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Peneira vibratória

Este exemplo mostra o processo de seleção de rolamentos aplicado a um caso de aplicação no qual um fabricante de peneiras vibratórias está selecionando os rolamentos para uma nova máquina.

Cada etapa do exemplo é descrita em uma seção expansível/suspensa abaixo. As etapas no exemplo seguem a sequência no processo de seleção de rolamentos. Consulte o processo de seleção de rolamentos para obter uma descrição completa de cada etapa do processo.

Condições operacionais e desempenho
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

A nova máquina é uma peneira vibratória de movimento circular livre. A unidade de vibração é composta por um eixo com dois rolamentos e contrapesos. Isso significa que a carga radial principal gira com o eixo e o anel externo é estacionário. O desenho da aplicação é mostrado na fig. 1.

Os requisitos de desempenho, condições operacionais e parâmetros de entrada relevantes para a seleção de rolamentos são:
  • massa da caixa da peneira sem carga: G = 6 100 kg
  • diâmetro do eixo: 140 mm
  • velocidade de rotação: n = 756 rpm
  • velocidade angular (n x 2π/60): ω= 79,2 rad/s
  • raio de vibração: r = 8,1 mm
  • distância entre os centros de gravidade dos contrapesos e eixo: R = 80 mm
  • distância entre os rolamentos: 3 m
  • método de lubrificação: graxa
  • temperatura operacional dos rolamentos: T = 75 °C (165 °F)
  • ambiente: a peneira pode estar localizada no lado externo, em condições rigorosas, empoeiradas e úmidas
  • vida nominal SKF exigida: 20 000 horas
Arranjo e tipo de rolamento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

É usado um arranjo de rolamentos fixos e livres. O rolamento no lado do acionamento é o rolamento fixo. Isso limita o deslocamento axial da polia de transmissão, o que economiza energia e aumenta a vida útil da correia. O rolamento oposto é o livre para acomodar o deslocamento axial devido à expansão térmica do eixo.

A distância entre os rolamentos é de três metros, e a estrutura da peneira vibratória é feita de peças de aço soldadas e aparafusadas. A deflexão do eixo e o desalinhamento dos suportes sob carga exigem rolamentos que possam compensar desalinhamentos.

Rolamentos autocompensadores de rolos são selecionados para essa nova peneira vibratória (fig. 2), que é a solução típica. Eles podem suportar cargas altas e acomodar desalinhamentos entre os anéis interno e externo sem qualquer redução da vida útil.
Tamanho do rolamento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Um diâmetro de eixo de 140 mm é necessário para transmitir o torque necessário de acionamento e o limite de deflexão do eixo.

A SKF fornece rolamentos da série 223 para aplicações vibratórias. Com base no diâmetro exigido do eixo, o modelo 22328 CCJA/W33VA405 é selecionado. Verificaremos seu tamanho usando a vida nominal SKF.

Dados do produto para 22328 CCJA/W33VA405 → detalhes do produto.

Para peneiras vibratórias, a carga dinâmica equivalente do rolamento, P, pode ser estimada usando:



= 186 kN

A relação de carga C/P = 1357/186 = 7,3.

Vida nominal SKF


 

1Condição de lubrificação – a relação de viscosidade, κ

κ = ν/ν1

A viscosidade nominal v1 = 10 mm2/s (diagrama 1).

Uma relação de viscosidade, k, de aproximadamente 4 é indicado para operar em condições de lubrificação de filme completa, portanto, v deve ser em torno de 40 mm2/s.

Você precisa verificar a relação de viscosidade após selecionar o lubrificante.

