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EI 101/CM 205/OT 206 – Mancais de Rolamento e Deslizamento EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO APRESENTAÇÃO Os mancais são, basicamente, suportes ou guias em que se apóia um eixo, de modo a reduzir o atrito e amortecer choques ou vibrações de partes móveis. São elementos muito comuns em todas as máquinas, e sua importância é fundamental para o bom funcionamento mecânico. Desta forma, o objetivo desse texto é o de analisar esses elementos das máquinas e, para tanto, foi organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 analisa os mancais conhecidos por simples ou planos, seus tipos e alguns de seus aspectos construtivos. No Capítulo 2 são estudados, especificamente, os mancais de rolamentos, seus tipos e alguns de seus aspectos construtivos. Na montagem de rolamentos é necessário atender várias regras básicas, pois isto afeta a precisão, a vida e o desempenho dos mesmos. Neste sentido, o Capítulo 3 aborda os procedimentos e as ferramentas empregadas para tanto. A desmontagem correta ou não dos rolamentos, afetam a precisão, a vida e o desempenho. Desta forma, no Capítulo 4 são abordadas as ferramentas empregadas para tanto. Finalmente, no Capítulo 5 se analisam as falhas dos rolamentos visando fornecer subsídios para evitar ocorrências futuras. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO ÍNDICE CAPÍTULO 1: MANCAIS SIMPLES OU PLANOS____________________________________ 1 RESUMO __________________________________________________________________________ 1 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 1 2.0 – MANCAIS SIMPLES OU PLANOS________________________________________________ 1 3.0 – MANCAIS RADIAIS ____________________________________________________________ 1 3.1 - Mancais de Bucha______________________________________________________________________ 1 3.2 - Semimancais __________________________________________________________________________ 2 3.3 - Mancais Bipartidos ______________________________________________________________ 2 3.4 - Mancais de Múltiplas Partes_______________________________________________________ 2 4.0 - MANCAIS DE GUIA ____________________________________________________________ 3 5.0 - MANCAIS DE ESCORA _________________________________________________________ 3 CAPÍTULO 2: MANCAIS DE ROLAMENTOS _______________________________________ 4 RESUMO __________________________________________________________________________ 4 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 4 2.0 – PARTES COMPONENTES_______________________________________________________ 4 3.0 – CLASSIFICAÇÃO DOS ROLAMENTOS___________________________________________ 5 3.1 – Conforme a Carga _____________________________________________________________________ 5 3.2 – Conforme os Elementos Rolantes _________________________________________________________ 5 4.0 – TIPOS E CARACTERÍSTICAS ___________________________________________________ 6 4.1 - Rolamentos Fixos de Uma Carreira de Esferas________________________________________________ 6 4.2 - Rolamentos de Uma Carreira de Esferas de Contato Angular ____________________________________ 6 4.3 - Rolamentos de Duas Carreiras de Esferas de Contato Angular ___________________________________ 6 4.4 - Rolamentos Autocompensadores de Esferas _________________________________________________ 6 4.5 - Rolamentos de Rolos Cilíndricos __________________________________________________________ 7 4.6 - Rolamentos de Rolos Agulha _____________________________________________________________ 7 4.7 - Rolamentos de Rolos Cônicos ____________________________________________________________ 7 4.8 - Rolamentos Autocompensadores de Rolos___________________________________________________ 8 4.9 - Rolamentos Axiais de Esferas_____________________________________________________________ 8 5.0 – IDENTIFICAÇÃO DE ROLAMENTOS ____________________________________________ 8 5.1 – Identificação do Tipo de Rolamento _______________________________________________________ 9 5.2 – Série de Dimensões ____________________________________________________________________ 9 5.3 – Símbolos dos Furos ____________________________________________________________________ 9 5.4 – Exemplos de Identificação ______________________________________________________________ 10 6.0 – CAIXAS DE ROLAMENTOS ____________________________________________________ 10 7.0 – REPRESENTAÇÃO DE ROLAMENTOS EM DESENHOS TÉCNICOS________________ 11 EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO CAPÍTULO 3: MONTAGEM DE ROLAMENTOS ___________________________________ 12 RESUMO _________________________________________________________________________ 12 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 12 2.0 - PRECAUÇÕES ________________________________________________________________ 12 3.0 – MONTAGEM A FRIO __________________________________________________________ 13 4.0 – MONTAGEM COM AQUECIMENTO ____________________________________________ 14 4.1 – Métodos de Aquecimento_______________________________________________________________ 14 4.2 – Aquecedores de Indução Magnética_______________________________________________________ 15 4.2.1 – Princípios do aquecimento por indução ________________________________________________ 15 4.2.2 – Modelos de aquecedores indutivos____________________________________________________ 16 4.3 - Procedimentos Básicos Para a Utilização dos Aquecedores Indutivos _____________________________ 17 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ____________________________________________________ 19 CAPÍTULO 4: DESMONTAGEM DE ROLAMENTOS _______________________________ 20 RESUMO _________________________________________________________________________ 20 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 20 2.0 - EXTRATORES ________________________________________________________________ 20 3.0 – EXTRATOR HIDRÁULICO_____________________________________________________ 22 3.1 – Cilindro e Bomba Integrados ____________________________________________________________ 22 3.2 – Cilindro e Bomba Separáveis____________________________________________________________ 23 4.0 - DESMONTAGEM DE ROLAMENTO COM INTERFERÊNCIA NO EIXO _____________ 23 5.0 - DESMONTAGEM DE ROLAMENTO COM INTERFERÊNCIA NA CAIXA____________ 24 6.0 - DESMONTAGEM DE ROLAMENTOS MONTADOS SOBRE BUCHAS _______________ 25 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ____________________________________________________ 25 CAPÍTULO 5: FALHAS EM ROLAMENTOS_______________________________________ 26 RESUMO _________________________________________________________________________ 26 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 26 2.0 - MANUSEIO DE ROLAMENTOS _________________________________________________ 26 2.1 - Precauções no Manuseio________________________________________________________________ 26 2.2 - Instalação ___________________________________________________________________________ 26 2.3 - Verificações Durante a Operação _________________________________________________________ 26 3.0 - MANUTENÇÃO DO ROLAMENTO ______________________________________________ 28 EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO 4.0 - INSPEÇÕES E AÇÕES CORRETIVAS____________________________________________ 28 4.1 - Ruído de Rolamento ___________________________________________________________________ 28 4.2 - Vibração do Rolamento ________________________________________________________________ 28 4.3 - Temperaturado Rolamento______________________________________________________________ 28 4.4 - Objetivos da Lubrificação_______________________________________________________________ 28 4.5 - Métodos de Lubrificação _______________________________________________________________ 28 4.6 - Reposição e Troca de Lubrificante ________________________________________________________ 29 5.0 - INSPEÇÃO DO ROLAMENTO __________________________________________________ 29 6.0 - MARCAS DE TRABALHO E CARGAS APLICADAS _______________________________ 30 7.0 - OCORRÊNCIAS NOS ROLAMENTOS E AÇÕES CORRETIVAS_____________________ 31 7.1 – Escamamento ________________________________________________________________________ 31 7.2 - Descascamento (Peeling) _______________________________________________________________ 33 7.3 – Arranhadura _________________________________________________________________________ 34 7.4 – Escorregamento ______________________________________________________________________ 35 7.5 – Fraturas_____________________________________________________________________________ 