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O guia definitivo para folga versus tolerância do rolamento
Na engenharia mecânica e na fabricação, os rolamentos são componentes essenciais que garantem o bom funcionamento e longa vida útil dos equipamentos mecânicos. No entanto, o desempenho de um rolamento não é determinado apenas pelo seu projeto e qualidade de fabricação, mas também é profundamente afetado pela folga e tolerâncias do rolamento. A folga e a tolerância do rolamento são dois parâmetros principais que afetam diretamente a instalação, a operação e o desempenho geral do rolamento. Para garantir que os rolamentos possam funcionar de forma estável e eficiente sob diversas condições de trabalho, é crucial compreender e selecionar corretamente as folgas e tolerâncias dos rolamentos. Este artigo se aprofundará nos conceitos, classificações, métodos de cálculo de folga e tolerância do rolamento e seu impacto no desempenho do rolamento, além de fornecer um guia detalhado para a seleção do rolamento apropriado.
Folga do rolamento refere-se à folga entre os elementos rolantes do rolamento e os anéis interno e externo quando nenhuma carga externa é aplicada. Dependendo da direção da medição, a folga do rolamento pode ser dividida em folga radial e folga axial. A folga radial é a folga perpendicular ao eixo do rolamento, enquanto a folga axial é a folga paralela ao eixo do rolamento.
Folga radial: refere-se ao movimento radial do anel externo quando o anel interno do rolamento é fixado sem carga, ou seja, o deslocamento perpendicular à direção do eixo.
Folga axial: refere-se ao movimento axial do anel externo quando o anel interno do rolamento é fixado sem carga, ou seja, o deslocamento paralelo ao eixo.
A folga do rolamento tem um impacto significativo no desempenho operacional do rolamento. Especificamente, a folga afeta o ruído do rolamento, a vibração, a geração de calor e a distribuição de carga:
Ruído e vibração: Folga excessiva causará operação instável do rolamento, produzirá maior ruído e vibração e afetará o bom funcionamento do equipamento.
Geração de calor: Uma folga muito pequena aumentará o atrito entre os corpos rolantes e a pista, fazendo com que o rolamento aqueça e encurtando sua vida útil.
Distribuição de carga: A folga apropriada pode distribuir uniformemente a carga do rolamento, evitar sobrecarga local e prolongar a vida útil do rolamento.
Grau de folga do rolamento
Graus de folga do rolamento são classificados de acordo com seu tamanho e cada classe é adequada para diferentes condições de trabalho e aplicações. As folgas dos rolamentos de pequeno a grande porte são C2, CN, C3, C4 e C5.
Liberação de nível C2
A classe C2 possui folga menor e é adequada para aplicações que exigem maior precisão e estabilidade do rolamento, como instrumentos e motores de precisão. Devido à sua pequena folga, este tipo de rolamento apresenta baixo ruído e vibração durante a operação, sendo adequado para equipamentos mecânicos de alta precisão.
Liberação de nível CN
O grau CN tem folga normal e é adequado para a maioria das aplicações gerais, como máquinas industriais e veículos. Proporciona um bom equilíbrio, garantindo a estabilidade operacional do rolamento ao mesmo tempo que se adapta às mudanças gerais de carga e temperatura.
Liberação de nível C3
A classe C3 possui maior folga e é adequada para aplicações com altas temperaturas ou cargas maiores, como motores e máquinas pesadas. Uma folga maior pode compensar a expansão térmica causada pelo aumento das temperaturas e evitar falhas no rolamento devido ao superaquecimento.
Liberação de grau C4 e grau C5
As classes C4 e C5 têm folgas maiores que as classes C3, respectivamente, e são adequadas para aplicações com temperaturas mais altas ou cargas maiores. Esses níveis de folga são usados para equipamentos sob condições extremas de trabalho, como ambientes de alta temperatura ou equipamentos mecânicos sobrecarregados, para garantir que os rolamentos ainda possam operar de forma estável sob condições adversas.
Por que os rolamentos precisam de folga?
A folga do rolamento desempenha um papel vital no projeto e na aplicação do rolamento. A seguir estão as principais funções e importância da folga do rolamento:
Compensar a expansão térmica
Os rolamentos geram calor durante a operação, fazendo com que o conjunto do rolamento se expanda. Se a folga for muito pequena, a expansão poderá fazer com que o interior do rolamento fique muito apertado, aumentando o atrito e o desgaste e até mesmo causando falha do rolamento. A folga adequada pode compensar essa expansão térmica e garantir que o rolamento ainda possa operar adequadamente em altas temperaturas.
