Forças radiais e axiais em rolamentos

Jul 15, 2023

Onde a precisão é necessária, é importante que os engenheiros considerem as forças que atuam em um rolamento. Como um rolamento normalmente suporta o movimento livre de um eixo em torno de um eixo de rotação, duas forças normalmente atuam no rolamento: uma carga radial e uma carga axial. Mas, qual é o impacto dessas forças? Aqui, Chris Johnson, diretor administrativo daRolamentos SMB, explica.

Uma carga radial atua perpendicularmente, a 90 graus, ao eixo de rotação, enquanto uma carga axial – também conhecida como carga axial – atua paralelamente ao eixo de rotação. Qualquer desalinhamento do eixo também pode resultar em uma carga de momento, uma força de inclinação que pode aumentar o desgaste. Aplicar uma carga axial a um rolamento pode ser benéfico. Por exemplo, aplicar uma carga axial permanente (pré-carga) ao anel interno ou externo, usando arruelas ou molas, pode eliminar a folga no rolamento e fornecer uma rotação mais precisa. Por outro lado, aplicar uma carga excessiva pode ser catastrófico. Se os engenheiros não conseguirem corresponder adequadamente um rolamento às cargas radiais e axiais em uma aplicação, isso pode reduzir drasticamente a vida útil do rolamento. Ao calcular a vida útil do rolamento, é importante considerar as classificações de carga, que são uma medida da rapidez com que os elementos rotativos de um rolamento sofrerão fadiga e o número total de revoluções que um rolamento pode suportar antes de falhar. Essas classificações podem ser categorizadas em classificações de carga estática e classificações de carga dinâmica. Um rolamento radial de esferas típico, projetado principalmente para cargas radiais, tem uma capacidade máxima de carga estática e dinâmica. A capacidade de carga estática é a carga radial máxima que um rolamento pode suportar antes que a carga cause uma deformação total e permanente das esferas do rolamento ou da pista igual a um décimo de milésimo do diâmetro da esfera. Embora um rolamento possa tolerar uma alta carga estática, ele o fará com perda de precisão e suavidade, tornando-o impraticável para uso em ambientes de alta precisão, como fabricação de eletrônicos e em robôs usados ​​na produção de alimentos e bebidas. A classificação de carga estática típica para um rolamento de aço inoxidável é de aproximadamente 75 a 80% da classificação de carga para rolamentos de aço cromado, devido à dureza do material. A classificação de carga dinâmica, por outro lado, é a capacidade de 90% de um grupo de rolamentos de aço cromado idênticos, com apenas o anel interno girando, de suportar uma carga radial de magnitude e tamanho constantes por um milhão de rotações antes do desenvolvem-se os primeiros sinais de fadiga. Quanto maior a carga, maior o nível de tensões a que as esferas e pistas estarão sujeitas. Isso levará a um desgaste mais rápido e a uma vida útil mais curta do rolamento. A falha por fadiga resulta na erosão do caminho da esfera, levando à lasca, onde uma fratura na superfície da pista faz com que o material seja removido, levando à falha. A carga excessiva também pode levar a outros sinais de fadiga, como superaquecimento, degradação do lubrificante e abrasão causada por flocos de material particulado. Escolhendo o rolamento certo

Há uma variedade de medidas que os fabricantes podem tomar para garantir uma longa vida útil do rolamento. A primeira etapa é limitar a carga radial entre 6–12% da classificação de carga dinâmica de um rolamento. Embora um rolamento seja capaz de tolerar uma carga muito maior, sua vida útil será reduzida. O próximo passo é escolher o material certo. Na experiência da SMB Bearings como especialista em rolamentos de seção fina, resistentes à corrosão e miniaturas, escolher o tipo certo de rolamento também pode fazer toda a diferença. Embora todos os rolamentos radiais de esferas tenham alguma capacidade de carga axial, geralmente é melhor usar rolamentos pesados ​​com pistas profundas se houver cargas axiais maiores, pois podem suportar cargas axiais de até 50% da classificação de carga radial estática. Embora os rolamentos de seção fina - onde a diferença entre o diâmetro interno e externo do rolamento é pequena - sejam ótimos para compactação e economia de peso, eles podem suportar apenas cargas axiais entre 10 e 30% da classificação de carga radial estática do rolamento devido a as pistas mais rasas. Cargas radiais adicionais ou cargas de momento reduzirão ainda mais a capacidade de carga axial. Cargas axiais excessivas em um rolamento de seção fina podem fazer com que as esferas se desloquem perigosamente perto do topo da pista. Ao escolher o tipo certo de rolamento e considerar os principais fatores na batalha para controlar as cargas radiais e axiais, os engenheiros podem garantir que continuarão inovando enquanto oferecem os mais altos níveis de precisão, suavidade e vida útil do rolamento.