Métodos de lubrificação a óleo

Banho de óleo
O método de lubrificação por óleo mais simples é o banho de óleo. O óleo, que é coletado através dos componentes de rotação do rolamento, é distribuído dentro do rolamento e depois derramado de volta para um coletor no mancal. Em geral, o nível de óleo deve quase alcançar o centro do corpo rolante inferior, quando o rolamento estiver estacionário. A lubrificação por banho de óleo é particularmente adequada para baixas velocidades. Em altas velocidades, no entanto, muito óleo é fornecido aos rolamentos, aumentando o atrito e a temperatura operacional.
Óleo circulante

Em geral, a operação em alta velocidade aumenta o calor de atrito, eleva as temperaturas operacionais e acelera o envelhecimento do óleo. Reduzir as temperaturas operacionais e evitar trocas frequentes de óleo, o método de lubrificação por óleo circulante geralmente é a melhor opção (fig. 1). Normalmente, a circulação é controlada por uma bomba. Depois que o óleo passa pelo rolamento, ele costuma ser depositado em um tanque onde é filtrado e resfriado, antes de retornar ao rolamento. A filtragem correta reduz o nível de contaminação e estende a vida útil do rolamento. Em sistemas maiores com vários tamanhos de rolamentos, o fluxo do volume principal da bomba pode ser dividido em vários fluxos menores. A taxa de fluxo em cada subcircuito do sistema pode ser verificada pelos dispositivos de monitoramento de fluxo SKF.

Os valores de referência para as taxas de fluxo de óleo estão indicados na tabela 1. Para obter uma análise mais precisa, entre em contato com o serviço de engenharia de aplicação SKF.

Para obter mais informações sobre o sistema SKF CircOil e os dispositivos de monitoramento de fluxo SKF, consulte Soluções de lubrificação.

Jato de óleo
O método de lubrificação por jato de óleo (fig. 2) é uma extensão dos sistemas de óleo circulante. Um jato de óleo sob alta pressão é direcionado na lateral do rolamento A velocidade do jato de óleo deve ser alta o suficiente (≥ 15 m/s) para penetrar na turbulência que envolve o rolamento rotativo. A lubrificação por jato de óleo é usada para uma operação de velocidade muito alta, na qual deve ser fornecida ao rolamento uma quantidade de óleo suficiente, mas não excessiva, sem aumentar a temperatura operacional se não for necessário.
Gota de óleo
Com o método de gota de óleo, uma quantidade de óleo dosada com precisão é fornecida ao rolamento em intervalos regulares. A quantidade entregue pode ser relativamente pequena, mantendo mínimas as perdas por atrito em altas velocidades. No entanto, é difícil precisar se o óleo é capaz de penetrar no rolamento a altas velocidades e, portanto, testes individuais são sempre recomendados. Quando possível, o método ar-óleo deve ser preferível em relação ao método de gota de óleo.
Vapor de óleo
Sistemas de vapor de óleo específicos para aplicações modernas, como os oferecidos pela SKF, combinados com um óleo adequado, atóxico e não carcinogênico, formulado para obter o mínimo de emissões de vapor desperdiçadas e sistemas de vedação apropriados, observam as questões ambientais e de saúde. Esses sistemas, quando têm boa manutenção, proporcionam uma maneira econômica e ecológica de pulverizar óleo de forma contínua e eficaz e fornecer as quantidades mínimas necessárias dosadas para os rolamentos. Os sistemas de vapor de óleo modernos elevam gotículas de óleo com tamanho de 1 a 5 μm em ar de instrumento seco. A relação entre óleo e ar, que normalmente é de 1:200.000, cria uma mistura muito enxuta, mas eficiente, que é fornecida com pressão de 0,005 MPa.
Ar-óleo

Os sistemas de lubrificação ar-óleo são apropriados para aplicações de alta precisão com velocidades operacionais muito altas e baixas temperaturas operacionais necessárias. Para obter informações sobre os sistemas de lubrificação SKF ar+óleo, consulte Soluções em lubrificação.

O método ar-óleo (fig. 3), também chamado de método por atomização, usa ar comprimido para transportar pequenas quantidades precisamente dosadas de óleo na forma de gotículas ao longo do interior das linhas de alimentação até um bocal injetor, de onde ele é fornecido ao rolamento (fig. 4). Essa lubrificação por quantidade mínima permite que os rolamentos operem em velocidades muito altas com temperatura operacional relativamente baixa. O ar comprimido serve para esfriar o rolamento e também produz um excedente de pressão na caixa de mancal que evita a entrada de contaminantes. Como o ar é utilizado apenas para transportar a óleo e não é misturado com ele, o óleo é retido dentro do mancal. Sistemas ar-óleo são considerados seguros para o meio ambiente, desde que qualquer resíduo de óleo usado seja descartado corretamente.

Para rolamentos usados em conjuntos, cada rolamento deve ser abastecido por um injetor separado. A maioria dos projetos inclui espaçadores especiais que incorporam os bocais de óleo.

