Forças Axiais no Compressor Parafuso

Em uma unidade compressora de um compressor rotativo (parafuso) existe um bocal de entrada (sucção de ar) e outro de saída, eles ficam em posições opostas da unidade e estão submetidos a diferentes pressões, pois na lateral onde o ar está entrando existe uma pressão negativa (menor que a atmosférica), ao passo que na extremidade oposta existe uma pressão positiva (aproximadamente 9bar) e esta diferença de pressão gera esforços axiais (na direção do eixo).

BP: baixa pressão / AP: alta pressão

Apesar de muito eficiente para suportar esforços radiais (força perpendicular ao eixo), um rolamento radial não poderia suportar esta carga axial e quebraria. Por outro lado, a adição de um rolamento axial não é bem vinda porque:

  • Rolamentos axiais não são bons em altas velocidades
  • Rolamentos axiais não tem uma boa precisão
Perfil do rolamento axial exibindo a direção da força que suporta.

Os rolamentos axiais gerariam vibração excessiva e não poderia atender o grau de precisão de que os fusos do compressor rotativo necessitam. Desta forma, consultando uma tabela de características de rolamentos, temos o seguintes dados:

Comparativo de rolamentos com capacidades de esforços axiais. Fonte NSK.

É possível verificar os pontos fortes e fracos de cada tipo de rolamento na tabela. Portanto, fica evidente que os rolamentos axiais não atendem os critério de precisão, porém o rolamento de contato angular é perfeito para a aplicação:

Perfil de esforços do rolamento de contato angular.

Este rolamento transfere o força recebida axialmente (flecha vermelha) para as paredes externas opostas do rolamento (flecha azul), desta forma é preciso se atentar a dois fatores:

  • 1. O rolamento tem sentido certo de montagem
  • 2. As paredes de apoio do alojamento não podem encostar no anel interno
Local de instalação dos rolamentos de contato angular.

Os rolamentos são apoiados na face externa da estrutura (bolinha vermelha), de modo que o espaço vazio interno, que parece ser o local correto de instalação, é na verdade o recuo para garantir que não haja contato com o anel interno do rolamento (que fica girando junto com o rotor).

Nos rotores ele é apoiado do lado de baixa pressão (entrada de ar) para garantir que os esforços sejam puxando o rolamento contra a carcaça (apoio) e para garantir que o eixo não escorregue do rolamento, eles são aparafusados e fixados (rosca no eixo, vide imagem).

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