Vedação externa

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Os arranjos de rolamentos geralmente incluem um eixo, rolamentos, mancal(ais), lubrificante, componentes associados e vedações. As vedações são essenciais para a limpeza do lubrificante e a vida útil dos rolamentos.
As seções Vedações integrais e Componentes e materiais apresentam uma descrição geral das vedações integrais utilizadas em rolamentos tampados. Mais detalhes podem ser encontrados nas seções de produtos relevantes. Esta seção descreve as vedações fora do rolamento e como elas afetam o desempenho dele.
Por causa da importância para aplicações de rolamentos, esta seção aborda exclusivamente vedações de eixo com e sem contato, os vários projetos e execuções.

Critérios de seleção de vedações
As vedações para aplicações de rolamentos devem proporcionar proteção máxima com uma quantidade mínima de atrito e desgaste nas condições operacionais predominantes. Como o desempenho e a vida útil do rolamento estão estreitamente vinculados à eficácia e à limpeza do lubrificante, a vedação é um componente fundamental. Para saber mais informações sobre a influência de contaminantes sólidos no desempenho do rolamento, consulte Fator de contaminação, ηc.

Muitos fatores devem ser considerados ao selecionar a vedação mais apropriada para um determinado sistema de rolamento, eixo e mancal. Entre eles estão:
  • o tipo do lubrificante: óleo ou graxa
  • o tipo de contaminante: partículas, fluido ou ambos
  • a velocidade periférica no lábio de vedação
  • o arranjo do eixo: horizontal ou vertical
  • possível desalinhamento ou deflexão do eixo
  • excentricidade e concentricidade
  • espaço disponível
  • atrito de vedação e o aumento de temperatura resultante
  • influências ambientais
  • custo
  • tempo operacional necessário
  • requisitos de manutenção
Para ver informações adicionais, consulte Vedações da transmissão de potência.

Tipos de vedação
A finalidade de uma vedação é evitar que contaminantes entrem em um ambiente controlado.

Existem vários tipos de vedação básica:
  • vedações sem contato
  • vedações de contato
  • vedações estáticas
As vedações radiais de eixo sem contato formam uma fresta estreita entre o componente estacionário e o rotativo. A fresta pode ser disposta axialmente, radialmente, ou em combinação. As vedações sem contato, que variam de vedações tipo fresta a labirintos de vários estágios (fig. 1), não se desgastam.

As vedações em contato com superfícies deslizantes são chamadas de vedações de contato e são utilizadas para vedar passagens entre os componentes da máquina que se movem um em relação ao outro de modo linear ou periférico.

A vedação de contato mais comum é a vedação radial de eixo (fig. 2), a qual é instalada entre um componente estacionário e um rotativo.

As vedações entre superfícies estacionárias são chamadas de vedações estáticas. Sua eficácia depende da deformação radial ou axial de sua seção transversal quando instaladas. Vedações (fig. 3) e anéis em O (fig. 4) são exemplos comuns de vedações estáticas.

Vedações sem contato
A vedação mais simples usada fora do rolamento é a vedação tipo fresta, que cria uma pequena folga entre o eixo e a tampa do mancal (fig. 5). Esse tipo de vedação é usado principalmente para aplicações lubrificadas com graxa que operam em ambientes secos e sem pó. Para aprimorar a eficácia dessa vedação, um ou mais canais concêntricos podem ser usinados no furo da tampa do mancal na extremidade do eixo (fig. 6). A graxa que sai da fresta preenche os canais e ajuda a evitar a entrada de contaminantes.

Com lubrificação a óleo e eixos horizontais, as ranhuras helicoidais podem ser usinadas no furo do mancal ou eixo, no lado direito ou esquerdo, dependendo da direção da rotação do eixo (fig. 7). Essas ranhuras são projetadas para retornar o óleo que sai do rolamento; portanto, é essencial que o eixo gire em apenas uma direção.

Outros formatos podem ser usinados no eixo. Ranhuras não helicoidais podem ser usadas no eixo e no mancal; elas funcionam como disruptores/defletores. Colares de eixo adicionais podem evitar o vazamento de óleo, seja qual for a direção da rotação.

