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Rolamentos de esferas de vedação - Vedantes, anilhas de vedação e anilhas de cobertura
Os rolamentos de esferas são componentes críticos em muitas máquinas e equipamentos e desempenham um papel central no movimento de baixa fricção das peças. A proteção dos rolamentos contra sobrecarga e falha devido a sobreaquecimento, contaminação e influências externas é, portanto, uma das tarefas fundamentais de um engenheiro de projeto. Os rolamentos de esferas podem, por exemplo, ser vedados ou podem ser utilizados rolamentos de rolos já vedados pela fábrica para obter uma vida útil o mais longa possível. Para minimizar a fricção e o desgaste, é necessário garantir que os rolamentos são suficientemente lubrificados. Como parte da manutenção, os rolamentos de esferas devem ser verificados e lubrificados novamente, se necessário. No entanto, a tecnologia industrial moderna utiliza cada vez mais rolamentos vedados autolubrificantes ou sem manutenção, que já estão equipados pelo fabricante com os respetivos elementos de vedação e depósitos de lubrificante.
O que são vedantes e anilhas de cobertura para rolamentos de esferas?
As vedações e as anilhas de cobertura são componentes especialmente concebidos para proteger o interior do rolamento contra contaminantes externos em geral, impedindo também a saída de lubrificante. As anilhas de cobertura são vedantes de rolamentos não abrasivos (sem contacto). As anilhas de cobertura são normalmente pressionadas no anel exterior do rolamento de esferas. Existe uma folga entre o anel interior e o anel exterior, razão pela qual não é possível uma vedação completa. As anilhas de cobertura não devem ser confundidas com as anilhas de vedação (incluindo as anilhas de vedação feitas de borracha) e as placas defletoras. As anilhas de vedação estão disponíveis em várias versões. Dependendo do material utilizado e da forma da anilha de vedação, estes também podem ser concebidos como vedantes de contacto. Isto resulta normalmente numa melhor vedação do rolamento. No entanto, uma vedação estanque causará fricção, resultando em perdas de energia relacionadas com a fricção e temperaturas mais elevadas nos rolamentos.
- 1 - Orifício
- 2 - Placa defletora
- 3 - Eixo
Ao contrário das anilhas de cobertura, as placas defletoras geralmente não estão integradas directamente no rolamento, mas são colocadas estacionárias junto ao rolamento. Mantêm a massa lubrificante perto dos rolamentos e reduzem a fuga de massa lubrificante, mesmo a velocidades circunferenciais mais elevadas ou à medida que a viscosidade do lubrificante diminui nos intervalos de temperaturas elevadas.
Porque é que os selos são importantes?
Os rolamentos abertos não podem ser utilizados em todas as situações, por exemplo, em ambientes caraterizados por uma elevada contaminação. Nestes casos, recomenda-se a utilização de rolamentos com vedantes de borracha. No caso dos rolamentos de esferas, os vedantes e as anilhas de cobertura têm como principal função proteger o interior contra a entrada de poeiras, partículas estranhas e humidade, o que reduz o bloqueio da rotação devido a partículas estranhas agarradas ou enferrujadas e melhora a durabilidade. As vedações também protegem contra fugas indesejadas de lubrificantes, mantendo assim o efeito de lubrificação no rolamento de esferas.
Tipos de vedantes
Em geral, os vedantes podem ser divididos em duas categorias: vedantes com contacto e vedantes sem contacto. Os seguintes tipos de vedantes também se distinguem em função da forma como as peças a vedar se movem umas em relação às outras: Vedantes estáticos (sem movimento), vedantes translacionais (movimento linear) e vedantes rotacionais (movimento rotativo). A tabela seguinte apresenta uma visão geral das vantagens e desvantagens das vedações com e sem contacto, bem como alguns exemplos:
| Sem contacto (sem contacto) | Contacto (moagem) | |
|---|---|---|
| Vantagens | Não gera fricção, reduz o desgaste e aumenta a eficiência energética Suscetibilidade reduzida a sobreaquecimento e abrasão Adequado para valores de torque mais altos |
Design simples Resistente à contaminação Localizado diretamente no ponto de vedação e, portanto, tem um alto efeito de vedação |
| Desvantagens | Sensível à contaminação | A fricção gerada pode levar a perdas de energia |
- 1 - Rolamento de esferas de ranhuras profundas aberto
- 2 - Anilha de cobertura num dos lados (por exemplo, Z)
- 3 - Anilha de cobertura em ambos os lados (por exemplo, ZZ / 2Z)
- 4 - Vedante sem contacto (ex. VV ou 2RZ)
- 5 - Selo de contacto (por exemplo, DDU ou 2RS)
Podem ser utilizados vedantes diferentes para rolamentos de esferas. Neste contexto, a MISUMI oferece uma vasta gama de anéis de vedação do eixo e rolamentos de esferas com diferentes opções de vedação. Estão disponíveis tabelas especiais do anel de vedação do eixo para ajudar na seleção.
Rolamentos de esferas ranhurados com várias vedações
São utilizadas diferentes combinações de letras para designar os rolamentos de esferas ranhurados com base no tipo de vedação. A visão geral seguinte mostra os rolamentos rígidos de esferas com vários tipos de vedação e as suas vantagens e desvantagens:
Z / 2Z (ZZ)
Os rolamentos de esferas ranhurados Z ou 2Z têm uma anilha de cobertura sem contacto instalada num lado (Z) ou em ambos os lados (2Z). Os rolamentos de esferas ranhurados com esta designação são utilizados principalmente quando a ausência de fricção é a prioridade e o risco de contaminação é relativamente baixo. Os rolamentos de esferas ZZ são preenchidos de fábrica com massa lubrificante e, portanto, estão prontos para instalação.