36 7.6 – Trincas _____________________________________________________________________________ 37 7.7 - Gaiola danificada _____________________________________________________________________ 38 7.8 – Impressões __________________________________________________________________________ 39 7.9 – Pitting______________________________________________________________________________ 40 7.10 – Desgaste ___________________________________________________________________________ 40 7.11 - Corrosão por Contato._________________________________________________________________ 41 7.12 - Esmagamentos (Falso Brinel). __________________________________________________________ 42 7.13 – Deslizamento._______________________________________________________________________ 43 7.14 – Superaquecimento ___________________________________________________________________ 43 7.15 - Corrosão Elétrica ____________________________________________________________________ 44 7.16 - Oxidação e corrosão __________________________________________________________________ 45 7.17 - Falha de instalação ___________________________________________________________________ 46 7.18 - Alteração na Coloração. _______________________________________________________________ 46 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ____________________________________________________ 46 EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO "A má informação é mais desesperadora que a falta de informação." Charles Caleb Colton (1780-1832) Poeta inglês. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO CAPÍTULO 1: MANCAIS SIMPLES OU PLANOS Este texto trata apenas dos mancais simples, enquanto o de rolamentos é analisado em capítulos específicos. RESUMO Este capítulo analisa os mancais conhecidos por simples ou planos, seus tipos e alguns de seus aspectos construtivos. 2.0 – MANCAIS SIMPLES OU PLANOS Os mancais simples ou planos são aqueles nos quais uma superfície se desloca apoiada em outra superfície, realizando um movimento deslizante. Consistem essencialmente de uma peça de forma adequada, em cujo interior gira o eixo que é sustentado pelo mancal. 1.0 - INTRODUÇÃO Os mancais são, basicamente, suportes ou guias em que se apóia um eixo, de modo a reduzir o atrito e amortecer choques ou vibrações de partes móveis. São elementos muito comuns em todas as máquinas, e sua importância é fundamental para o bom funcionamento mecânico. Em virtude das superfícies de ferro e aço originarem um desgaste excessivo ao atritarem entre si, os mancais devem ser forrados com um metal mais macio, que apresente menor coeficiente do atrito. Eles podem ser classificados em dois tipos, ou seja: Desta forma, é muito comum os mancais forrados com o metal Babbit ou latão branco, que é uma liga de estanho, antimônio o cobre. É macio, facilmente trabalhável, forte e resistente para suportar cargas que não sejam excessivas. a) simples ou de deslizamento, também chamados de fricção; e, b) de rolamento, também chamados de antifricção. Também são muito comuns os revestimentos a banho do liga do estanho ou de chumbo. Existem três tipos de mancais simples, ou seja, a) Mancais radiais; b) Mancais de guias; c) Mancais de escora 3.0 – MANCAIS RADIAIS Os mancais radiais suportam uma carga perpendicular ao eixo em rotação. Podem ser constituídos de uma só peça, em forma de tubo, sendo chamados de buchas. Entretanto, uma forma mais comum é a bipartida, sendo os mancais constituídos por duas partes acopladas, os casquilhos. Também existem os formados por quatro partes. Algumas vezes, o mancal não envolve totalmente o eixo, sendo então chamado, de semimancal. a) Deslizamento. 3.1 - Mancais de Bucha Os mancais de bucha são aqueles cujo eixo gira dentro de uma superfície cilíndrica de uma peça única. A carga aplicada no mancal atua em ângulo reto com o sentido longitudinal do eixo rotatório. b) Rolamento. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 1: Mancais Simples ou Planos - 1 Um exemplo típico deste tipo de mancal são as bronzinas de um motor a explosão. Figura 1- Mancais – Exemplos. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO 3.3 - Mancais Bipartidos Os mancais bipartidos consistem de duas secções unidas por parafusos, formando um cilindro. Estes mancais são os de uso mais comum. São aplicados, por exemplo, nos eixos de manivela dos motores de automóveis, nas bielas, etc. Figura 2 – Mancal de bucha – Exemplos. 3.2 - Semimancais Os semimancais são mancais que não envolvem totalmente o eixo ou munhão. São usados nos locais onde a carga atua sempre no mesmo sentido e muito comuns nos eixos de vagões ferroviários. Figura 4 – Mancal bipartido – Exemplos. 3.4 - Mancais de Múltiplas Partes Os mais comuns são os mancais de 4 partes e são encontrados especialmente nas máquinas a vapor. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 1: Mancais Simples ou Planos - 2 Este tipo de mancai possui a vantagem de poder ser colocado em lugares inacessíveis para os mancais de outro tipo, além de poder suportar cargas mais elevadas. Figura 3 – Exemplos de semimancal. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO 4.0 - MANCAIS DE GUIA Nos mancais de guia, o movimento se realiza geralmente em linha reta, efetuando, uma das superfícies, um movimento alternativo em relação à outra. Um mancal de guia pode ou não sustentar uma carga. 5.0 - MANCAIS DE ESCORA O movimento é rotatório, porém a carga atua segundo a direção longitudinal do eixo rotativo. São encontrados nas máquinas em que o movimento de certas peças produz esforços axiais sobre o eixo, tendendo a empurrá-lo em determinado sentido. Figura 5 – Mancal de escora ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 1: Mancais Simples ou Planos - 3EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO CAPÍTULO 2: MANCAIS DE ROLAMENTOS f) Permitem a utilização com folga negativa (condição de pré-carga) para aumentar a rigidez. RESUMO Este capítulo analisa os mancais de rolamentos, seus tipos e alguns de seus aspectos construtivos. 2.0 – PARTES COMPONENTES Basicamente, os rolamentos compõem-se das quatro partes principais ilustradas na figura 1. 1.0 - INTRODUÇÃO Os mancais de rolamento também são conhecidos como mancais antifricção. Eles substituem o atrito de deslizamento pelo de rolamento, diminuindo a perda de potência por fricção e limitando, conseqüentemente, a elevação de temperatura. Como regra geral, a fricção produzida na partida e durante o funcionamento de um mancal antifricção são praticamente iguais. Os efeitos da carga, da velocidade e da temperatura sobre esta fricção também são pequenos. Os mancais de rolamento constituem-se em um mecanismo de alta precisão e seu dimensionamento é rigorosamente controlado, pois sua operação correta depende do controle estrito de suas dimensões. Evidentemente, este mancal não pode sofrer nenhum desgaste mensurável sem que seja afetado o seu funcionamento. Todo calor gerado neste tipo de mancal deve- se principalmente aos esforços de compressão e alongamento a que ele é submetido quando em trabalho. Os mancais de rolamento, como regra geral, não se desgastam, porém, sua vida é limitada pela fadiga do material que o compõe. Os rolamentos (mancais de rolamento) quando comparados aos mancais de deslizamento apresentam as seguintes vantagens: a) O atrito de partida e a diferença com o atrito dinâmico são pequenos; b) Com a avançada padronização internacional são intercambiáveis e possibilitam a utilização pela substituição simples; c) Possibilitam a simplificação da configuração dos conjugados, facilitando a manutenção e a inspeção; d) Em geral, podem apoiar simultaneamente a carga radial e a carga axial; 1 - anel interno; 2 - elementos rolantes; 3 - espaçadores ou gaiola. 4 - anel externo; e) A utilização em altas e baixas temperaturas é relativamente facilitada; ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 4 Figura 1 – Partes componentes de rolamentos. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO O anel interno geralmente se fixa solidamente ao eixo e gira com ele. b) rolos ou roletes: os elementos rolantes são formados de cilindros, rolos cônicos ou barriletes. Esses rolamentos suportam cargas maiores e devem ser usados em velocidades menores; O anel externo se aloja no receptáculo do mancal sendo fixa nele. A função dos espaçadores ou gaiola é fazer com que os elementos rolantes fiquem eqüidistantes, a fim de distribuir os esforços e manter concêntricos os anéis. As pistas e os elementos rolantes são de aço duro, recebendo acabamento espelhado, ao passo que os espaçadores são de metal mole e sua função é manter os elementos rolantes na posição correta. 