Folga do rolamento do motor: o que é e como escolher?

Geralmente, consideramos que os componentes de um rolamento incluem: o anel interno, o anel externo, o elemento rolante, a gaiola, as vedações e a lubrificação. Na verdade, durante palestras anteriores para engenheiros de motores, a folga de um rolamento de motor foi listada como um dos componentes de um rolamento.

É claro que a folga é um entreferro, não um componente físico, mas a atenção que os engenheiros prestam à folga no projeto, instalação, uso e manutenção não é menor do que qualquer parte física do rolamento.

Qual é a folga de um rolamento do motor?

A folga do rolamento normalmente se refere ao movimento de um anel em relação a um anel fixo no rolamento. Se esse movimento for axial, é denominado folga axial; se for radial, é chamado de folga radial.

A figura a seguir mostra a folga radial e axial de um rolamento rígido de esferas:

Na figura:

• Folga radial do rolamento = δ
• Folga axial do rolamento = δ1 + δ2

As folgas para rolamentos são regidas pelas normas nacionais e internacionais correspondentes. Por exemplo, a folga radial comumente usada para rolamentos, GB/T4604-93, categoriza as folgas da seguinte forma:

• Grupo 2, um grupo de liberação menor que o Grupo 0
• Grupo 0, o grupo de autorização padrão
• Grupo 3, um grupo de folga maior que o Grupo 0

A norma também especifica outros grupos de folga. Em aplicações práticas, as folgas mais utilizadas para rolamentos de motores industriais são do grupo de folga padrão (Grupo 0) e do Grupo C3.

Tabela 1: Folga radial de rolamentos rígidos de esferas (furo cilíndrico) – Unidade: µm

Folga radial de rolamentos rígidos de esferas

Para engenheiros de motores, os tipos de rolamento mais comumente usados ​​são rolamentos rígidos de esferas e rolamentos de rolos cilíndricos. Se forem necessárias folgas para outros tipos de rolamentos, elas poderão ser obtidas nas normas nacionais ou fabricantes relevantes.

Como deve ser selecionada a folga de um rolamento do motor?

Em primeiro lugar, os valores de folga do rolamento mencionados nas normas acima são valores iniciais, ou seja, os valores de folga quando o rolamento não foi instalado ou utilizado. Quando o rolamento é instalado, colocado em operação e em condições de funcionamento, o valor da folga é um fator crítico na operação do rolamento.

Geralmente, o ajuste entre o rotor do motor de rotação interna e o rolamento é relativamente apertado, enquanto o ajuste entre a carcaça do rolamento e o anel externo do rolamento é relativamente frouxo. Dessa forma, o anel interno do rolamento se expandirá para fora, o que reduzirá a folga. Chamamos isso de redução da folga de instalação.

Quando o rolamento está em funcionamento, geralmente há uma diferença de temperatura entre os anéis interno e externo do rolamento, o que leva a diferentes graus de expansão térmica dos anéis interno e externo do rolamento, alterando assim a folga. Chamamos isso de redução da folga causada pela temperatura.

Portanto, a folga de trabalho real do rolamento é a folga inicial menos a redução da folga de instalação e a redução da folga causada pela temperatura.

δ_trabalhar =δ_inicial –δ_instalar –δ_temperatura

A vida útil de um rolamento de motor típico está relacionada à sua folga operacional da seguinte forma:

• Eixo Vertical: A relação entre a vida útil real e a vida útil esperada de um rolamento sob diversas folgas efetivas (folgas operacionais).
• Eixo Horizontal: A folga efetiva (folga operacional) do rolamento.

É claro que a maior vida útil do rolamento ocorre quando sua folga é um valor menor que zero. Isto implica que, teoricamente, quando a folga operacional do rolamento é negativa, a vida útil do rolamento é mais longa.

No entanto, operar com este valor de folga acarreta um risco. Ao examinar a inclinação da curva em ambos os lados, torna-se evidente que quando a folga operacional real é menor que a folga na vida útil máxima, a inclinação da curva é acentuada e, com uma diminuição adicional na folga, a vida útil cai drasticamente.

Em contraste, um aumento na folga resulta numa diminuição muito mais lenta da vida útil do rolamento.

Portanto, se a folga operacional do rolamento estiver no valor ideal para a vida útil máxima, qualquer redução adicional devido a alterações nas condições operacionais diminuirá rapidamente a vida útil do rolamento. Isto é o que comumente chamamos de “convulsão de rolamento”.

Considerando tudo isso, em condições operacionais reais, muitas vezes escolhemos uma folga operacional ligeiramente maior que zero para o rolamento. Este é um valor seguro, garantindo que o impacto na vida útil do rolamento, independentemente de alterações na folga operacional, permaneça dentro de uma faixa controlável.

Normalmente, os engenheiros de motores optam pelas folgas do grupo Normal ou C3 ao selecionar as folgas dos rolamentos. (Isso está associado ao ajuste de tolerância que normalmente usamos e à distribuição de temperatura interna no motor.)

Naturalmente, se as condições operacionais forem únicas, o valor da folga do rolamento precisará ser verificado por meio de cálculos para garantir que o rolamento opere sob uma condição de folga segura.