Rolamentos de rolos cônicos para cargas combinadas radiais e axiais: quando especificá-los e como escolher o pareamento, a pré-carga e o ajuste

Elimine primeiro os rolamentos puramente radiais e os de esferas

O primeiro corte é a direção da carga, não o tamanho da carga. Rolos cônicos rodam sobre pistas de rolagem cônicas em contato linear, e essa geometria é o que permite que eles tomem carga radial e axial ao mesmo tempo — a componente axial em uma única direção¹¹⁷.

Um projeto de rolamento de rolos cilíndricos carrega carga puramente radial e não tem capacidade axial, de modo que ele não pode ser dimensionado para uma posição de suporte de empuxo, por maior que seja sua capacidade radial¹¹.

Rolamentos de esferas podem tomar empuxo, mas trocam capacidade de carga por rotação: o contato pontual lhes dá a maior rotação limite e valor dN, enquanto o contato linear dá aos rolamentos de rolos a maior capacidade de carga dinâmica básica para o mesmo furo e diâmetro externo²⁶⁴.

Essa troca é a decisão inteira em miniatura. Se a posição genuinamente carrega ambas as componentes, um rolamento puramente radial é a família errada e um rolamento de esferas é um compromisso de capacidade; se a componente axial é incidental, a penalidade de rotação e calor dos rolos cônicos não compra nada.

As fontes não quantificam onde essa linha cai, de modo que a divisão tem de ser julgada a partir da aplicação, e não de uma razão publicada¹¹¹².

A condição de trabalho é pesada o suficiente para justificar rolos cônicos?

Rolos cônicos são descritos como a escolha comum onde as cargas combinadas são pesadas e a rigidez importa, e eles aparecem em transmissões de carros e caminhões, extremidades de roda, equipamentos das indústrias de metal e eólica, movimentação de materiais, mineração e transmissões industriais²⁵.

A mesma fonte nota que essas condições geralmente envolvem ambientes contaminados e severos, onde a disponibilidade é a principal preocupação — uma afirmação sobre a severidade da aplicação, e não sobre um número de carga²⁵. A troca é calor.

Rolos cônicos geram ligeiramente mais calor que rolos cilíndricos, e essa penalidade é aceita porque eles servem a cargas combinadas radiais e axiais¹².

Nenhuma fonte deste conjunto dá um limiar numérico de Fa/Fr ou um corte de magnitude de carga acima do qual os rolos cônicos devam ser escolhidos no lugar de rolamentos de esferas ou cilíndricos, de modo que o julgamento de magnitude tem de ser feito sobre a severidade da condição de trabalho — choque, contaminação, exigência de rigidez — e depois confirmado pelo cálculo de capacidade do fornecedor^1172512.

Converta a carga combinada em uma carga equivalente e verifique a vida

Uma capacidade radial e uma carga axial não são diretamente comparáveis, de modo que as duas componentes são reduzidas a uma carga dinâmica equivalente P, que então entra na fórmula de vida nominal¹⁶.

Para carga combinada, a forma padrão é P = X·Fr + Y·Fa, em que X e Y dependem do tipo e da geometria do rolamento; para rolos cônicos, usa-se em vez disso um fator de empuxo K¹⁷¹⁸.

A carga equivalente então alimenta L10 = (C/P)^p × 1.000.000 revoluções, com C a capacidade de carga dinâmica básica do catálogo¹⁷⁴. A consequência prática é que o comprador não pode dimensionar uma posição de rolo cônico a partir da carga radial sozinha, e não pode calcular P sem fatores que as fontes não fornecem.

Peça ao fornecedor que declare os valores de X/Y ou K que usa, mostre a P resultante, e dê a vida L10 na carga e rotação alvo¹⁷¹⁸. Note também que L10 é uma estimativa estatística; lubrificação, contaminação, desalinhamento e temperatura podem afastar a vida real dela¹⁷.

Escolha a configuração de montagem

Como um rolo cônico toma carga axial em uma única direção, uma posição que precisa resistir a empuxo nos dois sentidos precisa de mais de uma carreira de rolamento — e é por isso que o tipo é tipicamente usado aos pares¹¹⁷.

Onde os lados fixo e livre não são distinguidos e os intervalos entre rolamentos são curtos o suficiente para que a contração do eixo não afete muito a operação, o caminho declarado é um par de rolamentos de contato angular ou de rolos cônicos em montagem pareada, com a folga axial ajustada após a montagem usando porcas ou calços².

A montagem pareada não é a única forma. Arranjos em O (costas com costas / DB), em X (faces opostas / DF) e em tandem são todas opções listadas, e o tandem é descrito como uma forma de aumentar a capacidade de carga axial³.

As fontes listam esses arranjos, mas não dão regra para escolher entre costas com costas e faces opostas por direção ou magnitude de carga, de modo que o arranjo deve ser acordado com o fornecedor contra as direções reais de empuxo e a rigidez exigida³.

Conjunto pareado de fábrica ou pareamento de rolamentos não pareados

Essa escolha decide quem faz o trabalho de regulagem. Um conjunto duplex pareado de fábrica chega com sua pré-carga ou folga interna axial já definida pelos anéis espaçadores fornecidos com ele³.

Parear rolamentos não pareados move esse trabalho para o lado do comprador: as dimensões axiais relevantes dos rolamentos e, onde aplicável, do suporte devem ser medidas primeiro, uma folga axial alvo definida e, para um arranjo em O, um anel espaçador interno retificado à precisão exigida além do espaçador externo³.

