Um construtor de roteador de pórtico operando um fuso de esfera de 1,2 m de comprimento e 40 mm a 2.500 rpm entrou em contato após seis semanas de produção em dois turnos. A folga no eixo X aumentou de 0,008 mm para 0,035 mm, e a caixa do rolamento na extremidade de impulso estava girando cerca de 8 graus C acima da estrutura da máquina. Nada havia quebrado. O aço se expande aproximadamente 0,0115 mm por metro por grau C, de modo que o parafuso cresceu cerca de 0,1 mm entre uma manhã fria de segunda-feira e uma tarde quente de sexta-feira, e como ambas as extremidades foram fixadas com rolamentos localizados axialmente, todo esse crescimento teve que ser absorvido em algum lugar.
A lição é a mesma que surge na maioria das consultas sobre rolamentos de suporte de fuso de esferas: o rolamento é a última decisão, não a primeira. Decida como o parafuso será localizado axialmente, quanta pré-carga o par de impulso precisa e como a extremidade livre poderá flutuar. Em seguida, escolha os números das peças.
O que cada extremidade do parafuso realmente tem a ver
A resposta curta: uma extremidade fixa o parafuso axialmente e carrega o impulso, a outra extremidade o suporta radialmente e permite que ele se mova. Um conjunto de rolamentos de suporte não consiste em dois rolamentos idênticos escolhidos por conveniência, é um par de componentes com funções diferentes e os padrões de falha também são diferentes.
Funções finais fixas e flutuantes em um eixo típico de fuso de esferas, com sintomas de uma escolha incompatível. | Posição | Dever primário | Escolha típica de rolamento | O que dá errado se for incompatível |
| Extremidade fixa (impulso) | Localiza o parafuso axialmente, realiza o impulso de corte e aceleração, define a pré-carga | Par de contatos angulares combinados, costas com costas ou uma unidade de contato angular de fileira dupla | Folga axial que aumenta com a carga, alojamentos quentes, desgaste no ressalto do eixo |
| Extremidade flutuante (suporte) | Suporta apenas carga radial, permite expansão e contração térmica | Rolamento rígido de esferas com o anel externo livre para deslizar em seu alojamento | Parafuso curvado, pistas brinelladas, par de empuxo sobrecarregado à medida que o parafuso aquece |
| Extremidade do motor ou caixa de velocidades | Transfere o torque, absorve o desalinhamento do acoplamento | Rolamento radial dimensionado apenas para sua própria carga | Forças de acoplamento empurradas para os rolamentos de suporte, vibração em velocidade |
Uma rápida verificação de sanidade para qualquer novo projeto: meça a distância entre os dois assentos do rolamento em milímetros, divida por 1.000, multiplique pelo aumento de temperatura esperado em graus C e multiplique por 11,5. O resultado, em mícrons, é o deslocamento axial que a extremidade flutuante deve ser capaz de absorver. Em um parafuso de 2 m com elevação de 5 graus que já tem cerca de 115 mícrons, o que é muito mais do que qualquer pré-carga pode engolir.
Escolhendo o par fixo
Três arranjos cobrem a maior parte do trabalho de máquinas-ferramenta e automação, e a escolha geralmente se resume à velocidade, rigidez e quanto espaço axial a carcaça pode poupar.
- Par de contato angular costas com costas (DB): a maior distribuição de carga entre os dois pontos de contato, boa resistência aos momentos fletores e a escolha padrão para extremidades axiais de parafuso.
- Par face a face (DF): tolera um pouco mais de desalinhamento, mas tem uma distribuição de carga mais estreita, portanto flexiona mais sob carga momentânea.
- Par tandem (DT): ambos os rolamentos compartilham impulso em uma direção, usado apenas quando o impulso é pesado e unidirecional e um segundo par fecha o ciclo em outro lugar.
