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Criado em 09.15
Seleção de Rolamentos para Polias de Guindaste: Como Escolher o Rolamento Correto para Polias de Serviço Pesado
Seleção de Rolamentos para Polias de Guindaste: Como Escolher o Rolamento Correto para Polias de Serviço Pesado
Introdução
Os rolamentos são componentes críticos nas polias de guindaste.
Embora a própria polia suporte o cabo de aço, o sistema de rolamentos suporta a polia rotativa e transfere as cargas para o eixo da polia e a estrutura ao redor.
Em aplicações de içamento de serviço pesado, a seleção incorreta do rolamento pode levar a superaquecimento, ruído anormal, folga excessiva, oscilação da polia, desgaste irregular do sulco do cabo e falha prematura do rolamento.
Por esse motivo, os rolamentos de polias de guindaste não devem ser selecionados apenas de acordo com o diâmetro do furo ou o espaço de instalação disponível.
A seleção real deve considerar:
- carga radial
- possível carga axial
- velocidade de operação
- ciclo de trabalho
- carga de impacto
- diâmetro do eixo
- dimensões do cubo da polia
- método de lubrificação
- requisitos de vedação
- precisão de instalação
- ambiente operacional
Este artigo explica como selecionar rolamentos para polias de guindaste e o que deve ser considerado em aplicações de serviço pesado.
Qual é a Função de um Rolamento de Polia de Guindaste?
O rolamento permite que a polia gire em torno do eixo da polia enquanto suporta a carga transferida do cabo de aço.
Durante o içamento, a tensão do cabo de aço cria carga sobre a polia.
Essa carga é transferida através de:
cabo de aço → gola da polia → corpo da polia → cubo → rolamento → eixo → estrutura do guindaste
Por esse motivo, o rolamento é uma parte importante do caminho completo de carga.
Um arranjo de rolamento confiável ajuda a:
- reduzir o atrito rotacional
- manter o alinhamento da polia
- suportar carga radial
- controlar o movimento axial quando necessário
- reduzir vibração
- melhorar a estabilidade do sulco do cabo
- estender a vida útil da polia
Por Que a Seleção de Rolamentos É Importante
Uma polia de guindaste frequentemente opera sob condições diferentes de máquinas rotativas comuns.
Características típicas podem incluir:
- velocidade de rotação relativamente baixa
- alta carga radial
- partidas e paradas repetidas
- carga de choque
- alteração da tensão do cabo
- ambientes empoeirados ou ao ar livre
- longos períodos de serviço
- acesso limitado para manutenção
Em alguns sistemas de elevação, a carga do rolamento pode mudar continuamente à medida que a carga é levantada ou abaixada.
Aplicações de serviço pesado também podem sofrer cargas de impacto quando a tensão do cabo muda repentinamente.
Portanto, a capacidade de carga do rolamento e a resistência a choques são frequentemente mais importantes do que simplesmente selecionar um rolamento de alta velocidade.
Não selecione um rolamento apenas pelo diâmetro do furo
Um dos erros mais comuns é selecionar um rolamento apenas porque seu furo corresponde ao diâmetro do eixo.
Dois rolamentos com o mesmo furo podem ter características muito diferentes:
- diâmetros externos
- larguras
- capacidades de carga dinâmica
- capacidades de carga estática
- arranjos de rolos
- cargas axiais admissíveis
- folgas internas
- capacidades de desalinhamento
Um rolamento deve ser selecionado de acordo com a condição de trabalho completa.
O diâmetro do eixo é apenas um parâmetro.
Carga Radial em Polias de Guincho
Os rolamentos de polias de guincho suportam principalmente cargas radiais geradas pela tensão do cabo.
A carga real do rolamento depende de:
- tensão do cabo
- ângulo do cabo ao redor da polia
- diâmetro da polia
- número de rolamentos
- espaçamento entre rolamentos
- estrutura da polia
- capacidade de elevação
Quando a corda muda de direção ao redor da polia, a força resultante atua sobre a polia e é transmitida aos rolamentos.
Para polias de serviço pesado, os cálculos de carga do rolamento devem ser realizados antes da seleção final do rolamento.
A Carga Estática Também É Importante
Os rolamentos de guindaste não devem ser selecionados apenas de acordo com a capacidade de carga dinâmica.
A capacidade de carga estática também é importante, especialmente em aplicações com:
- cargas de elevação elevadas
- baixas velocidades de rotação
- carga de impacto
- partidas e paradas frequentes
- condições de sobrecarga temporária
Se o rolamento for submetido a uma carga estática excessiva, os rolos e as pistas podem sofrer deformação permanente.