3.0 – CLASSIFICAÇÃO DOS ROLAMENTOS 3.1 – Conforme a Carga Os rolamentos classificam-se de acordo com as forças que eles suportam e podem ser: a) Cilíndrico. a) radiais: não suportam cargas axiais e impedem o deslocamento no sentido transversal ao eixo; b) axiais: não podem ser submetidos a cargas radiais. Impedem o deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo; c) mistas: suportam tanto carga radial como axial. Impedem o deslocamento tanto no sentido transversal quanto no axial. 3.2 – Conforme os Elementos Rolantes Em relação aos elementos rolantes, os rolamentos podem ser de: b) Cônicos. a) esferas: os elementos rolantes são esferas. Apropriados para rotações mais elevadas. Figura 3 – Rolamentos de rolos. c) agulhas: os elementos rolantes são de pequeno diâmetro e grande comprimento. São recomendados para mecanismos oscilantes, onde a carga não é constante e o espaço radial é limitado. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 5 Figura 4 – Rolamentos de agulhas. Figura 2 – Rolamento de esferas. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO 4.0 – TIPOS E CARACTERÍSTICAS 4.1 - Rolamentos Fixos de Uma Carreira de Esferas Os rolamentos fixos de uma carreira de esferas são entre os de tipo mais representativo e atendem um vasto campo de aplicações. O canal da pista no anel interno e no anel externo apresentam um perfil lateral em arco, com raio ligeiramente maior que o raio das esferas. Além da carga radial, permite o apoio da carga axial em ambos os sentidos. O torque de atrito é pequeno, sendo o mais adequado para aplicações que requerem baixo ruído e vibração, e em locais de alta velocidade de rotação. Figura 6 - Rolamento de uma carreira de esferas de contato angular Neste rolamento, além do tipo aberto, existem os blindados com placas de aço, os vedados com proteção de borracha, e os com anel de retenção no anel externo. 4.3 - Rolamentos de Duas Carreiras de Esferas de Contato Angular Geralmente, as gaiolas utilizadas são as prensadas de aço. Os rolamentos de duas carreiras de esferas de contato angular, possuem a configuração básica de duas peças do rolamento de uma carreira de esferas de contato angular dispostas costa a costa, em que os anéis internos e externos estão cada qual integrados numa única peça. Conseqüentemente, têm a capacidade de apoiar a carga axial em ambos os sentidos. Figura 5 – Rolamento fixo de uma carreira de esferas. 4.2 - Rolamentos de Uma Carreira de Esferas de Contato Angular Os rolamentos deste tipo permitem o apoio da carga radial e num único sentido a carga axial. A esfera e os anéis interno e externo formam ângulos de contato de 15°, 25°, 30° ou 40°. Quanto maior o ângulo de contato maior será a capacidade de carga axial, e quanto menor o ângulo de contato melhor será para altas rotações. Figura 7 - Rolamentos de duas carreiras de esferas de contato angular. 4.4 - Rolamentos Autocompensadores de Esferas ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 6 O anel interno possui duas pistas e a pista do anel externo é esférica. O centro do raio que forma esta superfície esférica é coincidente ao centro do rolamento, conseqüentemente, o anel interno, as esferas e a gaiola inclinam-se livremente em relação ao anel externo. Normalmente, duas peças do rolamento são contrapostas e utilizadas com o ajuste da folga. Geralmente, as gaiolas utilizadas são as prensadas de aço, mas para os rolamentos de alta precisão com ângulo de contato menor que 30°, são utilizadas principalmente, as gaiolas de poliamida. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO Os erros de alinhamento que ocorrem devido aos casos como o do desvio na usinagem do eixo e alojamento, e as deficiências na instalação são corrigidos automaticamente. 4.6 - Rolamentos de Rolos Agulha Nos rolamentos de rolos agulha são inseridos um grande número derolos finos e alongados com comprimento de 3 a 10 vezes o diâmetro. Conseqüentemente, com a reduzida proporção do diâmetro externo em relação ao diâmetro do círculo inscrito dos rolos, possuem capacidade de carga radial comparativamente maior. Além disso, existem também os rolamentos de furo cônico que são fixados através de buchas. Existem vários tipos de rolos agulha, como os de anel externo estampado em chapa de aço especial, os sólidos de anéis usinados, as gaiolas com os rolos e sem anéis, os rolos comando, etc. Além disso, existem tipos e classificações como: com anel interno e sem anel interno ou com gaiola e sem gaiola. Nos rolamentos com gaiola são usadas, principalmente, as gaiolas prensadas de aço. Figura 8 - Rolamentos autocompensadores de esferas. 4.5 - Rolamentos de Rolos Cilíndricos Rolamentos de construção simples em que os rolos de forma cilíndrica estão em contato linear com a pista. Possuem uma grande capacidade de carga, principalmente, apoiando a carga radial. Como o atrito entre os corpos rolantes e o rebordo do anel é reduzido, são adequados para altas rotações. Os rolamentos de duas carreiras de rolos cilíndricos têm uma alta rigidez em relação à carga radial, e são usados principalmente em fusos de máquinas-ferramenta. As gaiolas normalmente usadas são as prensadas de aço e as usinadas de latão, há também uma parcela com gaiolas de poliamida. Figura 10 - Rolamentos de rolos agulha. 4.7 - Rolamentos de Rolos Cônicos Os rolos cônicos trapezoidais inseridos como corpos rolantes são guiados pelo rebordo maior do anel interno. De grande capacidade de carga permitem o apoio da carga radial e num único sentido a carga axial. O anel interno (cone) e o anel externo (capa) podem ser instalados independentemente por serem separáveis. Conforme o ângulo de contato estão classificados em: ângulo normal, ângulo intermediário e ângulo grande. Na classificação pelo número de carreiras, há também os rolamentos de duas e de quatro carreiras de rolos cônicos. Geralmente, as gaiolas utilizadas são as prensadas de aço. Figura 9 – Rolamentos de rolos cilíndricos. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 7 EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO O anel a ser instalado no eixo é denominado de anel interno e o anel a ser instalado no alojamento é denominado de anel externo. Nos rolamentos de escora dupla, o anel central (anel intermediário) é o instalado no eixo. Os rolamentos axiais de esferas de escora simples suportam a carga axial em um sentido e os rolamentos de escora dupla suportam a carga axial em ambos os sentidos. No intuito de minimizar a influência de desvios na instalação, existem também os rolamentos axiais de esferas com contraplaca esférica no anel externo. Figura 11 - Rolamentos de rolos cônicos. Nos rolamentos pequenos são usadas, principalmente, as gaiolas prensadas de aço e nos rolamentos grandes as gaiolas usinadas. 4.8 - Rolamentos Autocompensadores de Rolos Rolamentos formados pelo anel interno com duas pistas, anel externo com pista esférica e os rolos com a superfície de rolagem esférica. Devido ao centro da pista esférica do anel externo ser coincidente ao centro do rolamento, permite o auto-alinhamento como os rolamentos autocompensadores de esferas. Conseqüentemente, quando houver erros de alinhamento em eixos e alojamentos ou flexão do eixo, são automaticamente ajustados, fazendo com que não ocorram cargas anormais no rolamento. Os rolamentos autocompensadores de rolos permitem o apoio da carga radial e em ambos os sentidos a carga axial. A capacidade de carga radial é grande e são adequados para aplicações com cargas pesadas e cargas de choque. Figura 13 - Rolamentos axiais de esferas. Os rolamentos com furo cônico podem ser instalados diretamente no eixo cônico ou podem ser instalados no eixo cilíndrico pela utilização das buchas de fixação ou de desmontagem. 5.0 – IDENTIFICAÇÃO DE ROLAMENTOS Os rolamentos possuem uma padronização internacional quanto à sua designação básica, a qual indica o tipo de rolamento e a correlação entre suas dimensões principais. As gaiolas normalmente utilizadas são as prensadas de aço, as usinadas de latão e as de poliamida. Essas designações básicas compreendem 3, 4 ou 5 algarismos, ou uma combinação de letras e algarismos, que indicam o tipo de rolamento, as séries de dimensões e o diâmetro do furo, nesta ordem. Figura 12 - Rolamentos autocompensadores de rolos. 4.9 - Rolamentos Axiais de Esferas ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 8 Os algarismos e as combinações de letras e algarismos possuem o seguinte significado: Os rolamentos axiais de esferas são constituídos por anéis em configuração de arruelas com canal e gaiolas com as esferas embutidas. