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O guia definitivo para medir a folga 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. O desempenho de um rolamento depende não apenas do seu projeto e qualidade de fabricação, mas também da folga do rolamento. A folga do rolamento refere-se à folga entre os elementos rolantes do rolamento e os anéis interno e externo, o que tem um impacto significativo no ruído, vibração, geração de calor e distribuição de carga do rolamento. Este artigo se aprofundará no conceito, classificação e métodos de cálculo de folga do rolamento e seu impacto no desempenho do rolamento, além de fornecer fórmulas detalhadas e suporte de dados.
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.
1. Folga radial: No estado sem carga, quando o anel interno do rolamento é fixo, a quantidade de movimento do anel externo na direção radial, ou seja, o deslocamento perpendicular à direção do eixo.
2. Folga axial: No estado sem carga, quando o anel interno do rolamento é fixo, a quantidade de movimento do anel externo na direção axial, ou seja, o deslocamento paralelo à direção do eixo.
Grau de folga do rolamento
Os graus de folga dos rolamentos são classificados de acordo com seu tamanho, e cada grau é adequado para diferentes condições de trabalho e aplicações. Os graus de liberação comuns incluem 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.
| Classe de liberação | Folga radial (µm) | Folga Axial (µm) | Exemplos de aplicação |
|---|---|---|---|
| C2 | Menos que o normal (10-20) | Menos que o normal (10-25) | Aplicações de alta precisão e baixo ruído |
| NC (Normal) | Normal (20-40) | Normal (25-50) | Aplicações industriais gerais |
| C3 | Maior que o normal (40-70) | Maior que o normal (50-90) | Aplicações de alta temperatura ou carga pesada |
| C4 | Maior que C3 (70-100) | Maior que C3 (90-130) | Temperatura muito alta ou carga muito pesada |
| C5 | Maior que C4 (100-130) | Maior que C4 (130-160) | Condições extremas com folga máxima |
Medição da folga do rolamento
Medição da folga do rolamento é uma etapa fundamental para garantir o desempenho estável dos rolamentos sob condições operacionais reais. A seguir descrevemos os diferentes tipos de folga interna do rolamento e suas fórmulas de cálculo.
Folga interna medida do rolamento (Δ1)
A folga interna medida do rolamento é medida sob uma carga específica, incluindo deformação elástica induzida por carga (δfo). A fórmula de cálculo é:
Δ1=Δ0+δfo
Δ1 é a folga interna medida do rolamento
Δ0 é a folga interna teórica do rolamento
δfo é a deformação elástica causada pela carga
Folga interna teórica do rolamento (Δ0)
A folga interna teórica do rolamento é a folga radial interna do rolamento medida sem carga e não inclui deformação elástica. Para rolamentos, a deformação elástica é zero, então a fórmula é simplificada para:
Δ0=Δ1
Folga interna restante do rolamento (Δf)
A folga interna residual do rolamento é a folga do rolamento após a máquina ser montada, mas antes de ser colocada em serviço, excluindo a deformação elástica, mas contabilizando a expansão ou compressão do anel. A fórmula de cálculo é:
Δf=Δ0+δf
δf é a mudança causada pela expansão ou compressão do anel
Folga interna efetiva do rolamento (Δ)
A folga interna efetiva do rolamento é a folga produzida pela máquina devido à temperatura de operação, excluindo a deformação elástica devido à carga. A fórmula de cálculo é:
Δ=Δf−δt=Δ0−(δf+δt)
δt é a mudança causada pela diferença de temperatura entre os anéis interno e externo
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. A fórmula é a seguinte:
δt=αΔtDe
δt é a redução da folga radial do rolamento causada pela diferença de temperatura entre os anéis interno e externo (unidade: mm).
α é o coeficiente de expansão térmica linear do aço para rolamentos, que é aproximadamente 12.5 × 10⁻⁶/℃.
Δt é a diferença de temperatura entre os anéis interno e externo (unidade: ℃).
De é o diâmetro do canal do anel externo (unidade: mm), para rolamentos de esferas: De=(4D+d), para rolamentos: De=(3D+d).
Carregando alteração
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.
Conclusão
A folga do rolamento é um parâmetro importante para o desempenho do rolamento. A compreensão e o cálculo corretos da folga do rolamento são cruciais para a instalação, operação e vida útil do rolamento. Ao compreender os diferentes tipos de folgas dos rolamentos e como elas são calculadas, os engenheiros podem selecionar e usar melhor os rolamentos para atender às diversas condições operacionais e necessidades de aplicação. Espero que este artigo possa ajudar os leitores a compreender plenamente a importância da folga dos rolamentos e a aplicar esse conhecimento em trabalhos práticos para melhorar a eficiência operacional e a confiabilidade dos equipamentos.