Um motor de 15 kW funcionando a 6.000 rpm não deveria destruir as vedações dos lábios a cada oito meses. Quando isso acontece, a vedação está fazendo exatamente o que foi projetada para fazer, pressionando uma borda de borracha contra uma superfície rotativa, e o calor dessa fricção é o que acaba com ela. Substituir a vedação labial por uma vedação sem contato geralmente resolve o problema em uma única etapa, porque a vedação não toca mais em nada. As vedações sem contato oferecem um pouco de proteção contra contaminação em troca de menor atrito, menor temperatura de funcionamento, maior velocidade máxima e maior vida útil da graxa. Para equipamentos limpos, rápidos ou quentes, essa troca costuma ser a mais indicada.
O que conta como um selo sem contato
Uma vedação sem contato mantém o lubrificante dentro e a contaminação fora sem qualquer atrito entre as peças rotativas e estacionárias durante o funcionamento normal. No trabalho com rolamentos você encontrará quatro versões comuns:
- Blindagem de aço prensado, mostrada como o sufixo ZZ em um número de peça de rolamento
- Vedação em labirinto, usinada como um caminho de voltas em um anel ou alojamento
- Vedação em V ou vedação de folga, posicionada perto de um ombro sem pressioná-lo
- Projetos híbridos que combinam um caminho de labirinto com um defletor de luz ou um elemento de feltro
A blindagem de aço prensado é a mais simples e barata do grupo e lida bem com poeira grossa, retenção de graxa e alta velocidade. Um labirinto é a opção mais forte do grupo quando possui curvas internas e um caminho de drenagem suficientes, mas também exige o trabalho de projeto mais cuidadoso e a usinagem mais precisa.
O que você ganha é mensurável. O torque de atrito permanece baixo e estável durante a vida útil do rolamento, a geração de calor cai, a velocidade limite aumenta e a vida útil da graxa melhora porque o óleo base não é cozido pelo atrito da vedação. Também não há ranhura de desgaste no eixo ou na luva, o que é importante quando o eixo é caro ou difícil de substituir.
O que você desiste é igualmente claro. A lacuna que remove o atrito também é um caminho. Poeira fina, névoa de líquido refrigerante, água de lavagem e submersão passarão por uma vedação simples sem contato, portanto, contaminação pesada, ciclos de limpeza de fábricas de alimentos e serviço submerso normalmente precisam de uma vedação de contato, uma barreira secundária ou uma purga.
Comparação de tipos de vedações no mesmo rolamento
A tabela abaixo coloca as opções comuns nos mesmos critérios, de modo que a troca entre atrito e proteção é visível e não presumida.
A escolha da vedação é sempre uma troca entre proteção contra fricção e contaminação, e nenhuma opção vence em ambos os lados. | Tipo de vedação | Contato com a superfície de contato | Fricção e calor | Proteção contra contaminação | Dever típico |
| Blindagem em aço estampado, ZZ | Nenhum | Muito baixo e estável | Retenção moderada e grossa de poeira e graxa | Limpeza, alta velocidade e ampla faixa de temperatura |
| Selo labirinto | Nenhum | Muito baixo | Moderado a alto quando são usadas ranhuras de drenagem | Caixas de engrenagens, máquinas grandes, respingos e névoa |
| Vedação, folga ou contato leve | Pouco ou nenhum | Baixo | Bom contra poeira leve e respingos | Motores elétricos, ventiladores, velocidade mais alta |
| Vedação labial em nitrila, 2RS | Contínuo | Alto e subindo com velocidade | Alto, resiste à água e poeira fina | Baixo speed, wet or dirty duty |
| Vedação labial de PTFE | Contínuo | Moderado a alto | Alta, além de resistência química | Equipamento químico e alimentar, serviço quente |
Como uma vedação sem contato realmente mantém a sujeira afastada
A proteção em uma vedação sem contato vem do caminho e não de uma barreira. A compreensão de três fatores explica a maioria dos resultados do mundo real.
