Rolamentos de esferas ou de rolos: quando a carga e a velocidade decidem, e quando decide a variante

A carga e a velocidade escolhem primeiro a família

Comece pelo ponto de funcionamento, não pelo catálogo. Os rolamentos de esferas funcionam com contato pontual e os de rolos com contato linear, e é essa única diferença geométrica que fixa a contrapartida que está a comprar¹¹.

Com o mesmo furo e o mesmo diâmetro externo, um rolamento de rolos suporta em geral uma capacidade de carga dinâmica C mais elevada, porque o contato linear distribui a tensão por uma área maior¹¹.

A mesma geometria paga-se em velocidade: o contato linear gera mais atrito e mais calor por rotação, pelo que os rolamentos de rolos costumam ter uma rotação limite e um valor dN inferiores aos de um rolamento de esferas de tamanho comparável¹¹.

É por isso que a orientação de seleção põe a grandeza e a direção da carga em primeiro lugar e a verificação da velocidade em segundo¹⁰. Cargas ligeiras a moderadas apontam para rolamentos de esferas e cargas pesadas para rolamentos de rolos; rotação alta favorece a esfera, rotação mais baixa favorece o rolo¹⁰²⁰.

O desalinhamento, a rigidez e o preço só entram depois de um candidato passar nas duas verificações, e a maioria das aplicações reais decide a questão apenas com a carga e a velocidade¹⁰. Para a sua própria seleção, trate a família como uma lista de candidatos e não como um veredicto.

Se a carga é ligeira a moderada e a velocidade é alta, o rolamento de esferas é a escolha por omissão defensável em velocidade, atrito e custo a precisão comparável¹¹.

Se a carga radial é pesada dentro de um envelope fixo, o contato linear do rolo é a razão para o manter na lista¹¹.

Verifique o ganho de L10 antes de pagar pelo contato linear

A vantagem de carga do rolo não é uma percentagem fixa; acumula-se. A vida nominal base usa a mesma fórmula para as duas famílias, mas a relação de carga é elevada à potência 3 nos rolamentos de esferas e a 10/3 nos de rolos¹⁷.

Por isso, um C maior para a mesma carga dinâmica equivalente P rende mais do que um aumento proporcional da vida, e a diferença alarga-se à medida que a carga sobe¹¹¹⁷. Faça o cálculo sobre os candidatos reais e não sobre a etiqueta de tipo.

Tome a capacidade de carga dinâmica de catálogo de cada rolamento e a sua carga dinâmica equivalente, aplique o expoente dessa família e compare os L10 resultantes à sua velocidade¹⁰¹⁷.

Se o C maior do rolo não produzir no seu ponto de funcionamento a vida de que precisa, o argumento para aceitar as suas penalizações de velocidade e calor enfraquece. Duas cautelas pertencem a esse cálculo.

A capacidade de carga estática C0 importa tanto como C em serviços de paragem ou de choque, porque um ajuste com interferência pesado ou uma aplicação indexada pode ultrapassar C0 muito antes de se aproximar da carga dinâmica¹¹.

E as fontes aqui não dão um par correspondente de C e C0 de esfera e rolo num único envelope. Portanto não pode ler uma carga de transição nesta página; tem de ser calculada a partir dos dois catálogos que está efetivamente a cotar¹¹.

Leia o limite de velocidade da variante encomendada, não do tipo

Uma afirmação ao nível da família não é um valor de catálogo. A rotação admissível muda com a configuração que se encomenda: o mesmo furo 6304 vem indicado a 17000 rpm aberto, a 14000 rpm com fechamentos ZZ ou 2RS e a 10000 rpm com DU ou DDU².

O furo, as capacidades de carga e o envelope são idênticos nessas três linhas; apenas o fechamento mudou. Por isso, ao comparar um candidato de esferas com um de rolos, compare as referências exatas que ia comprar, com o retentor, a gaiola e a lubrificação que pretende usar²¹¹.

Uma margem de velocidade que existe na variante aberta pode desaparecer na variante fechada. O limite é também um limite do lubrificante, não apenas do rolamento.

O fator de velocidade n·dm liga a rotação ao diâmetro médio e, se exceder o máximo da ficha técnica da graxa, a graxa não consegue lubrificar o suficiente e segue-se uma falha prematura²⁰. Verifique o seu n·dm face à graxa que planeia usar antes de aceitar qualquer rotação de catálogo como utilizável²⁰.

Pese atrito, calor e especificação da graxa à sua velocidade

Parte da penalização de velocidade do rolo é térmica e de lubrificação, e aparece naquilo que tem de comprar.

