Rolamentos de rolos esféricos vs cilíndricos, cônicos e de esferas: quando desalinhamento e carga combinada decidem

O desalinhamento exclui rolamentos cilíndricos, cônicos e de esferas?

O desalinhamento vem de dois lugares: alojamentos estaticamente desalinhados e eixos que se flectem ou encurvam sob carga¹.

Os rolamentos de esferas, cônicos e de rolos cilíndricos não autocompensadores são avaliados assumindo que o desalinhamento se mantém dentro de 0,0005 rad, cerca de 0,03°; para além disso, a vida L10 calculada é otimista e o rolamento não a cumprirá¹.

Esse é o mecanismo que os exclui: a própria avaliação pressupõe um alinhamento que a aplicação não consegue manter. Os tipos autocompensadores são construídos para tolerar 1,0°–1,5°, e o rolamento de rolos esféricos é o tipo autocompensador adequado a desalinhamento ou flexão do eixo¹¹⁶²².

Se o seu eixo flecte sob carga ou os seus alojamentos não podem ser alinhados melhor que cerca de 0,03°, as famílias não autocompensadoras são um mau ponto de partida.

O valor de 1,0°–1,5° aplica-se aos tipos autocompensadores em geral, não a um SRB específico sob a sua carga: trate-o como a razão para escolher o tipo, não como um número de dimensionamento¹.

Lado fixo ou lado flutuante: o que o arranjo pede ao SRB

Um SRB suporta carga radial e axial nos dois sentidos — exatamente o que um rolamento fixo deve fazer: fixa a posição axial do eixo e recebe o empuxo de qualquer das direções¹¹.

Por isso o rolamento de rolos esféricos figura na lista dos rolamentos fixos junto aos de esferas, de contato angular emparelhados, de contato angular de duas carreiras, de esferas autocompensadores, de rolos cilíndricos com aba (NUP/NH) e cônicos de duas carreiras¹¹.

Se precisar de um lado flutuante, o SRB continua utilizável, mas o seu anel externo fica normalmente livre para deslizar na sede do alojamento, absorvendo dilatação e contração térmicas¹¹²¹.

Um rolamento de rolos cilíndricos com uma única pista reta é o melhor rolamento flutuante: se o desalinhamento está no lado de fixação, mantenha lá o SRB e deixe um rolamento de rolos cilíndricos flutuar²¹. Decida que lado fixa o eixo antes de contactar o fornecedor — isso muda o que pede no desenho.

Capacidade de carga: por que o rolo ganha a mesma envolvente, e o que pedir

Para um diâmetro interno e externo dados, um rolamento de rolos suporta em geral uma capacidade dinâmica básica (C) superior à de um rolamento de esferas, porque o contato linear distribui a tensão sobre uma área maior que o contato pontual da esfera⁹¹⁷.

Esse é o argumento de capacidade de um SRB face a um rolamento de esferas — rígido ou autocompensador — da mesma envolvente. A fórmula da vida nominal L10 usa o expoente 3,0 para esferas e 10/3 para rolos, pelo que a C maior do rolo se propaga no cálculo¹⁰.

A capacidade estática também conta: um forte aperto por interferência ou uma aplicação de mesa indexável pode exceder C0 bem antes de se aproximar da capacidade dinâmica — peça C e C0¹⁷.

As fontes não publicam C nem C0 para nenhum tamanho de SRB, pelo que o cálculo não se fecha aqui — solicite as capacidades do tamanho candidato e faça o cálculo L10 com a sua carga equivalente e velocidade.

Para o método, veja Como usar a capacidade dinâmica e a vida L10 para dimensionar um rolamento.

Velocidade: confrontar o limite de catálogo com a sua condição de carga

As velocidades-limite de catálogo são publicadas para rolamentos de construção padrão em condições de carga normais, aproximadamente C/P ≥ 16 e Fa/Fr ≤ 0,25²⁴. Se a sua relação de carga real for mais pesada, o número do catálogo não é o que se aplica.

Acima de 80 % da velocidade-limite de catálogo, o fabricante deve ser consultado, em vez de dar o número por válido²⁴. Os rolamentos de esferas têm em geral velocidade-limite e valor dN superiores aos de rolos de dimensão comparável: quando a velocidade é a restrição determinante, um SRB não é a escolha⁹.

Confronte a velocidade da sua aplicação com o limite de catálogo da dimensão exata e da lubrificação prevista, e trate tudo o que exceder 80 % como uma pergunta ao fabricante.

Lubrificação e vedação: graxa, óleo ou vedado

A graxa é o lubrificante mais comum dos rolamentos porque é fácil de aplicar, resiste a fugas e é relativamente barata⁵. É também a escolha habitual dos rolamentos vedados, enquanto os abertos funcionam mais frequentemente a óleo, que circula livremente²⁵.

