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Orientação sobre cargas de rolamento
Cargas de rolamento a capacidade é crítica para sua vida útil e desempenho. A capacidade de carga insuficiente do rolamento pode levar ao desgaste prematuro, superaquecimento e falhas catastróficas, por isso é fundamental considerar a carga do rolamento ao projetar novas aplicações ou modificar aplicações existentes, especialmente após falha do rolamento. Este blog tem como objetivo apresentar informações sobre cargas de rolamentos e fornecer sugestões construtivas para você escolher os rolamentos adequados.
Carga do rolamento é a quantidade de força ou pressão exercida sobre o rolamento. Em detalhe, a força é transferida de um anel de rolamento para outro através de alguns ou de todos os elementos rolantes. Normalmente, a carga aplicada é transferida para o eixo, depois para a pista interna do rolamento e, finalmente, para a pista externa. Os rolamentos podem suportar várias cargas, como carga radial, carga axial, carga centrífuga, etc. A magnitude e a direção das cargas dos rolamentos dependem de vários fatores, incluindo peso do equipamento, velocidade operacional, aceleração, desaceleração, choque, vibração, temperatura e lubrificação. Alinhamento, instalação ou manutenção inadequados também podem afetar as cargas dos rolamentos.
Forma de carga do rolamento
Cargas de rolamento no sentido tradicional incluem carga axial, carga radial e momento de tombamento. Os rolamentos suportam muitos tipos de cargas. Estejam em operação ou não, eles suportarão cargas de trabalho, cargas de peso morto, cargas de declive, cargas de colisão, cargas de temperatura, etc. A seguir apresentamos detalhadamente as manifestações da carga de rolamento.
Carga radial do rolamento
As cargas radiais do rolamento são perpendiculares ao eixo do eixo e atuam no anel externo do rolamento. São causadas pelo peso do equipamento ou pelas forças das peças rotativas. Para calcular a capacidade radial, determine o peso dos componentes suportados e as forças que atuam sobre eles, distribua a carga entre os rolamentos e certifique-se de que a carga calculada usando as especificações do fabricante esteja dentro da capacidade máxima do rolamento selecionado. Se sua aplicação exigir rolamentos para lidar com cargas radiais, rolamentos de esferas radiais ou rolamentos de contato angular de baixo ângulo de contato seriam uma boa escolha.
Carga axial do rolamento
As cargas axiais, também chamadas de cargas axiais, atuam paralelamente ao eixo do eixo e atuam nos anéis internos ou externos do rolamento. Eles são causados por impulso ou tensão e podem ser unidirecionais ou bidirecionais. Eles transmitem força uniformemente para produzir uma distribuição de carga equilibrada. Rolamentos de contato angular com ângulos de contato mais altos (aproximadamente 25°) são boas escolhas para aplicações de carga axial, no entanto, para cargas axiais deslocadas, os momentos atuam na pista interna, resultando em distribuição desigual de carga nos elementos rolantes do rolamento. Para calcular a capacidade de carga axial, considere o tamanho, o material e a geometria do rolamento, bem como a direção e magnitude da carga. Os fabricantes classificam os rolamentos com base em fórmulas e testes padronizados, e as aplicações com altas cargas axiais incluem bombas, transmissões automotivas e compressores.
A capacidade de carga do rolamento pode ser calculada usando uma variedade de fórmulas e programas de software, incluindo catálogos de fabricantes de rolamentos, calculadoras on-line e simulações de análise de elementos finitos (FEA). As fórmulas mais comumente usadas para cargas radiais e axiais são:
Capacidade de carga radial = (C/P)^(1/3)x Fr, capacidade de carga axial = (C0/P)^(1/2)x Fa.
Entre eles, C é a classificação de carga dinâmica básica, P é a carga dinâmica equivalente do rolamento, C0 é a classificação básica carga estática classificação, Fr é a carga radial e Fa é a carga axial. Para obter resultados precisos ao calcular a capacidade de carga do rolamento, consulte a recomendação de especialistas ou use um programa de software fornecido pelo fabricante do rolamento.
Carga centrífuga de rolamento
As cargas centrífugas dos rolamentos são geradas pela velocidade de rotação da aplicação, especialmente aplicações de alta velocidade, como turbinas e centrífugas. À medida que o anel interno gira os corpos rolantes, eles se movem tangencialmente em um caminho reto, mas o anel externo deve forçá-los a seguir o arco do rolamento. Essa interação cria cargas radiais centrífugas e a velocidade máxima da aplicação às vezes é limitada pela força que ela cria. Limitações de carga centrífuga.
Carga estática
A carga estática do rolamento refere-se à força máxima ou momento máximo a que o rolamento está sujeito nas direções radial, axial e outras direções quando o rolamento não está girando. A carga estática é um parâmetro importante no projeto de rolamentos. Faz parte da classificação de carga básica do rolamento e também é um dos dados de referência importantes para determinar a vida útil do rolamento.
