Capítulo 8: Ajustes e Folga Interna
O ajuste do rolamento e a folga interna têm um impacto enorme no desempenho. A seleção de um ajuste inadequado pode causar danos ao rolamento, como creep (deslizamento do anel), enquanto uma folga inadequada pode provocar o travamento do rolamento.
Ajustes
Os ajustes definem a relação entre um eixo e um furo. Em rolamentos, isso é determinado pelo estabelecimento das dimensões mútuas e tolerâncias entre o diâmetro do furo do anel interno e o diâmetro do eixo, ou entre o diâmetro externo do anel externo e o diâmetro do furo do alojamento. Os ajustes utilizam tolerâncias para compensar variações de usinagem e são classificados em três tipos:
Importância dos Ajustes
Imagine um rolamento de motor industrial com carga no anel interno (anel interno com ajuste apertado e anel externo com ajuste folgado). Se o ajuste entre o eixo e o anel interno for reduzido devido à rugosidade superficial, ao aumento de temperatura durante a operação ou a uma carga elevada, pode se formar uma folga na superfície de ajuste, causando fretting*, creep (deslizamento do anel) ou outros danos. A continuidade da operação do rolamento nessa condição provocará desgaste adicional nas superfícies de ajuste, vibração e geração anormal de calor.
*Desgaste causado por microdeslizamentos relativos repetidos entre duas superfícies.
Quando um rolamento é montado em um eixo com um ajuste excessivamente apertado (interferência excessiva), as tensões começam a se concentrar e podem exceder o limite de resistência à tração do material do anel interno, aumentando a probabilidade de trinca. Mesmo que o anel interno não trinque, a redução da folga interna do rolamento, devido à expansão do anel interno durante a montagem, pode causar geração anormal de calor.
Sempre considere cuidadosamente as condições de operação ao escolher um ajuste.
Danos Causados por Montagem Inadequada
Desgaste por atrito oscilatório no anel interno
Deslizamento do anel interno com riscamento / marcas de desgaste
Trincas no anel interno
Gripagem ou travamento do anel interno
Deslizamento Circunferencial do Anel
Quando um rolamento é montado em um eixo com baixa interferência e opera com carga aplicada ao anel interno, pode ocorrer um deslizamento circunferencial prejudicial entre o anel interno e o eixo. Esse deslizamento nocivo é denominado creep, e sua ocorrência torna‑se mais provável à medida que a rigidez do ajuste diminui.
Se o anel estiver estacionário em relação à direção da carga (carga estática no anel interno ou externo), nenhuma força capaz de mover o anel será gerada na superfície de ajuste. Entretanto, se o anel girar na direção da carga e existir uma folga na superfície de ajuste (ou se essa folga se desenvolver), ocorrerá creep de forma circunferencial.
A interferência é frequentemente influenciada por diversos fatores. Vejamos um exemplo de como a interferência pode diminuir em um rolamento com carga rotativa no anel interno:
- O rolamento foi montado por prensagem no eixo, porém o eixo apresentava áreas com rugosidade. A prensagem provoca deformação plástica em nível semelhante ao da rugosidade superficial, reduzindo a interferência.
- Quando uma carga radial é aplicada, o anel interno sofre compressão radial, causando um leve aumento do diâmetro e do comprimento circunferencial, o que resulta em uma redução adicional da interferência.
- A temperatura do rolamento aumenta durante a operação, diminuindo ainda mais a interferência.
Exemplo de creep do anel interno com marcas de riscamento
Como ocorre o deslizamento circunferencial do anel
Se a interferência entre o anel interno e o eixo for reduzida e se desenvolver uma folga (c), o comprimento circunferencial do lado do anel interno (diâmetro do furo do anel interno) π(d+c) tornar se á maior do que o do lado do eixo (diâmetro externo do eixo) πd na área de ajuste.
Nessa condição, quando o eixo realiza uma rotação, a rotação do anel interno fica atrasada em relação à do eixo, conforme ilustrado. Se a folga entre as superfícies de ajuste for c, o rolamento será retardado no sentido oposto ao da rotação do eixo em πc por rotação.
Seleção do Ajuste
Condições de Carga e Ajustes
Notas sobre as Condições de Carga
- Carga rotativa no anel interno:
A carga não acompanha a rotação do anel interno (a zona carregada no anel interno muda). - Carga rotativa no anel externo:
A carga não acompanha a rotação do anel externo (a zona carregada no anel externo muda). - Carga estacionária no anel externo:
A carga acompanha a rotação do anel externo (a zona carregada no anel externo não muda). - Carga estacionária no anel interno:
A carga acompanha a rotação do anel interno (a zona carregada no anel interno não muda).
