Rolamentos de caixas de eixo e de motores de tração ferroviários: tipo, isolamento, folga e lubrificação — o que as fontes sustentam

Por que motivo o rolamento é uma escolha de sistema e não quatro especificações separadas

Não pode fixar o tipo de rolamento antes de nomear a solicitação. As fontes ligam cada escolha a uma condição de carga, e não ao rolamento isolado.

Carga pesada ou de choque com anel interior rotativo comanda a decisão sobre folga e ajuste do veio. A tabela de ajustes nomeia os fusos de eixo de material circulante ferroviário e os motores de tração exatamente nessa linha¹⁵.

A caixa de eixo acrescenta uma segunda condição: o seu anel exterior está parado. É isso que torna o ajuste do alojamento uma questão distinta do ajuste do veio¹⁸.

No motor de tração, é o próprio acionamento que altera o rolamento. Os conversores de frequência com modulação por largura de impulso e comutação rápida provocam frequentemente erosão elétrica nos rolamentos.

As máquinas alimentadas por conversor exigem, por isso, atenção especial já na fase de seleção¹⁰. Essa erosão manifesta-se como crateras ou como um padrão ondulado regular.

A causa indicada é a corrente que atravessa o rolamento, proveniente da tensão de veio do variador e de uma ligação à terra deficiente¹⁷. A lubrificação fecha o ciclo, porque o calor e a velocidade alteram o que a massa ou o óleo têm de assegurar.

A velocidade de serviço influencia tanto a vida do rolamento como a do lubrificante. Tamanho, gaiola, lubrificação, folga e tipo de vedante têm de ser considerados em conjunto na escolha do rolamento¹⁰.

Trate as quatro decisões como uma única configuração: mude a solicitação e pelo menos uma delas muda. Verifique se a sua especificação liga tipo, folga, ajuste e lubrificação à mesma condição de carga.

Excluir um tipo que não suporta o choque antes de comparar marcas

Comece pelo caráter da carga, porque elimina tipos mais depressa do que qualquer comparação de preços. Os rolamentos de esferas usam contacto pontual e os de rolos contacto linear, o que altera o atrito, a capacidade de carga e a sensibilidade ao choque.

A divisão prática é esferas para velocidade alta com baixo atrito e rolos para cargas mais pesadas e condições de choque ou impacto⁸. Essa divisão não é um salvo-conduto para os rolos.

Os elementos rolantes podem ficar danificados sob impacto elevado. A indicação é selecionar tipos resistentes ao impacto em vez de assumir que qualquer rolo serve⁶.

Onde dominam choque e vibração, é oferecida uma gaiola de aço temperado como proteção contra choque e aceleração. Há gaiolas de latão para choque e vibração extremos, aceleração elevada e lubrificação mínima³.

A velocidade puxa no sentido contrário. Os rolamentos de esferas são normalmente mais adequados a alta velocidade do que os de rolos.

A velocidades muito elevadas, rolamentos de alta precisão ou híbridos podem ser benéficos. Mas essa decisão exige uma análise do comportamento dinâmico da máquina¹⁰.

Num motor de tração está a pesar os dois extremos ao mesmo tempo. Verifique a capacidade dinâmica e a velocidade limite do candidato no catálogo antes de o pré-selecionar⁸.

Isolado, híbrido ou totalmente cerâmico para o motor de tração

O conjunto de prevenção contra a erosão elétrica está enunciado com clareza: anéis de ligação à terra do veio, rolamentos isolados ou cerâmicos (híbridos) e uma ligação à massa correta¹⁷. Qual deles especifica é uma decisão diferente de saber se precisa deles.

Os rolamentos híbridos têm anéis de aço para rolamentos e elementos rolantes de nitreto de silício. As esferas cerâmicas isolam o alojamento do veio em motores CA e CC e em geradores¹.

A mesma fonte posiciona o híbrido como um melhoramento adicional das propriedades de isolamento, sobretudo para aplicações com conversor de alta frequência. Indica os rolamentos rígidos de esferas de uma carreira e os de rolos cilíndricos de uma carreira como variantes para motor e gerador¹.

Os rolamentos totalmente cerâmicos com anéis e esferas de zircónia ou de nitreto de silício estão posicionados para isolamento elétrico completo. O híbrido é descrito como a opção industrial de arranque comum, que equilibra os benefícios da esfera cerâmica com a resistência do anel metálico¹⁶.

Um fornecedor afirma que os seus rolamentos híbridos têm também maior velocidade admissível e vida útil mais longa do que rolamentos totalmente de aço do mesmo tamanho. Acrescenta que se comportam extremamente bem em condições vibratórias ou oscilantes¹.

É uma afirmação do fornecedor sobre o seu próprio produto, não um resultado de ensaio independente. Avalie-a como uma oferta, não como uma referência.

Nenhuma fonte dá aqui uma cifra de tensão, corrente ou impedância a partir da qual o isolamento seja suficiente. Esse limiar tem de vir do fornecedor do motor ou do rolamento.

Peça essa cifra ao fornecedor antes de especificar uma opção de isolamento.

Classe de folga e ajustes para a caixa de eixo e o motor de tração

As tabelas de ajustes dão-lhe a direção mesmo quando retêm os números. Para carga pesada ou de choque com anel interior rotativo são necessários rolamentos com folga interna superior ao padrão.

A tolerância do veio é n6, p6 ou r6 conforme a faixa de tamanho¹⁵. A decisão de folga é, portanto, superior ao padrão e não uma classe com nome¹⁵.

O lado do alojamento divide-se conforme a solicitação. As caixas de eixo de material circulante ferroviário levam um furo H7 com anel exterior facilmente deslocável sob carga de anel exterior parado¹⁸.