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO a) o primeiro algarismo ou a primeira letra ou combinação de letras identifica o tipo do rolamento; b) os dois algarismos seguintes identificam a Série de Dimensões da ISO; o primeiro algarismo indica as séries de largura ou altura e o segundo a Série de Diâmetros; c) os últimos dois algarismos da designação básica indicam o tamanho do rolamento. 5.1 – Identificação do Tipo de Rolamento Os rolamentos são identificados como mostrado na tabela 1. Símbolo Tipo do rolamento 0 Rolamentos de duas carreiras de esferas de contato angular 1 Rolamentos autocompensadores de esferas 2 Rolamentos autocompensadores de rolos, rolamentos axiais autocompensadores de rolos 3 Rolamentos de rolos cônicos 4 Rolamentos rígidos de duas carreiras de esferas 5 Rolamentos axiais de esferas 6 Rolamentos rígidos de uma carreira de esferas 7 Rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular 8 Rolamentos axiais de rolos cilíndricos BK Buchas de agulhas com fundo C CARB HK Buchas de agulhas sem fundo K Conjuntos axiais de agulhas e gaiolas N Rolamentos de rolos cilíndricos Utiliza-se uma segunda e por vezes uma terceira letra para identificar a configuração das flanges, por exemplo, NJ, NU, NUP; as designações de rolamentos de duas ou de múltiplas carreiras de rolos cilíndricos começam sempre com NN. NA Rolamentos de agulhas com dimensões limite da ISO 15. NK Rolamentos de agulhas QJ Rolamentos de esferas de quatro pontos de contato T Rolamentos métricos de rolos, algumas dimensões métricas de acordo com a ISO 355-1977 Tabela 1 – Identificação dos tipos de rolamento. Note-se que cada rolamento padrão pertence a uma determinada série de rolamentos que é identificada pela designação básica sem a identificação do tamanho. As designações das séries incluem muitas vezes um sufixo A, B, C, D ou E ou uma combinação destas letras, como, por exemplo, CA. Estas são utilizadas para identificar diferenças no desenho interno, por exemplo, o ângulo de contato. 5.2 – Série de Dimensões Os fabricantes e usuários de rolamentos estão, por razões de preço, qualidade e facilidade de substituição, apenas interessados numa quantidade limitada de tamanhos de rolamentos. Por este motivo, a International Organization for Standardization (ISO)estabeleceu Planos de Dimensões para as dimensões limite de rolamentos métricos (ISO 15 para rolamentos radiais, exceto rolamentos axiais de rolos cônicos, ISO 355 para rolamentos radiais métricos de rolos cônicos e ISO 104 para rolamentos axiais). O Plano de Dimensões ISO para rolamentos radiais (exceto rolamentos de rolos cônicos) contém uma série progressiva de diâmetros externos padronizados para todos os diâmetros de furos normalizados organizados em Séries de Diâmetros 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3 e 4 (em ordem crescente do diâmetro externo). Dentro de cada Série de Diâmetros foram também estabelecidas diferentes Séries de Larguras (Séries de Larguras 8, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 em ordem crescente de largura). As Séries de Larguras para rolamentos radiais correspondem às Séries de Alturas para rolamentos axiais (Séries de Alturas 7, 9, 1 e 2 em ordem crescente de altura). Combinando as Séries de Diâmetros com as Séries de Larguras ou Alturas, obtêm-se as Séries de Dimensões identificadas por dois algarismos. O primeiro algarismo identifica as Séries de Larguras ou de Alturas e o segundo a Série de Diâmetros. No Plano de Dimensões ISO para rolamentos métricos de uma carreira de rolos cônicos, as dimensões limite são agrupadas para certas gamas do ângulo de contato a, conhecidas como Séries de Ângulos (Séries de Ângulos 2, 3, 4, 5, 6 e 7 em ordem crescente de ângulo). Baseando-se na relação entre os diâmetros externos e do furo e entre a largura total do rolamento e a altura da seção transversal, foram também estabelecidas as Séries de Diâmetros e Larguras. Neste caso, as Séries de Dimensões são obtidas combinando as Séries de Ângulos com as Séries de Diâmetros e Larguras. As Séries de Dimensões são designadas por uma combinação de um algarismo (para as Séries de Ângulos) e duas letras (a primeira para as Séries de Diâmetros e a segunda para as Séries de Larguras). 5.3 – Símbolos dos Furos ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 9 Em relação aos símbolos do furo ou diâmetro têm-se as seguintes regras: EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO 1ª Regra: Para rolamentos fixos de uma carreira de esferas pequenos e miniaturas (diâmetro de 1 à 9 mm). O número de identificação é composto por 3 dígitos, sendo que o último dígito indica a dimensão do furo em milímetros. 6 - Rolamentos rígidos de uma carreira de esferas; 0, 2 e 3 - Séries de diâmetros 0, 2 e 3, respectivamente; 07 - Diâmetro interno de 35 mm (7 x 5). Neste exemplo, os três rolamentos possuem o mesmo diâmetro interno, no entanto, o diâmetro externo e a largura são diferentes, variando-se a série dimensional. 601 : = 1 mm; 602 : = 2 mm; 609 : = 9 mm. 2ª Regra: Para as quatro dimensões a seguir, a regra é fixa, ou seja: Observe-se que, por convenção, a maioria das séries dimensionais dos rolamentos, o símbolo da largura é omitido, como nos rolamentos citados. xx00 : = 10 mm; xx01 : = 12 mm; xx02 : = 15 mm; 6.0 – CAIXAS DE ROLAMENTOS xx03 : = 17 mm. A caixa é o local onde o rolamento é montado para proteção e suporte, ou seja, é a construção que determina a posição do rolamento dentro do mancal, bloqueando ou não o rolamento axialmente. 3ª Regra: Para furos acima de 20 mm, têm-se uma regra, na qual basta multiplicar os dois últimos dígitos por 5. Um rolamento quando montado numa caixa apropriada proporciona intercambiabilidade, segurança econômica e operacional de sua disposição, sendo de fácil manutenção. xx04 : = 20 mm (04 x 5); xx05 : = 25 mm; xx96 : = 480 mm. Existem vários tipos de caixas (e muitas derivações) e, além disto, com a combinação adequada de vedadores, resulta uma extensa faixa de possibilidade de aplicações. 4ª Regra: Para furos maiores que 480 mm, após a série dimensional, acrescenta-se uma barra ( / ) e a dimensão nominal do diâmetro interno. Alguns tipos básicos de caixas são apresentados na figura abaixo. xx/500 : = 500 mm; xx/1800 : = 1800 mm; xx/7800 : = 7800 mm. 5.4 – Exemplos de Identificação Seja o caso de um rolamento identificado como NU310. Isto significa que ele é: NU – Rolamento de rolos cilíndricos; 3 - Série de diâmetros 3; 10 - Diâmetro interno de 50 mm (10 x 5). Se o rolamento é 6310, tem-se: 6 - Rolamentos rígidos de uma carreira de esferas; 3 - Série de diâmetros 3; 10 - Diâmetro interno de 50 mm (10 x 5). Em função do exposto, resulta uma conclusão importante, ou seja, rolamentos de tipos diferentes com a mesma série dimensional e o mesmo número de furo possuem as mesmas dimensões. 1 - inteiriça cega; 2 - inteiriça passante; 3 - esticadora; 4 - bipartida; 5 - flangeada quadrada; 6 - flangeada triangular. Por outro lado, para os rolamentos 6007, 6207 e 6307, tem-se: ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 10 Figura 14 – Tipos básicos de caixas. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO 7.0 – REPRESENTAÇÃO DE ROLAMENTOS EM DESENHOS TÉCNICOS Os rolamentos podem ser apresentados de duas maneiras nos desenhos técnicos, ou seja, da forma simplificada e simbólica, como mostrado a seguir. Tabela 2 – Representação de rolamentos. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2: Mancais de Rolamentos - 11 EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO CAPÍTULO 3: MONTAGEM DE ROLAMENTOS RESUMO Na montagem de rolamentos é necessário atender várias regras básicas, pois isto afeta a precisão, a vida e o desempenho dos mesmos. Neste sentido, este capítulo aborda os procedimentos e as ferramentas empregadas para tanto. 1.0 - INTRODUÇÃO A montagem de rolamentos pode ser realizada a frio ou a quente, com ou sem interferência no eixo. Em quaisquer destas situações, entretanto, podem ocorrer algumas dificuldades, basicamente devido à força a ser exercida para o encaixe do rolamento junto ao eixo. Assim, os métodos de montagem diferem de acordo com os tipos de rolamentos e das condições de ajuste. Rolamentos com furo cilíndrico são usualmente instalados por meio de uma prensa ou por aquecimento. Os rolamentos com furo cônico, por outro lado, podem ser instalados diretamente sobre eixos cônicos ou através de buchas de fixação. Normalmente, como os casos de eixo rotativo ocorrem em maior número, o anel interno necessita de ajuste com interferência. Os rolamentos instalados nas caixas ou nos alojamentos são ajustados com folga, contudo nos casos em que há interferência no anel externo, é comum fazer uso de uma prensa. Esses aspectos são analisados a seguir. 