Portanto, tanto a capacidade de carga dinâmica quanto a estática devem ser consideradas.
Rolamentos de Rolos Cilíndricos para Polias de Guindaste
Rolamentos de rolos cilíndricos são comumente usados em muitas aplicações de polias de guindaste.
Seu contato linear entre rolos e pistas proporciona boa capacidade de carga radial.
Vantagens típicas incluem:
- alta capacidade de carga radial
- atrito relativamente baixo
- bom desempenho em aplicações de serviço pesado
- adequado para arranjos compactos de rolamentos
- diferentes projetos internos disponíveis para várias exigências de posicionamento axial
No entanto, diferentes projetos de rolamentos de rolos cilíndricos têm diferentes capacidades de carga axial e deslocamento axial.
Por esta razão, o tipo exato de rolamento deve ser selecionado de acordo com o arranjo do eixo e da carcaça, em vez de simplesmente escolher qualquer rolamento de rolos cilíndricos do mesmo tamanho.
Rolamentos Autocompensadores de Rolos para Polias de Guindaste
Rolamentos autocompensadores de rolos podem ser usados em aplicações onde são necessárias alta capacidade de carga e alguma acomodação de desalinhamento.
O seu design interno permite que o rolamento tolere uma certa quantidade de desalinhamento angular entre o veio e o alojamento.
As possíveis vantagens incluem:
- elevada capacidade de carga radial
- capacidade de suportar cargas combinadas em disposições adequadas
- tolerância a algum desalinhamento do veio ou do alojamento
- boa adequação para equipamentos industriais de serviço pesado
No entanto, rolamentos autocompensadores de rolos não são automaticamente a melhor escolha para todas as polias de guindaste.
A seleção final ainda deve considerar:
- espaço disponível
- estrutura do eixo
- dimensões do cubo
- velocidade de rotação
- direção da carga
- lubrificação
- precisão de instalação
Rolamento de rolos cilíndricos vs rolamento de rolos esféricos
A escolha correta depende da aplicação.
Rolamento de rolos cilíndricos
Pode ser preferido quando:
- a carga radial é dominante
- o alinhamento é bem controlado
- é necessário um rolamento compacto de alta carga
- baixo atrito é importante
- o arranjo do eixo e da carcaça corresponde ao projeto do rolamento
Rolamento de Rolos Esféricos
Pode ser preferido quando:
- carga radial pesada está presente
- pode ocorrer algum desalinhamento
- o carregamento combinado precisa ser considerado
- a estrutura permite a geometria maior do rolamento
Nenhum dos tipos é universalmente melhor.
A seleção do rolamento deve seguir cálculos de engenharia e a estrutura real da polia.
Design de polia com rolamento único
Algumas polias menores ou com design especial podem usar um rolamento único ou uma unidade de rolamento única.
Este arranjo pode proporcionar:
- estrutura simples
- dimensões compactas
- menos componentes
- montagem mais fácil
No entanto, um arranjo de rolamento único ainda deve fornecer capacidade de carga e estabilidade suficientes.
Para polias maiores ou cargas pesadas, um rolamento único pode não fornecer a mesma estabilidade rotacional que um arranjo de rolamento duplo adequadamente projetado.
Design de Polia com Rolamento Duplo
Polias de guindaste para serviço pesado frequentemente utilizam dois rolamentos.
Um arranjo de rolamento duplo pode ajudar a:
- distribuir a carga
- melhorar a estabilidade da polia
- reduzir a inclinação
- suportar polias maiores
- melhorar a precisão rotacional
- aumentar a rigidez do sistema
Os dois rolamentos podem ser posicionados com uma certa distância entre eles dentro do cubo da polia.
O espaçamento dos rolamentos pode influenciar a distribuição de carga e a resistência à inclinação.
No entanto, simplesmente adicionar um segundo rolamento não cria automaticamente um projeto melhor.
O eixo, o cubo, os assentos dos rolamentos, o espaçamento, a disposição de pré-carga ou folga e o posicionamento axial devem todos ser projetados corretamente.
Por que o espaçamento dos rolamentos é importante
Quando dois rolamentos são usados, a distância entre eles afeta a estabilidade da polia.
Se os rolamentos estiverem muito próximos um do outro, o arranjo pode oferecer menos resistência a momentos de inclinação.
