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14 de novembro de 2019
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Manutenção

Instalação e ajustes de rolamentos

Para que o componente tenha o desempenho esperado, é importante que sua montagem seja feita de acordo com os procedimentos técnicos definidos pelo fabricante

Quando o assunto são rolamentos, práticas corretas de montagem e ajuste são fundamentais para que se possa obter uma vida útil plena e o desempenho esperado desses componentes.

Basicamente, o ajuste pode ser definido como o conjunto de folgas ou interferências existentes em um rolamento montado. As folgas internas do rolamento, por sua vez, são afetadas pelo nível do ajuste das pistas interna e externa. E fatores dependentes da aplicação – tais como carga, velocidade, posição, processo de instalação, tensões, projeto dos eixos e carcaças – também devem ser levados em conta.

Na montagem, os rolamentos recebem uma camada de anticorrosivo, que é compatível com a maioria dos lubrificantes e não precisa ser removida antes da instalação. Os rolamentos são montados em um eixo ou em uma carcaça, que possuem ressaltos para assegurar que sejam montados no local e posição corretos e também mantenham a posição sob quaisquer condições de trabalho. Em alguns casos, os ressaltos podem ser substituídos por espaçadores ou anéis de trava.

Deve-se dar especial atenção às superfícies de montagem, principalmente no que tange à circularidade, perpendicularidade dos encostos e coaxialidade dos dois pontos de montagem. Além disso, os encostos devem ter uma seção suficiente para resistir aos esforços projetados.
Geralmente, as carcaças dos mancais são construídas em ferro fundido e recebem tratamento térmico para reduzir possíveis distorções. Mas carcaças menores para rolamentos de alta rotação normalmente são construídas em aço. Já os eixos são usinados em aço e recebem tratamento térmico, prevendo-se normalmente uma dureza de 45 a 50 HRC (Escala de Dureza Rockwell).

Na instalação, é importante


Quando o assunto são rolamentos, práticas corretas de montagem e ajuste são fundamentais para que se possa obter uma vida útil plena e o desempenho esperado desses componentes.

Basicamente, o ajuste pode ser definido como o conjunto de folgas ou interferências existentes em um rolamento montado. As folgas internas do rolamento, por sua vez, são afetadas pelo nível do ajuste das pistas interna e externa. E fatores dependentes da aplicação – tais como carga, velocidade, posição, processo de instalação, tensões, projeto dos eixos e carcaças – também devem ser levados em conta.

Na montagem, os rolamentos recebem uma camada de anticorrosivo, que é compatível com a maioria dos lubrificantes e não precisa ser removida antes da instalação. Os rolamentos são montados em um eixo ou em uma carcaça, que possuem ressaltos para assegurar que sejam montados no local e posição corretos e também mantenham a posição sob quaisquer condições de trabalho. Em alguns casos, os ressaltos podem ser substituídos por espaçadores ou anéis de trava.

Em alguns casos, é necessário utilizar aquecimento para montagem dos rolamentos

Deve-se dar especial atenção às superfícies de montagem, principalmente no que tange à circularidade, perpendicularidade dos encostos e coaxialidade dos dois pontos de montagem. Além disso, os encostos devem ter uma seção suficiente para resistir aos esforços projetados.
Geralmente, as carcaças dos mancais são construídas em ferro fundido e recebem tratamento térmico para reduzir possíveis distorções. Mas carcaças menores para rolamentos de alta rotação normalmente são construídas em aço. Já os eixos são usinados em aço e recebem tratamento térmico, prevendo-se normalmente uma dureza de 45 a 50 HRC (Escala de Dureza Rockwell).

Na instalação, é importante observar a limpeza dos componentes e utilizar as ferramentas adequadas, para que as pistas interna e externa sejam posicionadas corretamente no eixo ou na carcaça.

MONTAGEM

A montagem dos rolamentos é feita com ajuste de interferência, pois o giro em falso da pista no eixo ou carcaça irá desgastar o alojamento e o encosto, criando folga e danificando o rolamento e seus alojamentos. Note-se que o ajuste com interferência irá causar contração da capa e/ou expansão do cone, reduzindo a folga de fabricação. Essa redução da folga axial (end play) deve ser compensada na montagem.
Os rolamentos de esferas e de rolos cilíndricos podem ser montados individualmente, embora a montagem mais comum seja com dois rolamentos desse tipo. Em rolamentos de esferas, um dos rolamentos normalmente é fixo axialmente, enquanto o outro é montado com ajuste sem interferência e folga axial, para que possa se movimentar e compensar as variações de temperatura e outras necessidades. A folga interna é especificada pelo fabricante.

