Um eixo linear pode operar em alguns ambientes pressurizados, mas um eixo padrão não deve ser tratado automaticamente como um componente com classificação de pressão.A primeira questão é se o eixo permanece completamente dentro de uma câmara pressurizada ou se move através da parede da câmara. Esses dois arranjos envolvem requisitos de engenharia muito diferentes.
Se o eixo permanecer dentro da câmara, a pressão ambiente poderá ter efeito direto limitado em um eixo de aço sólido, mas o meio de pressão, a corrosão, a lubrificação e as vedações do rolamento linear ainda precisam ser avaliados. Se o eixo cruzar um limite de pressão, a passagem completa – incluindo o eixo, a vedação dinâmica, o suporte do rolamento, o alojamento e o recipiente de pressão – deverá ser projetada e testada como um sistema.
O que significa "ambiente de alta pressão"?
A expressão "ambiente de alta pressão" é muito ampla para selecionar um eixo linear por si só. Pode descrever diversas condições operacionais diferentes:
- Um eixo operando inteiramente dentro de uma câmara cheia de gás pressurizado.
- Um eixo submerso em óleo pressurizado, água ou outro líquido.
- Um eixo alternativo que passa através da parede de um vaso de pressão.
- Um eixo que carrega uma alta carga mecânica, mas não está exposto a elevada pressão de fluido.
A última condição é uma aplicação de alta carga, não necessariamente um ambiente de alta pressão. A carga mecânica deve ser verificada através da tensão do eixo, deflexão, espaçamento de suporte e capacidade de carga, enquanto a pressão do fluido ou gás requer consideração adicional de vedação, compatibilidade e segurança do sistema.
Caso 1: O eixo opera dentro de uma câmara pressurizada
Um eixo linear sólido localizado inteiramente dentro de uma câmara uniformemente pressurizada normalmente não é exposto a uma grande diferença de pressão em sua superfície. Neste arranjo, as principais preocupações são geralmente o meio circundante e os componentes que trabalham com o eixo.
As seguintes condições devem ser verificadas:
- Compatibilidade média:Determine se a câmara contém ar, gás inerte, óleo hidráulico, água, vapor ou fluido químico.
- Risco de corrosão:Umidade, sal, produtos químicos e fluidos de processo podem atacar a superfície do eixo.
- Comportamento do lubrificante:O lubrificante deve permanecer estável e compatível com o meio operacional, temperatura e materiais de vedação.
- Desempenho do rolamento e da vedação:As vedações e retentores de rolamentos lineares podem se comportar de maneira diferente sob pressão ou exposição a produtos químicos.
- Ciclagem de pressão:A pressurização e despressurização repetidas podem afetar as vedações, o gás retido e a retenção de lubrificante.
Neste caso, a seleção do material do eixo e do tratamento de superfície apropriados pode ser suficiente para o próprio eixo, mas o rolamento linear, as vedações e o sistema de lubrificação ainda devem ser revisados.
Caso 2: O eixo cruza um limite de pressão
Uma situação mais exigente ocorre quando um eixo linear alternativo passa através da parede de um invólucro pressurizado. A diferença de pressão atua então na área efetiva do eixo e produz uma força axial:
F = força gerada por pressão, ΔP = diferença de pressão e A = área efetiva do eixo.
Para um eixo circular, a área efetiva pode ser estimada a partir de:
Por exemplo, um eixo de 20 mm exposto a uma diferença de pressão de 1 MPa desenvolve uma força axial de aproximadamente 314 N antes que o atrito, a aceleração e as cargas de trabalho externas sejam adicionadas. Este cálculo não prova que uma montagem é segura, mas mostra porque a pressão deve ser incluída na seleção do atuador, da vedação e do suporte.
Um eixo que cruza um limite de pressão também requer um arranjo de vedação dinâmico apropriado. Dependendo do meio e das condições operacionais, o sistema pode usar vedações de haste projetadas, gaxetas, foles, acoplamento magnético ou outra passagem projetada para esse fim. Uma vedação de rolamento linear padrão é projetada principalmente para reter o lubrificante e reduzir a contaminação; não é automaticamente um selo de retenção de pressão.
Qual material do eixo deve ser considerado?
A seleção do material depende mais do meio de pressão e da exposição à corrosão do que apenas do número de pressão.
| Opção de eixo | Vantagem potencial | Limitação Principal |
|---|---|---|
| Carbono endurecido ou aço para rolamentos | Alta dureza superficial e boa resistência ao desgaste para rolamentos lineares | Requer proteção em meios úmidos ou corrosivos |
| Eixo cromado duro | Maior durabilidade da superfície e resistência à umidade ou corrosão leve | O revestimento cromado não é uma proteção completa contra produtos químicos agressivos ou revestimento danificado |
| Eixo de aço inoxidável | Melhor resistência à corrosão em meios adequados | O grau de aço inoxidável, a dureza e a compatibilidade química devem ser verificadas |
Os eixos lineares DLY podem ser produzidos em diversos materiais e com diferentes tratamentos de superfície dependendo do tipo de produto. As superfícies de eixo linear endurecidas padrão são comumente controladas quanto à dureza, retilineidade e acabamento porque o eixo também serve como pista de rolamento para o rolamento linear. Contudo, estas características de produção não devem ser interpretadas como uma classificação de pressão certificada.
Para meios quimicamente agressivos, a concentração, a temperatura e o tempo de exposição exatos devem ser fornecidos. A descrição geral de “aço inoxidável” não é suficiente porque diferentes tipos de aço inoxidável podem responder de maneira diferente a cloretos, ácidos e outros produtos químicos.
