Como escolher rolamentos para bombas centrífugas e compressores volumétricos: tipo, ajuste, lubrificação, retentor e base de vida

Escolher primeiro o tipo pela divisão de carga e pela rotação

Fixe o tipo de rolamento antes de tocar na folga, nos ajustes ou na lubrificação. A decisão de tipo decorre de como a carga se divide entre radial e axial e de quão depressa gira o eixo.

Cargas pesadas apontam para rolamentos de rolos e cargas leves para rolamentos de esferas. Rotação alta favorece os de esferas, rotação baixa favorece os de rolos^1,11.

Uma posição que suporta apenas carga radial pode usar um rolamento de rolos cilíndricos N ou NU, que não admite carga axial nenhuma¹. Quando carga radial e axial chegam juntas, um rolamento de esferas de contato angular é o tipo indicado.

Suporta mais carga axial do que um rolamento rígido de esferas de tamanho comparável^1,16. O ângulo de contato é o ajuste seguinte: um ângulo maior compra capacidade axial e um menor favorece a rotação, pelo que as duas exigências negoceiam entre si¹⁶.

Peça ao fabricante que confirme o ângulo face à sua relação axial/radial real, já que nenhuma fonte aqui dá uma tabela ângulo-carga.

Dispor um rolamento fixo e um livre

Um eixo sobre dois apoios precisa geralmente de um rolamento que o fixe positivamente e de outro livre para se deslocar axialmente⁹. A razão é térmica: o eixo e o alojamento crescem de forma diferente, ou as tolerâncias axiais acumulam-se entre os dois assentos.

Um par de rolamentos fixados axialmente luta contra esse movimento e carrega-se de impulso parasita⁹. O rolamento livre mais limpo é um de rolos cilíndricos com uma só pista reta, porque os rolos deslizam simplesmente ao longo do percurso reto sob lubrificação⁹.

Se em vez disso usar um rolamento rígido de esferas, um de contato angular de duas carreiras, um de rolos cónicos ou um de rolos esféricos, a prática usual é deixar o seu anel externo deslizar no alojamento⁹. Decida qual assento fixa e qual fica livre antes de libertar o desenho do alojamento.

Essa escolha fixa o ajuste do anel externo em cada extremidade.

Tratar folga e ajustes como uma só decisão

Os ajustes de interferência não são gratuitos: um ajuste apertado no eixo dilata o anel interno e um apertado no alojamento comprime o anel externo. Ambos consomem folga interna⁴.

Apertando o suficiente, a folga de funcionamento torna-se negativa, o que se manifesta como atrito excessivo e falha precoce⁴. O objetivo é uma folga operacional perto de zero, e qualquer folga residual pode ser retirada com anilhas ou molas que pré-carregam o rolamento⁴.

A pré-carga é uma ferramenta com teto. Passado o ótimo, a rigidez sobe apenas marginalmente enquanto o atrito e o calor sobem e a vida cai de forma substancial²⁴.

Nos rolamentos de rolos cilíndricos, que exigem ajustes mais apertados e partem com mais folga, a folga Normal (CN) é normalmente preferida a C3 para que a zona carregada não encolha após a montagem¹².

As classes de alojamento escolhem-se pelo tipo de carga e por se o anel tem de poder deslocar-se; JS7 e K7 são citadas para motores elétricos, bombas e apoios principais de cambota²¹. Trate isso como classe de partida e peça ao fabricante que confirme o par face ao seu ajuste e temperatura reais.

Verificar a rotação como n·dm face ao lubrificante, não o regime de catálogo

Uma velocidade limite de catálogo é um número condicional. Aplica-se a rolamentos de conceção padrão sob carga normal, grosso modo C/P ≥ 16 e Fa/Fr ≤ 0,25.

Desloca-se com o tipo, as dimensões, a precisão, o tipo e a quantidade de lubrificante, a forma e o material da gaiola, e a carga^3,18. Acima de 80% do valor de catálogo deve consultar-se o fabricante em vez de usar a cifra como critério de aprovação³.

Para o lubrificante em si, calcule n·dm — rotação vezes o diâmetro primitivo do conjunto de esferas — e compare-o com a rotação máxima da graxa na respetiva ficha técnica¹¹.