Carga dinâmica
A carga dinâmica do rolamento refere-se à carga máxima que o rolamento suporta durante a rotação. Geralmente é calculado usando a fórmula de cálculo de carga equivalente dinâmica. A magnitude da carga dinâmica no rolamento afeta diretamente a vida útil e o desempenho do rolamento. Portanto, os fabricantes de rolamentos devem considerar o impacto da carga dinâmica ao projetar e produzir rolamentos. O método de cálculo das cargas dinâmicas dos rolamentos depende do tipo de rolamento e as condições de uso. A fórmula de cálculo de carga equivalente dinâmica é normalmente usada, e o método de cálculo é o seguinte:
P = (Fr ^ 2 + Fa ^ 2) ^ 0.5
Dentre eles, P é a carga dinâmica equivalente; Fr é a carga radial; Fa é a carga axial. Os valores de carga radial e carga axial precisam ser calculados de acordo com condições específicas de uso, enquanto a carga dinâmica equivalente é calculada de forma abrangente com base em fatores como geometria do rolamento, material, desvio e número de rolamentos.
Classificação de carga estática do rolamento
A classificação de carga estática básica de um rolamento (Cor radial, Coa axial) refere-se à carga radial fantasma equivalente ou carga estática axial central quando uma certa tensão de contato é causada no centro de contato entre os elementos rolantes do rolamento e a pista sob o aplicação de carga máxima. . A classificação de carga estática é determinada sob condições de carga assumidas. Para rolamentos radiais, a classificação de carga estática refere-se à carga radial. Para rolamentos axiais radiais (rolamentos de esferas de contato angular), refere-se ao componente radial da carga que carrega a pista semicírculo no rolamento. Para rolamentos axiais, refere-se à carga axial central. Ou seja, a classificação de carga estática básica radial e a classificação de carga estática básica axial do rolamento referem-se à carga máxima que o rolamento pode suportar quando estático ou girando. A capacidade de carga dos rolamentos rígidos de esferas quando estacionários ou girando lentamente (velocidade n≤10r/min) é a carga estática nominal.
Classificação de carga dinâmica do rolamento
A carga dinâmica nominal do rolamento é a carga radial constante (carga axial constante) que o rolamento pode teoricamente suportar. A vida nominal básica sob esta carga é de rotações de 100W. A classificação de carga dinâmica básica do rolamento reflete a capacidade do rolamento de resistir à fadiga de rolamento. . As classificações de carga dinâmica básica de rolamentos radiais e rolamentos axiais são chamadas respectivamente de classificação de carga dinâmica básica radial e classificação de carga dinâmica básica axial, representadas por Cr e Ca. A capacidade de carga dos rolamentos rígidos de esferas durante a rotação (velocidade n>10r/mim) é a classificação de carga dinâmica básica.
Carga fixa
A carga radial resultante que atua no anel do rolamento é suportada pela área local da pista do anel e transmitida para a área oposta do eixo ou assento do rolamento. Essa carga é chamada de carga fixa. A característica de uma carga fixa é que o vetor de carga radial resultante é relativamente estacionário em relação ao terminal. Nem a ponteira nem a carga radial resultante giram ou giram na mesma velocidade e são consideradas cargas fixas. As virolas que suportam cargas fixas podem ter um ajuste mais frouxo.
Carga rotativa
A carga radial sintética que atua no anel do rolamento gira ao longo da direção circunferencial da pista, e a carga suportada por cada peça em sequência é chamada de carga rotacional. O carregamento rotacional é caracterizado pela rotação do vetor de carga radial resultante em relação ao ferrolho. Existem três situações de carga rotativa:
a. A direção da carga é fixa e o ferrolho gira;
b. O vetor de carga gira e a ponteira fica estacionária;
c. O vetor de carga e o ferrolho giram em velocidades diferentes.
Cargas oscilantes e cargas indefinidas
Às vezes, a direção e o tamanho da carga não podem ser determinados com precisão. Por exemplo, em máquinas rotativas de alta velocidade, além da carga de direção fixa do peso do rotor, há também uma carga rotativa causada por uma massa desequilibrada. Se esta carga rotativa for maior que a carga fixa, se for muito maior, a carga resultante ainda será uma carga rotacional. E se a carga rotativa for muito menor que a carga fixa, a carga resultante será uma carga oscilante. Independentemente da carga rotativa ou oscilante, sua magnitude e direção mudam constantemente. Sob condições de trabalho variáveis, a carga em alguns terminais pode ser cargas rotativas, cargas fixas ou cargas oscilantes. Este tipo de carga é chamada de carga indefinida.
