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Em muitas aplicações industriais e mecânicas, os rolamentos são componentes críticos que proporcionam um movimento de baixo atrito e reprodutível entre peças móveis, eixos ou eixos. Dependendo do local e do funcionamento da instalação, estes rolamentos devem permitir diferentes graus de liberdade e ser fixados de forma segura. Além de muitas outras opções, elementos de bloqueio, como anéis de retenção ou porcas ranhuradas ou porcas de eixo, são usados para fixar peças da máquina, como mancais rolantes, parafusos com porca ou eixos contra deslocamento axial.
Os eixos e rolamentos podem mudar a sua posição devido a vibração, rotação ou mesmo sob a influência da expansão térmica. Isto pode resultar em folgas indesejáveis, desgaste excessivo ou até mesmo falha completa da máquina. O planeamento consciente do design, tendo em conta a liberdade de movimentos necessária, é um pré-requisito para fixar os rolamentos de forma eficiente e, assim, contribui para a longevidade de todo o sistema. O desaperto ou deslocamento não intencional de um rolamento ou eixo numa máquina pode levar a acidentes graves, além da falha da máquina. Os bloqueios dos rolamentos e do eixo evitam movimentos indesejáveis e contribuem assim para a segurança dos operadores e para a segurança operacional da máquina. Além disso, certos regulamentos e diretrizes devem ser observados em algumas indústrias e aplicações, que consequentemente exigem travas de mancais para garantir segurança e confiabilidade.
Dependendo da aplicação e do grau de liberdade necessário, existem vários rolamentos, por exemplo, rolamentos fixos e rolamentos flutuantes. Um rolamento fixo impede o movimento de um componente ou estrutura numa direção específica, enquanto um rolamento flutuante permite o movimento livre. Isto pode ser vantajoso com expansão térmica ou outros efeitos de força.
Pode encontrar mais informações sobre rolamentos e disposições de rolamentos no nosso blogue sobre tipos de rolamentos .
Existem várias peças padronizadas e soluções de design para fixar rolamentos e eixos. As seguintes soluções estão disponíveis na loja MISUMI:
As porcas ranhuradas - ou porcas do eixo - são um subconjunto de elementos de fixação e bloqueio ajustáveis. São um tipo especial de porca de bloqueio concebida para fixar ou apertar elementos da máquina num eixo, eixo ou parafusos contra um componente ou rolamento de impulso. Necessitam de uma rosca na qual são enroscados. Dependendo do design, também é necessária a utilização de um pino de mola, uma ranhura projetada axialmente ou outra adaptação do design ao eixo.
As porcas ranhuradas são normalmente utilizadas para manter componentes como rolamentos, rodas ou polias de correia no lugar, ao mesmo tempo que permitem que sejam ajustadas.
O design das porcas ranhuradas é caracterizado por duas ou mais ranhuras transversais distribuídas uniformemente no diâmetro exterior. Estas ranhuras permitem que a porca seja apertada utilizando uma ferramenta de aperto adequada, como uma chave de gancho ou chave de caixa . As porcas de bloqueio do eixo têm frequentemente uma rosca fina no diâmetro interno que tem uma ação de autobloqueio. Neste caso, a posição é fixada apertando a porca de ranhura contra o elemento da máquina a ser fixado (por exemplo, um anel interno de rolamento localizado num segmento do eixo). Quando é aplicado um binário, a força de aperto correspondente na rosca interna da porca de aperto é exercida na rosca externa do parafuso no qual é roscado e o anel interno do rolamento é fixado na sua posição.
A ajustabilidade é uma grande vantagem porque permite que a posição de um componente seja ajustada ao longo de um eixo ou haste roscada sem ter de remover completamente a porca. No entanto, devido ao seu design, as porcas têm uma capacidade de carga mais baixa em comparação com outros tipos de porcas, como porcas hexagonais. As porcas ranhuradas são tipicamente feitas de aço ou aço inoxidável.
As placas de bloqueio - ou anilhas de retenção - são frequentemente utilizadas em combinação com porcas se as porcas não forem autobloqueantes, pelo que se solicita uma função de bloqueio cativo separada. Um pré-requisito para utilizar uma placa de bloqueio ou uma Anilha de retenção como característica de bloqueio cativa é que o eixo tenha um entalhe para a porca ranhurada na região da rosca.
A placa de bloqueio, que é muitas vezes visualmente semelhante a uma anilha dentada, tem um "dente guia" na circunferência interna que é guiada pela ranhura da chaveta no eixo. Este guia impede que a Anilha de retenção ou a placa de bloqueio rodem. Assim que a posição desejada da porca roscada no eixo for alcançada, o dente da placa de bloqueio correspondente à porca ranhurada é dobrado na ranhura na circunferência externa da porca, impedindo assim que a porca rode. A placa de bloqueio é deformada plasticamente e impede que a porca se solte da posição na rosca pelo bloqueio de forma.
Pode ser utilizada uma anilha de mola adicional (anilha de mola do eixo) para garantir o pré-carregamento axial, ao mesmo tempo que se contabiliza qualquer potencial alongamento do eixo. Esta é uma vantagem em relação a outros tipos de fixadores porque oscilações, choques e mudanças dimensionais térmicas podem ser compensados pela ação da mola com o dimensionamento correspondente.