Os rolamentos de suporte de fuso de esferas são comumente construídos com um ângulo de contato de 60 graus, porque a prioridade é a rigidez axial em vez da capacidade radial. Os pares universalmente combinados são fornecidos com uma pré-carga definida já aterrada, portanto o par deve ser montado como um conjunto e nunca misturado com outro par de uma caixa diferente. Se o projeto precisar de uma única unidade compacta em vez de dois anéis separados, um rolamento de contato angular de duas carreiras faz o mesmo trabalho de localização em um assento da caixa e suporta carga radial e axial combinada; nosso
Rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras das séries 52 e 53 Uma alternativa compacta de carcaça única para localização radial e axial combinada, com opções de vedação e lubrificação para uso em máquinas-ferramenta, energia eólica, cubo e bomba. Ver Produto → página lista os tamanhos das séries 52 e 53 usados nesta função. A desvantagem é que a pré-carga é fixa na fabricação, portanto a rigidez axial não pode ser ajustada posteriormente.
Pré-carga: onde começa a maioria dos problemas dos rolamentos de suporte
A pré-carga remove a folga interna e torna a posição do parafuso repetível, mas é uma janela estreita. Como ponto de partida de trabalho, a pré-carga leve fica em torno de 1 a 2 por cento da classificação de carga dinâmica do par e a pré-carga média em torno de 3 por cento; qualquer coisa além disso geralmente aumenta a temperatura de funcionamento mais rapidamente do que aumenta a rigidez. O teste prático é simples: após 30 minutos de rodagem, a temperatura da carcaça deve se estabilizar, não continuar subindo, e a folga axial medida com um relógio comparador na extremidade do parafuso deve indicar zero com um retorno repetível à posição.
Dois erros dominam. Primeiro, usando uma contraporca para adicionar pré-carga que deveria ter sido retificada no par, o que esmaga os anéis internos e produz um rolamento que fica rígido quando frio e emperrado quando quente. Em segundo lugar, aplicar uma pré-carga pesada a um parafuso sem extremidade flutuante, o que transforma o crescimento térmico numa carga de impulso de várias centenas de newtons. O raciocínio por trás das faixas de tolerância e dos valores de torque é apresentado com mais detalhes em nossa nota sobre seleção de pré-carga para rolamentos das séries 52 e 53 , e a mesma lógica se aplica a pares de contatos angulares correspondentes.
A extremidade flutuante merece um rolamento real
O fim flutuante é muitas vezes tratado como uma reflexão tardia, e é daí que vêm as falhas silenciosas. Ele tem que suportar a carga radial do parafuso mais o peso da porca e do carro, manter o parafuso concêntrico com a extremidade axial e ainda deslizar axialmente sem danificar seu assento. Um rolamento rígido de esferas com ajuste de localização no eixo e ajuste deslizante na caixa é a resposta usual, com o anel externo livre para se mover talvez 0,3 a 0,5 mm em cada direção e nada prendendo-o no furo.
Dois detalhes são mais importantes do que a página do catálogo. O furo da caixa deve ser redondo e liso o suficiente para que o anel externo deslize em vez de inclinar, e o rolamento não deve ser do tipo pré-carregado, porque qualquer restrição axial nesta extremidade anula todo o arranjo. Padrão
Rolamentos rígidos de esferas nas séries 42 e 43 Para assentos fixos não pré-carregados, esta categoria abrange rolamentos rígidos de esferas das séries 42 e 43 com tamanhos padrão e opções de folga para mancais quentes. Ver Produto → os tamanhos cobrem a maioria dos assentos de suporte, e uma folga C3 costuma ser uma escolha sensata quando a carcaça aquece mais rápido que o eixo.
Quando a oficina está empoeirada ou molhada
Os gabinetes das máquinas não são salas limpas. Pó de ferro fundido, névoa de refrigerante e água de lavagem chegam a um alojamento de suporte, e um rolamento aberto que sobrevive na bancada de testes pode falhar dentro de uma temporada no chão de fábrica. Variantes vedadas e blindadas das mesmas famílias de rolamentos resolvem a maior parte disso sem alterar o envelope da caixa, e uma vedação de contato 2RS é uma escolha melhor do que uma blindagem ZZ sempre que houver líquido refrigerante, porque uma blindagem apenas desvia os detritos em vez de vedá-los. Nosso
Rolamentos de contato angular de duas carreiras das séries 32 e 33 Unidades de fileira dupla seladas ou blindadas para caixas de suporte sujas, combinando capacidade de carga radial e axial com ângulo de contato de 30 graus e localização compacta. Ver Produto → faixa é usada onde uma unidade de localização compacta também deve sobreviver a condições de sujeira, e o Séries 30 e 38 com fechos 2RS ou ZZ fornecem a mesma função de localização axial em uma largura mais estreita para alojamentos apertados.