Cargas oscilantes e cargas indefinidas devem ser tratadas da mesma maneira que cargas rotacionais em termos de ajuste. Um ajuste muito solto causar dano para a superfície de acoplamento. A ponteira e o eixo ou orifício da sede que giram em relação à direção da carga devem escolher ajuste de transição ou ajuste de interferência. O tamanho de interferência é baseado no princípio de que quando o rolamento está trabalhando sob carga, o anel não “desliza” na superfície de contato do eixo ou no furo da sede. Para aplicações de carga pesada, o ajuste geralmente deve ser mais apertado do que para aplicações de carga leve e carga normal. Quanto mais pesada a carga, maior deverá ser a interferência de ajuste.
Carregamento de trabalho
Quando o rolamento está funcionando, ele suporta a soma do peso da própria máquina e do peso do objeto pesado e transfere lentamente o peso total para o rolamento.
Carga de temperatura
Equipamentos mecânicos irão gerar uma certa temperatura durante a operação, e essas temperaturas devem ser absorvidas pelos rolamentos para que eles possam suportar todas as temperaturas.
Carga de vento
Quando a máquina está trabalhando ao ar livre, o efeito da carga do vento deve ser considerado, incluindo direção do vento, chuva, trovoadas, etc. Os itens acima são apenas algumas das cargas suportadas pelo dispositivo de rolamento giratório. Na verdade, o conjunto do rolamento giratório deve suportar carga para suportar todo o peso e cargas da máquina em operação. Em circunstâncias normais, o próprio rolamento da placa giratória possui furos de montagem, óleo lubrificante e dispositivos de vedação, que podem atender às diferentes necessidades de vários tipos de hospedeiros que trabalham em diferentes condições de trabalho.
Carga de risco
Carga inesperada e imprevisível suportada pelo rolamento rotativo, força lateral, força de risco, violência acidental, etc. Portanto, a seleção dos rolamentos deve ter um fator de segurança para garantir que seja infalível.
Carga mínima de rolamento
Os rolamentos são usados para reduzir o atrito em máquinas rotativas, removendo o máximo possível de atrito de deslizamento do sistema, usando atrito de rolamento com um coeficiente de atrito mais baixo. No entanto, embora os rolamentos de elementos rolantes tentem reduzir o atrito total no sistema, os elementos rolantes individuais dentro do rolamento ainda requerem uma certa quantidade de atrito para rolar em vez de deslizar. Este atrito interno é criado pela aplicação de carga ao rolamento. Esta carga pode ser gerada internamente através de pré-carga ou através de uma carga aplicada externamente.
Com muitos rolamentos radiais, geralmente é fornecido um certo espaço entre os elementos rolantes e a pista para permitir a expansão térmica e evitar que o rolamento emperre. “Este interno folga cria as chamadas zonas de carga e descarga dentro do rolamento. À medida que o eixo gira, os elementos rolantes se movem para dentro e para fora da zona de suporte de carga do anel externo. À medida que os corpos rolantes entram e saem da zona de carga, a velocidade dos corpos rolantes muda. Se não houver carga mínima nos corpos rolantes e a aceleração dentro e fora da zona de carga pode ser muito prejudicial.
Por que a carga é importante para os rolamentos?
Se um rolamento não atender à carga mínima, poderão ocorrer diversas condições que reduzirão significativamente a vida útil do rolamento. O deslizamento que desliza entre os corpos rolantes e as pistas pode destruir a película lubrificante e causar danos por manchas. Manchas não só danificarão a superfície de rolamento, mas também farão com que a temperatura suba. A carga é colocada em uma gaiola dentro do rolamento. Normalmente, as gaiolas são projetadas para evitar que os elementos rolantes entrem em contato uns com os outros. Porém, quando a carga mínima não é atendida, ou seja, quando não há força de tração, a gaiola deve agora acionar os corpos rolantes em vez da força de tração da pista. Isto cria cargas inexplicáveis na gaiola e pode levar à falha prematura da gaiola.
Fatores que afetam a carga do rolamento
Materiais, estrutura, processo de fabricação, carga de trabalho, velocidade de rotação, temperatura e condições de lubrificação são os principais fatores que afetam a distribuição interna da carga do rolamento. Durante o uso e manutenção dos rolamentos, é necessário prestar atenção às alterações nesses fatores e ao seu impacto na vida útil do rolamento e na estabilidade operacional para garantir o funcionamento normal dos rolamentos.
Fatores estruturais
A estrutura do rolamento também tem um certo impacto na sua capacidade de suporte. A estrutura do rolamento inclui principalmente anéis internos e externos e elementos rolantes. Os rolamentos com corpos rolantes autocompensadores têm uma capacidade de carga radial maior do que os rolamentos com corpos rolantes em forma de rolo.