2. Fator de contaminação, ηc

Dado que:
  • as condições de contaminação sejam típicas (ou seja, rolamentos abertos, sem filtro, partículas desprendidas e ingresso do entorno e ambiente rigoroso)
  • dm = 220 mm
então, usando a tabela 1, ηc = 0,2

3fator de modificação de vida SKF, aSKF

Dado que:
  • κ = 4
  • ηc Pu/P = 0,2 x 132/186 = 0,14
  • 22328 CCJA/W33VA405 é um rolamento SKF Explorer
então, usando o diagrama 2 para rolamentos radiais de rolos, umSKF = 1,3


= 1,3 x (106 /(60 x 756))(7,3)10/3 = 21 500 h > 20 000 h

Conclusão

Rolamento SKF 22328 CCJA/W33VA405 é um tamanho apropriado para atender aos requisitos de vida nominal.

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

Seleção de graxa ou óleo

Tabela 2 em Seleção de graxa ou óleo fornece limites para o fator ndm , até que o qual a lubrificação a graxa é normalmente uma solução adequada em termos de intervalos de relubrificação em temperaturas normais.

Valores de entrada:
  • rolamento autocompensador de rolos da série 223
  • C/P = 7,3
  • ndm = 756 x (140 + 300)/2 = 166 320
Na tabela 2, o limite recomendado ndm para C/P ≈ 8 é 150 000, que é ligeiramente abaixo do fator real ndm . As condições operacionais estão nos limites nos quais a lubrificação a graxa é apropriada, e são esperados intervalos de relubrificação curtos. Porém, isso não é um problema para peneiras vibratórias, e você pode selecionar a lubrificação a graxa.

Escolha da graxa

Você pode encontrar uma graxa SKF adequada usando o quadro de seleção de graxa para rolamentos SKF [PDF]. Os critérios de seleção de graxa são:
  • temperatura: 75 °C (165 °F) → M
  • velocidade: ndm ≈ 166 000 → M a H
  • carga: C/P ≈ 8 → M
  • vibrações fortes
  • condições externas úmidas: boas propriedades de inibição de ferrugem
A SKF LGEP2 é uma opção adequada desde que seja confirmada uma relação de viscosidade, k, de 4.

A LGEP2 tem as seguintes propriedades:
  • ν = 200 mm2/s a 40 °C (105 °C)
  • ν = 16 mm2/s a 100 °C (210 °C)
  • a viscosidade operacional a 75 °C (165 °C) é de aproximadamente 40 mm2/s, baseado no diagrama 3.
  • κ = ν/ν1 = 40/10 = 4 é confirmada

Intervalo de relubrificação e quantidade

A experiência sugere a relubrificação dos rolamentos nas peneiras vibratórias a cada 75 h com 30 g de graxa. Os intervalos curtos são necessários para empurrar para fora a contaminação, enquanto a quantidade reduzida limita a geração de calor causada por altos volumes de graxa.

Usar o intervalo de relubrificação padrão do diagrama 4 e os valores de entrada resultam em:
  • ndm bf = 166 320 x 2 ≈ 330 000
  • C/P ≈ 8
O intervalo de relubrificação é de 1 700 h. Isso precisa ser reduzido, levando-se em consideração a contaminação e a vibração. (→ tabela 3), confirmando aproximadamente os valores experimentados usados para rolamentos de peneiras vibratórias.

A quantidade de relubrificação é:
Gp = 0,002 D B = 0,002 x 300 x 102 = 61 g

A relubrificação padrão dos rolamentos a cada 75 h com 30 g mantém uma condição de lubrificação adequada.

Preenchimento inicial com graxa

O volume livre no rolamento, que deve estar preenchido com graxa, é de aproximadamente:



V = 3,14/4 x 102 x (3002 - 1402) x 10-3 - 36,5/0,0078 = 957 cm3

Para um grau de preenchimento de 50%, são necessário cerca de 430 g de graxa por rolamento.
Velocidade e temperatura operacional
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

A experiência em aplicações semelhantes é ampla e uma temperatura operacional do rolamento entre 70 e 80 °C (160-175 °F) pode ser presumida.