Geometria do Labirinto e Momento das Partículas
Um labirinto força o ar e as partículas a mudarem de direção várias vezes. Cada volta diminui a pressão e retém as partículas em uma ranhura, de modo que a contaminação tem que viajar mais longe e com menos energia para chegar ao rolamento. Em um anel giratório, a força centrífuga lança as partículas para fora antes que alcancem a lacuna mais interna. Uma única folga reta tem um desempenho muito pior do que um caminho com três ou quatro mudanças de direção, e é por isso que duas vedações do mesmo tamanho nominal podem se comportar de maneira completamente diferente em serviço.
Liberação e crescimento térmico
A folga decide se uma vedação sem contato funciona ou falha. Folgas radiais na região de 0,1 a 0,3 mm por lado são típicas em rolamentos pequenos e médios e devem ser recalculadas quando a caixa for de alumínio e o eixo for de aço, quando a temperatura de operação diferir da temperatura de montagem em mais de 60 graus Celsius ou quando o eixo apresentar desvio perceptível. Uma lacuna que fecha na temperatura de funcionamento torna-se uma vedação sem nenhum dos benefícios e com todo o desgaste.
Orientação, Drenos e Purga de Graxa
A maioria dos designs sem contato são direcionais. O defletor giratório deve ficar voltado para a fonte de contaminação de modo que as partículas sejam lançadas para longe do rolamento, e a ranhura estacionária deve ficar no lado limpo. Um orifício de drenagem no ponto mais baixo da caixa permite que a água e a condensação saiam em vez de se acumularem na abertura. Uma leve purga de graxa também ajuda, já que uma pequena quantidade de graxa que passa pela abertura carrega consigo partículas e veda o caminho por dentro.
Onde as vedações sem contato se ajustam melhor
Esses aplicativos raramente decepcionam:
- Motores elétricos e ventiladores, onde a velocidade é constante e o ambiente é limpo ou levemente empoeirado
- Fusos de alta velocidade e acionamentos de máquinas-ferramenta, onde o calor de fricção limita a precisão
- Caixas de engrenagens e carcaças de bombas com respingos de óleo, onde um caminho de drenagem pode ser usinado
- Juntas robóticas e sistemas de guia linear, onde a longa vida útil da graxa é mais importante do que uma barreira estanque
- Automação industrial funcionando com ar filtrado em oficina controlada
Esses aplicativos geralmente precisam de algo mais:
- Fundição, mineração e manuseio de agregados, onde o pó abrasivo está presente em grandes quantidades
- Linhas de alimentos com lavagem diária e agentes de limpeza cáusticos
- Bombas submersas e máquinas continuamente molhadas
- Poeira condutora muito fina, como grafite ou pó metálico, que pode preencher uma lacuna estreita
Os rolamentos rígidos de esferas pequenos e médios são o carro-chefe na maioria das aplicações limpas acima, de motores de ventiladores a acionamentos de bombas, e o sufixo de vedação é o que decide como eles se comportam em cada um.
Rolamentos rígidos de esferas pequenos e médios Revise os rolamentos rígidos de esferas para motores de ventiladores, acionamentos de bombas e equipamentos semelhantes para serviços limpos, onde o sufixo de vedação molda o desempenho. Ver Produto → Critérios de seleção que decidem o resultado
Trabalhe esses pontos em ordem, porque cada um restringe as opções para o próximo:
- Velocidade. Compare a velocidade necessária com a velocidade limite para o método de vedação escolhido, não apenas para o rolamento
- Faixa de temperatura e diferencial de temperatura, incluindo a diferença entre as condições de montagem e de funcionamento
- Tipo de contaminante e tamanho de partícula, uma vez que o pó fino se comporta de maneira muito diferente da granulação grossa ou respingo de líquido
- Método de lubrificação, porque o comportamento da purga da graxa depende da quantidade de enchimento e da viscosidade do óleo base
- Espaço axial e radial disponível para um labirinto com voltas suficientes
- Acesso para manutenção, porque uma vedação que não pode ser inspecionada será substituída como uma unidade inteira
Quando a velocidade e as cargas radiais e axiais combinadas aparecem juntas, os rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras das séries 52 e 53 são frequentemente especificados com blindagens sem contato, uma vez que o calor de fricção em velocidade custa mais do que a estanqueidade extra da vedação.