Um espaçamento de rolamentos projetado adequadamente pode melhorar:
- estabilidade rotacional
- distribuição de carga
- suporte do eixo
- alinhamento da polia
No entanto, aumentar o espaçamento entre rolamentos também aumenta o comprimento do cubo e pode afetar a largura total da polia.
O arranjo final deve equilibrar resistência, estabilidade e espaço de instalação.
Folga Interna do Rolamento
A folga interna do rolamento é um parâmetro importante, mas frequentemente negligenciado.
Durante a instalação e operação, a folga do rolamento pode mudar devido a:
- ajustes de interferência
- expansão do eixo
- expansão do cubo
- temperatura de operação
- carga
Se a folga restante se tornar muito pequena, o rolamento pode superaquecer.
Se a folga for muito grande, a polia pode apresentar vibração ou movimento excessivo.
Por este motivo, a folga interna correta deve ser selecionada de acordo com:
- ajuste do rolamento
- temperatura de operação
- carga
- material do eixo e do alojamento
- recomendações do fabricante
Ajuste do Eixo e do Rolamento
O ajuste entre o rolamento e o eixo ou entre o rolamento e o cubo é crítico.
Um ajuste incorreto pode causar:
- creep do rolamento
- superaquecimento
- folga excessiva
- danos na pista de rolamento
- desgaste do eixo
- desgaste do cubo
O ajuste correto depende de qual anel do rolamento gira em relação à carga e de como o rolamento é instalado.
Para projetos de polias de guindaste, os assentos dos rolamentos devem ser usinados de acordo com o rolamento selecionado e os requisitos de engenharia.
Projeto do Cubo da Polia
O cubo da polia fornece o local de instalação para os rolamentos.
Parâmetros importantes do cubo incluem:
- diâmetro do assento do rolamento
- largura do assento do rolamento
- dimensões do ombro
- distância entre rolamentos
- estrutura de retenção
- passagem de lubrificação
- posição da vedação
O cubo deve ter resistência suficiente para suportar as cargas do rolamento sem deformação excessiva.
Para polias soldadas ou fabricadas, a ligação entre o cubo e o corpo da polia também deve ser projetada e fabricada com cuidado.
Projeto do Eixo da Polia
O eixo da polia suporta as reações do rolamento e transfere a carga para o bloco do gancho, viga de içamento ou estrutura de suporte.
Os parâmetros importantes do eixo incluem:
- diâmetro do eixo
- diâmetro do assento do rolamento
- espaçamento entre rolamentos
- localização do ressalto
- método de retenção
- acabamento superficial
- tratamento térmico
- material
O eixo deve ter resistência suficiente a:
- flexão
- cisalhamento
- fadiga
- tensão local de rolamento
Para aplicações de elevação de serviço pesado, a resistência do eixo deve ser verificada juntamente com a carga do rolamento.
Lubrificação de Rolamentos de Polias de Guindaste
A lubrificação adequada é essencial para a vida útil do rolamento.
Em muitas aplicações de polias de guindaste, a lubrificação com graxa é comumente usada porque:
- operating speeds are relatively low
- a vedação pode ser simplificada
- a manutenção é conveniente
- a graxa pode ajudar a evitar a entrada de contaminantes
O sistema de lubrificação pode incluir:
- engraxadeiras
- passagens internas de graxa
- vedações
- tampas do rolamento
O tipo correto de graxa e o intervalo de lubrificação dependem das condições de operação.
O que acontece se a lubrificação for insuficiente?
Lubrificação insuficiente pode causar:
- maior atrito
- aumento da temperatura do rolamento
- ruído anormal
- desgaste dos rolos e das pistas
- corrosão
- vida útil reduzida do rolamento
- gripagem em casos graves
A lubrificação regular é especialmente importante em ambientes externos, poeirentos, úmidos ou de serviço pesado.
Excesso de graxa pode causar problemas?
Sim.
A lubrificação excessiva também pode criar problemas.
O excesso de graxa pode causar:
- aumento da resistência à agitação
- temperatura mais elevada do rolamento
- pressão de vedação
- vazamento de graxa
O objetivo é manter lubrificação suficiente sem preencher desnecessariamente a cavidade do rolamento.
A manutenção deve seguir os requisitos do rolamento e do equipamento.
Vedação do rolamento
A vedação ajuda a proteger os rolamentos contra:
- poeira
- água
- incrustação
- partículas metálicas
- outros contaminantes
O método de vedação deve ser selecionado de acordo com o ambiente operacional.