A carga da peneira está em temperatura ambiente e não há outras fontes externas gerando calor. A velocidade é < 50% da velocidade-limite. Embora a relação de carga C/P < 10, não é necessária uma análise térmica detalhada.

A temperatura operacional real deve ser verificada na máquina.

As perdas por atrito do rolamento são de 1 900 W por rolamento, calculadas com o SKF Bearing Calculator.
Interfaces do rolamento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

A carga radial gira em fase com o anel interno rotativo, enquanto o anel externo fica parado. Consequentemente, o anel interno tem uma condição de carga estacionária, e o anel externo tem uma condição de carga rotativa. Um ajuste interferente é necessário entre o anel externo e o mancal. É possível usar um ajuste com folga entre o anel interno e o eixo.

A recomendação de ajuste padrão é:

Tolerância
dimensional
Tolerância de desvio
radial total
Tolerância de desvio
axial total
Ra
Eixog6ⒺIT5/2IT51,6 µm
MancalP7ⒺIT6/2IT63,2 µm

Há motivos para escolher tolerâncias dimensionais diferentes dos ajustes padrão:
  • Escolha f6Ⓔ para facilitar o deslocamento axial do anel interno. Para reduzir o risco de corrosão por contato, considere endurecer o assento do eixo.
  • Selecione P6Ⓔ (tolerâncias mais estritas) para melhorar o suporte do anel externo e a vida útil do rolamento.


Recomendações adicionais

Os seguintes fatores adicionais são recomendados:
  • O centro do rolamento deve estar alinhado com o centro da estrutura da peneira vibratória (fig. 3).
  • A espessura da parede do mancal deve ser superior a 40% da largura do rolamento.
  • Projete o mancal para ser o mais simétrico possível, de modo que ele tenha a mesma espessura em ambos os lados da estrutura peneira vibratória para evitar a deformação do mancal (fig. 4).
  • Faça roscas no mancal para tornar mais fácil desmontar o mancal do corpo da peneira e o rolamento do mancal com o uso de parafusos (fig. 5. e fig. 6).
Execução do rolamento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

O rolamento selecionado para essa aplicação é um rolamento autocompensador de rolos para aplicações vibratórias. (→ Modelos e variantes)

Esses rolamentos são identificados pelos sufixos de designação VA405 e VA406. Eles têm uma folga interna C4, que é necessária devido ao ajuste interferente do anel externo em combinação com a diferença de temperatura entre os anéis interno e externo, especialmente durante o início da operação. Suas gaiolas tipo janela temperadas reduzem o atrito e o desgaste no rolamento ao operar sob condições de carga giratória do anel externo e de alta aceleração, resultando em uma temperatura operacional mais baixa e maior vida útil do lubrificante.

A execução VA406 é destinada ao suporte livre e tem um furo revestido com PTFE. Isso ajuda a evitar corrosão por contato, o que pode ocorrer devido ao ajuste com folga e à vibração.
Vedação, montagem e desmontagem
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

  • Em geral, os modelos de peneira vibratória usam vedações de labirinto para proteger os rolamentos. Com esse tipo de vedação, é importante manter uma quantidade de graxa suficiente nas frestas do labirinto, de modo a impedir que sujeira e umidade entrem nos rolamentos. As quantidades e os intervalos de relubrificação devem ser ajustados de acordo com as observações do operador.
  • Verifique o desvio radial total do assento do mancal quando o mancal for montado na estrutura da peneira. Podem ocorrer deformações inadmissíveis e talvez sejam necessárias ações corretivas.
Conclusões gerais
  • O rolamento 22328CCJA/W33VA405 atende ao requisito de vida nominal.
  • A graxa SKF LGEP2 é apropriada para determinadas condições operacionais.
  • Aspectos da manutenção e do monitoramento da condição não foram incluídos neste exemplo. Para obter mais informações sobre as ofertas da SKF para peneiras vibratórias. consulte Peneiras vibratórias, em Soluções industriais.
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