra o que de fato é relatado e o que verificar antes de citar um número em um procedimento.

O que as fontes não estabelecem

• Nenhuma fonte fornece temperatura máxima de aquecimento ou limite de diferencial de temperatura como especificação reguladora para um tipo de rolamento específico.
• Nenhuma fonte fornece limites de força ou de calor de desmontagem, critérios de seleção de extrator ou orientação sobre o ponto de reação.
• Nenhuma fonte fornece um procedimento explícito de apoio do anel oposto durante a montagem por prensagem.
• Nenhuma fonte fornece faixas de capacidade de ferramentas ou especificações de controle de temperatura.
• Nenhuma fonte fornece limiares de aceitação de folga residual, excentricidade ou vibração após a montagem.
• Nenhuma fonte mapeia causas raiz de escorregamento (smearing), erosão elétrica ou dano de gaiola e vedação decorrentes da montagem.
• Nenhuma fonte aborda implicações de garantia de montagem inadequada ou compara o custo das ferramentas com a terceirização do trabalho.
• Nenhuma fonte cita norma ISO, DIN ou específica do fabricante aplicável, ou requisito de certificação de pessoal, para montagem ou desmontagem.