Por que a dilatação térmica é importante para os rolamentos?

Quando um eixo aquece durante a operação, ele se expande axialmente. Se ambos os rolamentos forem fixos axialmente (fixo), a expansão cria uma pré-carga interna, aumentando o atrito e a temperatura. Um arranjo fixo/livre adequado permite o crescimento térmico sem danificar os rolamentos.

O que é um arranjo de rolamentos fixo/livre?

Em um arranjo fixo/livre, um rolamento é fixo axialmente (fixo) para posicionar o eixo, enquanto o outro rolamento é livre para deslizar axialmente (livre) para acomodar a dilatação térmica. Este é o arranjo mais comum.

Qual valor de CTE devo inserir?

Utilize um CTE linear médio para a exata liga do material no intervalo de temperatura real. O CTE varia com a composição e a temperatura; valores genéricos da família do material são apenas exemplos aproximados.

Quanto de expansão é típico?

Um eixo de aço de 1 metro com um aumento de temperatura de 50°C se expande cerca de 0,6 mm. Isso pode parecer pequeno, mas pode gerar forças enormes se ambas as posições dos rolamentos forem fixas axialmente.

O crescimento diferencial axial determina o ajuste ou a folga do rolamento?

Não. O crescimento do vão axial ajuda a dimensionar a capacidade de deslocamento axial. O ajuste radial e a folga interna do rolamento exigem diâmetros locais, temperaturas do anel/assento, propriedades do material e o exato arranjo do rolamento.

Ferramenta de Engenharia Gratuita #054

Calculadora de Dilatação Térmica de Rolamentos

Calcule as variações térmicas axiais uniformes separadas do eixo e do mancal e sua diferença sinalizada. Insira os comprimentos reais, os valores médios de CTE e as variações de temperatura.

δ = L × α × ΔTAquecimento/Resfriamento SinalizadoSem Seleção Automática de Rolamento

Resultados

Dilatação Axial do Eixo δ_shaft

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Dilatação Axial do Mancal δ_housing

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Dilatação Diferencial

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Fórmula de Dilatação Térmica

L — vão inicial efetivo (mm)
α — coeficiente médio de dilatação térmica linear no intervalo indicado (μm/(m·K), numericamente ×10⁻⁶/K)
ΔT — variação de temperatura com sinal a partir do estado de referência (diferença em K ou °C)

Entrada do coeficiente de dilatação térmica

O coeficiente de dilatação térmica depende da liga do material e da temperatura. Obtenha um valor médio para o intervalo real a partir de dados controlados do material, em vez de escolher uma etiqueta genérica de família de materiais.

Arranjo Fixo / Livre

ℹ️ Um apoio fixo/livre pode acomodar o deslocamento axial decorrente do crescimento térmico relativo do eixo/mancal, mas a folga necessária e o tipo de rolamento devem ser selecionados com base nas cargas completas do arranjo, ajustes, tolerâncias e dados do fabricante.

O apoio livre (não fixo) deve acomodar a variação axial relativa, pelo que os comprimentos, temperaturas e coeficientes de dilatação térmica (CTE) podem diferir.

Utilize o CTE linear médio para o grau exato do material ao longo do intervalo real de temperatura; o CTE varia com a temperatura e a composição.

Sim. Um ΔT negativo representa arrefecimento e produz contração.

Não. Apresenta apenas a dilatação axial com sinal. A seleção da disposição requer cargas, ajustamentos, tolerâncias, curso disponível e dados do fabricante.

Não. O ajustamento radial e a folga interna requerem diâmetros locais, temperaturas dos anéis/assentos e a geometria exata do rolamento.

Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipe da Vibromera utilizando o Balanset-1A, um balanceador portátil de dois canais e analisador de vibração para balanceamento de rotores no local.