Se n·dm exceder esse limite, a graxa não lubrificará adequadamente e um método de óleo como a névoa de óleo passa a ser a opção. A névoa de óleo trabalha mais fria a alta rotação mas exige um sistema externo de mistura e doseamento e ar filtrado¹¹.

O banho de óleo serve para rotação baixa, e qualquer via de óleo traz um ónus de vedação e fugas que a graxa não tem^11,20.

Adequar o retentor ao fluido e à classe IP

A vedação é o ponto onde a exposição ao fluido do processo entra na especificação do rolamento. Um rolamento vedado dá uma barreira firme contra pó, sujidade e salpicos de água e mantém a sua graxa para toda a vida com manutenção mínima, ao custo de atrito e binário de arranque ligeiramente maiores¹³.

Um rolamento aberto tem o atrito mais baixo mas nenhuma proteção e depende de lubrificação externa. Serve interiores limpos e lubrificados a óleo, não os húmidos ou sujos¹³.

Numa máquina elétrica, o desempenho de vedação exigido segue a classe IP da caixa segundo IEC 60034-5. Pode ser obtido com retentores integrados no rolamento, retentores externos de veio ou de labirinto, ou ambos²².

As máquinas pequenas em ar limpo e seco podem bastar-se com um retentor de fenda mais rolamentos tampados, enquanto as máquinas maiores com rolamentos abertos relubrificáveis podem precisar de retentores radiais, axiais e de labirinto combinados²². Onde o líquido salpicado é a ameaça, um retentor de labirinto sem contacto é a primeira barreira.

A linha de retentores CF de um fornecedor é oferecida para diâmetros de veio de 10 a 100 mm e até 200 °C em alumínio⁵. Esse intervalo são dados de produto desse fornecedor: verifique-o face ao diâmetro do seu veio e à temperatura em vez de assumir que cobre o seu serviço.

Declarar a base de vida no desenho

A vida nominal básica L10 é a vida à qual 90% de um grupo de rolamentos idênticos sobrevive sem descamação. É estatística porque a vida depende da estrutura, das dimensões, do material e do processo⁶.

Isso torna a cifra que põe no desenho um alvo, não uma propriedade do rolamento. Execute o cálculo L10 com a sua carga dinâmica equivalente real, e fixe uma fiabilidade acima dos 90% por omissão onde uma falha é dispendiosa ou crítica para a segurança²³.

Onde a lubrificação e a contaminação são os riscos reais, uma vida que tenha em conta o limite de carga de fadiga, a lubrificação e a contaminação vai além do L10 básico; o L10mh da SKF é um desses métodos²⁴.

O mínimo de 30 h no exemplo de servomotor da SKF é o requisito desse caso, não uma cifra para copiar para um desenho de bomba ou compressor²⁴. Escreva a meta de fiabilidade e a base de carga na especificação, para que as propostas sejam comparadas com a mesma definição de vida.

Verificações antes da libertação

São os pontos que ficam fora das etapas de tipo, ajuste e lubrificação e que é fácil deixar em aberto até o desenho já estar emitido.

• ✓Confirme o alinhamento que o eixo e o alojamento conseguem realmente suportar; um rolamento de esferas autoalinhante admite até 3° aberto e 1,5° vedado, e custa menos do que um rolamento de rolos esféricos.
• ✓Decida se é instalada monitorização de vibrações, já que dá aviso precoce de dano e permite planear a substituição.
• ✓Defina um alarme de variação de temperatura: um desvio superior a 50 °F justifica investigação seja qual for a leitura absoluta.
• ✓Peça ao fabricante que confirme o grupo de folga e a pré-carga face ao seu ajuste e temperatura de funcionamento.
• ✓Levante o custo unitário, o prazo e a intercambiabilidade diretamente com o fornecedor; nenhuma fonte deste conjunto os traz.

Onde as fontes divergem sobre a folga

As indicações sobre a folga não encaixam de forma limpa, e a divergência importa porque decide se especifica CN ou um conjunto pré-carregado.

Antes de solicitar uma cotação

• Peça ao fornecedor evidências específicas do modelo e registre a condição que mudaria sua decisão de compra.
• Peça ao fornecedor evidências específicas do modelo e registre a condição que mudaria sua decisão de compra.
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