Os valores de referência para a quantidade de óleo a ser fornecida aos rolamentos de esferas de contato angular para operações de alta velocidade podem ser obtidos, usando-se

Q = 1,3 dm

Os valores de referência para a quantidade de óleo a ser fornecida aos rolamentos de rolos cilíndricos ou rolamentos axiais de esferas de contato angular de escora dupla podem ser obtidos a partir de


onde
Q=taxa de fluxo de óleo [mm3/h]
B=largura do rolamento [mm]
d=diâmetro interno do rolamento [mm]
dm=diâmetro médio do rolamento [mm]
= 0,5 (d + D)
q=fator
= 1 a 2 para rolamentos de rolos cilíndricos
= 2 a 5 para rolamentos axiais de esferas de contato angular de escora dupla


Testes individuais, no entanto, são sempre recomendados para otimizar as condições.

Projetos de rolamento diferentes mostram sensibilidade variável a alterações na quantidade de óleo. Por exemplo, rolamentos de rolos são muito sensíveis, enquanto, para rolamentos de esferas, a quantidade pode ser alterada substancialmente sem nenhum aumento grande na temperatura do rolamento.

Um dos fatores que influencia o aumento de temperatura e a confiança da lubrificação ar-óleo é o intervalo de lubrificação, isto é, o tempo entre duas medidas do lubrificador ar-óleo. Geralmente, o intervalo de lubrificação é determinado pela taxa de fluxo de óleo gerada por cada injetor e pela quantidade de óleo fornecida por hora. O intervalo pode variar de um minuto a uma hora, com o intervalo mais comum sendo de 15 a 20 minutos.

As linhas de alimentação do lubrificador tem 1 a 5 m de comprimento, dependendo do intervalo de lubrificação. Um filtro que evita que partículas > 5 μm atinjam os rolamentos deve ser incorporado. A pressão do ar deve ser de 0,2 a 0,3 MPa, mas precisa ser aumentada para execuções mais longas, a fim de compensar a queda de pressão ao longo da extensão do cano.

Para manter a temperatura operacional mais baixa possível, os dutos devem ser capazes de drenar o excesso de óleo do rolamento. Com eixos horizontais, é relativamente fácil instalar dutos de drenagem em cada lado dos rolamentos. Para eixos verticais, o óleo que passa pelos rolamentos superiores deve ser impedido de alcançar os rolamentos inferiores que, caso contrário, receberiam muito lubrificante. A drenagem, juntamente com um dispositivo de vedação, deve ser incorporada abaixo de cada rolamento. Uma vedação eficaz também deve ser fixada na ponta do eixo-árvore para evitar que o lubrificante atinja a peça de trabalho.

Os bocais de óleo devem ser posicionados de modo a assegurar que o óleo possa ser introduzido na área de contato entre os corpos rolantes e as pistas sem interferência da gaiola. Para saber o diâmetro (medido no rolamento) no qual a injeção de óleo deve acontecer, consulte as tabelas de produtos. Para rolamentos equipados com gaiolas diferentes que não estão na lista, entre em contato com o serviço de engenharia de aplicação SKF.

As velocidades atingíveis, apresentadas nas tabelas de produtos para lubrificação por óleo, referem-se especificamente à lubrificação ar-óleo.

Lubrificação ar-óleo direta
Para rolamentos de esferas de contato angular de superprecisão que operam em velocidades muito altas, a injeção de pequenas quantidades de ar-óleo diretamente pelo anel externo é vantajosa. Com esse método, a dispersão de lubrificante é evitada, já que o lubrificante é fornecido de forma direta e segura para a área de contato da esfera/pista. Como resultado, o consumo de lubrificante é minimizado e o desempenho do rolamento é aprimorado. As diferentes variantes (fig. 5) para lubrificação ar-óleo direta oferecem diversas vantagens:
  • Os rolamentos com um canal circular e anéis em "O" no anel externo (sufixo de designação L ou L1) impedem o vazamento de lubrificante entre o rolamento e seu assento no mancal. Para rolamentos sem essas características (sufixo de designação H ou H1), a SKF recomenda a usinagem do furo do mancal e a incorporação dos anéis em "O" ao projeto de arranjo de rolamentos.
  • Rolamentos com furos para lubrificação na lateral espessa do ressalto do rolamento (sufixo de designação H1 ou L1) permitem que o lubrificante seja inserido muito próximo à área de contato da esfera/pista. A localização desses furos para lubrificação permite que o rolamento atinja as velocidades máximas.
Lubrificação por quantidade mínima direta com o mínimo de consumo de ar

O uso do fluxo de ar contínuo em um sistema de lubrificação ar-óleo apresenta algumas desvantagens relacionadas ao sistema, como o alto custo do ar comprimido, altos níveis de ruído e um processo complexo de controle de dosagem. O sistema de microdosagem SKF (fig. 6) praticamente elimina essas desvantagens e oferece um melhor controle com menor custo de propriedade.

Projetado para eixos-árvore de velocidade ultra-alta, nos quais o fator de velocidade A ≥ 2.000.000 mm/min, esse sistema fornece quantidades precisamente dosadas de óleo para cada rolamento com base no programa de mecanismo de rotação excêntrico da máquina-ferramenta. O sistema de microdosagem SKF também é recalibrado de modo automático quando condições como temperatura ou viscosidade do óleo forem alteradas. Com essa tecnologia, o consumo de óleo geralmente é reduzido para 0,5 a 5 mm3/min com uma quantidade mínima de ar comprimido.

Para obter informações sobre o sistema de microdosagem SKF, consulte Soluções em lubrificação.

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