Se um par pré-carregado vai ficar em um arranjo rígido em O através do suporte, a largura do suporte também tem de ser determinada para calcular o comprimento efetivo do espaçador³.

Esse é o custo da rota não pareada — medição, uma decisão de folga e espaçadores retificados — e vale precificá-la contra o prêmio do conjunto pareado antes de a solicitação de cotação sair.

Especifique pré-carga ou folga como um valor axial

A folga do rolo cônico não é um número radial. A medição radial é impraticável para rolos cônicos de duas e quatro carreiras e geralmente não é feita; a folga interna é em vez disso definida como uma folga axial, o Bench End Play (BEP)²³.

Não há valores padrão de BEP — eles são projetados e especificados para cada aplicação — de modo que a regulagem tem de ser declarada como um valor axial para a condição de trabalho específica, em vez de selecionada de uma tabela de folgas³³.

A pré-carga é a outra ponta da mesma regulagem: ela aplica uma carga axial permanente por meio de molas, arruelas ou uma montagem rígida para remover a folga interna e elevar a rigidez⁶²¹.

O método de ajuste pertence à especificação junto com o valor — calços ou porcas após a montagem, um espaçador retificado, ou um arranjo pré-carregado por mola²³. Um fornecedor não pode cotar nem verificar uma regulagem escrita como "folga normal"; ele precisa de um valor axial e do método usado para alcançá-lo²³³³.

Verifique rotação e temperatura antes de decidir

A vantagem de carga combinada é paga em folga de rotação e de calor. Rolos cônicos geram ligeiramente mais calor que rolos cilíndricos, e rolamentos de esferas geralmente giram mais rápido que rolamentos de rolos de tamanho comparável¹²²⁶.

Duas preferências declaradas emolduram a verificação: manter os suportes abaixo de 60 °C, e scrutinizar qualquer rotação de operação dentro de 80% da rotação limite Nlim⁵. Acima de 60 °C, a orientação pede óleo especializado, verificações constantes de nível e intervalos de reengraxamento muito mais curtos onde se usa graxa⁵.

Se a condição de trabalho já está perto de qualquer um dos limites, as opções honestas são mudar o esquema de lubrificação, reduzir a rotação ou reconsiderar a família do rolamento — não presumir que o rolo cônico vai dar conta.

Nenhuma fonte deste conjunto dá uma rotação limite numérica ou temperatura de operação permissível para um tamanho de rolo cônico ou método de lubrificação específico, de modo que a Nlim e o caso térmico devem ser obtidos do catálogo ou do fornecedor⁵¹²²⁶.

Verificações pré-RFQ que as fontes não podem responder

A evidência resolve a lógica da decisão, mas não os números. Cada item abaixo é algo que as fontes deixam em aberto, de modo que tem de ser solicitado ao fornecedor, e não presumido.

• ✓Peça ao fornecedor os fatores X/Y ou o fator de empuxo K que usa, a carga equivalente P resultante, e a vida L10 na sua carga e rotação alvo — nenhuma fonte dá valores universais [S17][S18].
• ✓Peça a folga axial alvo (BEP) e o método de ajuste para o arranjo específico; não há valores padrão de folga para rolos cônicos [S23][S33].
• ✓Declare se você está comprando um conjunto duplex pareado de fábrica ou pareando rolamentos não pareados, e quem fornece os anéis espaçadores retificados [S3].
• ✓Confirme o arranjo (costas com costas, faces opostas ou tandem) contra as direções reais de empuxo; as fontes não dão regra de seleção [S3].
• ✓Peça a rotação limite e a temperatura de operação permissível para o rolamento e o método de lubrificação específicos, e verifique-as contra as preferências de 60 °C e 80% de Nlim [S5].
• ✓Defina a classe de tolerância a partir da precisão de rotação do eixo no ponto de apoio — Classe 0 para aplicações gerais, Classe 5 ou superior para exigentes [S29][S13].
• ✓Verifique o desalinhamento que a montagem realmente verá; as capacidades de rolamentos de esferas, cônicos e de rolos cilíndricos assumem que ele permaneça dentro de 0,0005 radianos (0,03°) [S31].

Onde as fontes divergem sobre a folga

As duas posições abaixo não são contraditórias na prática — uma folga ajustável não é o mesmo que uma folga padrão — mas o comprador não deve tratar a folga do rolo cônico como algo para consultar em uma tabela.

O que as fontes não estabelecem

• Não há limiar numérico Fa/Fr ou regra de rácio de carga para escolher rolos cônicos em vez de esferas ou rolos cilíndricos
• Não há fatores X/Y nem valores do fator de encosto K para calcular a carga dinâmica equivalente P
• Não há valor numérico de pré-carga, intervalo de folga axial ou tolerância para nenhuma aplicação específica
• Não há regra para escolher entre disposição em O e em X segundo a direção ou magnitude da carga
• Não há valores de ajuste veio/suporte, limites de excentricidade ou requisitos de perpendicularidade dos ressaltos para uma disposição escolhida
• Não há dados comerciais: preço unitário, prémio de jogos emparelhados, quantidade mínima de encomenda, prazo de entrega, disponibilidade standard vs especial ou custo de ferramentas de suportes ajustáveis
• Não há relatório de inspeção real, certificado de material ou requisito nomeado de certificação setorial para um rolamento ou conjunto emparelhado
• Não há velocidade limite numérica nem temperatura de funcionamento admissível para uma dimensão específica de rolamento cónico ou método de lubrificação
• Não há objetivo específico L10 ou Lnm, nem espectro de carga, para a aplicação do comprador