Processo de fabricação
O processo de fabricação é um dos fatores importantes que afetam a capacidade de carga. Os processos de fabricação incluem tratamento térmico, usinagem de precisão, montagem, etc. Isso afeta diretamente a qualidade da aparência e a qualidade intrínseca do rolamento e, em seguida, afeta a capacidade de rolamento.
Carga de trabalho
A carga de trabalho do rolamento refere-se à força e ao momento que o rolamento suporta. É um dos fatores mais importantes que afetam a distribuição de carga dentro do rolamento. O tamanho e a direção da carga de trabalho determinam diretamente a tensão e a distribuição da carga de várias peças dentro do rolamento. Quando a carga de trabalho do rolamento é irregular, a distribuição da carga dentro do rolamento será correspondentemente desigual, o que causará danos locais e fratura por fadiga do rolamento.
velocidade de rotação
A velocidade de rotação do rolamento refere-se à velocidade de rotação dos elementos rolantes dentro do rolamento. É um dos fatores importantes que afeta a distribuição da carga dentro do rolamento. O aumento na velocidade de rotação aumentará a força de inércia dos corpos rolantes dentro do rolamento, resultando em maior carga no conjunto do rolamento. Além disso, quando a velocidade de rotação é muito alta, o material do rolamento fica sujeito à fadiga e ao superaquecimento, o que também afetará a distribuição da carga dentro do rolamento.
Temperatura
A temperatura é outro fator importante que afeta a distribuição de carga dentro do rolamento. Quando o rolamento está funcionando, a temperatura dentro do rolamento aumentará devido à geração de atrito e calor. Quando a temperatura aumenta, as propriedades do material de várias peças dentro do rolamento mudam, afetando assim a distribuição da carga dentro do rolamento. Se a temperatura for relativamente alta, a gaiola de polímero dentro do rolamento, a temperatura termicamente estável do aço, as vedações, etc. A folga interna de um rolamento e sua mudança com a temperatura podem ter um impacto significativo no tamanho da zona de carga em o rolamento. Quando há uma grande diferença de temperatura entre as duas extremidades do rolamento (ou seja, o eixo quente e o alojamento frio), a folga interna do rolamento diminuirá. Isto criará cargas mais altas e maior atrito de rolamento dentro dos rolamentos.
Condições de lubrificação
As condições de lubrificação são outro fator importante que afeta a distribuição de carga dentro do rolamento. Quando o rolamento está funcionando, ele necessita de óleo lubrificante ou graxa para manter o estado de lubrificação, reduzindo assim o atrito e o desgaste no interior do rolamento. Quando as condições de lubrificação são ruins, ocorrerá atrito seco local e acúmulo de calor dentro do rolamento, o que levará à distribuição desigual da carga dentro do rolamento e tornará provável a falha do rolamento.
Rolamentos e direção de carga
Em circunstâncias normais, para requisitos de carga radial pura, rolamentos rígidos de esferas ou rolamentos de rolos cilíndricos podem ser selecionados. E se for um rolamento de esferas de impulso, é adequado apenas para transportar uma quantidade moderada de carga axial pura. Além disso, os rolamentos axiais de esferas unidirecionais só podem suportar cargas de rolamento em uma direção. Se for um rolamento axial de esferas bidirecional ou um rolamento axial de contato angular bidirecional, ele pode suportar cargas axiais em ambas as direções. Por exemplo, se o rolamento estiver sujeito a cargas radiais e axiais combinadas, então rolamentos de esferas de contato angular ou rolamentos de rolos cônicos são geralmente usados. E se for um rolamento de esferas de contato de quatro pontos e um rolamento de esferas de contato angular axial bidirecional, ele pode suportar a carga combinada em ambas as direções.
Se a carga atuar fora do centro do rolamento, poderá ocorrer um momento de tombamento. De acordo com os fabricantes de rolamentos de aço inoxidável, os rolamentos de esferas de duas carreiras podem suportar momentos de tombamento, mas é recomendado que você escolha esferas de contato angular emparelhadas ou rolamentos de rolos cônicos emparelhados. Os tipos cara a cara estão disponíveis e os tipos consecutivos são melhores. Claro, você também pode escolher rolamentos de rolos cônicos cruzados, etc.,
Conclusão
Ao selecionar rolamentos, devem ser considerados os requisitos da aplicação, tipo de carga, velocidade, ambiente e temperatura. Os rolamentos de esferas são adequados para cargas baixas a médias, enquanto os rolamentos de rolos são adequados para cargas mais altas. Os rolamentos deslizantes são adequados para máquinas de baixa velocidade e alta carga. Fazendo manutenção regular dos rolamentos, inspecionando-os, limpando-os e lubrificando-os para garantir desempenho e vida útil ideais. A Aubering oferece uma ampla gama de rolamentos para diferentes condições e aplicações, fornecendo produtos de alta qualidade e consultoria especializada. Para informações, entre em contato conosco.