Acomoda o desalinhamento do eixo e da carcaça
Em aplicações reais, o eixo e o alojamento podem estar ligeiramente desalinhados. A folga acomoda esses desalinhamentos, garantindo a operação adequada do rolamento e evitando problemas de desempenho causados por erros de instalação.
Reduza o atrito e o desgaste
A folga adequada pode reduzir o atrito entre os corpos rolantes e as pistas, reduzir o desgaste e prolongar a vida útil dos rolamentos. Uma folga muito pequena aumentará o atrito e o desgaste, e uma folga muito grande levará a uma operação instável.
Absorver cargas de impacto
Em algumas aplicações, os rolamentos são necessários para suportar cargas de choque. A folga pode absorver esses impactos, proteger os rolamentos contra danos e garantir a operação estável do equipamento.
O cálculo da folga do rolamento geralmente envolve a medição da quantidade de movimento dos elementos rolantes nas direções radial e axial. Os métodos de medição específicos são os seguintes:
Medição da folga radial
No estado sem carga, use um instrumento de medição para fixar o anel interno e medir o movimento radial do anel externo. As etapas específicas são as seguintes:
1. Coloque o rolamento na mesa de medição e fixe o anel interno.
2. Use um relógio comparador ou um paquímetro para medir o movimento do anel externo na direção radial.
3. Anote o valor medido, que é a folga radial.
Medição da folga axial
No estado sem carga, use um instrumento de medição para fixar o anel interno e medir o movimento axial do anel externo. As etapas específicas são as seguintes:
1. Coloque o rolamento na mesa de medição e fixe o anel interno.
2. Use um relógio comparador ou um paquímetro para medir o movimento do anel externo na direção axial.
3. Registre o valor medido, que é a folga axial.
Fatores que afetam a folga do rolamento
Vários fatores podem afetar a folga do rolamento, incluindo mudanças de temperatura, mudanças de carga, qualidade da instalação e velocidade operacional.
Mudança de temperatura
O aumento da temperatura faz com que os componentes do rolamento se expandam, afetando a folga. O calor gerado durante a operação faz com que os anéis interno e externo do rolamento se expandam, reduzindo a folga. Para evitar falhas do rolamento devido à expansão térmica, é importante selecionar o grau de folga apropriado.
Mudança de carga
Diferentes condições de carregamento podem causar alterações na folga, especialmente cargas axiais. Quando o rolamento é submetido a carga axial, os elementos rolantes se deslocarão na direção axial e alterarão a folga. Portanto, as condições reais de carga precisam ser consideradas ao projetar e selecionar rolamentos.
Qualidade de instalação
A instalação inadequada pode alterar a folga do rolamento e afetar seu desempenho. Por exemplo, uma instalação excessivamente apertada pode comprimir o rolamento, reduzir a folga e aumentar o atrito e o desgaste. A instalação muito frouxa aumentará a folga e levará a uma operação instável.
velocidade de corrida
Durante a operação em alta velocidade, a força centrífuga fará com que o conjunto do rolamento se deforme e altere a folga. Para garantir que o rolamento permaneça estável em altas velocidades, é importante selecionar o grau de folga apropriado.
O que é tolerância ao rolamento?
A tolerância do rolamento refere-se ao desvio dimensional permitido durante o processo de fabricação do rolamento. Inclui os desvios permitidos de dimensões importantes, como diâmetro interno, diâmetro externo e largura, bem como a quantidade de desvio quando o rolamento gira. As tolerâncias afetam diretamente a instalação do rolamento e o desempenho operacional.
1. Tolerância dimensional: refere-se ao desvio dimensional permitido do diâmetro interno, diâmetro externo e largura do rolamento. As tolerâncias dimensionais garantem que os rolamentos se encaixem firmemente no eixo e na caixa quando instalados.
2. Tolerância de precisão de rotação: refere-se ao desvio do rolamento quando ele gira, incluindo desvio radial e desvio axial. As tolerâncias de precisão rotacional garantem que os rolamentos operem com alta precisão e estabilidade.
Classificação das tolerâncias dos rolamentos
Diferentes países e regiões têm diferentes padrões de tolerância de rolamento. Os padrões comuns incluem ISO, ABEC, JIS e DIN, etc. Cada padrão tem diferentes níveis de tolerância, de baixo a alto, são P0, P6, P5, P4, P2, etc.
Padrões ISO
Os padrões ISO apresentam padrões de tolerância formulados pela Organização Internacional de Padronização e são amplamente utilizados em todo o mundo. Os níveis de tolerância dos padrões ISO de baixo a alto são P0, P6, P5, P4 e P2.
