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Seleção de pré-carga

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

Dependendo da aplicação, talvez haja uma necessidade de pré-carga para um arranjo de rolamentos. Por exemplo, se um alto grau de rigidez ou controle de posição for necessário, a pré-carga poderá ser apropriada. Igualmente, quando houver uma carga muito leve ou nenhuma carga externa no rolamento em funcionamento, a pré-carga poderá ser necessária para assegurar uma carga mínima.
Aplicar a pré-carga geralmente é feito pela medição de uma força (às vezes, um deslocamento por uma distância ou caminho) ou do torque de atrito durante a montagem.
Valores de pré-carga empíricos podem ser obtidos em projetos comprovados e podem ser aplicados a projetos semelhantes. Para novos projetos, a SKF recomenda calcular a faixa de pré-cargas adequada usando o SKF SimPro Quick ou SimPro Expert e verificando por meio de testes na aplicação. A concordância entre o cálculo e a aplicação real depende de como a ligação entre a temperatura operacional estimada e o comportamento elástico dos componentes associados – principalmente do mancal – coincide com as condições reais em operação. Nesse contexto, os efeitos de início de operação em baixa temperatura ambiente devem ser incluídos no teste.

Considerações para pré-carga

Dependendo do tipo de rolamento, a pré-carga pode ser radial ou axial. Rolamento de rolos cilíndricos de superprecisão, por exemplo, podem ser pré-carregados radialmente por causa do projeto, enquanto os rolamentos de esferas de contato angular ou os rolamentos de rolos cônicos só podem ser pré-carregados axialmente.
Os rolamentos de rolos cônicos simples ou rolamentos de esferas de contato angular geralmente são montados com um segundo rolamento de mesmo tipo e tamanho em um arranjo em O (linhas de carga que divergem, fig. 1) ou em X (linhas de carga que convergem, fig. 2). O mesmo vale para os rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira.
A distância L entre os centros de pressão é maior quando os rolamentos estão dispostos em O (fig. 1), em comparação com os rolamentos dispostos em X (fig. 2). O arranjo em O pode suportar momentos de inclinação maiores.
Se a temperatura do eixo em funcionamento for maior que a temperatura do mancal, a pré-carga ajustada na temperatura ambiente durante a montagem será alterada. Como o crescimento térmico do eixo o torna maior, tanto na direção axial quanto na radial, os arranjos em O são menos sensíveis aos efeitos térmicos do que os arranjos em X.
Ao ajustar a pré-carga de um sistema de rolamentos, é importante que o valor de pré-carga estabelecido seja obtido com o mínimo de variação possível. Para reduzir a variação ao montar rolamentos de rolos cônicos, o eixo deve ser virado várias vezes para assegurar que o contato dos rolos com o flange-guia do anel interno está correto.

Pré-carregamento com molas

Ao pré-carregar os rolamentos, é possível reduzir o ruído em, por exemplo, motores elétricos pequenos ou em aplicações semelhantes. Neste exemplo, o arranjo de rolamentos inclui um rolamento rígido de uma carreira de esferas pré-carregado em cada extremidade do eixo (fig. 3). O método mais simples de aplicar a pré-carga é utilizar uma mola ondulada. As molas atuam no anel externo de um dos dois rolamentos. Esse anel externo deve ser capaz de se deslocar axialmente.
A força de pré-carga permanece praticamente constante, mesmo quando há um deslocamento axial do rolamento como resultado de alongamento térmico.
A força de pré-carga necessária pode ser estimada usando 

F = k d

onde
=força de pré-carga [kN]

=um fator, descrito abaixo
=diâmetro do furo do rolamento [mm]

Para motores elétricos pequenos, os valores entre 0,005 e 0,01 são utilizados para o fator k. Se a pré-carga for utilizada principalmente para proteger o rolamento contra danos por vibração externa quando estacionário, uma pré-carga maior será necessária, e k = 0,02 deverá ser utilizado.
A carga por mola também é um método comum de aplicação de pré-carga a rolamentos de esferas de contato angular em eixos de retificação de alta velocidade. O método não é adequado para aplicações de rolamentos em que um alto grau de rigidez é necessário, em que a direção da carga axial é alterada ou em que cargas de pico não definidas podem ocorrer.
Para saber mais informações, consulte Pré-carga do rolamento [PDF].
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