Sequência de montagem que evita falhas precoces
A maioria das reclamações de suporte que chegam ao fabricante são questões de montagem, e não de fabricação. A sequência abaixo é a que recomendamos para um par correspondente na extremidade de empuxo.
- Limpe o assento do eixo, o furo da carcaça e as faces do espaçador e, em seguida, verifique o desvio do ressalto com um relógio comparador; O total de 0,002 a 0,005 mm é uma meta razoável para um eixo de precisão.
- Verifique o paralelismo do espaçador em uma placa de superfície. Um espaçador que está 0,01 mm fora do paralelo inclina o anel externo e adiciona silenciosamente várias centenas de newtons de pré-carga irregular.
- Encaixe o par na ordem marcada, mantendo as marcas correspondentes alinhadas exatamente como fornecidas; inverter um anel altera a pré-carga e a linha de carga.
- Lubrifique levemente a rosca da contraporca antes de apertar, para que o torque aplicado se transforme em força de fixação em vez de atrito nas roscas secas e, em seguida, aperte em duas ou três etapas até o valor especificado.
- Meça o movimento axial com um relógio comparador contra a extremidade do parafuso enquanto empurra e puxa com a mão e, em seguida, repita com uma alavanca com carga moderada para confirmar que a leitura não aumenta.
- Corra em velocidade crescente, observando a temperatura da carcaça; uma leitura estável após 30 a 60 minutos é o critério de aprovação, uma subida contínua não é.
Pontos a confirmar antes do primeiro corte
- Apenas uma extremidade está localizada axialmente. Duas extremidades localizadas são a causa mais comum de falha prematura do rolamento axial.
- A pré-carga corresponde à tarefa: leve para alta velocidade e longa vida útil, média para cortes pesados e rigidez, nunca "tão apertada quanto possível".
- A quantidade de lubrificação é medida, não adivinhada. A lubrificação excessiva de um pequeno rolamento de suporte agita e superaquece tão rapidamente quanto nenhuma graxa.
- O alinhamento do acoplamento é verificado após a fixação dos rolamentos, e não antes.
Uma breve lista de verificação de compras
Quando um rolamento de suporte é especificado, a consulta precisa de mais do que um furo e um diâmetro externo. Os compradores que fornecem o seguinte recebem uma cotação utilizável na primeira vez:
Informação que altera o rolamento oferecido para posição de suporte de fuso de esferas. | Artigo | Por que muda a parte |
| Impulso axial com fator de segurança | Define se um par correspondente ou uma única unidade de linha dupla é adequado |
| Rigidez axial necessária | Decide a classe de pré-carga e o ângulo de contato |
| Velocidade máxima e ciclo de trabalho | Tipo de gaiola de acionamento, escolha de lubrificação e vedação |
| Classe de precisão e limite de desvio | Separa um par de precisão padrão de um conjunto de classes P4 |
| Meio Ambiente | Aberto, blindado ou com contato selado; tipo de graxa e quantidade de enchimento |
| Dimensões da caixa | Exclui arranjos que fisicamente não cabem no assento |
Solicite que o par seja fornecido em um conjunto combinado com a pré-carga marcada na embalagem e mantenha esse conjunto junto durante a entrega, armazenamento e montagem. Os pares mistos são a forma mais tranquila de perder a rigidez pela qual se pagou.
Os rolamentos de apoio em um fuso de esferas são uma pequena parte da máquina e uma grande parte de sua repetibilidade. Faça o arranjo correto, uma extremidade localizada e outra livre, dê ao par de empuxo uma pré-carga com a qual ele possa suportar e mantenha a extremidade flutuante genuinamente livre. Os próprios rolamentos raramente são o elo mais fraco; as decisões em torno deles geralmente são.