Rolamentos de contato angular de duas fileiras das séries 52 e 53 Considere os rolamentos de contato angular de duas carreiras das séries 52 e 53 para cargas radiais e axiais combinadas em velocidade, onde as blindagens sem contato reduzem o calor de atrito. Ver Produto → Instalação e manuseio que protegem a lacuna
A lacuna é pequena por design, portanto, o cuidado com a montagem é mais importante do que com uma vedação labial:
- Meça a folga real após a montagem, não apenas no desenho, e verifique novamente em uma unidade quente após a primeira execução
- Mantenha a ranhura de vedação livre de excesso de graxa antes de fechar a carcaça, pois um caminho bloqueado se transforma em atrito
- Pressione o anel a ser encaixado e nunca através da blindagem ou anel labirinto
- Verifique a concentricidade e a excentricidade do eixo, pois uma folga irregular ao redor da circunferência fechará primeiro em um lado
- Confirme a orientação do dreno e do defletor antes de aparafusar a carcaça
- Inspecione se há marcas de atrito após as primeiras horas de funcionamento, enquanto a correção ainda é barata
Modos de falha e o que eles dizem
A maioria dos problemas de vedação sem contato aparecem em um pequeno número de formas reconhecíveis.
Diagnosticar uma vedação sem contato geralmente é uma questão de combinar o sintoma com um problema de folga, orientação ou lubrificação. | Sintoma | Causa provável | O que verificar primeiro |
| Graxa chorando da lacuna | Excesso de lubrificação ou uma lacuna muito aberta | Quantidade de preenchimento e folga medida |
| Listras escuras perto da lacuna | Poeira fina passando pelo labirinto | Número de turnos e qualquer escudo secundário |
| Aumento da temperatura após algumas horas | Esfregue na lacuna causada pelo crescimento térmico | Folga à temperatura de funcionamento |
| Ferrugem no anel externo ou furo | Entrada de água ou condensação | Posição de drenagem e proteção contra respingos |
| Ruído sem danos visíveis | Orientação incorreta ou caminho seco | Direção e lubrificação do defletor |
Combinando uma vedação com a série de rolamentos
O sufixo em um número de peça é um guia rápido para o princípio de vedação. ZZ significa uma blindagem de aço prensado sem contato e 2RS significa uma vedação de borracha de contato. Os rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras das séries 30 e 38 são fornecidos em ambos os formatos, de modo que o mesmo rolamento pode servir como uma unidade limpa de alta velocidade ou uma unidade mais suja de baixa velocidade, dependendo do sufixo escolhido na entrada do pedido. Os rolamentos rígidos de esferas seguem a mesma lógica, com blindagens para motores e ventiladores e vedações labiais para serviços úmidos ou empoeirados.
Rolamentos de contato angular de duas fileiras das séries 30 e 38 Compare as blindagens sem contato ZZ e as vedações de contato 2RS para equilibrar os limites de velocidade em relação à proteção contra poeira e umidade nesses rolamentos das séries 30 e 38. Ver Produto → Quando a escolha entre um limite de velocidade mais elevado e uma vedação mais estanque ainda não estiver clara, esta nota sobre tipo de vedação e seleção de velocidade para rolamentos 3802 percorre a mesma decisão com um exemplo prático.
Uma breve lista de verificação antes de especificar
- Confirme o contaminante e decida se uma lacuna é aceitável
- Calcule a folga em temperatura de funcionamento, não em temperatura ambiente
- Verifique a velocidade limite para o método de vedação que você pretende usar
- Projete o dreno e a orientação do defletor na carcaça desde o início
- Planeje um caminho de purga de graxa e um intervalo de relubrificação realista
- Inspecione a primeira unidade após um curto período e registre a folga medida
As vedações sem contato não são uma resposta universal, mas são a melhor resposta com muito mais frequência do que são usadas. Obtenha a folga correta, mantenha o caminho limpo e oriente o defletor em direção à sujeira, e um design blindado ou labirinto durará mais que vários conjuntos de vedações de contato na mesma posição. Se você estiver trabalhando em um alojamento ou caso de carga específico, poderá revisar a linha completa em um fabricante de rolamentos em Cixi, Ningbo que constrói versões seladas e blindadas da mesma série.