Os motores de tração aparecem sob carga de choque elevada com um ajuste não deslocável M7¹⁸. São duas condições diferentes, não uma contradição.

Não transponha uma para a outra. A folga C3 ou C0 é descrita para chumaceiras de pé divididas SNT com rolamentos de rolos esféricos, um contexto de alojamento diferente.

Por isso não resolve a classe de folga ferroviária³. Nenhuma fonte dá aqui um intervalo de folga em micrómetros, uma janela de folga em serviço nem uma margem de dilatação térmica para um rolamento ferroviário.

Peça ao fornecedor o intervalo de folga que corresponde a superior ao padrão no seu furo e ajuste.

Massa ou óleo, e os limiares de temperatura e velocidade que obrigam a mudar

A massa lubrificante é a predefinição mais simples enquanto as temperaturas se mantiverem moderadas. A subida de temperatura por atrito no rolamento é geralmente menor com massa do que com um banho de óleo.

Isto verifica-se desde que se use o tipo e a quantidade corretos de massa e esta seja fornecida corretamente ao rolamento¹¹. O óleo entra quando precisa de arrefecimento adicional para atingir as temperaturas normais de serviço.

Essa necessidade pode vir de uma fonte de calor externa ou do calor gerado a alta velocidade, ou ainda quando o intervalo de relubrificação com massa é curto¹¹. Dois limiares dizem-lhe quando rever essa escolha.

A maioria dos utilizadores prefere manter as carcaças abaixo de 60 °C (140 °F). Acima disso, com massa, são necessários óleo especial, controlos de nível constantes e intervalos de reengraxamento muito mais curtos⁵.

Qualquer velocidade de serviço dentro de 80 % da velocidade limite baseada em Ndm deve ser examinada com mais detalhe⁵. A quantidade de enchimento conta tanto como o tipo de lubrificante.

Encher em excesso a câmara do rolamento faz subir a temperatura e pode provocar falha. Em motores de alta velocidade a quantidade de massa deve ser mantida baixa¹⁴.

Os rolamentos vedados e lubrificados para a vida não podem ser relubrificados de todo. Então manda a vida da massa e o motor só é isento de manutenção em termos de lubrificação¹¹.

Para serviço ferroviário, nenhuma destas fontes nomeia um tipo de massa, óleo base, espessante, grau NLGI, quantidade de enchimento ou intervalo de relubrificação. Esses dados vêm do fornecedor, em função do seu ciclo de serviço.

Peça-os por escrito antes de aprovar o lubrificante.

O que incluir no pedido de cotação antes de se comprometer

As fontes sustentam uma expectativa de documentação e de material mesmo onde não dão qualquer número específico do ferroviário. O GCr15 (tipo SAE52100), um aço ao crómio de alto carbono, confere após têmpera e revenido dureza elevada e uniforme, resistência ao desgaste e resistência à fadiga.

O grau de aço e o seu tratamento térmico são, por isso, pontos legítimos a exigir documentados a um fornecedor⁷. A documentação completa com origem do material, registos de tratamento térmico e relatórios de inspeção é a prática de rastreabilidade indicada.

Inclui verificação dimensional e de material a 100 % para aplicações críticas com referência cruzada²⁰. Trate qualquer vida calculada como condicional.

A fórmula L10 pressupõe lubrificação limpa, montagem correta e condições normais. Contaminação, desalinhamento, lubrificação deficiente e vibração podem reduzir a vida real bem abaixo do valor calculado¹⁹.

Peça os números que este conjunto de provas não consegue fornecer.

• ✓Peça as capacidades de carga dinâmica e estática do rolamento proposto no seu furo, não um valor genérico de catálogo.
• ✓Peça o intervalo de folga interna em micrómetros que o fornecedor considera superior ao padrão para o seu ajuste de veio.
• ✓Pergunte que banda de tolerância do veio (n6, p6 ou r6) o fornecedor aplica no seu diâmetro de veio.
• ✓Confirme a tolerância do furo do alojamento: H7 para a caixa de eixo, M7 para a carcaça do motor de tração com choque elevado.
• ✓Peça a tensão ou a tensão de veio para a qual o isolamento proposto está qualificado, uma vez que nenhuma fonte a indica.
• ✓Solicite especificação da massa, óleo base, espessante, quantidade de enchimento e intervalo de relubrificação para a sua solicitação.
• ✓Solicite origem do material, registos de tratamento térmico e relatórios de inspeção dimensional com a cotação.

Onde as fontes divergem e o que resolve cada ponto

Duas destas divergências mudam o que especifica; a terceira muda apenas a forma como lê uma cotação. Mantenha ambos os lados visíveis até o seu fornecedor responder.

Antes de pedir uma cotação

• Peça os números de certificado, as entidades emissoras, o âmbito e a validade para o modelo exato e o mercado de destino.
• Peça ao fornecedor provas específicas do modelo e registe a condição que alteraria a sua decisão de compra.
• Peça ao fornecedor provas específicas do modelo e registe a condição que alteraria a sua decisão de compra.
• Peça ao fornecedor provas específicas do modelo e registe a condição que alteraria a sua decisão de compra.
• Solicite a ficha técnica completa com unidades, condições de ensaio e pressupostos de configuração.
• Peça ao fornecedor provas específicas do modelo e registe a condição que alteraria a sua decisão de compra.
• Solicite uma cotação escrita com base de preço, MOQ, ferramentas, condições de pagamento e prazo de produção.
• Confronte a documentação do fornecedor com a sua aplicação e o mercado de destino antes da aprovação.