Vedações externas

Para arranjos de rolamentos em que a eficácia da vedação em determinadas condições operacionais é mais importante que as considerações de espaço ou o custo, existem dois tipos disponíveis de vedações externas: vedações sem contato (fig. 1) e vedações de contato (fig. 2).
Para vedações que não são fornecidas pela SKF, as informações presentes na seção a seguir deverão ser utilizadas somente como uma diretriz. Certifique-se de que compreender os critérios de desempenho da vedação, antes de incorporá-la a uma aplicação. A SKF não é responsável pelo desempenho de produtos não fornecidos por ela.
Vedações sem contato

Vedações sem contato quase sempre são usadas em aplicações de precisão de alta velocidade. Sua eficácia depende, em princípio, da ação da vedação da fresta estreita entre o eixo e o mancal. Como não há contato, essas vedações geram muito pouco atrito e, na prática, não limitam as velocidades, o que as torna uma excelente solução para aplicações de máquinas-ferramenta.

Variantes de vedações variam de vedações simples tipo fresta a vedações de labirinto de vários estágios (fig. 1). Em comparação às vedações tipo fresta, as vedações de labirinto de vários estágios são consideravelmente mais eficientes, pois a série de componentes com interseção axial e radial dificulta a entrada dos contaminantes e do fluido de corte no rolamento.

Em ambientes altamente contaminados, um projeto de vedação de labirinto complexo é, muitas vezes, necessário. As vedações de labirinto podem ter três ou mais estágios para manter o lubrificante dentro e os contaminantes fora do arranjo de rolamentos. O princípio de uma vedação de labirinto altamente eficaz, destacado na fig. 3, consiste em três estágios:

  • o estágio primário
  • o estágio secundário
  • o estágio final

Esse projeto, com câmaras de drenagem e dispositivos de coleta, é proveniente de estudos feitos pela Universidade Técnica de Stuttgart, na Alemanha.

O estágio primário consiste em um protetor antirrespingos (1), uma tampa de mancal (2) e o eixo para formar um labirinto. O protetor antirrespingos usa a força centrífuga para direcionar os contaminantes, afastando-os da tampa, enquanto a tampa do mancal impede que os contaminantes entrem no labirinto diretamente. A fresta radial (3) entre a tampa do mancal e o eixo deve ter entre 0,1 e 0,2 mm.

O estágio secundário é projetado para coletar qualquer fluido que consiga passar pela barreira primária e drená-lo. Começando com canais circulares no eixo (4), as principais características de projeto deste estágio incluem uma câmara de drenagem grande (5) e um furo de saída (6). Os canais circulares impedem que o fluido corra ao longo do eixo sob condições sem rotação, fazendo com que ele pingue na câmara de drenagem. Quando o eixo está em rotação, o fluido é arremessado e coletado na câmara de drenagem, sendo drenado através do furo de saída. Furos de drenagem grandes (aproximadamente 250 mm2) na área de coleta limitam a quantidade de fluido recolhido na câmara.

As características usadas nos estágios anteriores são incorporadas novamente no estágio final. Esta seção consiste em anéis de labirinto (7) com frestas radiais entre 0,2 e 0,3 mm, uma câmara de retardo de fluido (8), um coletor (9) para orientar o fluido na direção da área de drenagem e um furo de saída (10) com uma área de drenagem de aproximadamente 150 mm2. Se o espaço permitir, uma câmara adicional, um coletor e um furo de drenagem de aproximadamente 50 mm2 (11) podem ser incorporados. Uma fresta de labirinto radial final (12) de aproximadamente 1 mm evita a ação capilar.

Ao projetar esses tipos de arranjos de vedação, os seguintes pontos devem ser levados em consideração:

  • Para evitar efeitos de bombeamento para dentro, os componentes do labirinto devem ter o diâmetro reduzido progressivamente de dentro para fora.
  • As marcas de usinagem em componentes rotativos podem mover os fluidos na direção axial com muita eficácia, dependendo do sentido do passo e da direção de rotação. Em aplicações unidirecionais, isso pode ser explorado de modo a reforçar a eficácia de vedações tipo fresta ou de labirinto se for cuidadosamente incorporado no projeto. As marcas de usinagem em componentes rotativos de vedações tipo fresta ou de labirinto devem ser evitadas, quando a aplicação girar em ambas as direções ou para aplicações unidirecionais nas quais sua ação trabalhe contra a eficácia da vedação.
  • Sob condições operacionais exigentes, uma barreira aérea pode ser criada, aplicando-se ar, sob pressão, entre as frestas do labirinto ou dentro do próprio eixo-árvore. No entanto, o fluxo de ar deve ser equilibrado, de forma que o fluxo dominante seja sempre para fora.
  • Um sistema de vedação que ocupa espaço axial considerável é preferível, pois permite que áreas de drenagem e coletores grandes sejam incorporados ao sistema. Nesses casos, no entanto, o eixo-árvore é menos rígido por consequência da longa projeção dos rolamentos dianteiros (e da posição da força de corte).
Vedações de contato

As vedações de contato (fig. 4) geralmente são muito confiáveis. No entanto, sua eficácia depende de vários fatores, incluindo:

  • o projeto de vedação do material da vedação
  • a pressão de contato
  • o acabamento da superfície de apoio da vedação
  • as condições do lábio de vedação
  • a presença de lubrificante entre o lábio de vedação e a superfície de apoio

O atrito entre o lábio de vedação e a superfície de apoio pode gerar uma grande quantidade de calor em velocidades mais altas (A ≥ 200.000 mm/min). Como consequência, essas vedações podem ser usadas apenas em eixos-árvore de menor velocidade e/ou em aplicações nas quais o calor adicional não afete significativamente o desempenho do eixo-árvore.

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