Unidades de travesseiros: um guia completo para design, tipos e seleção

A unidade de travesseiro é um conjunto de rolamento montado que consiste em um alojamento — normalmente ferro fundido, aço prensado ou termoplástico — que suporta um rolamento de elemento rolante e o fixa a uma superfície de montagem plana paralela ao eixo. As unidades de mancal são uma das configurações de rolamentos montados mais amplamente utilizadas em máquinas industriais porque permitem que um eixo rotativo seja suportado independentemente do furo interno da máquina, simplificando a instalação, o alinhamento e a manutenção ou substituição futura.

Projeto Básico e Construção

Uma unidade de mancal consiste em dois componentes principais: o habitação , que é aparafusado à estrutura da máquina através de furos de montagem em ambos os lados do furo do rolamento, e o portando-se , que é instalado dentro de um assento esférico dentro da carcaça. Essa interface esférica é o que permite que a maioria das unidades de mancal se autoalinhem em alguns graus, acomodando pequenos desalinhamentos do eixo ou erros de instalação do alojamento sem transferir essa tensão para os elementos rolantes.

O rolamento é preso ao eixo usando um mecanismo de travamento - mais comumente parafusos de fixação ou um colar de travamento excêntrico - e o conjunto é normalmente vedado com vedações de contato ou labirinto para impedir a entrada de contaminantes e graxa. Uma graxeira (acessório zerk) na parte superior do alojamento permite a relubrificação periódica sem desmontar a unidade.

Tipos de unidades de mancal por tipo de rolamento

O tipo de rolamento interno usado em uma unidade de mancal determina sua capacidade de carga, classificação de velocidade e adequação para carga radial versus carga combinada.

Blocos de descanso para rolamentos autocompensadores de rolos são a escolha padrão para aplicações industriais pesadas porque sua geometria interna permite o autoalinhamento contínuo mesmo sob carga significativa, enquanto as unidades de rolamentos de esferas de inserção padrão são mais adequadas para cargas mais leves, onde o custo e a simplicidade são a prioridade.

Materiais de habitação e quando usar cada um

O material da carcaça afeta a resistência, o peso, a resistência à corrosão e o custo, e deve corresponder aos requisitos de carga e ao ambiente operacional.

• Ferro fundido: O material padrão para uso industrial geral, oferecendo alta resistência, bom amortecimento de vibrações e longa vida útil
• Aço prensado: Uma opção mais leve e de menor custo, adequada para aplicações leves onde não é necessária alta capacidade de carga
• Termoplástico (polímero): Resistente à corrosão e não enferruja, comumente usado em ambientes de processamento de alimentos, lavagem ou exposição a produtos químicos
• Aço inoxidável: Selecionado para máxima resistência à corrosão em ambientes industriais de qualidade alimentar, marítimos ou altamente corrosivos

Especificamente no processamento de alimentos e bebidas, caixas termoplásticas ou de aço inoxidável são normalmente exigidos pelos padrões de higiene, uma vez que as carcaças de ferro fundido podem corroer sob lavagens frequentes com agentes de limpeza cáusticos, introduzindo risco de contaminação ao longo do tempo.

Mecanismos de travamento: parafuso de fixação vs. colar excêntrico vs. luva adaptadora

A forma como o rolamento é fixado ao eixo afeta a velocidade de instalação e o quão bem a unidade resiste a vibrações ou cargas reversas.

Comparação de tipos de bloqueio

• Bloqueio por parafuso de ajuste: Instalação rápida, ideal para rotação unidirecional e cargas baixas a moderadas
• Bloqueio de colar excêntrico: Aderência superior para cargas reversas e ambientes com muita vibração, resiste melhor ao afrouxamento do que parafusos de fixação
• Bloqueio da manga adaptadora: Fornece força de fixação uniforme e concêntrica, preferida para diâmetros de eixo maiores e cargas mais pesadas

Os parafusos de fixação devem ser reapertados periodicamente durante os primeiros dias de operação, uma vez que eles podem recuar sob vibração - um ponto de falha precoce comum que os designs de colar excêntrico e bucha de fixação evitam em grande parte devido à sua cunhagem ou ação de fixação uniforme.

