Rolamentos flangeados de bronze: seleção de ligas, tolerâncias e guia de instalação

Uma equipe de manutenção de pedreira pressiona um rolamento com flange de bronze com furo de 60 mm em uma polia da cabeça do transportador, aperta os parafusos da caixa e descobre que o flange está rachado em um mês. O bronze não foi o ponto fraco. A face do alojamento atrás do flange não era plana nem quadrada em relação ao furo, então o arrasto axial do eixo carregava uma borda fundida fina em vez de toda a face do flange.

Essa ordem de falha explica como os rolamentos com flange de bronze devem ser selecionados. A liga define o limite máximo de carga, velocidade e resistência à corrosão. A geometria do flange, o ajuste à pressão e a folga de funcionamento decidem se você alcançará esse teto. Um rolamento flangeado de bronze-estanho com ajustes corretos sempre durará mais que um rolamento de bronze-alumínio com ombro inclinado.

O que o flange realmente faz

Um rolamento com flange de bronze é uma bucha cilíndrica com um flange radial integrado em uma extremidade. A luva suporta a carga radial. O flange executa três trabalhos separados que muitas vezes ficam confusos durante a especificação.

• Localização axial. O flange impede que o rolamento saia de um furo passante ou afunde em um alojamento cego, o que remove os anéis de retenção, a usinagem de ressalto e as tampas de extremidade necessárias para uma bucha lisa.
• Reação de impulso. A face traseira do flange pode aceitar carga axial contínua intermitente ou moderada, desde que a sede seja rígida e o flange seja espesso o suficiente para não dobrar.
• Controle de montagem. O flange define a profundidade de inserção em um único movimento, o que é importante em uma linha de produção onde cada alojamento deve ser idêntico.

O que o flange não é é um rolamento axial. Cargas axiais contínuas acima de aproximadamente 10 a 15 por cento da classificação radial geralmente precisam de uma arruela de encosto separada ou de um arranjo de elementos rolantes.

Escolha da liga: Bronze de estanho, bronze de alumínio ou latão

A maioria das falhas nos rolamentos de flange de bronze atribuídas ao bronze macio remontam à família de liga errada para o meio ambiente, e não a uma fundição ruim. Quatro famílias cobrem a grande maioria dos pedidos de rolamentos industriais com flange e cada uma delas falha de uma maneira diferente.

Seguem dois pontos práticos. O bronze-estanho com chumbo continua sendo o padrão para máquinas em geral porque usina de forma limpa, incorpora areia e tolera lubrificação marginal. O bronze de alumínio custa mais e as máquinas são mais lentas, mas em névoa salina ou em uma posição excêntrica com carga de choque ele pode durar mais que três substituições de bronze de estanho, desde que a lubrificação esteja limpa e o eixo esteja alinhado.

A decisão sobre a liga geralmente é feita por subsistema e não por máquina. O mesmo navio ou triturador pode operar bronze de alumínio em um leme fortemente carregado ou posição excêntrica e bronze de estanho em pivôs de carga mais baixa. Obter essa lista mista de materiais é mais fácil quando um fornecedor organiza seus gama de buchas de cobre primeiro por família de liga e depois por aplicação, porque essa é a ordem em que a seleção é realmente feita.

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Tolerâncias e ajustes que decidem a vida útil

Esses são os números que vale a pena colocar em um sorteio ou pedido de compra. Elas são regras básicas para bronze fundido executado em um eixo de aço temperado e devem ser ajustadas para temperatura, lubrificação e choque.