RS / 2RS
RS ou 2RS significa um design do rolamento com anilhas de vedação em contacto, onde RS significa o design com anilha de vedação num lado e 2RS para anilha de vedação em ambos os lados. Outras designações para rolamentos de esferas com anilhas de vedação em contacto também são comuns. Devido à variedade das formas das anilhas de vedação, iremos discutir apenas algumas delas aqui. Os rolamentos com anilhas de vedação abrasivas num dos lados do rolamento estão, por exemplo, também marcados com DU. O design com anilha de vedação em contacto em ambos os lados do rolamento é identificado pela marcação DDU. São possíveis temperaturas momentâneas até 120 °C. A montagem e desmontagem muito simples elimina qualquer risco de danos nos rolamentos. As desvantagens são o aumento da resistência à fricção e a redução da carga rotacional máxima.
RZ / 2RZ
RZ ou 2RZ significa um design do rolamento com anilhas de vedação de baixo contacto ou sem contacto e blindadas. O design unilateral é chamado de RZ e 2RZ é o design com uma anilha de vedação em ambos os lados. As anilhas de vedação de baixo contacto também têm outras designações, por exemplo, a versão V ou VV, onde V significa o disco de vedação sem contacto unilateral e VV para o design bilateral.
Anéis de vedação de veio
Além de selos e arruelas de vedação, há outras soluções baseadas em design como anéis de vedação de eixo, também chamados de anéis Simmer (em homenagem ao seu criador Walther Simmer). Os anéis de vedação do eixo protegem os eixos e rolamentos contra poeira, líquidos e outros contaminantes. Também evitam que fluidos ou lubrificantes escapem de um eixo ou eixo rotativo. Existem diferentes designs do anel de vedação do eixo, por exemplo:
- Anel de vedação de veio radial
- Anel de vedação de veio axial
- Vedante em labirinto
- Vedante de teflon
Anel de vedação de veio radial
Um vedante radial de veio é um rebordo de vedação para vedar veios rotativos. São instalados com um encaixe fixo na caixa ou na tampa da caixa. Um anel de vedação radial do veio é geralmente constituído por um rebordo de vedação, um anel metálico de reforço e uma mola de tensão do parafuso anular.
- 1 - Lábio de vedação
- 2 - Mola tensora do parafuso
- 3 - Anel metálico
Quando empurrado para o eixo, a borda vedante é expandida juntamente com a anilha de mola. A borda de vedação fica diretamente na superfície do eixo rotativo. Os anéis de vedação do eixo radial são frequentemente utilizados para rolamentos com um compartimento de duas peças.
Normalmente, os vedantes do eixo radial são vedantes que entram em contacto uns com os outros, mas também podem ser concebidos para não entrarem em contacto a altas velocidades de rotação.
Critérios de seleção de vedantes e anilhas de cobertura
Os seguintes critérios devem ser considerados ao selecionar vedantes e anilhas de cobertura:
- Tipo de vedante ou tampa: Determine a finalidade principal (impedir a entrada de líquidos ou cobrir apenas a abertura). Um selo sem contacto é suficiente ou apenas um selo de contacto cumpre a finalidade?
- Condições ambientais: Devem ser determinados parâmetros como temperatura, humidade, exposição química e pressão.
- Seleção de material: A escolha do material depende do meio ao qual o vedante está exposto, como óleo, água, ácidos, alcalinos ou químicos agressivos. Os materiais comuns incluem borracha, elastómeros, Teflon, metais e plásticos.
- Cargas mecânicas: Devem ser observadas cargas mecânicas, tais como vibrações, cargas de choque e movimentos que possam afetar o vedante ou a anilha de cobertura. Os vedantes devem ser capazes de lidar com estas cargas sem danos ou fugas.
- Custo-efetividade: Os fatores de custo (por exemplo, quantidades, custos de manutenção esperados) devem ser tidos em conta.
Seleção de material para vedantes
A MISUMI oferece vedantes, por exemplo, feitos dos seguintes materiais:
- Borracha nitrílica (NBR): A NBR é particularmente resistente a óleos (especialmente contra óleos hidráulicos, óleos minerais, etc.), resistente a intempéries e oferece uma boa resistência geral a muitos químicos. O intervalo de aplicação é de -40 a 108 °C. O NBR é frequentemente utilizado em juntas planas (estas são juntas estáticas instaladas como elementos de vedação, por exemplo, entre duas flanges).
- Borracha fluoroscópica (FKM - também conhecida como Viton): O FKM carateriza-se por uma excelente resistência a químicos, temperaturas elevadas e vários óleos e combustíveis. A FMK também tem baixa permeabilidade ao gás. Os vedantes especiais FKM são particularmente resistentes aos ácidos, entre outros
- Politetrafluoroetileno (PTFE - também conhecido como Teflon): O PTFE carateriza-se pela baixa fricção e resistência a temperaturas muito elevadas (200 a 260 °C, momentaneamente até 300 °C). Pode ser exposto a químicos agressivos.
