Rolamento (mecânico)

Muitos rolamentos requerem manutenção periódica para evitar falhas prematuras, mas muitos outros requerem pouca manutenção. Estes últimos incluem vários tipos de rolamentos de polímeros, fluidos e magnéticos, assim como rolamentos de elementos rolantes que são descritos com termos que incluem rolamento selado e selado por toda a vida. Estes contêm vedações para manter a sujeira para fora e a graxa para dentro. Eles funcionam com sucesso em muitas aplicações, proporcionando uma operação livre de manutenção. Algumas aplicações não podem utilizá-los eficazmente.

Os rolamentos não vedados têm frequentemente um encaixe de graxa, para lubrificação periódica com uma pistola de graxa, ou um copo de óleo para enchimento periódico com óleo. Antes dos anos 70, rolamentos vedados não eram encontrados na maioria das máquinas, e lubrificação e lubrificação eram uma atividade mais comum do que são hoje. Por exemplo, os chassis automotivos costumavam exigir “trabalhos de lubrificação” quase tantas vezes quanto as trocas de óleo do motor, mas os chassis de automóveis de hoje em dia são na sua maioria selados para toda a vida. Do final do século XVII até meados do século XIX, a indústria dependia de muitos trabalhadores chamados lubrificadores para lubrificar máquinas frequentemente com latas de óleo.

Máquinas de fábrica hoje em dia normalmente têm sistemas de lubrificação, nos quais uma bomba central serve cargas periódicas de óleo ou graxa de um reservatório através de linhas de lubrificação para os vários pontos de lubrificação nas superfícies de rolamentos da máquina, diários de rolamentos, blocos de almofadas, e assim por diante. A temporização e o número desses ciclos de lubrificação é controlada pelo controle computadorizado da máquina, como PLC ou CNC, assim como por funções de acionamento manual quando ocasionalmente necessário. Este processo automatizado é como todas as máquinas-ferramenta CNC modernas e muitas outras máquinas de fábrica modernas são lubrificadas. Sistemas de lubrificação similares também são utilizados em máquinas não automatizadas, em cujo caso existe uma bomba manual que o operador da máquina deve bombear uma vez por dia (para máquinas em uso constante) ou uma vez por semana. Estes são chamados de sistemas de um tiro do seu principal ponto de venda: um puxa um punho para lubrificar a máquina inteira, em vez de uma dúzia de bombas de uma pistola de alemite ou lata de óleo em uma dúzia de posições diferentes ao redor da máquina.

O sistema de lubrificação dentro de um motor moderno automotivo ou de caminhão é semelhante em conceito aos sistemas de lubrificação mencionados acima, exceto que o óleo é bombeado continuamente. Muito deste óleo flui através de passagens perfuradas ou fundidas no bloco do motor e cabeças de cilindros, escapando através de portas diretamente para os rolamentos, e esguichando em outro lugar para fornecer um banho de óleo. A bomba de óleo simplesmente bombeia constantemente, e qualquer excesso de óleo bombeado continuamente escapa através de uma válvula de alívio de volta para o reservatório.

Muitos rolamentos em operações industriais de alto ciclo precisam de lubrificação e limpeza periódicas, e muitos requerem ajustes ocasionais, tais como ajuste de pré-carga, para minimizar os efeitos do desgaste.

A vida útil é muitas vezes muito melhor quando o rolamento é mantido limpo e bem lubrificado. No entanto, muitas aplicações dificultam uma boa manutenção. Um exemplo são os rolamentos no transportador de um triturador de rocha que estão continuamente expostos a partículas abrasivas duras. A limpeza é de pouca utilidade porque a limpeza é cara, mas o rolamento é contaminado novamente assim que o transportador retoma a operação. Assim, um bom programa de manutenção pode lubrificar os rolamentos com freqüência, mas não inclui desmontagem para limpeza. A lubrificação freqüente, por sua natureza, proporciona um tipo limitado de ação de limpeza, ao deslocar óleo ou graxa mais antiga (cheia de grão) com uma carga fresca, que por sua vez recolhe a grão antes de ser deslocada pelo próximo ciclo. Outro exemplo são os rolamentos em turbinas eólicas, o que dificulta a manutenção, uma vez que a nacela é colocada no alto do ar em áreas de vento forte. Além disso, a turbina nem sempre funciona e está sujeita a diferentes comportamentos operacionais em diferentes condições meteorológicas, o que torna a lubrificação adequada um desafio.

Detecção de falha de rolamento de rolamento de rolamento de rolamento externoEditar

Rolling-element bearings são amplamente utilizados nas indústrias hoje em dia, e portanto a manutenção destes rolamentos torna-se uma tarefa importante para os profissionais de manutenção. Os rolamentos de elementos rolantes desgastam-se facilmente devido ao contato metal-metal, o que cria falhas na pista externa, na pista interna e na esfera. É também o componente mais vulnerável de uma máquina, porque muitas vezes está sob condições de carga e velocidade de trabalho elevadas. O diagnóstico regular de falhas de rolamentos de elementos rolantes é crítico para a segurança industrial e operações das máquinas, juntamente com a redução dos custos de manutenção ou evitar o tempo de desligamento. Entre a pista externa, a pista interna e a esfera, a pista externa tende a ser mais vulnerável a falhas e defeitos.

