Compreendendo os rolamentos axiais
Definição: O que é um rolamento de encosto?
A rolamento de impulso (também chamado de rolamento axial) é um rolamento especializado projetado para suportar cargas orientadas paralelamente ao eixo do eixo (cargas axiais ou cargas axiais) e para controlar a posição axial de um rotor. Ao contrário dos rolamentos radiais que suportam cargas perpendiculares ao eixo, os rolamentos axiais têm superfícies de contato perpendiculares ao eixo do eixo, permitindo que eles resistam às forças que tentam empurrar o eixo em qualquer direção axial.
Os mancais axiais são essenciais em máquinas onde há forças axiais, como bombas, compressores, turbinas, eixos propulsores e equipamentos com orientação vertical. A falha ou capacidade inadequada dos mancais axiais leva a forças excessivas. vibração axial, folga na extremidade do eixo e possíveis danos catastróficos devido ao contato do rotor com componentes estacionários.
Tipos de rolamentos axiais
Rolamentos axiais de elementos rolantes
1. Rolamentos axiais de esferas
- Projeto: Elementos de esferas que correm entre arruelas de encosto planas ou ranhuradas
- Capacidade de carga: Moderado
- Velocidade: Velocidades médias a altas
- Precisão: Boa precisão de posicionamento axial
- Aplicações: Máquinas-ferramentas, transmissões automotivas, cargas de empuxo moderadas
2. Rolamentos axiais de rolos cilíndricos
- Projeto: Rolos cilíndricos entre arruelas de encosto
- Capacidade de carga: Muito alto (contato de linha vs. contato de ponto)
- Velocidade: Apenas velocidades baixas a médias
- Precisão: Moderado
- Aplicações: Máquinas pesadas, bombas verticais, ganchos de guindaste
3. Rolamentos de rolos cônicos
- Projeto: Um único rolamento suporta cargas radiais e axiais
- Capacidade de carga: Alto para cargas combinadas
- Ajustabilidade: Pré-carga ajustável através de espaçamento
- Aplicações: Rodas automotivas, caixas de câmbio, situações de carga combinada
4. Rolamentos de esferas de contato angular
- Projeto: Contato de esfera em ângulo, suporta cargas radiais e axiais
- Configuração: Frequentemente usado em pares (consecutivos ou frente a frente)
- Velocidade: Capacidade de alta velocidade
- Aplicações: Fusos de máquinas-ferramentas, bombas de alta velocidade
Rolamentos axiais de filme fluido
1. Rolamentos axiais de almofada de inclinação
- Projeto: Várias almofadas giratórias criando cunhas de óleo
- Capacidade de carga: Muito alto (megawatts em grandes turbinas)
- Velocidade: Ilimitado (usado para mais de 30.000 RPM)
- Amortecimento: Excelente
- Aplicações: Turbinas a vapor, turbinas a gás, grandes compressores, geradores
2. Rolamentos axiais de pastilha fixa (com superfície cônica)
- Projeto: Almofadas estacionárias com superfícies cônicas
- Capacidade de carga: Alto
- Simplicidade: Sem partes móveis
- Aplicações: Bombas verticais, turbinas hidrelétricas
Fontes de cargas axiais
Em Bombas e Compressores
- Impulsor Hidráulico: A diferença de pressão no impulsor cria uma força axial líquida
- Magnitude: Pode pesar milhares de libras mesmo em bombas de tamanho moderado
- Direção: Normalmente em direção ao lado da sucção
- Equilíbrio: Orifícios de equilíbrio, palhetas traseiras ou impulsores opostos reduzem o empuxo líquido
Em turbinas
- O fluxo de vapor ou gás cria pressão axial nas lâminas
- A magnitude do empuxo aumenta com a potência de saída
- Pode inverter a direção durante a inicialização ou alterações de carga
- Pistões fictícios ou pistões de equilíbrio neutralizam o empuxo
Em caixas de engrenagens
- Engrenagens helicoidais geram empuxo axial (magnitude proporcional ao torque transmitido)
- Engrenagens cônicas criam componentes axiais
- A direção do impulso depende da direção da engrenagem (direção do ângulo da hélice)
Outras fontes
- Atração magnética: Em motores elétricos, o desequilíbrio magnético cria forças axiais
- Hélices e ventiladores: Empuxo aerodinâmico da aceleração do fluido
- Transmissões por correia: Correias angulares criam componentes de força axial
- Desalinhamento: Desalinhamento angular em acoplamentos gera forças axiais oscilantes
Problemas e diagnóstico de rolamentos axiais
Falhas comuns
- Sobrecarga: O empuxo excede a capacidade de carga
- Lubrificação inadequada: Fluxo de óleo ou graxa insuficiente
- Contaminação: Partículas que danificam superfícies de empuxo
- Vestir: Deterioração da superfície por abrasão ou fadiga
- Superaquecimento: Atrito excessivo ou resfriamento inadequado
Sintomas de vibração
- Alto Vibração axial: Indicador primário de problemas de mancal de encosto
- Oscilação de baixa frequência: Eixo flutuando axialmente
- Impactante: Se as folgas forem excessivas, o eixo para de impactar
- Medição: Sondas de proximidade axial ou acelerômetros revelam sintomas
Outros Indicadores
- Aumento de temperatura: Rolamento de encosto esquentando
- Barulho: Sons incomuns da localização do mancal de encosto
- Jogo axial: Movimento mensurável do eixo na direção axial
- Qualidade do óleo: Partículas metálicas em lubrificantes
Monitoramento e Manutenção
Parâmetros Críticos de Monitoramento
- Vibração axial: Medição contínua ou periódica
- Posição axial: Sondas de proximidade rastreando a posição do eixo
- Temperatura do mancal axial: Monitoramento de RTD ou termopar
- Fluxo e pressão do óleo: Para rolamentos axiais de filme fluido
Práticas de Manutenção
- Verifique a lubrificação adequada do mancal de encosto
- Verifique as folgas axiais durante as revisões
- Inspecione as superfícies dos mancais de encosto quanto a desgaste ou danos
- Medir cargas de empuxo reais, se possível (medidores de tensão, células de carga)
- Dados de temperatura e vibração de tendência
Os rolamentos axiais, embora frequentemente recebam menos atenção do que os rolamentos radiais, são essenciais para controlar a posição axial e suportar cargas axiais em máquinas rotativas. Compreender os tipos de rolamentos axiais, as fontes de carga e os modos de falha permite a seleção adequada dos rolamentos, o monitoramento eficaz e a manutenção oportuna para evitar falhas que podem resultar em contato catastrófico entre o rotor e o estator e na destruição do equipamento.
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