Para ambientes internos limpos, os requisitos de vedação podem ser relativamente simples.
Para siderúrgicas, portos, guindastes externos, equipamentos de mineração ou aplicações marítimas, pode ser necessária uma proteção mais robusta.
O design de vedação também deve permitir lubrificação e manutenção quando necessário.
Tampas de Rolamento
As tampas de rolamento podem fornecer proteção adicional e posicionamento axial.
Dependendo do projeto, as tampas podem ajudar a:
- proteger os rolamentos
- reter a lubrificação
- impedir a entrada de contaminantes
- suportar componentes de vedação
- controlar a posição axial da montagem
Para polias personalizadas, o projeto da tampa deve corresponder ao cubo, eixo e arranjo dos rolamentos.
Por que a falha do rolamento pode causar oscilação da polia
Quando um rolamento fica desgastado ou danificado, a folga interna pode aumentar.
Isso pode permitir que a polia se incline ou se mova em relação ao eixo.
Os sintomas possíveis incluem:
- oscilação da polia
- ruído anormal
- vibração
- rotação irregular
- contato irregular com o sulco do cabo
- desgaste anormal do cabo
Se esses sintomas aparecerem, o rolamento deve ser inspecionado antes que a polia seja colocada novamente em serviço.
Falha do Rolamento e Desgaste da Ranhura do Cabo
Problemas nos rolamentos podem afetar indiretamente a vida útil do cabo de aço.
Se uma polia não girar corretamente ou ficar desalinhada, o cabo pode entrar em contato irregular com o sulco.
Isso pode levar a:
- desgaste unilateral do sulco
- aumento do atrito do cabo
- flexão anormal do cabo
- desgaste da superfície do cabo
Portanto, o desgaste anormal do sulco da polia nem sempre é causado pelo próprio sulco.
O alinhamento do rolamento, do eixo e da polia também deve ser verificado.
Causas Comuns de Falha do Rolamento da Polia
As causas comuns incluem:
- capacidade de carga insuficiente
- tipo de rolamento incorreto
- lubrificação inadequada
- contaminação
- ajuste incorreto
- desalinhamento
- deformação do eixo
- deformação do cubo
- folga excessiva
- instalação inadequada
- carga de impacto
- sobrecarga de longo prazo
Quando um rolamento falha prematuramente, simplesmente substituí-lo pelo mesmo rolamento pode não resolver a causa raiz.
O conjunto completo da polia deve ser revisado.
O que verificar ao substituir um rolamento de polia antigo
Antes de substituir um rolamento, verifique:
Rolamento
- modelo do rolamento
- condição de desgaste
- dano interno
- condição de lubrificação
Eixo
- desgaste do assento do rolamento
- diâmetro do eixo
- dano superficial
- flexão
- condição do ressalto
Cubo da Polia
- diâmetro do assento do rolamento
- desgaste do assento
- deformação
- fissuras
- passagem de lubrificação
Vedações e Coberturas
- desgaste
- dano
- contaminação
- vazamento de graxa
Substituir o rolamento deixando um eixo ou cubo danificado pode resultar em outra falha precoce.
O Rolamento Deve Ser Substituído Junto com a Polia?
Nem sempre.
Se o rolamento ainda estiver em boas condições e a nova polia usar o mesmo arranjo de rolamento, o rolamento pode ser reutilizado apenas quando tecnicamente aceitável.
No entanto, a substituição pode ser recomendada quando:
- o rolamento está em serviço há muito tempo
- a polia antiga falhou devido a problemas no rolamento
- a folga do rolamento é excessiva
- há ruído no rolamento
- há contaminação visível
- o assento do rolamento foi danificado
- o cliente deseja um conjunto completo pronto para instalar
Para equipamentos de elevação críticos, a condição do rolamento deve ser avaliada cuidadosamente antes da reutilização.
Seleção de Rolamentos para Polias de Grande Diâmetro
Polias de grande diâmetro frequentemente operam sob alta tensão de cabo e pesada carga radial.
Considerações importantes incluem:
- capacidade de carga dinâmica do rolamento
- capacidade de carga estática do rolamento
- rigidez do eixo
- espaçamento entre rolamentos
- resistência do cubo
- desalinhamento
- lubrificação
- vedação
À medida que o tamanho da polia e a carga aumentam, todo o sistema eixo-rolamento-cubo torna-se mais importante.
O maior rolamento que fisicamente cabe não é necessariamente o rolamento correto.