• Furo do alojamento: H7 para a maioria dos ajustes de pressão, com ovalização e conicidade mantidos dentro da metade da interferência pretendida.
• Interferência de prensagem: 0,025 a 0,05 mm por 25 mm de diâmetro do furo da caixa, aproximadamente 0,001 a 0,002 polegada por polegada.
• Folga de funcionamento: 0,1 a 0,15 por cento do diâmetro do eixo para bronze de estanho em velocidade moderada, 0,15 a 0,2 por cento para bronze de alumínio onde o crescimento térmico é maior.
• Furo após encaixe: o furo fecha aproximadamente na interferência, portanto permita ou finalize o furo após prensar.
• Espessura da parede: pelo menos 0,08 a 0,10 do diâmetro do furo, portanto um furo de 60 mm precisa de uma parede de 5 a 6 mm.
• Espessura do flange: 0,25 a 0,4 da espessura da parede, mais onde a carga axial é contínua.
• Perpendicularidade do flange ao furo: 0,02 a 0,05 mm total, medida na face posterior do flange.
• Acabamento do eixo: 0,4 a 0,8 mícron Ra. Um eixo retificado normalmente dobra a vida útil de um rolamento em relação a um eixo girado.

A armadilha que pega a maioria dos compradores é o fechamento pós-ajuste do furo. Pressione um rolamento com furo de 60 mm em um alojamento H7 com interferência de 0,05 mm e o furo fecha em uma quantidade comparável, aproximadamente 0,04 a 0,06 mm. Se o desenho especificar uma folga de funcionamento de 0,08 mm e o furo tiver sido finalizado antes da prensagem, a montagem pode acabar quase sem folga e emperrar no primeiro aquecimento sob carga.

Opções de lubrificação, ranhuras e autolubrificação

Os rolamentos com flange de bronze toleram melhor a lubrificação marginal do que os elementos rolantes, mas ainda seguem um limite de carga e velocidade. Três configurações cobrem a maioria das aplicações industriais.

• Lubrificado com graxa. Um furo de óleo que alimenta uma ranhura circunferencial espalha graxa ao redor do furo. Coloque a ranhura na metade sem carga do rolamento, pois uma ranhura sob a linha de carga remove a área de suporte de carga exatamente onde a tensão é maior.
• Lubrificado com óleo. A alimentação contínua de óleo multiplica o valor PV permitido várias vezes em relação à graxa, e é por isso que os rolos da mesa do moinho e os eixos da caixa de engrenagens usam alimentação por banho ou pressão em vez de conexões.
• Autolubrificante. Tampões de grafite, inserções de lubrificante sólido ou bronze sinterizado impregnado de óleo removem totalmente a linha de graxa, adequada para posições remotas, quentes ou de difícil acesso.

Os limites típicos do catálogo para bronze fundido ficam em torno de 3 a 5 MPa x m/s lubrificados com graxa e 0,8 a 1,5 MPa x m/s secos com plugues de grafite. O número real depende da liga, do acabamento do eixo e da quantidade de calor que a carcaça pode transportar. Acima desses limites o rolamento não falha repentinamente; a folga se abre, o desgaste acelera e o flange começa a suportar uma carga lateral que nunca foi projetado para suportar.

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Prática de instalação: verificações de prensagem, assentamento e folga

1. Meça o diâmetro interno da caixa com um medidor de diâmetro interno em vez de paquímetros e registre a ovalização e a conicidade. Se algum deles exceder metade da interferência pretendida, perfure-o e cubra-o.
2. Quebre a borda do furo da caixa com um chanfro de 1 a 2 mm e faça o polimento do chumbo, para que o rolamento não raspe o bronze na entrada.
3. Pressione a face do flange com uma chave plana que cubra todo o flange. Nunca martele a borda do flange e nunca pressione através do furo.
4. Assente o flange contra uma face plana e rígida. Verifique com uma régua e um calibrador de folga; 0,05 mm é um alvo razoável e qualquer valor além de 0,1 mm irá armar o rolamento.
5. Use um ajuste de temperatura quando a interferência for pesada: aqueça o alojamento a 80 a 100 C. Não aqueça o bronze com chama, pois o aquecimento desigual distorce o furo e pode afetar as ligas com chumbo.
6. Meça novamente o furo após a montagem, verifique a folga de funcionamento em relação ao eixo e alinhe o furo de lubrificação com a conexão da caixa.
7. Execute a montagem descarregada por um curto período de amaciamento. Uma caixa que fica visivelmente quente após 30 minutos sob carga geralmente significa que a folga está muito apertada.