Os rolamentos de rolos lubrificados com graxa exigem também uma graxa com mais sangramento do que os rolamentos de esferas, porque a rotação das esferas e os contactos mais estreitos repõem o filme de óleo mais facilmente do que o contacto do rolo²¹. A remoção de calor também não é fixada pelo rolamento.

Uma carga mais elevada aumenta a geração de calor e a temperatura, e o desenho do suporte e o fluxo de ar determinam que parte desse calor sai, pelo que um limite de rotação utilizável depende tanto da instalação como da peça¹³.

Os fatores publicados de limite de rotação aplicam-se, conforme indicado, quando a vida nominal calculada é de pelo menos 100,000 horas; os rolamentos mais carregados exigem limites ajustados fornecidos pelo fornecedor¹³.

Se o seu ponto de funcionamento estiver perto do topo da faixa de rotação do rolo, a questão prática é se a graxa e o suporte aguentam o calor adicional.

Onde não aguentam, a lubrificação por névoa de óleo permite maior rotação com menos calor do que a graxa, mas exige mistura e doseamento externos além de ar filtrado, e por isso custa mais²⁰.

A carga axial e o desalinhamento escolhem a variante

Assim que a família está reduzida a candidatos, a capacidade axial e a tolerância ao desalinhamento são decididas pela variante, e não pela oposição esfera-rolo. Um rolamento de esferas de contato rígido (profundo) suporta carga radial mais carga axial nas duas direções².

Um rolamento de esferas de contato angular suporta carga axial significativa numa só direção, e um ângulo de contato mais fechado suporta mais empuxo³.

Do lado dos rolos, um rolamento de rolos cônicos suporta uma carga combinada radial e axial unidirecional substancialmente maior do que a de um rolamento de esferas de contato angular de tamanho semelhante, com uma velocidade máxima mais baixa¹².

Um rolamento de rolos esféricos autocompensa-se enquanto continua a suportar forte carga combinada radial e axial, razão pela qual aparece em caixas de engrenagens, roletes de transportador e ventiladores industriais¹². O desalinhamento também pode ser resolvido dentro da família de esferas.

Um rolamento de esferas autocompensador tolera desalinhamento e custa menos do que um rolamento de rolos esféricos, pelo que um rolamento de esferas autocompensador pode superar um rolo não autocompensador nesse critério¹⁸⁴. Se a montagem tiver de absorver dilatação térmica ou uma cadeia de tolerâncias axial, um rolamento posiciona e o outro flutua.

E um rolamento de rolos cilíndricos com uma pista reta é o rolamento flutuante preferido, porque os rolos deslizam ao longo desse percurso²⁷.

Verificações a fechar antes do pedido de cotação

Estes são os pontos que mudam a resposta depois de escolhida a família, e cada um tem de vir do catálogo ou do fornecedor, e não de uma regra ao nível do tipo.

• ✓Confirme a rotação limite da referência exata com o seu retentor, a sua gaiola e a sua lubrificação, e não com o valor da variante aberta.
• ✓Verifique o seu n·dm face ao máximo da ficha técnica da graxa escolhida antes de aceitar a rotação de catálogo.
• ✓Peça ao fornecedor limites de rotação ajustados se a vida nominal calculada ficar abaixo de 100,000 horas.
• ✓Calcule a L10 de ambos os candidatos com o expoente correto e a sua própria carga dinâmica equivalente.
• ✓Verifique C0 face a cargas de paragem, de ajuste com interferência ou de choque, e não apenas face à carga dinâmica.
• ✓Fixe a classe de tolerância do furo do suporte a partir do caso de carga: H7 para uma pista de suporte fixa, K7 ou M7 para posição indeterminada ou rotativa.
• ✓Inclua a lubrificação, a frequência de manutenção e a mão de obra de substituição na comparação de custos, e não apenas o preço unitário.

Onde as fontes deixam a comparação em aberto

As divergências abaixo são os pontos em que uma resposta ao nível do tipo seria adivinhação. Cada linha indica de que lado verificar e como, antes de se comprometer.

Antes de pedir uma cotação

• Peça ao fornecedor evidências específicas do modelo e registe a condição que mudaria a sua decisão de compra.
• Peça ao fornecedor evidências específicas do modelo e registe a condição que mudaria a sua decisão de compra.
• Peça ao fornecedor evidências específicas do modelo e registe a condição que mudaria a sua decisão de compra.
• Peça ao fornecedor evidências específicas do modelo e registe a condição que mudaria a sua decisão de compra.
• Solicite uma cotação escrita com base de preço, quantidade mínima de pedido, ferramentas, condições de pagamento e prazo de produção.
• Confirme a cobertura de serviço indicada, as expectativas de resposta e as condições de garantia para o seu destino.
• Peça ao fornecedor evidências específicas do modelo e registe a condição que mudaria a sua decisão de compra.