Condições difíceis mudam a resposta: alta temperatura, alta velocidade ou forte contaminação podem degradar a graxa e deixar entrar contaminantes; então prefere-se o óleo, que dissipa calor e arrasta sujidade, pó, humidade e metais de desgaste⁵. O óleo também pode remediar o deslizamento por carga⁵.

Existem variantes vedadas de SRB, oferecidas como redução da manutenção e do consumo de lubrificante, mas as fontes não dão intervalo de relubrificação nem comparação vedado-para-a-vida/aberto para SRB²⁸. Se está a escolher entre tipos de vedação, Vedações de lábio de contato ou labirinto para rolamentos cobre o compromisso contaminação-velocidade.

Ajuste, folga e verificações de montagem antes de encomendar

A classe de tolerância do eixo e a folga interna resultam da condição de carga e do diâmetro do eixo; um SRB de furo cónico só fica corretamente montado quando a redução de folga durante a montagem é medida. Percorra estes pontos antes da encomenda.

• ✓Classificar a carga como leve, normal ou pesada/de impacto — carga pesada ou de impacto exige folga interna maior do que a padrão e desloca a classe de tolerância do eixo (por exemplo n6, p6 ou r6 conforme a dimensão).
• ✓Confirmar a faixa de diâmetro do eixo, porque a classe de tolerância muda com ela.
• ✓Para um SRB de furo cónico, decidir entre munhão cónico retificado e luva de aperto, e confirmar que a porca de fixação ou porca hidráulica está disponível para o aperto.
• ✓Medir a folga radial interna com espetos antes da montagem e verificar a redução por incrementos enquanto o anel interno sobe pelo cone.
• ✓Parar o aperto ao atingir a redução de folga recomendada para esse rolamento — a redução, e não o binário, sinaliza o aperto correto.
• ✓Pedir ao fornecedor o valor de redução de folga recomendado para o seu rolamento específico; as fontes não o publicam.

O que exigir ao fornecedor em preço, prazo e apoio

As fontes não trazem preço, custo de alojamento ou luva, custo do sistema de lubrificação nem prazo para nenhum tamanho de SRB, pelo que o custo não é comparável aqui. O que pode fazer é fixar disponibilidade e apoio antes de se comprometer.

Rolamentos não padrão ou fora de stock podem não estar imediatamente disponíveis, e os prazos têm de ser confirmados a pedido³⁰.

Um fabricante afirma que comprar através dos distribuidores autorizados garante rolamentos genuínos, novos de fábrica, mais aconselhamento e apoio de engenharia numa base de custo total de propriedade — essa é a posição do distribuidor, não um achado independente⁸.

Peça ao fornecedor as capacidades C e C0, a velocidade-limite para a sua lubrificação, a redução de folga recomendada e um prazo confirmado, e inclua isso na RFQ. O que uma RFQ de rolamentos deve conter para um orçamento e prazo precisos lista o resto dos elementos.

Onde as fontes divergem quanto às capacidades axiais

A única divergência quantificada deste conjunto respeita aos rolamentos de esferas, não aos SRB, e só conta se estiver a ponderar um rolamento de esferas como alternativa. Ambos os números vêm de páginas de nível de fornecedor; nenhum é um limite da indústria.

O que as fontes não estabelecem

• Nenhuma fonte fornece um ângulo de desalinhamento admissível em função da carga para um tamanho específico de SRB — o valor de 1,0°–1,5° refere-se aos tipos autocompensadores em geral.
• Nenhuma fonte fornece capacidades dinâmicas básicas (C) ou estáticas (C0) de qualquer SRB, nem um cálculo L10/L10h com a sua carga, velocidade e lubrificação.
• Nenhuma fonte quantifica a carga axial admissível para um tamanho específico de SRB, nem afirma se um dado SRB tem de suportar a carga axial num ou em ambos os sentidos no seu arranjo.
• Nenhuma fonte fornece valores de redução de folga por aperto por interferência ou gradiente térmico para um tamanho específico de SRB.
• Nenhuma fonte fornece intervalo de relubrificação nem comparação vedado-para-a-vida/aberto para SRB.
• Nenhuma fonte fornece uma velocidade térmica de referência para um SRB específico com a sua lubrificação e folga.
• Nenhuma fonte cobre alojamentos partidos nem a preparação completa do eixo e do alojamento para a montagem de SRB.
• Nenhuma fonte fornece preço unitário, custo de alojamento ou luva, custo do sistema de lubrificação, custo do ciclo de vida esperado, nem prazo e disponibilidade para um tamanho ou variante específica de SRB.