Shaft Fits
Tolerance ranges for shaft fits are arranged in the following order from loose to tight fits:
f, g, h, j, js, k, m, n, p, r
1: Dimensão básica
2: Tolerância de ajuste do eixo
3: Classe IT*: 5 a 10
*Tolerância Internacional: classes de tolerância especificadas pela ISO.
Ajustes do Furo do Alojamento
As faixas de tolerância para os ajustes do furo do alojamento são organizadas na seguinte ordem, do ajuste mais folgado para o ajuste mais apertado:
F, G, H, J, JS, K, M, N, P
1: Dimensão básica
2: Faixa de tolerância de ajuste do alojamento
3: Classe IT*: 5 a 10
*Tolerância Internacional: classes de tolerância especificadas pela ISO.
Folga Interna
A folga interna (frequentemente chamada simplesmente de “folga”) é a quantidade de jogo existente entre os anéis interno e externo de um rolamento e os elementos rolantes. Mais especificamente, a folga interna mede o quanto um anel interno ou externo pode se deslocar radial ou axialmente em relação ao outro anel.
A quantidade de folga interna afeta significativamente o desempenho do rolamento, incluindo vida à fadiga, vibração, ruído e geração de calor.
De modo geral, valores estáveis de medição da folga interna são obtidos pela aplicação de uma carga de medição especificada ao rolamento.
Portanto, o valor da folga medida (também chamada de folga geométrica no caso de rolamentos radiais) é ligeiramente maior do que a folga interna teórica, devido à deformação elástica (profundidade de penetração) causada pela carga de medição.
Em rolamentos de esferas, é necessário corrigir esse aumento causado pela deformação elástica para se obter a folga interna teórica adequada. Em rolamentos de rolos, a deformação elástica é mínima e pode ser desconsiderada.
Como a Folga Diminui
Folga Inicial
A folga (interna) antes da montagem.
Folga Residual
A folga após a montagem.
Quando um anel é montado em um eixo ou alojamento com ajuste apertado, a folga diminui se os anéis se expandirem ou se contraírem.
Folga Efetiva
A folga durante a operação.
Como o alojamento geralmente dissipa mais calor do que o eixo, desenvolve‑se uma diferença de temperatura entre os anéis interno e externo, e a expansão térmica resultante provoca a diminuição da folga.
Effective Clearance and Bearing Life
Teoricamente, a vida do rolamento é máxima quando a folga efetiva Δ do rolamento é ligeiramente negativa. Entretanto, se essa condição for excessiva, a vida do rolamento diminui acentuadamente, conforme ilustrado.
Por esse motivo, os técnicos normalmente buscam ajustar a folga efetiva para um valor ligeiramente maior que zero, levando em consideração os diversos erros e variações inerentes ao equipamento real.
Como a folga é um fator extremamente importante para a vida do rolamento, as normas ISO e JIS especificam diversas faixas de folga
Seleção da Folga Interna
A folga interna dos rolamentos radiais aumenta gradualmente na seguinte ordem:
C1, C2, Normal (CN), C3, C4, C5
Quando utilizar uma folga maior que a normal (C3, C4, C5)
- Para tolerar erros de montagem, como grande deflexão do eixo
- Para altas temperaturas do anel interno, como quando vapor passa por um eixo oco
- Quando se utiliza maior interferência para cargas elevadas ou de impacto
- Para compensar o aumento da interferência do anel interno em altas rotações
- Quando tanto o anel interno quanto o anel externo possuem ajuste apertado
Quando utilizar uma folga menor que a normal (C2):
- Para reduzir drasticamente o ruído e a vibração durante a rotação
- Quando tanto o anel interno quanto o anel externo possuem ajuste folgado
- Quando a folga será ajustada após a montagem para reduzir o batimento do eixo ou efeito semelhante
Códigos de Liberação Interna
Tipo de Rolamento | Folga | |||||
Baixa | → | (Normal) | → | Alta | ||
Rolamentos radiais | C1 | C2 | (CN) | C3 | C4 | C5 |
Rolamentos de rolos cilíndricos não intercambiáveis* | CC1 | CC2 | CC | CC3 | CC4 | CC5 |
Rolamentos de esferas pequenos / miniatura | MC1 | MC2 | MC3 | MC4 | MC5 | MC6 |
Rolamentos rígido de esferas para motores elétricos | -- | -- | CM | -- | -- | -- |
Rolamentos de rolos cilíndricos para motores elétricos | -- | (intercambiáveis / não intercambiáveis*) | -- | -- | ||
*Anéis interno e externo com folgas não intercambiáveis não são compatíveis entre si devido à pequena amplitude das faixas de folga.
Em rolamentos rígidos de esferas, rolamentos de rolos cilíndricos e rolamentos autocompensadores de rolos, a letra “E” é às vezes adicionada ao código de folga.
Este é um código exclusivo da NSK para especificações de ruído e vibração
Share