Um transportador em uma fundição funcionou durante oito meses antes de os rolamentos falharem. A configuração original usava vedações de borracha que pressionavam o eixo. A poeira abrasiva passou por baixo da borda, abriu uma ranhura no eixo e acabou contaminando a graxa. A manutenção substituiu os rolamentos duas vezes antes de mudar para uma vedação de labirinto sem contato. A nova vedação não tinha peças de atrito, portanto não desgastava o eixo e o caminho tortuoso mantinha a maior parte da poeira afastada. Essa mudança estendeu a vida útil do rolamento para mais de três anos.
As vedações de labirinto sem contato não são uma solução universal. Eles funcionam melhor quando você precisa de baixo atrito, alta velocidade ou longa vida útil em um ambiente sujo, mas relativamente seco. Este artigo explica como eles funcionam, quais detalhes de projeto são importantes e onde eles se enquadram na seleção de rolamentos.
O que um labirinto sem contato realmente faz
Uma vedação em labirinto cria um espaço longo e sinuoso entre o eixo giratório e a carcaça estacionária. Em vez de uma única folga reta, o caminho ziguezagueia através de uma série de sulcos e saliências. Contaminantes como poeira, areia ou névoa de água devem percorrer esse caminho para chegar ao rolamento. Cada curva força as partículas a mudarem de direção e muitas caem ou perdem impulso antes de passarem.
Como não há contato físico entre as peças da vedação, não há atrito de deslizamento nem desgaste. Essa é a principal vantagem. Isso também significa que a vedação não gera calor, portanto não limita a velocidade do eixo como faz uma vedação labial. A desvantagem é que um labirinto não é completamente apertado. Ele permite um pequeno vazamento e não pode conter uma inundação de líquido ou pó fino sob pressão. Pense nisso como um forte impedimento, em vez de uma barreira absoluta.
Por que os rolamentos se beneficiam das vedações de labirinto sem contato
Os rolamentos falham por dois motivos principais: perda de lubrificação e contaminação. As vedações de contato eliminam a contaminação, mas aumentam o arrasto e o desgaste. Os selos labirinto tratam da contaminação sem essas penalidades. Na prática, isso significa:
- Menor torque de fricção, o que reduz a perda de potência e a geração de calor.
- Velocidade permitida mais alta, muitas vezes limitada pela caixa do rolamento ou pela lubrificação, e não pela vedação.
- Nenhum elastômero pode endurecer, rachar ou inchar, portanto a vedação funciona em uma ampla faixa de temperatura.
- Sem desgaste por atrito, portanto os intervalos de manutenção podem ser mais longos.
Esses benefícios são mais importantes em motores de alta velocidade, caixas de engrenagens, bombas e rolos que funcionam em plantas empoeiradas. Eles também são importantes em aplicações onde a superfície do eixo não pode ser endurecida ou onde uma vedação de lábio poderia marcar o eixo.
Detalhes de projeto que determinam o desempenho
Um labirinto sem contato é tão bom quanto suas dimensões. A folga radial é a mais crítica. Muito apertado e o rotor pode tocar o estator durante o crescimento térmico ou vibração. Muito frouxo e a vedação perde eficácia. Para rolamentos pequenos e médios, é comum uma folga radial de 0,1 mm a 0,3 mm. Rolamentos maiores podem usar 0,3 mm a 0,5 mm. A folga axial deve permitir a expansão térmica sem fechar a folga.
O número de ranhuras também é importante. Um único groove ajuda, mas três a cinco estágios são típicos para ambientes exigentes. Mais estágios significam um caminho mais tortuoso, mas também requerem mais espaço axial. O formato da ranhura pode ser quadrado, triangular ou arredondado. As ranhuras quadradas são mais fáceis de usinar e funcionam bem na maioria dos casos.
A escolha do material depende do ambiente. O alumínio é leve e fácil de usinar, mas pode corroer em ambientes úmidos ou químicos. O latão e o aço inoxidável resistem melhor à corrosão. Alguns projetos usam insertos de polímero ou PTFE para reduzir a chance de danos ao eixo se ocorrer contato.
Tabela 1: Comparação de métodos comuns de vedação de rolamentos para equipamentos rotativos. | Recurso | Labirinto sem contato | Selo labial de contato | Escudo Metálico (ZZ) |
| Fricção | Muito baixo | Moderado a alto | Baixo |
| Velocidade máxima | Muito alto | Limitado pela velocidade labial | Alto |
| Exclusão de poeira | Bom para poeira seca | Muito bom | Justo |
| Resistência à água | Ruim a razoável | Bom | Pobre |
| Desgaste no eixo | Nenhum | Pode usar uma ranhura | Nenhum |
| Custo típico | Altoer | Baixo | Baixo |
Onde as vedações de labirinto sem contato cabem e onde não cabem
Use um labirinto quando o ambiente estiver empoeirado, a velocidade for alta e a exposição ao líquido for mínima ou puder ser drenada. Exemplos típicos incluem motores elétricos, caixas de engrenagens, polias transportadoras, ventiladores, sopradores e roletes de esteira em automação industrial. Eles também funcionam bem em siderúrgicas e máquinas de papel, onde o calor e a velocidade tornam as vedações de contato impraticáveis.