Vedações de labirinto de um único estágio ou de vários estágios, geralmente utilizadas com lubrificação a graxa, são consideravelmente mais eficazes do que vedações tipo fresta, mas são mais caras. A eficácia pode ser mais aprimorada ainda pela aplicação periódica de graxa, por meio de um duto, nas passagens do labirinto. As passagens da vedação de labirinto podem ser dispostas axialmente (fig. 8) ou radialmente (fig. 9), dependendo do tipo de mancal (bipartido ou não), dos procedimentos de montagem, do espaço disponível, etc. As frestas radiais do labirinto (fig. 8) permanecem inalteradas quando ocorre deslocamento axial do eixo na operação; portanto, as frestas podem ser muito estreitas. Onde puder ocorrer desalinhamento angular do eixo em relação ao mancal, labirintos com passagens inclinadas podem ser usados (fig. 10).

Vedações de labirinto eficazes e acessíveis podem ser feitas utilizando as arruelas de vedação SKF (fig. 11). A eficácia da vedação aumenta com o número de conjuntos de arruelas, podendo ser ainda mais aprimorada incorporando-se arruelas flocadas. Para obter informações adicionais sobre essas arruelas de vedação, consulte Vedações de transmissão de potência.

Os discos rotativos (fig. 12) geralmente são instalados no eixo para atuar como uma placa de proteção. Defletores, canais ou discos também são utilizados com a lubrificação a óleo. O óleo do defletor é coletado em um canal no mancal e retornado ao coletor do mancal por meio de dutos adequados (fig. 13).

Vedações de contato
Há quatro tipos comuns de vedações de contato: O tipo de vedação selecionado para uma aplicação específica normalmente depende:
  • da finalidade primária da vedação (reter o lubrificante ou excluir a contaminação)
  • do tipo de lubrificante (óleo, graxa ou outro) 
  • das condições operacionais (velocidade, temperatura, pressão e ambiente)

Vedações radiais de eixo

Vedações radiais de eixo (fig. 14 e fig. 15) são vedações de contato que são utilizadas para aplicações lubrificadas com graxa e óleo (→ Vedações radiais de eixo). Esses componentes prontos para montar normalmente consistem em um invólucro ou reforço metálico, um corpo de borracha sintética, um lábio de vedação e uma mola de lâmina. O lábio de vedação é pressionado contra o eixo pela mola de lâmina. Dependendo do material da vedação e do agente a ser retido e/ou excluído, os materiais mais utilizados para as vedações radiais de eixo podem ser empregados a temperaturas entre -55 °C (-65 °F) e +200 °C (375 °F).

A superfície de apoio de vedação, aquela parte do eixo onde o lábio de vedação faz contato, é de vital importância para a eficácia da vedação. A dureza da superfície de apoio deve ser de pelo menos 45 HRC a uma profundidade de pelo menos 0,3 mm. A textura superficial deve estar de acordo com a norma ISO 4288 e dentro das diretrizes de Ra = 0,2 a 0,5 μm. Em aplicações nas quais as velocidades são baixas, a lubrificação é boa e os níveis de contaminação são mínimos, uma dureza menor pode ser aceitável. Na lubrificação a óleo, para evitar o efeito de bombeamento induzido pelas marcas de retificação helicoidais, a SKF recomenda a retificação em mergulho da superfície de apoio.

Se a finalidade principal da vedação radial de eixo é a retenção de lubrificante, a vedação deve ser montada com o lábio voltado para dentro (fig. 14). Se a finalidade principal for excluir os contaminantes, o lábio deverá estar voltado para fora, longe do rolamento (fig. 15). → Vedações radiais de eixo

A SKF também pode fornecer vedações radiais de eixo de poliuretano usinadas. → Vedações usinadas

AVISO

Precauções de segurança para fluoelastômero e politetrafluoroetileno


O fluoelastômero (FKM) e o politetrafluoroetileno (PTFE) são muito estáveis e inofensivos em temperaturas operacionais normais de até 200 °C . No entanto, se exposto a temperaturas acima de 300 °C , como fogo ou a chama de um maçarico, o FKM e o PTFE liberam vapores nocivos. Esses vapores podem ser nocivos se inalados, além de prejudiciais se entrarem em contato com os olhos. Além disso, uma vez aquecidas a tais temperaturas, as vedações são perigosas de manusear, mesmo após terem sido resfriadas. Portanto, elas jamais devem entrar em contato com a pele.

Se for necessário manusear rolamentos com vedações que tenham sido submetidas a altas temperaturas, como ao desmontar o rolamento, as seguintes precauções de segurança deverão ser observadas:
  • Sempre use luvas, óculos de proteção e um equipamento de respiração apropriado.
  • Coloque os restos das vedações em um recipiente plástico hermético marcado com um símbolo que indique "material cáustico".
  • Siga as precauções de segurança na ficha de dados de segurança (SDS) apropriada.

