A seleção do ajuste do rolamento se resume a um problema: impedir que o anel do rolamento se mova quando não deveria, sem torná-lo tão apertado que a expansão térmica ou a tensão de montagem causem danos. Todo o resto no processo de seleção consiste apenas em trabalhar com as variáveis que afetam a localização dessa linha para sua aplicação específica.
Filmagem real da oficina de rolamentos SQ
Comece com qual anel está girando
Esta é a questão que a maioria dos guias enterra no meio do caminho, mas é o lugar certo para começar porque determina toda a lógica de seleção.
Quando o anel interno gira com o eixo, que cobre a grande maioria dos motores elétricos, caixas de engrenagens e máquinas em geral, o anel interno precisa de um ajuste de interferência no eixo. O anel externo entra no alojamento com folga ou ajuste de transição. O raciocínio é simples: o anel giratório sofre uma carga que percorre toda a pista, por isso precisa ser mantido firmemente contra sua superfície de contato ou irá gradualmente se soltar e se arrastar.
Quando o anel externo gira e o anel interno fica estacionário, comum em cubos de roda, polias tensoras e rolos intermediários, a lógica se inverte. O furo da caixa recebe o ajuste de interferência e o eixo recebe o ajuste de folga.
Reverter isso é um dos erros de ajuste mais comuns. O sintoma geralmente é um rolamento que inicialmente funciona bem, mas desenvolve ruído e calor dentro de algumas centenas de horas, à medida que o anel rastejante desgasta sua superfície de assentamento.
A magnitude da carga determina quanta interferência
Depois de saber qual anel precisa de interferência, a próxima pergunta é quanto. A magnitude da carga impulsiona isso diretamente.
A maioria dos fabricantes de rolamentos classifica as cargas em três faixas. Cargas leves, geralmente abaixo de 5% da classificação de carga dinâmica básica do rolamento, podem tolerar ajustes relativamente suaves. Cargas normais, entre 5% e 10% da classificação dinâmica, exigem interferência moderada. Cargas pesadas acima de 10% exigem ajustes mais apertados para evitar qualquer movimento relativo sob condições de pico de carga.
Para um rolamento rígido de esferas típico em um eixo de aço sólido sob carga radial normal, os ajustes do anel interno na faixa k5 ou m5 cobrem a maioria das aplicações. O furo do alojamento para o anel externo geralmente fica em H7 ou JS7. Estas não são respostas universais, são a zona inicial a partir da qual você se ajusta com base no que vem a seguir.
Temperatura e material mudam os números
Um ajuste que funciona à temperatura ambiente pode não resistir à temperatura operacional, e é aí que muitos designs dão errado.
Eixos de aço e anéis de rolamento de aço se expandem em taxas semelhantes, portanto, os efeitos térmicos sobre a interferência são modestos em todos-os conjuntos de aço. As caixas de alumínio são uma questão diferente. O alumínio se expande aproximadamente duas vezes mais rápido que o aço, o que significa que um anel externo que começa com interferência adequada em uma carcaça de alumínio pode perder a maior parte dessa interferência quando a máquina atingir a temperatura operacional. A solução prática é especificar um ajuste inicial mais apertado do que o sugerido pelas tabelas padrão, normalmente subindo um grau de tolerância.
O método de instalação também afeta a interferência real que você terá. O encaixe por pressão suaviza ligeiramente as superfícies de contato, o que reduz a interferência efetiva após a montagem. Para poços terrestres, espere perder cerca de 1 a 2,5 micrômetros. Para eixos torneados, a redução é de 5 a 7 micrômetros. Isto parece pequeno, mas em aplicações de precisão é importante. O ajuste térmico evita isso porque o rolamento se expande para deslizar sem contato superficial sob pressão, preservando toda a interferência teórica.
Ajuste e folga interna não são independentes
Esta etapa é ignorada com mais frequência do que deveria. O ajuste interferente no anel interno comprime levemente o anel para dentro, o que reduz a folga radial interna do rolamento. Para a maioria das aplicações padrão com ajustes moderados e temperaturas moderadas, o grau de folga padrão (C0 ou CN) resolve isso sem problemas. Mas se você estiver especificando um ajuste mais apertado-que o-normal, operando em temperaturas elevadas, ou ambos, a folga interna será comprimida mais do que o pretendido e o rolamento poderá funcionar com folga interna zero ou até mesmo com uma pré-carga leve.
A solução é passar para a folga C3 ao usar ajustes com interferência pesada ou quando as temperaturas de operação estiverem significativamente acima da temperatura ambiente. Isto é particularmente relevante para grandes rolamentos autocompensadores de rolos e rolamentos de rolos cilíndricos em ambientes quentes. Para rolamentos de precisão menores, a relação entre ajuste e folga precisa ser calculada em vez de assumida.
Como isso se aplica a componentes lineares
A mesma lógica de ajuste se estende aos componentes de movimento linear, embora a terminologia mude. Pegue oLM20UUcomo exemplo. É uma bucha esférica linear projetada para eixos de 20 mm, e o ajuste entre a bucha e seu alojamento é tão importante quanto para um rolamento rotativo. Um LM20UU rodando em uma caixa que está entediada demais desenvolverá folga e eventualmente vibrará sob carga. Muito apertado e a bucha distorce levemente, o que pode causar carregamento desigual da esfera e desgaste acelerado no eixo.
Ao especificar um rolamento LM20UU em uma aplicação estrutural, as mesmas perguntas se aplicam: quais são as condições de carga, o alojamento é de alumínio ou aço e qual faixa de temperatura a montagem verá? A tolerância do furo da caixa para um LM20UU normalmente segue H7 como ponto de partida e depois é ajustada com base nessas condições. A tolerância do eixo é controlada pela especificação de acabamento retificado do fabricante do eixo, geralmente h6 para uma instalação típica do LM20UU.
SQ LM20UUAJ
Uma referência rápida para aplicativos comuns
| Aplicativo | Ajuste do eixo (anel interno) | Ajuste da carcaça (anel externo) |
|---|---|---|
| Motores elétricos, bombas | k5, m5 | H7 |
| Transportadores, máquinas em geral | js5, k5 | H7, JS7 |
| Cargas de choque pesadas | n6, p6 | H7 |
| Anel externo giratório (rodas, polias) | h6, g6 | N7, M7 |
| Desmontagem frequente necessária | h6 | H8 |
Os modos de falha a serem considerados
Muito solto no anel giratório e você fica arrepiado. O anel gira lentamente contra sua superfície de assentamento, gerando calor e detritos metálicos que penetram na pista. O furo da caixa ou o munhão do eixo ficam desgastados e o rolamento falha muito antes de sua vida útil calculada.
Muito apertado em toda a linha e a folga interna desaparece. O rolamento aquece, a vida útil em fadiga diminui e, em casos graves, os elementos rolantes emperram contra a pista.
Nenhum dos fracassos se anuncia em voz alta a princípio. Quando os alarmes de vibração ou temperatura são acionados, o dano geralmente já está feito. Conseguir o ajuste certo na fase de design não custa quase nada. Consertá-lo mais tarde, após o desgaste da caixa, custa consideravelmente mais.
