Tudo o que você deve saber sobre folga radial e folga interna do rolamento

Tudo o que você deve saber sobre folga radial e folga interna do rolamento

À primeira vista, rolamentos de esferas são peças mecânicas relativamente simples. Contudo, a análise da sua geometria interna revela que são muito complexos. Por exemplo, a conformidade das esferas com a pista, a folga radial e o número de esferas afetam a capacidade de um rolamento de esferas de suportar cargas sob diversas condições. Normalmente, os rolamentos de esferas e outros elementos rolantes são projetados e montados com uma leve folga interna entre os elementos rolantes (esferas) e as pistas. Essa folga cria folga radial e folga axial no rolamento.

Deve-se observar que, devido à natureza de seu projeto e construção, a geometria interna dos rolamentos de agulhas, rolos e rolos cônicos é muito diferente daquela encontrada nos rolamentos de esferas. Por exemplo, os rolamentos de rolos cônicos são únicos porque a folga dentro do rolamento é ajustada durante a montagem. A folga radial e a folga interna do rolamento são as mais importantes de todos os elementos rolantes. Nesta Ficha de Informações Técnicas (TIS), as discussões sobre ângulo de contato, deflexão, folga final e pré-carga se aplicam principalmente a rolamentos de esferas.

Jogo radial e folga interna

Definição de folga radial em um rolamento de esferas

A folga radial, ou folga interna do rolamento, é a folga radial interna em um rolamento e é o valor medido do movimento radial total do anel externo em relação ao anel interno em um plano perpendicular ao eixo do rolamento. Os rolamentos de esferas são montados com valores de folga radial dependendo da faixa desejada. A folga radial é determinada pelos diâmetros reais da pista e do diâmetro da esfera.

A folga radial pode ser verificada em rolamentos montados usando medidores especialmente projetados. Ao medir a folga radial, o rolamento é submetido a uma carga padrão para garantir contato total entre todos os componentes do rolamento. No que diz respeito aos rolamentos miniatura e de seção fina sob tal carga, o valor medido é maior que o valor declarado para a folga radial. Isto é devido à deformação elástica. Fatores de compensação são utilizados nesses casos.

Jogo Radial

Definição de folga axial em um rolamento de esferas

Axial, ou folga final, é o movimento axial relativo máximo do anel interno em relação ao anel externo. A folga final está diretamente relacionada à folga radial do rolamento de esferas. Na maioria dos sistemas de numeração, a folga axial normalmente não é especificada.

Muitas vezes há confusão com “frouxidade” e nível de precisão. A folga radial é especificada independentemente de ABEC classes de tolerância para anéis. Com rolamentos de esferas, na maioria dos casos, a folga interna deve ser removida no processo de montagem aplicando uma pré-carga axial ao longo do par de rolamentos. Isso pode ser feito com calços, molas, porcas tensoras e/ou outras técnicas de montagem. A pré-carga axial também é um parâmetro de projeto importante que afeta tanto o desempenho quanto a vida útil. A pré-carga é explicada com mais detalhes em uma Ficha de Informações Técnicas (TIS) separada.

Jogo Axial

Ângulo de contato em um rolamento de esferas

Quando rolamentos de esferas são pré-carregados axialmente, um ângulo de contato é estabelecido. O ângulo de contato é o ângulo entre um plano perpendicular ao eixo do rolamento e uma linha que une os dois pontos de contato entre a esfera e as pistas interna e externa. O ângulo de contato inicial é o ângulo de contato quando o rolamento é submetido à força ou carga axial mínima necessária para remover a folga resultante da folga radial. Cargas axiais aplicadas adicionais aumentarão ainda mais o ângulo de contato. Quanto maior o valor da folga radial no rolamento, maior será o ângulo de contato resultante.

Na maioria das aplicações de rolamentos, a folga radial, do ponto de vista funcional, é crítica do que a folga axial. Como resultado, tornou-se a especificação de compra padrão.

Ângulo de contato em um rolamento de esferas

Considerações gerais de projeto:

A seleção do valor da folga radial em uma aplicação específica de rolamento é uma consideração importante no projeto. Conforme descrito anteriormente, a folga radial afeta diretamente o ângulo de contato e a folga axial ou final do rolamento. Além disso, em operação é um fator importante que tem influência significativa em outros fatores como ruído, vibração, calor, tensão, deflexão, distribuição de carga e vida em fadiga.

Casquilho:

Um valor menor ou maior de folga radial deve ser selecionado quando o rolamento for montado usando ajustes interferentes. A folga radial no rolamento é reduzida após a montagem devido à deformação dos anéis internos ou externos. Com rolamentos miniatura com anéis de seção transversal muito finos, a folga radial é reduzida em aproximadamente 80% da quantidade real de interferência. A folga radial após a montagem é a principal consideração do projeto. Portanto, um estudo de tolerância dos componentes correspondentes deve ser concluído e a compensação da interferência na condição máxima do material deve ser feita. Para máxima vida útil, é desejada uma folga positiva após a montagem.

