Avaliação de rolamentos

Jul 01, 2023

Markus Raabe explora métodos de cálculo de rolamentos.

Os rolamentos de elementos rolantes são componentes importantes nas transmissões. Normalmente, eles são selecionados com base em restrições geométricas, requisitos de direções de carga e vida nominal.

A vida nominal é calculada principalmente com base na ISO 281 usando uma carga equivalente e a classificação de carga dinâmica do catálogo. Fatores de influência adicionais, como lubrificação e limpeza, podem ser considerados em uma classificação de vida útil modificada. A classificação de vida restringe a carga máxima. Em relação à carga mínima, os catálogos de rolamentos fornecem limitações na faixa de 1-2% da classificação de carga dinâmica ou estática, pois o deslizamento pode levar ao desgaste ou manchas. Usando uma carga equivalente com base na ISO 281, desalinhamento, carga de momento ou folga do rolamento não são considerados.

Uma abordagem mais detalhada para calcular a vida nominal do rolamento é fornecida pela ISO/TS 16281. Isso não pode ser avaliado manualmente, pois é baseado na distribuição de carga dentro do rolamento. Ao considerar a distribuição de carga, efeitos adicionais podem ser incluídos, como desalinhamentos, folga do rolamento ou encaixe. Ampliar essa abordagem permite que as deformações do alojamento sejam consideradas, o que também afetará a distribuição de carga dentro do rolamento.

Outras avaliações podem ser feitas usando a distribuição de carga baseada em um equilíbrio quase estático. Para rolamentos de esferas, o risco de truncamento em altas cargas axiais pode ser avaliado comparando a extensão da elipse de contato com a altura do ressalto. A relação giro-rolo e o avanço circunferencial da esfera são propriedades cinemáticas usadas para avaliar rolamentos de esferas de alta velocidade. Para aplicações de alta velocidade, a tensão de contato mínima deve ser suficiente para evitar o deslizamento. Além da vida nominal, a tensão máxima de contato pode ser avaliada, o que algumas indústrias preferem. O cálculo da distribuição de carga do rolamento também fornecerá matrizes de rigidez do rolamento que podem ser usadas para calcular deflexões ou dinâmica do rotor. Para rolamentos com ângulos de contato haverá um acoplamento entre deflexões axiais, radiais e ângulos de inclinação na matriz de rigidez.

Para o cálculo da distribuição de carga do rolamento e a vida nominal de referência resultante de acordo com a ISO/TS 16281, existem vários programas disponíveis, geralmente em combinação com um cálculo de eixo para que o desalinhamento possa ser capturado.

Para alguns outros modos de dano, são necessários cálculos transitórios usando uma abordagem de múltiplos corpos em vez de um equilíbrio quase estático. Normalmente, apenas os fabricantes de rolamentos fazem essas avaliações, que consideram as interações locais entre corpos rolantes e pistas ou gaiola.

Os padrões atuais para cálculo da vida útil dos rolamentos ainda apresentam algumas deficiências. Figura 1. mostra um exemplo de vida nominal de um rolamento de contato angular com variação do ângulo de contato sob carga axial pura constante. Para um ângulo de contato de cerca de 40°, a vida nominal de referência de acordo com a ISO/TS 16281 é quase o dobro da vida nominal de acordo com a ISO 281. Para um ângulo de contato acima de 45°, o rolamento é considerado como rolamento axial e a vida nominal de referência de acordo com ISO/TS 16281 será reduzido pelo fator 2,6. Se um desalinhamento adicional das deflexões do eixo for considerado para rolamentos axiais, a vida nominal de referência de acordo com a ISO/TS 16281 será menor do que a vida nominal de acordo com a ISO 281.

Markus Raabe é diretor administrativo daMesys