Ainda há espaço para discussão se o elemento rolante excita as freqüências naturais do componente do rolamento quando ele passa a falha na pista externa. Portanto, precisamos identificar a freqüência natural da pista externa do rolamento e seus harmônicos. As falhas do rolamento criam impulsos e resultam em fortes harmônicos das freqüências de falhas no espectro de sinais de vibração. Essas freqüências de falhas às vezes são mascaradas por freqüências adjacentes nos espectros devido à sua pouca energia. Portanto, uma resolução espectral muito alta é frequentemente necessária para identificar essas freqüências durante uma análise FFT. As freqüências naturais de um corpo rolante com as condições de contorno livre são de 3 kHz. Portanto, a fim de utilizar o método de largura de banda de ressonância dos componentes do rolamento para detectar a falha do rolamento em uma etapa inicial, um acelerômetro de alta freqüência deve ser adotado, e dados obtidos a partir de uma longa duração precisam ser adquiridos. Uma freqüência característica de falha só pode ser identificada quando a extensão da falha é grave, como a da presença de um furo na pista externa. A harmônica de freqüência de falha é um indicador mais sensível de uma falha na pista externa do rolamento. Para uma detecção mais séria de defeitos de forma de onda, espectro e técnicas de envelope do rolamento ajudarão a revelar esses defeitos. No entanto, se uma desmodulação de alta freqüência for usada na análise do envelope a fim de detectar freqüências características de defeitos no rolamento, os profissionais de manutenção têm que ser mais cuidadosos na análise por causa da ressonância, pois pode ou não conter componentes de freqüência de defeitos.

Usar a análise espectral como uma ferramenta para identificar os defeitos nos rolamentos enfrenta desafios devido a questões como baixa energia, manchas de sinal, ciclostationaridade, etc. A alta resolução é frequentemente desejada para diferenciar os componentes de freqüência de falha das outras freqüências adjacentes de alta amplitude. Assim, quando o sinal é amostrado para análise FFT, o comprimento da amostra deve ser suficientemente grande para dar uma resolução de frequência adequada no espectro. Além disso, manter o tempo de computação e a memória dentro de limites e evitar alias indesejáveis pode ser exigente. Entretanto, uma resolução de freqüência mínima necessária pode ser obtida pela estimativa das freqüências de falha do rolamento e outros componentes de freqüência de vibração e seus harmônicos devido à velocidade do eixo, desalinhamento, freqüência da linha, caixa de engrenagens etc.

PackingEdit

alguns rolamentos usam uma graxa espessa para lubrificação, que é empurrada para dentro das folgas entre as superfícies dos rolamentos, também conhecida como vedação. A graxa é mantida no lugar por uma junta de plástico, couro ou borracha (também chamada glândula) que cobre as bordas internas e externas da pista do rolamento para evitar que a graxa escape.

Os rolamentos também podem ser embalados com outros materiais. Historicamente, as rodas em vagões ferroviários usavam mancais de mangas embaladas com resíduos ou restos soltos de algodão ou fibra de lã embebidos em óleo, depois usavam almofadas sólidas de algodão.

OilerEdit de anéis

Os anéis podem ser lubrificados por um anel metálico que desliza livremente sobre o eixo rotativo central do rolamento. O anel fica pendurado em uma câmara que contém óleo lubrificante. À medida que o rolamento gira, a aderência viscosa atrai o óleo para cima do anel e para o eixo, onde o óleo migra para o rolamento para lubrificá-lo. O óleo em excesso é atirado para fora e recolhe na piscina novamente.

Lubrificação por salpicosEditar

Uma forma rudimentar de lubrificação é a lubrificação por salpicos. Algumas máquinas contêm uma piscina de lubrificante no fundo, com engrenagens parcialmente imersas no líquido, ou manivelas que podem balançar para dentro da piscina enquanto o dispositivo funciona. As rodas giratórias lançam óleo no ar à sua volta, enquanto as varetas da manivela batem na superfície do óleo, salpicando-o aleatoriamente sobre as superfícies interiores do motor. Alguns pequenos motores de combustão interna contêm especificamente rodas flangeadas de plástico especial que dispersam o óleo aleatoriamente no interior do mecanismo.

Lubrificação por pressãoEditar

Para máquinas de alta velocidade e alta potência, uma perda de lubrificante pode resultar em rápido aquecimento dos rolamentos e danos devido ao atrito. Também em ambientes sujos, o óleo pode ficar contaminado com poeira ou detritos que aumentam a fricção. Nestas aplicações, um novo suprimento de lubrificante pode ser continuamente fornecido ao rolamento e a todas as outras superfícies de contato, e o excesso pode ser coletado para filtragem, resfriamento e possivelmente reutilização. O lubrificante sob pressão é normalmente usado em motores de combustão interna grandes e complexos em partes do motor onde o óleo diretamente salpicado não pode alcançar, como em conjuntos de válvulas suspensas. Turbocompressores de alta velocidade também normalmente requerem um sistema de óleo pressurizado para resfriar os mancais e evitar que eles queimem devido ao calor da turbina.

Mancais compostosEditar

Mancais compostos são projetados com um revestimento autolubrificante de politetrafluoretileno (PTFE) com um suporte metálico laminado. O revestimento de PTFE oferece atrito consistente e controlado, bem como durabilidade, enquanto o suporte metálico garante que o rolamento composto é robusto e capaz de suportar altas cargas e tensões ao longo de sua longa vida útil. Seu design também o torna leve – um décimo do peso de um rolamento tradicional de rolos cilíndricos.