Carregando:

Quando um rolamento de esferas é submetido a impulso carregamento, um ângulo de contato mais alto resultará em tensões reduzidas entre a esfera e a pista. Valores maiores de folga radial resultam em valores maiores de ângulo de contato. Sob estas condições, isto proporcionará maior vida útil do rolamento, menor torque e menor deflexão axial. Em uma situação de impulso puro, um aumento de 15° no ângulo de contato pode resultar em uma redução de mais de 70% na tensão de contato (bola-pista).

Quando um rolamento de esferas é submetido a cargas radiais puras (ou carga radial com baixa carga axial), normalmente é recomendada uma folga radial menor. Isso distribui a carga por um maior número de bolas. Entretanto, especialmente com rolamentos miniatura, os rolamentos com folga radial baixa não devem ser submetidos a ajustes interferentes. Isso pode resultar em folga negativa e reduzir drasticamente a vida útil.

Desalinhamento e posicionamento:

Valores mais altos de folga radial permitem maior desalinhamento e devem ser selecionados em casos onde há um alto grau de deflexão do eixo. Deve-se observar que, embora um rolamento de esferas tenha a capacidade de compensar (cerca de 1° ou menos), o desalinhamento reduz bastante a vida útil do rolamento. Contudo, em casos com cargas leves, o impacto de um pequeno desalinhamento pode ser tolerável.

Valores mais restritos de folga radial irão, obviamente, controlar e restringir o movimento radial.

Quando o posicionamento axial deve ser controlado ou se deseja uma folga final de “zero”, recomenda-se que a folga final seja removida aplicando pré-carga axial através de calços, arruelas ou outros métodos de montagem. Os rolamentos duplex também devem ser considerados. Não é aconselhável utilizar valores baixos de folga radial para controlar a folga final.

Temperatura:

Quando existe um alto gradiente de temperatura entre os anéis interno e externo, recomenda-se uma folga radial menor.

Velocidade:

Como mencionado anteriormente, valores elevados de folga radial resultam em valores elevados de ângulo de contato. Quando um rolamento está girando, o conjunto de esferas (ou complemento de esferas) está girando em torno do círculo primitivo do rolamento, cada esfera está girando em torno de seu próprio eixo e os momentos giratórios atuam sobre as esferas. A magnitude do momento giratório está relacionada ao ângulo de contato. À medida que a velocidade de rotação aumenta, as forças giratórias que atuam nas esferas aumentam e há ação de deslizamento entre as esferas e as pistas. Esse deslizamento resulta em falha do filme lubrificante, aumento de calor e potencial falha prematura. O equilíbrio entre os benefícios da redução do estresse do ângulo de contato deve ser ponderado em relação ao potencial de falha do lubrificante devido ao deslizamento da esfera.

Especificando folga radial:

Não é prático, ou talvez até possível, produzir um grupo de rolamentos que tenham exatamente a mesma quantidade de folga radial. Isso ocorre porque todas as características dos componentes do rolamento (pista do anel interno, pista do anel externo e esferas) que afetam a folga radial têm tolerâncias de fabricação associadas a eles. Os fabricantes medem e classificam os anéis e esferas dos rolamentos para que possam ser “combinados” durante o processo de montagem para atingir uma faixa específica de folga radial para um grupo (ou lote de fabricação) de rolamentos.

Existem diversas maneiras de especificar a folga radial. As especificações de folga radial geralmente dependem do fabricante. As descrições completas dos números das peças são detalhadas em uma Folha de Informações Técnicas (TIS) separada. AUB especifica a folga radial da seguinte forma:

Para rolamentos de esferas de projeto métrico (miniatura e instrumento) com diâmetro de furo inferior a 10 mm.

Símbolo de autorização 

MC1
(Extra apertado) 

MC2
(Apertado) 

MC3
(Normal) 

MC4
(Normal +) 

MC5
(Solto) 

MC6
(Extra Solto) 

Liberação real em uM 

minutos 

0

3

5

8

13

20

max 

5

8

10

13

20

28

Folga real em polegadas 

minutos 

0

0.0001

0.0002

0.0003

0.0005

0.0008

max 

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

0.0008

0.0011

Para rolamentos de esferas em polegadas (miniatura e instrumento) com diâmetro de furo inferior a 10 mm.

CÓDIGO AST

Faixa de folga radial real em polegadas

Classificação

K13 ou P13 

.0001 para .0003

Apertado

K25 ou P25 

.0002 para .0005

Normal

K58 ou P58 

.0005 para .0008

solto

K811 ou P811 

.0008 para .0011

Extra solto

Para rolamentos rígidos de esferas com diâmetro de furo igual ou superior a 10 mm, são utilizadas as tabelas a seguir.

Folga interna para rolamentos de esferas profundos radiais do bosque em micrômetros

1

Folga interna para rolamentos de esferas radiais Deep Grove em polegadas (0001”)

2
ROLAMENTOS 1
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