2.0 - PRECAUÇÕES Além da escolha do método correto de montagem e das ferramentas em perfeitas condições de uso mais adequadas, a montagem de rolamentos envolve os seguintes pontos básicos: Limpeza dos rolamentos e das peças conjugadas: Existem dois métodos de limpeza de rolamentos, ou seja, a frio e a quente. A limpeza a frio consiste na lavagem do rolamento com um solvente ou à base de petróleo. Sempre utilizar fluído e ferramentas limpas, utilizando um recipiente para primeiralavagem e um outro para o enxágüe final. Secar o rolamento lubrificá-lo e protegê-lo imediatamente após a secagem. Na limpeza a quente, utilizar um óleo fino com ponto de fulgor no mínimo de 250 ºC. Aquecer o óleo até aproximadamente 120 ºC. A limpeza a quente é muito eficaz. O resíduo de óleo no rolamento serve, temporariamente, como protetor contra oxidação; Limpeza do local da montagem: É essencial que a montagem de rolamentos seja efetuada em condições de rigorosa limpeza e utilizando-se o método correto e ferramentas adequadas, para assegurar um bom funcionamento e evitar danos prematuros. Se possível, a montagem deverá ser efetuada em uma sala seca e limpa, longe de locais onde haja usinagem de metais e máquinas que produzam partículas; Verificação da precisão de forma e dimensões dos assentos do eixo e da caixa: Tal verificação deve ser executada, pois podem ter ocorrido danos durante uma desmontagem. Deve haver uma inspeção cuidadosa dos componentes que posicionarão os rolamentos, bem como a verificação dos retentores e troca daqueles que estão danificados. Se houverem rebarbas, é necessário removê- las e efetuar a limpeza do eixo e encostos. Os lubrificantes utilizados para rolamentos devem ser sempre limpos, de boa qualidade e específico para sua aplicação. O lubrificante previne o contato metálico entre as partes do rolamento; portanto, para o bom desempenho dos rolamentos. Se o lubrificante utilizado não for o adequado ou estiver contaminado, o rolamento poderá falhar prematuramente. Além disto, os rolamentos deverão ser guardados em sua embalagem original até o momento de sua montagem, para evitar contaminação, pois a embalagem apresenta um protetor antioxidante. Observe-se que o protetor antioxidante aplicado nos rolamentos novos, deve ser retirado apenas da superfície externa e do furo do rolamento. ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 12 Os rolamentos de grande porte, por outro lado, são protegidos com uma camada relativamente grossa de protetor. Esta camada deve ser retirada apenas antes da montagem. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO Quanto a este aspecto, os rolamentos contaminados ou com a embalagem aberta devem ser tratados como se fossem rolamentos usados. Conseqüentemente, eles deverão ser lavados e inspecionados antes de serem utilizados. 3.0 – MONTAGEM A FRIO O primeiro passo para a montagem é lubrificar o assento do rolamento. A seguir, posiciona-se o rolamento sobre o eixo com o auxilio de um martelo. Nesse caso, nunca devem ser dadas pancadas diretamente nos anéis, gaiolas ou corpos rolantes, mas em um tubo metálico adaptado ao anel interno. Figura 2 – Posicionamento de rolamento (alternativo). Na instalação de pequenos e médios rolamentos, o método mais largamente usado é o da prensagem. Conforme ilustrado na figura 3, o dispositivo de instalação é apoiado no anel interno e é lentamente prensado até que a lateral do anel interno toque integralmente no assento de encosto do eixo. O apoio do dispositivo de instalação no anel externo quando da instalação do anel interno, deve ser evitado de todas as formas, pois será a causa de escoriações e esmagamentos na pista. ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 13 Figura 3 – Uso de prensa hidráulica (rolamento cilíndrico) Figura 1 – Posicionamento do rolamento. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO A utilização de banho de óleo quente é desaconselhável, pois há risco de queimaduras, emanações gasosas nocivas, necessidade de eliminação do óleo utilizado e possibilidade de contaminação de lubrificantes do rolamento. Figura 4 – Uso de prensa (rolamento cônico). Figura 6 – Tambor de óleo para aquecimento dos rolamentos. 4.0 – MONTAGEM COM AQUECIMENTO Na montagem de rolamentos de grandes dimensões, a força a ser exercida para o encaixe do rolamento junto ao eixo aumenta rapidamente com as mesmas. Desta forma, eles são difíceis de serem montados a frio e, portanto, o rolamento, ou um de seus anéis, pode ser aquecido para facilitar a montagem. Normalmente uma temperatura de 80 a 90 °C do rolamento é suficiente para montagem. O emprego de maçarico pode ser até mais prejudicial, devendo ser descartado completamente. Os problemas são criação de pontos quentes localizados que irão diminuir a vida útil do rolamento, descontrole de temperatura, deformação do rolamento e grande risco das queimaduras. Observa-se, entretanto, que nunca se deve aquecer um rolamento a temperaturas superiores a 125 °C, porque o material pode sofrer alterações de diâmetro e de dureza. 4.1 – Métodos de Aquecimento Existem vários métodos para efetuar o aquecimento dos rolamentos, tais como a imersão em óleo quente, placas de aquecimento, utilização de maçarico, estufas e aquecedores indutivos, entre outros. Figura 7 – Aquecimento de rolamento com maçarico. As placas de aquecimento são empregadas para o pré-aquecimento de pequenos rolamentos antes da montagem. Neste caso, a chapa para aquecimento é exposta, atingindo vários graus Celsius e cuidados redobrados para se evitar queimaduras. As estufas também são desvantajosas para este tipo de atividade, pois há um alto consumo de energia, o espaço ocupado é grande, a sua posição é fixa e há perigo de queimaduras. ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 14 Figura 8 – Utilização de estufa. Figura 5 – Placa de aquecimento. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO Os aquecedores de indução, por outro lado, permitem o manejo e montagem rápida e segura do rolamento, bem como um aquecimento uniforme com tempo e temperaturas controladas, não gerando emanações gasosas e diminuindo os riscos de queimaduras, pois suas partes externas permanecem com temperatura ambiente em funcionamento, conforme analisado nos tópicos a seguir. Figura 11 - Imantação de um material magnético. Desta forma, se a corrente aplicada ao eletroímã for alternada, o fluxo magnético também o será, ou seja, assumirá valores ao longo do tempo variáveis entre zero e um máximo, novamente cairá a zero, aumentará até um máximo no sentido contrário, caindo novamente a zero e, assim, sucessivamente. Por outro lado, sabe-se que, pela lei de Faraday, o fluxo magnético variável no tempo ao atravessar um circuito induzirá tensões em seus terminais. Estas, por sua vez, originarão a circulação de corrente se o circuito estiver fechado. Sendo assim, quando um fluxo alternado for criado em um eletroímã e atravessar uma superfície metálica, nela irão surgir as chamadas correntes parasitas ou de Foucault. Figura 9 – Exemplo de aquecedor indutivo. 4.2 – Aquecedores de Indução Magnética 4.2.1 – Princípios do aquecimento por indução A corrente elétrica circulando por um condutor cria um campo magnético, cujo sentido é ilustrado na figura 10. Figura 12 – Representação das correntes de Foucault em um bloco de material maciço. Estas correntes percorrem os caminhos mais variados,cobrindo em sua trajetória toda a superfície da peça. Observa-se que, como a peça possui resistência elétrica, há a geração de calor por efeito Joule, conseqüente elevação de temperatura e dilatação de suas dimensões. Figura 10 - Campo magnético criado por corrente. ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 15 O funcionamento dos aquecedores de indução se baseia nestes princípios, ou seja, ele é constituído por um núcleo de material magnético aberto, onde se instala uma bobina com muitas espiras e uma travessa denominada bastão, culatra ou jugo. Após encaixar o bastão pelo furo do rolamento, ele é colocado sobre o restante do núcleo fechando-se o circuito magnético. A figura 13 ilustra o exposto. Desta forma, é possível magnetizar ou imantar (ou seja, transformá-lo em um imã) um determinado material de forma controlada. Para tanto, deve-se enrolar um condutor em torno dele formando algumas espiras. Assim, pode-se aumentar ou diminuir o fluxo magnético, dentro de certos limites, alterando-se a corrente que circula pelas espiras. Esta corrente recebe o nome de corrente de excitação e o conjunto de eletroímã. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO Figura 14– Aquecedor com timer mecânico. a) Circuito físico Observa-se que, nos demais modelos citados, sempre está presente uma sonda térmica para ser inserida no rolamento, de modo que a sua temperatura seja avaliada. Nestes casos, é possível pré-ajustar o valor de temperatura final, no qual o aparelho é desligado automaticamente, inclusive emitindo aviso sonoro e/ou luminoso. b) Circuito esquemático Figura 13 – Princípio de funcionamento de um aquecedor indutivo. No circuito da figura 13 tem-se que, ao aplicar tensão alternada nos terminais do enrolamento, há a circulação de corrente também alternada. A corrente, por sua vez, produz um fluxo alternado que percorre todo o núcleo, incluindo o bastão. O rolamento age como um circuito elétrico onde são induzidas tensões. Como ele está fechado, surgem as correntes parasitas aquecendo e dilatando-o. Figura 15 – Sonda de temperatura em um rolamento. 4.2.2 – Modelos de aquecedores indutivos Existem disponíveis no mercado vários modelos de aquecedores indutivos. Eles podem ser digitais, microprocessados, com controle tiristorizado, com timer mecânico, entre outros. Além disto, podem apresentar bastão articulável, deslizante ou intercambiável ou, ainda, bastão duplo. ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 16 Figura 16 – Aquecedor com controle tiristorizado. O modelo com timer mecânico é o mais simples, no qual apenas é possível ajustar o tempo de funcionamento, não possuindo sondas para controle de temperatura e leitura digital. A figura 14 apresenta um exemplo deste modelo. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO Figura 19 - Aquecedor microprocessado com bastão deslizante. Figura 17 – Aquecedor microprocessado com bastão intercambiável. Figura 20 - Aquecedor para grandes rolamentos. Figura 21 - Aquecedor de grande porte com dois bastões. 4.3 - Procedimentos Básicos Para a Utilização dos Aquecedores Indutivos ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 17 O emprego dos aquecedores de indução é bastante simples e não oferecem maiores dificuldades. Os procedimentos a serem adotados no manuseio são: Figura 18 - Aquecedores microprocessado com bastão articulável. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO a) Escolher o bastão apropriado; Bastão articulável. Bastão articulável. Bastão intercambiável. Figura 22 – Escolha do bastão [1] Bastão intercambiável. b) Inserir o rolamento no bastão Figura 24 – Inserção da sonda [1]. d) Ajustar a temperatura ou tempo desejado no painel ou apenas o tempo no caso dos aquecedores com timer mecânico. Bastão articulável. Bastão intercambiável. Figura 23 – Inserção do rolamento [1]. c) Colocar a sonda térmica no rolamento. No caso dos aquecedores com timer mecânico esta etapa não existe. ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 18 Figura 25 – Exemplos de painel de ajuste. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO e) Aquecer o rolamento até a temperatura ajustada; f) Ao final do aquecimento, o rolamento fica magnetizado e, portanto, é importante assegurar-se que o rolamento será desmagnetizado para evitar atrair partículas de metal durante a operação. Na maioria dos aquecedores, entretanto, ocorre a desmagnetização automática; g) Retirar a sonda Bastão articulável. Bastão intercambiável. Figura 26 – Retirada da sonda [1] h) Retirar o rolamento do aquecedor Bastão articulável. Bastão intercambiável. Figura 27 – Retirada do rolamento [1]. i) Montar o rolamento usando luvas protetoras limpas. Figura 28 – Montagem do rolamento. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA [1] Jamo Equipamentos Ltda. – “Aquecedor Indutivo – Animação 3D” – disponível na Internet no seguinte endereço:http://www.jamo.ind.br/bra/index.htm. ________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Montagem de Rolamentos - 19 EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO CAPÍTULO 4: DESMONTAGEM DE ROLAMENTOS RESUMO A desmontagem correta ou não dos rolamentos, afetam a precisão, a vida e o desempenho. Desta forma, nesse capítulo são abordadas as ferramentas empregadas para tanto. 1.0 - INTRODUÇÃO Como citado, a desmontagem correta ou não dos rolamentos, afetam a precisão, a vida e o desempenho. Os rolamentos podem ser removidos para inspeções periódicas, para substituição ou para outras finalidades. Nos casos de reutilização ou da necessidade de se inspecionar as suas condições, a remoção deve ser feita com os mesmos cuidados dos da instalação, para não danificar os componentes ou o próprio rolamento. Antes de iniciar a desmontagem é conveniente marcar a posição relativa de montagem, ou seja, marcar o lado do rolamento que está para cima e o que está· de frente. Naturalmente, a seleção das ferramentas adequadas é fundamental. 2.0 - EXTRATORES Os extratores ou saca-rolamentos são ferramentas que se empregam para a desmontagem de rolamentos. Existem muitos tipos de extratores, sendo o mais simples aquele mostrado na figura 1, o qual deve ser usado em conjunto com o acessório mostrado na figura 2. O extrator é formado por uma barra transversal em cujo centro há um orifício roscado pelo qual passa um parafuso, ou seja, o fuso. Na barra, aos lados do furo roscado,há duas ranhuras pelas quais passam dois parafusos (ou braços) que se roscam à peça. O princípio de funcionamento destas ferramentas é simples, ou seja, ao girar o fuso apoiado sobre uma base (por exemplo, um eixo), a barra transversal tende a afastar-se. Como os braços estão roscados à peça, ela é obrigada a se deslocar. A figura 3 esclarece o exposto. Figura 1 – Extrator com braços. ________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Desmontagem de Rolamentos - 20 Figura 2 – Acessório para extrator com prolongadores. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO O fuso roscado é um parafuso inserido no centro do corpo, enquanto as garras possuem forma de gancho para segurar a peça. O corpo, por sua vez, é o elemento de ligação entre estas partes e permite em muitos modelos, a abertura e fechamentos das garras a fim de ajustá-las para extrair a peça. Este tipo de extrator, normalmente, apresenta duas ou três garras, como ilustrado na figura 5. Figura 3 – Processo de extração. Outro tipo comum de extrator é aquele que apresenta garras ao invés dos braços. Neste caso, note-se que os extratores são formados por três componentes básicos, ou seja, o fuso roscado, corpo e garras. Figura 5 – Extratores de duas e três garras. As figuras 6 e 7 mostram exemplos de aplicações de ambos os extratores. ________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Desmontagem de Rolamentos - 21 Figura 6 – Aplicação de extrator com duas garras. Figura 4 – Extrator com garras. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO A escolha do extrator depende do esforço que se tenha que realizar. Sempre que o referido esforço seja considerável, além de se procurar escolher um extrator mais robusto, deve-se escolher o que possua um maior número de garras ou extratores hidráulicos. 3.0 – EXTRATOR HIDRÁULICO Os extratores hidráulicos e respectivos acessórios são ferramentas de grande uso industrialmente. São adequados para sacar e prensar, facilitando enormemente a desmontagem de rolamentos. Tais ferramentas proporcionam operações rápidas, seguras e eficientes, evitando-se o uso de marretas, fogo ou alavancas. Com a sua utilização, peças de alto custo não são danificadas e podem ser reusadas. Além disto, o tempo de máquina parada é reduzido de horas para minutos. Figura 7 – Aplicação de extrator com três garras. O extrator pode ser auto-centrante, sendo que esta ferramenta absorve o desalinhamento do rolamento durante a desmontagem. É particularmente indicado para uso em conjunto com o método de injeção de óleo. Basicamente, existem dois modelos desse tipo de extrator, ou seja, com ou sem cilindro e bomba integrados. 3.1 – Cilindro e Bomba Integrados O modelo mais simples desses extratores é o que possui cilindro e bomba integrados, como o ilustrado nas figura 10 e 11. Figura 8 – Extrator auto-centrante. O cuidado fundamental no uso dos extratores é o de que as garras não danifiquem a peça. Observe-se que em muitos casos, as garras devem ser colocadas por baixo da peça, como ilustrado na figura 9. ________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Desmontagem de Rolamentos - 22 Figura 10 – Extrator com cilindro e bomba integrados. Figura 9 – Extrator auto-centrante. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO 3.2 – Cilindro e Bomba Separáveis Os extratores com cilindro e bombas separáveis são empregados em aplicações mais pesadas, onde se necessita de forças de tração maiores. Figura 11 – Extratores com fuso hidráulico. Para empregar este tipo de extrator, deve-se inicialmente selecioná-lo com o tamanho e capacidade adequadas para o trabalho, medindo-se o "alcance" e a "abertura" da peça a ser extraída, como ilustrado na figura 12 a. Figura 13 – Extrator com cilindro e bomba separados. 4.0 - DESMONTAGEM DE ROLAMENTO COM INTERFERÊNCIA NO EIXO Para fechar as garras do extrator na peça, ou seja, encaixá-lo, basta apenas girar uma porca de ajuste recartilhada, como mostra a figura 12 b. Observe-se que tal operação pode ser realizada por apenas uma única pessoa. A desmontagem de rolamento com interferência no eixo é efetuada empregando-se um extrator (saca-rolamentos). As garras desta ferramenta deverão ficar apoiadas diretamente na face do anel interno, como ilustrado na figura 14. Após o encaixe, atua-se na bomba, sendo que, na medida em que a força aumenta, as garras se prendem cada vez mais fortemente e a peça é removida, como na figura 12 c. a) Seleção. b) Encaixe. c) Atuação na bomba. ________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Desmontagem de Rolamentos - 23 Figura 14– Aplicação de extrator na face do anel interno do rolamento. Figura 12 – Emprego de extrator hidráulico - Exemplo. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO Nos casos em que não se é possível alcançar a face do anel interno, o extrator deve ser aplicado na face do anel externo, conforme mostra a figura 15. 5.0 - DESMONTAGEM DE ROLAMENTO COM INTERFERÊNCIA NA CAIXA Quando o rolamento possui ajuste com interferência na caixa, como em uma roda, ele poderá ser desmontado com o auxílio de um pedaço de tubo metálico com faces planas e livres de rebarbas. Uma das extremidades do tubo é apoiada no anel externo, enquanto a extremidade livre recebe golpes de martelo. Os golpes deverão ser dados ao longo de toda a extremidade livre do tubo. Figura 15 – Aplicação de extrator na face do anel externo do rolamento. Entretanto, é importante que o anel externo seja girado durante a desmontagem. Esse cuidado garantirá que os esforços se distribuam pelas pistas, evitando que os corpos rolantes (esferas ou roletes) as marquem. Na operação, o parafuso deverá ser travado ou permanecer seguro por uma chave. As garras é que deverão ser giradas com a mão ou com o auxílio de uma alavanca. Figura 17 – Desmontagem de rolamento com interferência na caixa. Caso haja ressaltos entre os rolamentos, deve- se usar um punção de ferro ou de metal relativamente mole, com ponta arredondada, ou ferramenta similar. Nesse caso, os esforços deverão ser aplicados sempre no anel externo. Figura 16 – Aplicação de extrator na face do anel externo do rolamento – Garras girando. ________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Desmontagem de Rolamentos - 24 Figura 18 – Utilização de punção [1]. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO O conjunto do anel interno de um rolamento autocompensador de rolos ou de esferas pode ser desalinhado. O desalinhamento permite o uso de um saca-rolamentos no anel externo. A seguir, o rolamento deverá ser solto da bucha de fixação martelando-se o tubo metálico,conforme explicado anteriormente. Figura 19 – Desmontagem de um rolamento autocompensador [1]. 6.0 - DESMONTAGEM DE ROLAMENTOS MONTADOS SOBRE BUCHAS Os rolamentos autocompensadores de rolos ou esferas são geralmente montados com buchas de fixação. Essas buchas apresentam a vantagem de facilitar a montagem e a desmontagem dos rolamentos, uma vez que o assento do eixo, com o uso dessas buchas, passa a não necessitar de uma usinagem precisa. A desmontagem de rolamentos montados sobre buchas de fixação deve ser iniciada após se marcar a posição da bucha sobre o eixo. A orelha da arruela de trava, dobrada no rasgo da porca de fixação, deve ser endireitada, e a porca solta com algumas voltas. Figura 20 – Desmontagem de rolamento montado sobre bucha. Figura 21 – Procedimento para soltar o rolamento. Quando a face da porca estiver inacessível, ou quando não existir um espaço entre o anel interno e o encosto do eixo, a ferramenta deverá ser aplicada na face do anel interno do rolamento. Figura 22 – Aplicação da ferramenta na face interna do rolamento. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA [1] Telecurso 2000 – “Manutenção Aula 19 – Mancais de Rolamento I”. Fundação Roberto Marinho. ________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Desmontagem de Rolamentos - 25 EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Falhas em Rolamentos - 26 CAPÍTULO 5: FALHAS EM ROLAMENTOS RESUMO Este capítulo analisa as falhas dos rolamentos visando fornecer subsídios para evitar ocorrências futuras. 1.0 - INTRODUÇÃO Quando um rolamento se danifica durante a operação, a máquina ou equipamento pode travar ou ter um mau funcionamento por completo. Desde falhas prematuras de rolamentos ou problemas inesperados, é importante ser capaz de identificar e prever a falha, para que sejam adotadas medidas preventivas. Geralmente, a inspeção do rolamento pode identificar as causas do problema. Freqüentemente, as causas são atribuídas a falhas na lubrificação, ao manuseio inadequado, à seleção errada do rolamento ou descuido durante o projeto do eixo ou alojamento. Normalmente, a causa pode ser determinada considerando-se as condições de operação do rolamento antes da falha, investigando-se as condições de lubrificação e instalação e ainda, analisando-se cuidadosamente a peça danificada. Algumas vezes, os rolamentos são danificados e falham rápida e inesperadamente. Como a falha prematura é diferente da por fadiga que ocorre por escamamento, pode-se dizer que elas formam dois grupos. 2.0 - MANUSEIO DE ROLAMENTOS O texto a seguir baseia-se na referência [1]. 2.1 - Precauções no Manuseio Como rolamentos são considerados componentes de alta precisão, eles devem ser manuseados com cuidado. Mesmo que sejam rolamentos de alta qualidade, a vida esperada e sua performance podem não ser atingidas se forem usados inadequadamente. As precauções a seguir devem ser observadas: a) Manter o rolamento limpo e em local limpo. Observa-se que a poeira e sujeira, mesmo as invisíveis a olho nu, causam efeitos nocivos sobre os rolamentos. É necessário prevenir a entrada de poeira e sujeira deixando os rolamentos e o ambiente o mais limpo possível; b) Manusear com cuidado: Choques durante o manuseio podem arranhar ou causar outros danos no rolamento, possivelmente resultando em falha. Impactos fortes podem causar falso brinelamento, quebras ou trincas; c) Uso de ferramental adequado: Use sempre ferramental adequado quando for manusear rolamentos; d) Prevenir a corrosão. 2.2 - Instalação Desde o suor das mãos até diversos contaminantes podem causar a corrosão. Manter as mãos limpas quando manusear rolamentos e, se possível, utilizar luvas. É aconselhável estudar a instalação do rolamento detalhadamente, desde a qualidade da instalação do rolamento e suas influências sobre a precisão de giro, vida e performance. É recomendável que o método de instalação siga os seguintes passos: a) limpar o rolamento e componentes a ele agregados; b) verifique as dimensões e o estado de acabamento das partes agregadas; c) siga os procedimentos de instalação; d) verifique se o rolamento está montado corretamente; e) coloque o lubrificante correto na quantidade exata. 2.3 - Verificações Durante a Operação Após a instalação do rolamento, é importante fazer um teste para confirmar se o rolamento está adequadamente instalado. A tabela 1 indica o método para o teste de operação. Se forem constatadas irregularidades suspender o teste imediatamente e consulte a tabela 2, que indica as correções apropriadas para cada ocorrência. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Falhas em Rolamentos - 27 Tabela 1 - Verificações durante a operação. Tabela 2 - Causas e contramedidas para as ocorrências anormais de operação. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Falhas em Rolamentos - 28 3.0 - MANUTENÇÃO DO ROLAMENTO Periodicamente, recomendamos inspecionar os rolamentos e manter suas condições em ordem para maximizar sua vida. Recomenda-se os procedimentos a seguir: a) Inspeção em condições de operação: Para determinar o período de substituição dos rolamentos e intervalos para relubrificação, investigar as propriedades do lubrificante e considerar fatores como temperatura de operação, vibração e ruído dos rolamentos; b) Inspeção do rolamento: Esteja certo de investigar o rolamento durante os períodos de inspeção da máquina e substituição de peças. Verifique as condições da pista, determine se existem danos, confirme se o rolamento pode ser "reutilizado" ou deve ser substituído. 4.0 - INSPEÇÕES E AÇÕES CORRETIVAS Ruído do rolamento, vibração, temperatura e estado do lubrificante são alguns dos itens a serem considerados durante a operação. 4.1 - Ruído de Rolamento Durante a operação, instrumentos de detecção de ruído podem ser usados para determinar as características do ruído. 4.2 - Vibração do Rolamento Irregularidades nos rolamentos podem ser analisadas através da medição de vibrações de uma máquina em operação. O analisador de espectro de freqüência é usado para medir a magnitude da vibração e a distribuição das freqüências. Os resultados dos testes determinam as causas da irregularidade. Os valores encontrados variam de acordo com as condições de operação dos rolamentos e do ponto onde a vibração é medida. Deste modo, o método necessita de procedimentos padrões para cada máquina. 4.3 - Temperatura do Rolamento Geralmente a temperatura do rolamento pode ser estimada pela temperatura da superfície externa do alojamento, masé recomendável que se obtenha esta medição diretamente sobre a superfície externa do anel externo por meio de uma sonda enviada através do furo de lubrificação. A temperatura do rolamento aumenta gradualmente depois da partida até atingir a temperatura normal de operação, de uma ou duas horas. A temperatura de operação do rolamento depende da carga, da rotação e das propriedades de transferência de calor da máquina. Lubrificação insuficiente ou instalação imprópria podem causar um rápido aumento de temperatura. Neste caso, pare a máquina e aplique a ação corretiva apropriada. 4.4 - Objetivos da Lubrificação Os objetivos da lubrificação são a redução do atrito e do desgaste interno que pode causar falha prematura. A correta lubrificação fornece os seguintes benefícios: a) Redução do atrito e desgaste: O contato metálico entre os anéis, corpos rolantes e gaiola, os quais são os componentes básicos, são protegidos por uma película de óleo que reduz o atrito e o desgaste nas áreas de contato; b) Prolongamento da vida de fadiga: A vida de fadiga dos rolamentos depende da viscosidade e espessura do filme entre as superfícies de contato. Uma grande espessura do filme prolonga a vida à fadiga, mas é reduzida se a viscosidade do óleo for muito baixa de forma que a espessura do filme seja insuficiente; c) Dissipação de calor do atrito e resfriamento: O método de lubrificação, como o de circulação de óleo evita a deterioração do óleo lubrificante e previne o aquecimento do rolamento, resfriando e dissipando através do óleo, o calor originado no atrito ou o calor de origem externa; d) Vedação e proteção à oxidação: A lubrificação adequada pode também prevenir a entrada de materiais estranhos e proteger contra a oxidação e corrosão. 4.5 - Métodos de Lubrificação Os métodos de lubrificação dos rolamentos são divididos em duas categorias: Lubrificação a graxa e lubrificação a óleo. O método de lubrificação é adotado dependendo das condições de aplicação e do propósito da aplicação em ordem de atingir o melhor desempenho do rolamento. Lubrificação a graxa: Graxa é um lubrificante composto por óleo, espessante e aditivos. É necessário selecionar uma graxa compatível com o desempenho das condições de aplicação do rolamento. Existem grandes diferenças no desempenho, mesmo entre duas graxas de fabricantes diferentes. EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Falhas em Rolamentos - 29 Lubrificação a óleo Existem muitos métodos de lubrificação a óleo: banho de óleo, gotejamento, salpico, circulação, jato de óleo, névoa e óleo e ar. A lubrificação a óleo é mais compatível com altas velocidades e temperaturas elevadas do que a lubrificação a graxa. A lubrificação a óleo é especialmente efetiva em casos em que é necessária a dissipação de calor para o exterior. A tabela 3 mostra uma comparação entre graxa e óleo. Tabela 3 - Comparação entre graxa e óleo 4.6 - Reposição e Troca de Lubrificante Com o passar do tempo a graxa se deteriora e a ação lubrificante se degrada. Esteja certo de repor a graxa nos intervalos corretos. Os intervalos de reposição da graxa dependem de fatores como tipo do rolamento, dimensões e velocidade de rotação. Como regra geral, o intervalo de reposição da graxa deve ser reduzido à metade para cada 15°C acima de 70°C. Os intervalos de troca de óleo dependem das condições de operação e da quantidade de óleo. De modo geral, para temperaturas de operação abaixo de 50°C e em ambientes limpos, o intervalo de troca é de um ano. Se a temperatura do óleo for acima de 100°C, o óleo deve ser trocado no mínimo a cada 3 meses. 5.0 - INSPEÇÃO DO ROLAMENTO O rolamento removido para inspeção, primeiramente, dever ter o aspecto visual registrado e o volume residual do lubrificante verificado. Após recolhida a amostra do lubrificante para análise, o rolamento dever ser lavado. Em geral, são usados como fluido de limpeza o querosene e óleos leves. A limpeza dos rolamentos removidos deve ser efetuada em duas fases, limpeza preliminar e final, sendo que, cada um dos tanques, deve ter uma tela metálica ou equivalente para apoiar os rolamentos e evitar o contato destes com a sujeira do fundo do tanque. Na limpeza preliminar é necessário tomar muito cuidado, pois se o rolamento for girado com partículas estranhas, podem ocorrer escoriações na superfície de rolagem; no banho da limpeza preliminar, a graxa lubrificante e outros resíduos devem ser removidos mediante o emprego de meios como a escova e, após relativamente limpos, são passados para a limpeza final. O trabalho da limpeza final deve ser efetuado com cuidado, girando o rolamento imerso no fluido de limpeza, o qual deve ser mantido sempre limpo. Os rolamentos, após serem muito bem limpos, são examinados para avaliar a possibilidade ou não da reutilização. A inspeção minuciosa deve verificar, a existência ou não de anormalidades e danos como: a redução na precisão dimensional, o aumento da folga interna do rolamento, o estado de desgaste da gaiola, o estado da superfície de ajuste, da superfície de rolagem, da superfície dos corpos rolantes, entre outros. Os tipos não separáveis (como os rolamentos de esferas), quando de menor porte, permitem confirmar a suavidade no giro, mantendo o anel interno na horizontal em uma das mãos e girando o anel externo. Os rolamentos separáveis (como o de rolos cônicos) permitem a verificação dos corpos rolantes e a pista do anel externo individualmente. Os rolamentos de maior porte, por não permitirem o giro manual, devem ser verificados com atenção relativamente ao aspecto visual dos corpos rolantes, a superfície da pista, a gaiola e a superfície de contato no rebordo. Naturalmente, quanto maior for o nível de importância do rolamento, maior deverá ser a seriedade dos exames. A avaliação, quanto à possibilidade ou não da reutilização, deve ser efetuada somente após considerar o grau de danos, a capacidade da máquina, a importância, as condições de trabalho e o intervalo até a próxima inspeção. Entretanto, a reutilização do rolamento é inviabilizada, sendo necessária a substituição por uma peça nova, se qualquer dos seguintes defeitos forem observados, ou seja, quando: a) houver trincas ou lascados no anel interno, no anel externo, nos corpos rolantes ou na gaiola; b) houver escamamento na pista ou nos corpos rolantes; c) houver arranhadura significativa na pista, no rebordo ou nos corpos rolantes; EI 101/CM 205/OT 206 – MANCAIS DE ROLAMENTO E DESLIZAMENTO ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Falhas em Rolamentos - 30 d) o desgaste da gaiola for significativo ou os rebites estiverem soltos; e) houver oxidação ou escoriações na superfície da pista ou dos corpos rolantes; f) houver impressões ou marcas de impacto significativos na superfície da pista ou dos corpos rolantes; g) houver deslizamento significativo na superfície do furo ou na superfície do anel externo; h) houver alteração significativa na cor devido ao calor; i) houver danos significativos nas placas de blindagem ou de vedação. 6.0 - MARCAS DE TRABALHO E CARGAS APLICADAS Quando os rolamentos giram, as pistas
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