Por que o acabamento superficial é importante para a vedação
Quando um eixo passa por uma vedação dinâmica, a condição de sua superfície afeta o vazamento, o atrito e o desgaste da vedação. Uma superfície muito áspera pode danificar o lábio de vedação, enquanto arranhões, amassados, ferrugem ou descontinuidades em um revestimento podem criar caminhos de vazamento.
O eixo deve, portanto, ser avaliado quanto a:
- Diâmetro e tolerância na área de vedação.
- Rugosidade superficial exigida pelo fabricante de vedação selecionado.
- Retidão e desvio durante o movimento alternativo.
- Dureza e resistência ao desgaste.
- Ausência de arranhões, pontos de corrosão e defeitos de revestimento.
- Tratamento de bordas para evitar danificar a vedação durante a montagem.
O acabamento exigido para um rolamento linear pode não ser idêntico ao acabamento exigido por uma vedação de pressão. Ambos os requisitos devem ser confirmados quando a mesma superfície do eixo executa ambas as funções.
Imagens existentes de eixo linear DLY
Os produtos mostrados abaixo são exemplos de eixos lineares de precisão. As fotos demonstram o tipo de eixo e a condição da superfície, mas não representam uma certificação de pressão ou um conjunto completo de vedação sob pressão.
Compatibilidade entre Lubrificação e Pressão Média
A seleção do lubrificante não deve ser baseada apenas em um rótulo como “graxa de alta pressão”. O lubrificante deve ser compatível com o fluido ou gás circundante, temperatura operacional, material do rolamento, material de vedação e método de manutenção.
Os problemas potenciais incluem:
- Lavagem do lubrificante em ambiente líquido.
- Espessamento da graxa, separação ou reação com o meio do processo.
- Inchaço ou endurecimento das vedações de elastômero.
- Perda de lubrificação durante ciclos de pressão repetidos.
- Contaminação de um processo limpo por graxa ou partículas de desgaste.
Sistemas alimentares, médicos, ricos em oxigênio ou quimicamente sensíveis podem exigir lubrificantes específicos para aplicações e análises de segurança adicionais. Uma graxa industrial padrão não deve ser considerada adequada sem verificar a compatibilidade.
O que deve ser testado?
Se um eixo fizer parte de um conjunto contendo pressão ou de cruzamento de pressão, o teste deverá ser realizado no sistema completo e não apenas no eixo.
| Verificar | Propósito |
|---|---|
| Teste de pressão e vazamento | Confirme se o alojamento completo e o arranjo da vedação retém o meio |
| Teste de resistência alternativo | Avalie vazamentos, desgaste da vedação e condição da superfície do eixo em ciclos repetidos |
| Teste de compatibilidade de materiais | Verifique corrosão, inchaço, degradação ou reação do lubrificante |
| Ciclagem de temperatura-pressão | Avalie alterações dimensionais e estabilidade de vedação sob condições variáveis |
| Inspeção do eixo | Confirme o diâmetro, a retilineidade, a dureza, o acabamento superficial e a condição do revestimento |
A pressão de teste necessária, o fator de segurança e a certificação dependem da máquina, da jurisdição, do meio e do padrão de equipamento de pressão aplicável. Estes requisitos deverão ser confirmados pelo projetista responsável pelo equipamento completo.
Informações a serem fornecidas antes de selecionar um eixo
Uma pergunta comum dos clientes é: "Este eixo pode suportar 5 MPa?" Esse valor de pressão por si só não é suficiente para recomendar um eixo. As seguintes informações devem ser fornecidas:
- O eixo fica dentro da câmara ou atravessa sua parede?
- Quais são as diferenças de pressão normal e máxima?
- O meio é ar, gás, óleo, água, vapor ou um fluido químico?
- Quais são as temperaturas de operação e limpeza?
- Qual diâmetro do eixo, curso, velocidade e frequência do ciclo são necessários?
- Quais cargas radiais, axiais e de momento atuam no eixo?
- Qual rolamento linear e vedação dinâmica serão usados?
- É necessária alguma certificação de vaso de pressão ou indústria?
Para seleção geral de eixo - incluindo material, diâmetro, dureza, método de suporte e correspondência de rolamento - consulte oguia de seleção de eixo linear. Se a umidade ou corrosão leve for a principal preocupação, compare umeixo cromado com eixo linear regular. Os tipos de eixo disponíveis da DLY também podem ser revisados nopágina de produto de eixo linear.
Conclusão
Um eixo linear pode ser usado dentro de certos ambientes pressurizados quando seu material, tratamento de superfície, rolamento, lubrificante e meio circundante são compatíveis. Entretanto, quando o eixo passa através de um limite de pressão, ele se torna parte de um sistema de vedação dinâmico e não pode ser selecionado apenas com base nas especificações do eixo.
Não descreva um eixo linear padrão como classificado para pressão, a menos que o conjunto completo tenha sido projetado e verificado para uma pressão, temperatura, meio e ciclo operacional definidos.
Precisa de ajuda para confirmar uma especificação de eixo linear?
Envie ao DLY o diâmetro do eixo, comprimento, modelo do rolamento, desenho, meio operacional e requisitos ambientais para a seleção inicial do eixo. A aprovação do sistema de pressão deve ser concluída para toda a montagem do equipamento.
E-mail:export@dlybearing.com
Entre em contato com a DLY