Onde os rolamentos flangeados de bronze ganham seu lugar

Os rolamentos flangeados são adequados para cargas pesadas, velocidades baixas a moderadas e acesso deficiente para manutenção. Alguns setores dominam a demanda.

• Mineração e pedreiras: mangas excêntricas do britador, polias do cabeçote do transportador, pivôs da plataforma da peneira e pinos da caçamba. A poeira é normal e o flange resiste aos repetidos impulsos axiais de um eixo excêntrico.
• Marítimo e offshore: rolamentos de leme, eixos de guincho de âncora, maquinário de convés e equipamento de governo, onde o bronze de alumínio lida com a água do mar e a cavitação muito melhor do que o bronze de estanho.
• Planta siderúrgica e metalúrgica: rolos de mesa de laminação, tesouras e acionamentos de transportadores, onde o calor e a pulverização de água empurram a escolha para o bronze-alumínio.
• Construção, elevação e energia: pivôs de articulação, pernas estabilizadoras, acionamentos de engrenagens helicoidais e componentes de caixas de engrenagens de turbinas eólicas, onde o flange simplifica a carcaça e reduz o tempo de montagem.

Há casos em que um rolamento de bronze flangeado é a compra errada. O impulso axial pesado contínuo pertence a uma arruela de encosto ou a um arranjo de rolos cônicos. A alta velocidade contínua pertence a um rolamento de elemento rolante que funciona mais frio. Paredes muito finas, abaixo de cerca de 2 mm, racham na raiz do flange em bronze fundido.

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O que colocar no pedido de compra

Um rolamento com flange de bronze é uma peça feita sob encomenda com mais frequência do que um item de catálogo, portanto, o documento do pedido carrega a qualidade do resultado.

• Liga e padrão, por exemplo SAE 660 ou C93200, bronze de alumínio C95400 ou latão C36000, além do método de fundição onde a resistência é importante.
• Dimensões na ordem em que são medidas: furo, diâmetro externo, comprimento total, diâmetro externo do flange e espessura do flange.
• Classe de tolerância e ajustes: ajuste da carcaça, folga do eixo, perpendicularidade do flange.
• Estado de usinagem: fundido, usinado em desbaste ou furado de acabamento, e se o furo é dimensionado antes ou depois da prensagem.
• Características de lubrificação: posição e diâmetro do furo de óleo, padrão de ranhura, bujões de grafite.
• Documentação: certificados químicos e mecânicos, rastreabilidade do número de calor e inspeção do primeiro artigo para um novo padrão.
• Quantidade e embalagem: as peças fundidas tornam-se econômicas a partir de algumas dezenas de peças e os flanges usinados precisam de proteção nas bordas durante o transporte.

Se um flange continuar rachando, pare de trocar as ligas e comece a verificar a sede. Planicidade, esquadria e interferência são responsáveis por mais falhas nos rolamentos de flange de bronze do que as classificações de carga, e todos os três são mensuráveis antes da peça ser pressionada.

A Yangzhou Yifeng Copper Products vem fundindo e usinando componentes de liga de cobre desde 2005 em uma planta de 30.000 metros quadrados, com capacidade anual de 5.000 toneladas e uma equipe técnica que inclui 20 especialistas, além de uma base de pesquisa conjunta com a Southwest Jiaotong University. A empresa relata uma base de clientes que inclui Fortune 500 e grupos industriais globais, e sua linha abrange bronze de estanho, bronze de alumínio e buchas de latão, rolamentos autolubrificantes, anéis de vedação de liga de cobre naval e engrenagens helicoidais de liga de cobre. Você pode revisar o histórico e capacidade da empresa se você estiver consolidando vários números de peça de bronze em um fornecedor.