O padrão ABEC é um padrão de tolerância de rolamento estabelecido pelo American Bearing Engineering Council e é usado principalmente na América do Norte. Os níveis de tolerância do padrão ABEC de baixo a alto são ABEC 1, ABEC 3, ABEC 5, ABEC 7 e ABEC 9.
norma DIN
O padrão DIN é um padrão de tolerância de rolamento formulado pelo Instituto Alemão de Padronização e é usado principalmente na Europa. Os níveis de tolerância do padrão DIN de baixo a alto são nível PN, nível P6, nível P5, nível P4 e nível P2.
Padrão JIS
O padrão JIS é um padrão de tolerância de rolamento formulado pelos padrões industriais japoneses e é usado principalmente no Japão e na Ásia. Os níveis de tolerância do padrão JIS de baixo a alto são nível 0, nível 6, nível 5, nível 4 e nível 2.
Tabela de tolerância de rolamento
Tabelas de tolerância de rolamento detalhar as tolerâncias dimensionais e as tolerâncias de precisão rotacional de diferentes tipos de rolamentos. A tabela a seguir mostra padrões comuns de tolerância de rolamento:
| Classe de tolerância | Tolerância do diâmetro do furo (µm) | Tolerância do diâmetro externo (µm) | Tolerância de largura (µm) | Excentricidade radial (µm) | Excentricidade Axial (µm) |
|---|---|---|---|---|---|
| P0 (ABEC 1) | ± 10 | ± 15 | ± 15 | 20 | 30 |
| P6 (ABEC 3) | ± 7 | ± 10 | ± 10 | 10 | 15 |
| P5 (ABEC 5) | ± 5 | ± 7 | ± 7 | 5 | 10 |
| P4 (ABEC 7) | ± 4 | ± 6 | ± 6 | 4 | 8 |
| P2 (ABEC 9) | ± 2 | ± 4 | ± 4 | 2 | 5 |
Folga do rolamento vs. tolerância do rolamento
Embora a folga e a tolerância do rolamento afetem o desempenho do rolamento, seus efeitos e mecanismos de influência são diferentes. A folga do rolamento afeta principalmente a folga interna e a distribuição da carga do rolamento durante a operação, enquanto a tolerância afeta a precisão da instalação e da rotação do rolamento.
O papel da autorização
A folga do rolamento é usada principalmente para compensar a expansão térmica, acomodar erros de instalação e reduzir o atrito, garantindo a operação estável dos rolamentos sob diversas condições de trabalho. A folga adequada pode absorver a expansão térmica e as cargas de impacto, evitando falhas prematuras do rolamento.
O papel da tolerância
As tolerâncias de rolamento são usadas principalmente para garantir a precisão de fabricação do rolamento, garantir a precisão dimensional e rotacional do rolamento após a instalação e evitar problemas de desempenho causados por desvios de fabricação. Níveis de tolerância menores (como P4, P2) são adequados para aplicações de alta precisão, e níveis de tolerância maiores (como P0) são adequados para aplicações gerais.
Conclusão
A folga e a tolerância do rolamento são fatores importantes que não podem ser ignorados no projeto e na seleção do rolamento. Compreender e selecionar corretamente as folgas e tolerâncias apropriadas do rolamento pode melhorar significativamente o desempenho e a vida útil do rolamento. Ao projetar e selecionar, os engenheiros devem considerar de forma abrangente os requisitos da aplicação, o ambiente operacional e as condições de carga, e selecionar os níveis apropriados de folga e tolerância.
Perguntas frequentes
1. Qual é a diferença entre folga e tolerância do rolamento?
A folga refere-se à folga entre os elementos rolantes do rolamento e os anéis interno e externo, enquanto a tolerância se refere ao desvio dimensional permitido durante o processo de fabricação do rolamento.
2. Como escolher a folga apropriada do rolamento?
Selecione o nível de folga apropriado com base nos requisitos da aplicação e nas condições operacionais. Por exemplo, selecione uma folga menor (C2) para aplicações de alta precisão e selecione uma folga maior (C3, C4) para aplicações de alta temperatura ou serviços pesados.
3. Qual o impacto que a tolerância do rolamento tem no desempenho do rolamento?
A tolerância do rolamento afeta a precisão da instalação e a precisão da rotação do rolamento. Tolerâncias menores (como P4, P2) são adequadas para aplicações de alta precisão e tolerâncias maiores (como P0) são adequadas para aplicações gerais.
Espero que este artigo possa ajudá-lo a compreender melhor a importância da folga e tolerância dos rolamentos e a selecionar e usar corretamente os rolamentos em aplicações práticas para melhorar a eficiência operacional e a vida útil do seu equipamento.