Se houver contato com as vedações, lave as mãos com sabão e bastante água e, se tiver havido contato com os olhos, lave-os com bastante água e consulte um médico imediatamente. Se os vapores tiverem sido inalados, consulte um médico imediatamente.

O usuário é responsável pelo uso correto do produto durante sua vida útil e por seu descarte adequado. A SKF não se responsabiliza pelo manuseio indevido do FKM e do PTFE ou por qualquer lesão resultante de seu uso.

vedações de anel em V

As vedações em "V" (fig. 16) podem ser utilizadas com óleo ou lubrificação a graxa. O corpo de borracha elástica da vedação envolve o eixo e gira com ele, enquanto o lábio de vedação exerce uma leve pressão axial no componente estacionário, como, por exemplo, o mancal. Dependendo do material, as vedações em V poderão ser utilizadas em temperaturas operacionais entre –40 °C e +200 °C (–40 a 390 °F). Elas são simples de instalar e permitem desalinhamentos angulares relativamente grandes do eixo em velocidades baixas.

O acabamento superficial da superfície de apoio recomendado (textura superficial) depende da velocidade periférica (→ Superfície de apoio e tabela 1). Em velocidades periféricas acima de 8 m/s, o corpo da vedação deve ser fixado axialmente no eixo. Em velocidades acima de 12 m/s, o corpo deve ser impedido de ser elevado a partir do eixo. Um anel de suporte de metal laminado pode ser utilizado para fazer isso. Quando as velocidades periféricas excederem 15 m/s, o lábio de vedação se elevará da superfície de apoio, de modo que o anel em V se tornará uma vedação tipo fresta.

As vedações de anel em V têm boa capacidade de vedação, a qual pode ser atribuída ao corpo da vedação que atua como um defletor, repelindo sujeira e fluidos. Como resultado, essas vedações geralmente são dispostas fora do mancal em aplicações lubrificadas com graxa e dentro do mancal, com o lábio apontando para longe do rolamento, em aplicações lubrificadas com óleo. Utilizado como uma vedação secundária, os anéis em V protegem a vedação principal contra contaminantes e umidade excessivos.

Para proteção adicional em aplicações extremamente contaminadas, a SKF também oferece vedações MVR. → Vedações axiais de eixo MVR e fig. 17.

Vedações de fixação axial

As vedações de fixação axial (fig. 18) são utilizadas como vedações secundárias para eixos de diâmetro grande em aplicações nas quais é necessária uma proteção para a vedação principal. Elas são fixadas em um componente não rotativo e vedadas axialmente em uma superfície de apoio rotativa. Para esse tipo de vedação, será suficiente se a superfície de apoio for girada de maneira correta e tiver uma textura superficial de Ra = 2,5 μm.

Vedações mecânicas

As vedações mecânicas (fig. 19) são utilizadas para vedar aplicações lubrificadas com graxa ou óleo nas quais as velocidades são relativamente baixas e as condições operacionais são árduas. Elas consistem em dois anéis deslizantes de aço com superfícies de vedação muito bem acabadas e duas arruelas Belleville de composto de borracha que posicionam os anéis deslizantes no furo do mancal e fornecem a força de pré-carga necessária para as superfícies de vedação. Não há requisitos especiais para as superfícies conjugadas no furo do mancal.

Outras vedações

Vedações de feltro (fig. 20) são geralmente utilizados com lubrificação a graxa. Elas são simples e econômicas e podem ser utilizadas em velocidades periféricas de até 4 m/s e em temperaturas operacionais de até 100 °C (205 °F). A superfície de apoio deve ser retificada em uma textura superficial de Ra ≤ 3,2 µm. A eficácia de uma vedação de feltro pode ser muito melhorada, montando-se uma vedação de labirinto simples como uma vedação secundária. Antes de serem inseridos no canal do mancal, as vedações de feltro deverão ser embebidas em óleo a cerca de 80 °C (175 °F) antes da montagem.

As vedações de metal (fig. 21) são simples, econômicas e compactas, adequadas para rolamentos lubrificados com graxa. As vedações são fixadas no anel externo ou no anel interno e exercem uma pressão resiliente axial no outro anel. Após um certo período de amaciamento, uma fresta estreita se forma, e elas se tornam vedações sem contato.

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