Modelo esquemático mostra a acomodação de cargas radiais e axiais em rolamentos

Os rolamentos de rolos cônicos são projetados para receber cargas radiais e axiais. Todavia, as cargas radiais criam uma força axial que precisa ser contrabalançada. Por essa razão, esses rolamentos são montados em pares, um contra o outro. Um dos sistemas de montagem, usado principalmente em rolamentos de menor diâmetro, consiste na prensagem no eixo ou na carcaça, utilizando-se uma prensa e um dispositivo adequado de contato. Nunca se deve aplicar pressão no anel interno para montar o rolamento em um eixo, nem no anel externo para executar a montagem na carcaça.

Em alguns casos é previsto o aquecimento dos rolamentos para montagem. Normalmente, isso é feito em banho de óleo ou por indução (não se pode usar água ou vapor, nem aquecimento direto por chama). A temperatura não deve ultrapassar 120oC, sendo que 95oC são suficientes para a maioria das aplicações. No caso de resfriamento, a temperatura limite é de 55oC negativos.

No caso de ajustes com alta interferência, esse procedimento simplifica bastante a montagem, uma vez que, após ser aquecido por 20 a 30 minutos, o rolamento pode deslizar no eixo. No caso de instalação de capa, pode-se aquecer o alojamento. Em seguida, são instaladas as porcas ou chapas de travamento. Os furos de lubrificação, quando houver, devem ser limpos cuidadosamente antes da instalação.

AJUSTE

Como regra geral, as pistas internas em rotação são montadas em ajustes com interferência. O ajuste normal fará com que a pista se mova e provoque desgaste no eixo e no encosto, podendo danificar o conjunto.

O mesmo raciocínio é válido para a utilização da pista externa em movimento, que deve ser montada com interferência na carcaça do mancal. Em contrapartida, a montagem fixa desses componentes é feita com ajuste normal, para permitir a montagem e desmontagem.

Os rolamentos de rolos cônicos são montados em pares, um contra o outro. Uma das pistas de ambos os rolamentos é fixa e a outra permite a regulagem, usando-se um encosto, porca de travamento, ressalto etc. O ressalto de um eixo deve ser suficientemente grande para permitir o encosto da face do anel interno, mas ao mesmo tempo ter uma dimensão que permita a remoção do rolamento com sacadores.

Nos rolamentos de rolos cônicos, define-se o ajuste como a folga axial entre a pista e os roletes. Essa regulagem é feita na montagem, permitindo otimizar o desempenho em quase todas as aplicações. Diferentemente de outros tipos de rolamentos, o ajuste não depende somente do posicionamento no eixo ou na carcaça.

Para esse tipo de rolamento, são definidos três tipos de ajuste. A saber, a Folga Axial (end play) entre pistas e roletes, que produz um movimento mensurável quando se aplica uma pequena força em um dos sentidos, com o rolamento em movimento; a Precarga (preload), que consiste da interferência axial entre roletes e pistas, de modo a eliminar o movimento axial quando se aplica uma força axial em qualquer sentido, com o rolamento em movimento; e Line-to-line, uma regulagem no ponto de transição entre a folga axial e a precarga.

A regulagem é feita na montagem inicial, antes da entrada do equipamento em serviço. Também pode ser feita após a entrada em serviço, devido a mudanças ambientais, dilatação térmica ou manutenção. Já a temperatura é função da velocidade de rotação e, à medida que o gradiente térmico aumenta, a folga axial se reduz.

Os limites de regulagem são definidos por diversos fatores, tais como tipo de aplicação, carga e ciclo de trabalho, variações de temperatura, deflexões, dimensões do rolamento, lubrificação, material do eixo ou carcaça e outros.

TEMPERATURA

A velocidade de um rolamento está limitada principalmente por sua temperatura interna, consequência de diversos fatores (apresentados abaixo) e do tipo, quantidade e eficiência do sistema de lubrificação. Se forem instalados adequadamente e tiverem lubrificação satisfatória, os rolamentos podem operar em alta rotação por muito tempo.

A temperatura de funcionamento de um rolamento depende de diversos fatores, entre os quais podem ser citados: fontes geradoras (rolamentos, retentores, engrenagens, embreagem, fluxo de óleo etc.), troca de calor entre os componentes, capacidade de dissipação do sistema e outros.
A dissipação também é afetada por diversos fatores. Isso inclui o gradiente de temperatura entre o rolamento e a carcaça ou o eixo, decorrente da configuração da carcaça, de fontes de calor próximas e de dispositivos externos como ventiladores, circulação de água ou ação dos componentes em rotação. Outro fator é o calor removido por um sistema de circulação de óleo ou pela lubrificação por graxa. Por fim, os modos de dissipação compreendem condução através do sistema, convecção interna, troca de calor por radiação com as superfícies vizinhas e outras.