Qual é a tolerância do eixo para selos mecânicos

A tolerância do eixo é um fator crítico no funcionamento adequado e na longevidade dos selos mecânicos. Garantir a tolerância correta do eixo envolve considerar vários aspectos, como valores típicos, padrões, acabamento de superfície, materiais, alinhamento e tipos de ajustes.

Este artigo se aprofundará nos principais conceitos relacionados à tolerância do eixo para selos mecânicos. Ele explorará os padrões da indústria, os fatores que afetam a tolerância e as diferenças entre ajustes de folga e interferência, fornecendo um guia abrangente para profissionais que trabalham com esses componentes.

O que são tolerâncias de eixo

As tolerâncias do eixo referem-se às variações permitidas nas dimensões de um eixo, particularmente seu diâmetro. Essas tolerâncias dimensionais são essenciais para garantir o ajuste, a função e o desempenho adequados de selos mecânicos e outros componentes que interagem com o eixo.

As tolerâncias são normalmente expressas como uma faixa, como +/- 0,001 polegadas ou +/- 0,025 mm, indicando o desvio aceitável do diâmetro nominal ou ideal do eixo. Tolerâncias mais rigorosas resultam em ajustes mais precisos entre o eixo e os componentes de acoplamento, enquanto tolerâncias mais flexíveis permitem maior variabilidade.

Valores e Padrões Típicos

Observação: esses valores são apenas para referência e podem variar dependendo de padrões e aplicações específicas.

O que é acabamento de superfície

Acabamento de superfície, também conhecido como rugosidade de superfície, refere-se às características da textura da superfície do eixo. É uma medida das irregularidades microscópicas, sulcos e vales na superfície do eixo.

O acabamento da superfície é quantificado usando vários parâmetros, como Ra (rugosidade média aritmética), Rz (altura máxima média do perfil) e Rmax (profundidade máxima da rugosidade individual). Esses parâmetros são normalmente expressos em micrômetros (μm) ou micropolegadas (μin).

O acabamento de superfície necessário para um eixo depende da aplicação específica e do tipo de selo mecânico que está sendo usado. Geralmente, acabamentos de superfície mais suaves são desejáveis para aplicações que envolvem selos mecânicos, pois promovem melhor desempenho de vedação e reduzem o desgaste nos componentes de vedação.

Os valores comuns de acabamento de superfície para eixos usados com vedações mecânicas variam de 0,4 a 0,8 μm Ra (16 a 32 μin Ra). No entanto, algumas aplicações podem exigir acabamentos ainda mais suaves, como 0,2 μm Ra (8 μin Ra) ou melhores, para garantir desempenho de vedação ideal e longevidade.

Alcançar o acabamento de superfície desejado envolve processos adequados de fabricação do eixo, como torneamento, retificação ou polimento, e adesão aos requisitos de acabamento de superfície especificados durante as inspeções de controle de qualidade.

Fatores que afetam a tolerância do eixo

Material

O material do eixo impacta diretamente a tolerância atingível. Diferentes materiais têm usinabilidade, coeficientes de expansão térmica e propriedades de dureza variáveis. Por exemplo, eixos de aço inoxidável podem ser usinados para tolerâncias mais apertadas em comparação a eixos de plástico devido à sua maior estabilidade dimensional e menor expansão térmica.

A escolha do material também afeta a resistência do eixo ao desgaste, corrosão e deformação sob carga. Esses fatores devem ser considerados ao especificar tolerâncias do eixo para garantir a funcionalidade adequada e a longevidade do selo mecânico.

Alinhamento e excentricidade do eixo

Desalinhamento ou excentricidade excessiva podem causar desgaste irregular no eixo e nas faces da vedação, levando à falha prematura.

O alinhamento do eixo se refere à concentricidade entre o eixo e a câmara de vedação. Ele garante que o eixo esteja adequadamente centralizado dentro da vedação, minimizando cargas radiais nas faces da vedação. O alinhamento adequado é normalmente obtido por meio de práticas precisas de usinagem e instalação.

O run-out, por outro lado, refere-se ao desvio do eixo de sua linha central verdadeira durante a rotação. O run-out excessivo pode fazer com que as faces do selo oscilem, resultando em maior desgaste e vazamento. O run-out pode ser minimizado garantindo a retidão adequada do eixo, o equilíbrio e os mancais de suporte.

Tipos de ajustes

O ajuste entre o eixo e os componentes do selo mecânico é outro fator crítico na manutenção da tolerância desejada do eixo. Os dois tipos primários de ajustes são ajustes de folga e ajustes de interferência.

Ajustes de folga

Ajustes de folga permitem uma pequena folga entre o eixo e o componente de acoplamento, como a luva de vedação ou a glândula. Este tipo de ajuste acomoda pequenas irregularidades do eixo e expansão térmica sem induzir estresse excessivo nos componentes.

Ajustes de folga são normalmente especificados quando são necessárias montagem e desmontagem fáceis ou quando os componentes do eixo e do selo são feitos de materiais com diferentes taxas de expansão térmica. No entanto, folga excessiva pode resultar em movimento e vazamento do selo.

Ajustes de interferência

Ajustes de interferência, também conhecidos como ajustes de pressão, envolvem um componente de acoplamento ligeiramente maior do que o diâmetro do eixo. Isso cria uma conexão firme, baseada em fricção, entre o eixo e o componente.

Ajustes de interferência são usados quando uma conexão rígida e imóvel é necessária entre o eixo e os componentes do selo. Esse tipo de ajuste minimiza o movimento relativo e garante a concentricidade entre as peças.

No entanto, ajustes de interferência podem induzir altas tensões nos componentes e podem exigir procedimentos especiais de instalação e remoção. A quantidade de interferência deve ser cuidadosamente calculada com base nos materiais, temperaturas e condições operacionais para evitar danos ao eixo ou aos componentes do selo.