Evite um labirinto quando o rolamento estiver submerso, exposto à lavagem com água de alta pressão ou funcionando em velocidade muito baixa onde uma vedação de contato for simples e eficaz. Evite também se o espaço disponível for muito pequeno para um número adequado de ranhuras. Nesses casos, uma vedação labial ou uma vedação combinada pode ser a melhor escolha.
Seleção de rolamentos para vedação em labirinto
Muitos rolamentos padrão podem ser usados com um labirinto sem contato, mas o alojamento e o eixo devem ser projetados para isso. Os rolamentos rígidos de esferas são uma escolha comum porque suportam cargas radiais e axiais moderadas e estão disponíveis em tamanhos que se adaptam às caixas labirinto. Para cargas axiais mais altas ou cargas combinadas, os rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras oferecem um ângulo de contato mais amplo e melhor rigidez. Os rolos de esteira e os rolos de guia linear geralmente usam vedações de labirinto porque funcionam em sistemas de movimento linear sujos e de alta velocidade.
Rolamentos rígidos de esferas para projetos de vedação em labirinto Explore esta categoria de rolamentos ao selecionar rolamentos padrão para vedações de labirinto sem contato, com opções das séries 42 e 43 para cargas radiais e axiais moderadas. Ver Produto → Ao especificar um rolamento, decida se o labirinto será integrado ao rolamento ou ao alojamento. As vedações integradas economizam espaço, mas são substituídas junto com o rolamento. As vedações da caixa podem ser reparadas separadamente e podem ser mais econômicas para equipamentos grandes. Em ambos os casos, o furo do rolamento e as tolerâncias do diâmetro externo devem corresponder ao suporte do vedante. Uma excentricidade superior a 0,05 mm pode causar folga irregular e reduzir a vida útil da vedação.
Rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras série 32, 33 Esta série 32/33 suporta grandes cargas radiais e axiais com alta rigidez, adequando-se a fusos de máquinas-ferramenta, componentes automotivos e instrumentos de precisão. Ver Produto → Para rolos de esteira e movimento linear, o projeto da vedação geralmente inclui um labirinto de metal que protege os elementos rolantes contra cavacos e poeira. Esses rolos são usados em máquinas-ferramentas, sistemas de armazenamento automatizados e linhas de embalagem. Um labirinto sem contato os ajuda a manter um movimento suave sem o atrito de uma vedação labial.
Rolos de esteira com ranhura em arco gótico LFR Esses rolos de esteira LFR usam uma ranhura em arco gótico para dispersão de tensão, funcionamento estável em alta velocidade ou carga pesada e movimento linear suave em sistemas de automação. Ver Produto → Se você precisar de orientação específica para a aplicação, o artigo sobre escolhendo o rolamento de rolos de esteira correto aborda as compensações de carga, velocidade e vedação com mais detalhes.
Práticas de instalação e manutenção
Mesmo um labirinto bem projetado pode falhar se for mal instalado. Siga estas etapas:
- Limpe o eixo, a carcaça e os componentes da vedação antes da montagem. Um único grão de areia pode manter o selo aberto.
- Verifique as folgas radiais e axiais com um calibrador de folga ou relógio comparador. Registre os valores para referência futura.
- Aplique uma leve camada de graxa compatível nas ranhuras do labirinto para ajudar a reter a poeira durante as primeiras horas de operação.
- Certifique-se de que os orifícios de drenagem estejam abertos e voltados para baixo. O líquido preso pode inundar a vedação.
- Após as primeiras 100 horas, inspecione a vedação quanto a desgaste ou marcas de fricção. Ajuste o alinhamento, se necessário.
Durante a manutenção de rotina, não borrife água em alta pressão diretamente no labirinto. Use uma escova macia ou ar de baixa pressão para remover a poeira. Se a vedação estiver integrada ao rolamento, substitua o rolamento quando a vedação estiver danificada.
Erros comuns a evitar
- Definir a folga muito apertada para melhorar a vedação. Isso causa atritos, calor e falha prematura.
- Ignorando o crescimento térmico. Um eixo que cresce 0,2 mm à temperatura operacional pode fechar uma folga fria.
- Usando um labirinto em um aplicativo inundado. Vai vazar.
- Mistura de tipos de graxa. Algumas graxas se separam e bloqueiam o caminho do labirinto com óleo ou espessante.
- Esquecendo um ralo. Sem drenagem, a água e o óleo podem preencher as ranhuras e transportar contaminantes para dentro.
Cada um desses problemas é fácil de evitar com uma simples revisão do projeto e algumas medições durante a montagem.
Uma vedação de labirinto sem contato é uma maneira prática de proteger rolamentos em aplicações de alta velocidade, poeira ou alta temperatura. Ele não substituirá uma vedação de contato em condições úmidas ou submersas, mas onde for adequado, reduzirá o atrito, evitará o desgaste do eixo e prolongará a vida útil do rolamento. A chave é tratar a folga, a contagem de ranhuras, o material e a drenagem como um sistema, em vez de detalhes isolados. Quando esses elementos correspondem à aplicação, o selo faz seu trabalho silenciosamente e por muito tempo.