Classificações e dimensionamento de carga

As unidades de mancal são dimensionadas principalmente pelo diâmetro do furo do eixo, mas a capacidade de carga real depende do tipo de rolamento interno e do projeto da caixa, e não apenas do tamanho do furo.

Esses valores são aproximados e variam de acordo com o fabricante, portanto, sempre confirme as classificações específicas de carga dinâmica e estática listadas no catálogo do fabricante, em vez de confiar apenas no tamanho do furo, uma vez que duas unidades com o mesmo furo podem ter capacidades de carga significativamente diferentes, dependendo do projeto interno do rolamento.

Aplicações típicas em todos os setores

As unidades de mancal são usadas sempre que um eixo giratório horizontal precisa de suporte independente fora da carcaça principal da máquina.

• Sistemas transportadores: Suportando eixos de acionamento e intermediários em linhas de manuseio de materiais e embalagens
• Máquinas agrícolas: Trados, colheitadeiras e equipamentos de manuseio de grãos que exigem resistência à poeira e umidade
• Mineração e processamento agregado: Mancais de rolos esféricos para serviço pesado que suportam eixos de britadores e equipamentos de peneiramento
• Sistemas HVAC: Suporte do eixo do ventilador e do soprador em unidades de tratamento de ar
• Processamento de alimentos e bebidas: Unidades termoplásticas ou de aço inoxidável em misturadores, transportadores e equipamentos com classificação de lavagem

Em aplicações de mineração e agregadas, as unidades de mancal operam frequentemente sob cargas de choque pesadas e contínuas, e é por isso que unidades de rolamento autocompensador de rolos em caixas de ferro fundido ou ferro dúctil são o padrão quase universal, oferecendo a combinação de capacidade de carga e durabilidade que as unidades de rolamentos de esferas mais leves não conseguem igualar.

Como selecionar a unidade certa de travesseiro

A escolha da unidade de mancal correta requer a avaliação conjunta das restrições de carga, velocidade, ambiente e montagem, em vez de selecionar com base apenas no tamanho do furo.

Lista de verificação de seleção

1. Confirme o diâmetro do eixo para corresponder ao tamanho do furo necessário
2. Calcule as cargas radiais e axiais esperadas, incluindo carga de choque, para selecionar um tipo de rolamento com classificação adequada
3. Determine a velocidade operacional (RPM) e confirme se ela está dentro do limite de velocidade nominal do rolamento
4. Escolha o mecanismo de travamento com base no padrão de rotação - parafuso de fixação para colar excêntrico unidirecional ou bucha adaptadora para reversão ou cargas pesadas
5. Selecione o material da carcaça com base no ambiente – ferro fundido para uso geral, termoplástico ou aço inoxidável para ambientes de lavagem ou corrosivos
6. Especifique o tipo de vedação de acordo com a exposição à contaminação — vedações padrão em ambientes internos, vedações de labirinto ou de lábio triplo para condições externas com poeira ou umidade

Por exemplo, um transportador de embalagens para serviços leves operando em ambientes fechados pode usar um Bloco de descanso em ferro fundido com rolamento de esferas de inserção e travamento por parafuso de fixação , enquanto um eixo de britador de rocha em uma planta de agregados exigiria um Mancal de ferro fundido para serviço pesado com rolamento autocompensador de rolos e travamento com bucha de fixação para suportar cargas de choque contínuas.

Melhores práticas de instalação e manutenção

A instalação correta e um cronograma de manutenção consistente são os maiores fatores para alcançar a vida útil esperada de uma unidade de mancal.

• Certifique-se de que as superfícies de montagem estejam planas e devidamente alinhadas antes de aparafusar a caixa no lugar, mesmo que o próprio rolamento possa auto-alinhar-se em alguns graus
• Aperte os parafusos de montagem e os mecanismos de travamento com os valores de torque especificados pelo fabricante
• Verifique novamente o aperto do parafuso de fixação após a primeira 24 a 48 horas de operação, uma vez que o assentamento inicial pode afrouxar a conexão
• Siga um intervalo de relubrificação programado – geralmente a cada 500 horas em ambientes sujos ou de alta contaminação, e até 2.000 a 5.000 horas em ambientes internos limpos e de baixa velocidade
• Inspecione as vedações regularmente quanto a desgaste ou rachaduras, uma vez que a falha da vedação é normalmente o primeiro estágio que leva à contaminação e eventual falha do rolamento