É necessário cálculo de engenharia.
Cálculo da vida útil do rolamento
A vida útil do rolamento pode ser estimada usando as capacidades de carga do fabricante do rolamento e métodos padrão de cálculo da vida útil do rolamento.
O cálculo deve considerar:
- carga dinâmica equivalente do rolamento
- capacidade de carga dinâmica do rolamento
- velocidade de rotação
- vida útil necessária
- condições operacionais
Para aplicações de guindastes de baixa velocidade e serviço pesado, a segurança estática e o carregamento de choque também devem receber atenção cuidadosa.
A vida teórica do rolamento deve ser combinada com considerações práticas, como lubrificação, contaminação, alinhamento e manutenção.
Seleção de Rolamentos para Polias de Substituição
Para projetos de substituição, o modelo original do rolamento é uma informação útil.
No entanto, não se deve assumir automaticamente que o rolamento original ainda seja a melhor escolha.
Se a polia existente apresentou:
- falhas repetidas de rolamento
- aumento da carga do guindaste
- regime de trabalho alterado
- contaminação severa
- modificação do eixo
- alterações de projeto anteriores
o arranjo do rolamento deve ser revisado antes de fabricar a polia de substituição.
Informações Necessárias para a Seleção de Rolamentos de Polias de Guindaste
Para avaliação técnica, informações úteis incluem:
- diâmetro externo da polia
- diâmetro do sulco do cabo
- diâmetro do cabo de aço
- capacidade de elevação
- tensão do cabo, se disponível
- número de partes do cabo
- diâmetro do eixo da polia
- modelo do rolamento, se conhecido
- quantidade de rolamentos
- espaçamento dos rolamentos
- dimensões do cubo
- velocidade de operação
- regime de trabalho
- ambiente de operação
- método de lubrificação
- requisito de vedação
- desenho de instalação
- fotos da polia existente
Quanto mais completas forem as informações, mais precisamente o arranjo do rolamento poderá ser selecionado.
Erros Comuns na Seleção de Rolamentos
Erros comuns incluem:
- selecionar apenas pelo diâmetro do eixo
- ignorar a capacidade de carga estática
- ignorar a carga de impacto
- usar um rolamento onde a estabilidade exige dois
- presumir que rolamentos duplos resolvem automaticamente todos os problemas
- ignorar a folga interna
- ignorar o ajuste do rolamento
- ignorar a rigidez do eixo
- ignorar a lubrificação
- ignorar a vedação
- substituir rolamentos sem verificar o cubo
- reutilizar eixos danificados
Um rolamento de polia de guindaste deve sempre ser selecionado como parte do conjunto completo da polia.
Como Prolongar a Vida Útil do Rolamento da Polia do Guindaste
As práticas recomendadas incluem:
- selecionar capacidade de carga suficiente
- usar o arranjo de rolamento correto
- manter os ajustes corretos
- controlar a precisão de usinagem do eixo e do cubo
- usar lubrificação adequada
- proteger os rolamentos contra contaminação
- inspecionar a temperatura do rolamento
- monitorar ruído anormal
- inspecionar a oscilação da polia
- manter o sistema de graxa
- verificar a condição do eixo durante a revisão
- substituir vedações danificadas
O desempenho confiável do rolamento depende de um bom projeto, fabricação, instalação e manutenção.
Conclusão
A seleção do rolamento é uma das partes mais importantes do projeto da polia do guindaste.
Um rolamento adequado deve suportar a carga radial necessária, resistir às condições reais de operação, encaixar-se corretamente no arranjo do eixo e do cubo, e proporcionar um serviço confiável sob ciclos repetidos de elevação.
Rolamentos de rolos cilíndricos e rolamentos de rolos esféricos podem ambos ser usados em aplicações de polias de guindaste, mas sua adequação depende da carga, alinhamento, espaço e do arranjo mecânico completo.
Para polias de serviço pesado, projetos com rolamentos duplos podem melhorar a estabilidade e a distribuição de carga quando devidamente projetados.
Lubrificação, vedação, folga do rolamento, precisão do eixo e condição do cubo são igualmente importantes.
Para projetos de substituição, o rolamento não deve ser avaliado separadamente da polia, do cubo e do eixo.
Um sistema de rolamentos devidamente projetado ajuda a garantir rotação suave da polia, reduzir o desgaste do cabo de aço, melhorar a confiabilidade do içamento e prolongar a vida útil do sistema de elevação completo.
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