Por que a dilatação térmica é importante para os rolamentos?

Quando um eixo aquece durante a operação, ele se expande axialmente. Se ambos os mancais estiverem fixados axialmente (com trava), a expansão cria uma pré-carga interna, aumentando o atrito e a temperatura. Um arranjo adequado de mancais fixos/não fixos permite a expansão térmica sem danificar os mancais.

O que é um arranjo de rolamento com/sem localização?

Em um arranjo de localização/não localização, um rolamento é fixado axialmente (localizado) para posicionar o eixo, enquanto o outro rolamento pode deslizar axialmente (não localizado) para acomodar a expansão térmica. Este é o arranjo mais comum.

Que valor de CTE devo introduzir?

Utilize um CTE linear médio para o grau de material exato, no intervalo de temperatura real. O CTE varia com a composição e a temperatura; os valores genéricos por família de material são apenas exemplos aproximados.

Qual é o grau típico de expansão?

Um eixo de aço de 1 metro, submetido a um aumento de temperatura de 50°C, expande-se cerca de 0,6 mm. Isso pode parecer pouco, mas pode gerar forças enormes se ambas as posições dos mancais estiverem axialmente fixas.

A dilatação diferencial axial determina o ajustamento 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 a disposição exata dos rolamentos.

Ferramenta de engenharia gratuita #054

Calculadora de Expansão Térmica de Rolamentos

Calcule separadamente as variações térmicas axiais uniformes do veio e do alojamento, bem como a respetiva diferença com sinal. Introduza os comprimentos reais, os valores médios do CTE e as variações de temperatura.

δ = L × α × ΔTAquecimento/arrefecimento com sinalSem seleção automática de rolamentos

Resultados

Expansão Axial do Eixo δ_eixo

—

Expansão axial do alojamento δ_alojamento

—

Expansão diferencial

—

Fórmula de Expansão Térmica

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

Introdução do CTE

O CTE depende da qualidade do material e da temperatura. Obtenha um valor médio no intervalo real a partir de dados controlados do material, em vez de escolher uma designação genérica de família de materiais.

Arranjo de localização/não localização

ℹ️ Um apoio fixo/livre pode acomodar o deslocamento axial resultante da dilatação térmica relativa do veio e do alojamento, mas o curso necessário e o tipo de rolamento devem ser selecionados com base nas cargas, ajustes, tolerâncias e dados do fabricante do conjunto completo.

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 equipa da Vibromera com o Balanset-1A, um equilibrador de dois canais e analisador de vibrações portátil para equilibragem de rotores no local.