As vantagens das porcas ranhuradas com placa de bloqueio são:
Numa outra forma de realização, as porcas ranhuradas podem ter parafusos de fixação ou parafusos sem cabeça dispostos axial ou radialmente que são utilizados para fixar. Estas ligações são facilmente destacáveis. As porcas ranhuradas correspondentes podem ser bloqueadas em qualquer posição sem muito esforço.
Outro método é a utilização de uma segunda porca ranhurada como porca de bloqueio, que é apertada contra a primeira porca ranhurada. Este método é utilizado quando a porca não é apertada contra um rolamento de impulso ou um anel interno do rolamento, mas é enroscada livremente no parafuso. O bloqueio por meio de porca de bloqueio é um método comumente usado quando uma folga definida para o rolamento de impulso ou uma dimensão definida deve ser definida no parafuso de rosca completa.
Os eixos são normalmente fixados contra o deslizamento para fora do encaixe do rolamento com anilhas de retenção (bloqueio do eixo). Na aplicação, as anilhas são simplesmente encaixadas na ranhura do eixo com um objeto duro adequado. Nestes casos, o conjunto é radial. O desaperto é igualmente simples e pode ser conseguido com um mandril ou chave de fendas que afasta a anilha do eixo no recesso. Outras versões, chamadas anéis de fixação, anilhas de fixação e também anéis de roda dentada, podem ser empurradas axialmente para a extremidade do eixo. Dependem da sua força de fixação para encaixar no diâmetro exterior do eixo ou numa ranhura e, assim, fixar a anilha na posição. As anilhas de retenção proporcionam uma superfície plana que distribui uniformemente a pressão para ajudar o rolamento a permanecer no lugar. As anilhas de retenção, tais como anilhas tipo chave ou anilhas de mola, são frequentemente utilizadas, por exemplo, para manter os parafusos e os pinos firmemente no lugar e para evitar o desaperto devido a vibrações. As anilhas de retenção podem ser feitas de uma variedade de materiais, incluindo aço de mola, aço inoxidável ou plásticos, como nylon.
Pode encontrar mais informações sobre os elementos de bloqueio do eixo no blogue sobre pinos de bloqueio.
Os anéis de bloqueio - ou anéis de retenção - estão intimamente relacionados com as anilhas de retenção. Estes são anéis ranhurados que se expandem ou contraem e encaixam numa ranhura de um eixo ou cubo, dependendo do design. Consequentemente, é feita uma distinção entre os anéis de retenção do orifício (anéis internos) e os anéis de retenção do eixo (anéis externos). O pré-requisito para a utilização de anéis de retenção é que a ranhura corra radialmente em torno de toda a circunferência do eixo ou furo, e que, de acordo com as folhas de dados técnicos, a ranhura é sobredimensionada em comparação com a espessura do anel. Se a folga e o chocalhar forem completamente evitados na direção do eixo, são utilizadas anilhas de mola adicionais ou anéis de retenção acionados por mola ou coroas, onde a Acão de mola do anel de retenção localizado na ranhura pressiona estas últimas contra o elemento a ser fixado com um bloqueio por atrito. Os anéis de retenção são preferencialmente utilizados para fixar rolamentos de esferas e rolamentos de rolos, por exemplo, para fixar os rolamentos em compartimentos e para evitar movimentos axiais. Em alguns casos, as tampas dos rolamentos também podem ser utilizadas em vez dos anéis de retenção.
Os anéis de retenção são normalmente feitos de aço de mola ou aço inoxidável. O aço da mola permite que os anéis se contraiam ou expandam devido à sua elasticidade e encaixem numa ranhura ou assento. Por outro lado, o aço inoxidável é frequentemente escolhido quando é necessária resistência à corrosão.
Uma vantagem dos anéis de retenção é que são económicos e podem ser reutilizados quando devidamente removidos. Geralmente, também são fáceis de instalar sem ferramentas ou procedimentos complexos. Uma desvantagem aqui é que, devido à ranhura necessária, pode haver um efeito de entalhe no eixo, que deve ser levado em consideração pelo design.
As porcas hidráulicas são ferramentas que facilitam a montagem e desmontagem dos rolamentos. A porca hidráulica é aparafusada no eixo ao lado do componente a ser fixado. Uma pressão definida é então construída na porca hidráulica através de uma ligação hidráulica. Isto empurra um elemento de movimento hidráulico da porca hidráulica contra o rolamento ou o casquilho. Através de uma pressão hidráulica definida, a porca hidráulica pode exercer uma força de pré-carga definida nos elementos da máquina, por exemplo, rolamentos grandes, mas também parafusos. Isto facilita a montagem dos rolamentos, bem como a inserção e instalação dos elementos de bloqueio correspondentes, tais como porcas ranhuradas, anilhas de retenção e anéis de retenção. Uma grande vantagem ao utilizar porcas hidráulicas é o tempo poupado durante a montagem e desmontagem. Além disso, o risco de danos na máquina é reduzido porque as porcas hidráulicas podem ser aplicadas sem atrito e exercem pressão uniforme. São frequentemente utilizadas para fixar componentes de difícil acesso ou para fixar componentes rotativos.
Na prática, os bloqueios dos rolamentos são implementados como uma combinação de peças padronizadas e paragens nos eixos e orifícios. Estes eixos e orifícios podem ser produzidos diretamente a partir do modelo CAD utilizando a ferramenta "meviy" sem ter de gerar um desenho derivado.
