Rolamento de encosto de esferas vs. de rolos cilíndricos vs. cônico de encosto: como escolher para uma aplicação de carga axial

Primeira verificação: existe carga radial significativa?

Um rolamento de encosto é construído para cargas paralelas ao eixo. Rolamentos de encosto de esferas são projetados especificamente para cargas axiais unidirecionais²², e a regra geral de seleção é usar um rolamento de encosto quando a carga principal atua paralela ao eixo³.

Se houver cargas radial e axial ao mesmo tempo, a aplicação pode exigir um rolamento de contato angular, um rolamento de rolos cônicos ou outro arranjo projetado para cargas combinadas³. Para uma carga combinada pesada, a orientação aponta para um rolamento de rolos cônicos²⁰.

Esta é a verificação que elimina um tipo de encosto antes de se discutir capacidade axial ou preço. Um rolamento de encosto escolhido apenas pela capacidade axial, em uma aplicação que também carrega carga radial, será a compra errada.

As fontes não declaram se um rolamento de encosto de rolos puramente cilíndrico pode receber carga radial, nem dão um valor de carga radial permissível para qualquer tipo de encosto, de modo que, se a componente radial não for nula, confirme a direção da carga com o fornecedor antes de tratar qualquer tipo de encosto como candidato.

Carga axial versus velocidade: tipo de encosto de esferas ou de rolos

Confirmada a carga como principalmente axial, a escolha entre um rolamento de encosto de esferas e um de encosto de rolos depende da magnitude da carga contra a velocidade.

Rolamentos de encosto de esferas usam esferas para cargas axiais e servem a cargas leves a moderadas e velocidades mais altas; rolamentos de encosto de rolos, cilíndricos ou cônicos, usam rolos e dão maior capacidade de carga axial, mas menor capacidade de velocidade¹⁷.

O mecanismo por trás da diferença de capacidade é a geometria de contato.

O contato linear distribui a tensão sobre uma área maior do que o contato pontual, de modo que um rolamento de rolos geralmente tem capacidade de carga dinâmica básica (C) mais alta do que um rolamento de esferas do mesmo furo e diâmetro externo^1,9.

A fórmula da vida L10, L10 = (C/P)³ × 1,000,000 revoluções, vale para ambas as famílias, de modo que a vantagem do rolo aparece como um C maior para o mesmo P, o que ou estende a vida calculada a uma dada carga, ou permite que o rolamento carregue mais carga para o mesmo alvo de vida¹.

A mesma geometria joga contra os rolos em velocidade: o contato linear gera mais atrito e calor por revolução do que o contato pontual, de modo que os rolamentos de rolos geralmente têm velocidade limite mais baixa do que um rolamento de esferas de tamanho comparável¹.

Uma série de seleção de um fornecedor afirma a regra prática sem rodeios: para cargas leves escolha um rolamento de esferas, para cargas pesadas escolha um rolamento de rolos¹. Essa é uma posição de fornecedor, não um limite numérico.

Nenhuma fonte deste conjunto dá valores de Ca ou C0a ou velocidades limite para os três tipos de encosto, de modo que a comparação de carga e velocidade precisa ser feita com as capacidades publicadas do fornecedor para o furo que você pretende comprar.

Precisão de montagem e desalinhamento

A capacidade de rolamentos de esferas, rolos cônicos e rolos cilíndricos é calculada supondo que o desalinhamento não excederá 0.0005 radianos, ou 0.03°¹³. Desalinhamento além disso leva a vidas L10 menores do que o calculado¹³.

Rolamentos de encosto autocompensadores são projetados para acomodar desalinhamento, na faixa de 1.0° a 1.5°¹³. Essa diferença é a decisão.

Se o suporte puder ser usinado e calçado para manter o eixo perpendicular à face do suporte dentro da premissa de 0.03°, um rolamento de encosto de esferas, de rolos cilíndricos ou cônico padrão pode ser usado conforme nominal.

Se o alinhamento perfeito não puder ser garantido, a orientação é pender para projetos autocompensadores ou prever folga interna mais generosa⁷.

As fontes não dão valores específicos de perpendicularidade e planeza de eixo ou suporte para os três tipos de encosto, de modo que a tolerância de montagem precisa ser especificada a partir do catálogo do fornecedor do rolamento e confirmada contra o desenho do suporte.

Regime de lubrificação e vedação

A graxa é o lubrificante de escolha na maioria das aplicações de rolamentos porque é fácil de usar, resistente a vazamentos e relativamente barata².

Temperaturas altas, velocidades altas ou contaminação pesada podem vencê-la: o calor extremo pode queimar a graxa do rolamento, causando perda de viscosidade, contato metal-metal e eventual travamento, e o aumento da velocidade produz o mesmo efeito por meio de temperatura de operação mais alta². Nessas condições, converter para óleo é aconselhável².

O óleo justifica seu lugar ao dissipar calor dentro do rolamento, arrastar contaminantes como sujeira, poeira, umidade e metais de desgaste, e remediar problemas relacionados à carga, como deslizamento de esferas ou rolos².

O contraponto é comercial e operacional: sistemas a óleo custam mais em investimento inicial e manutenção, trazem questões de vazamento e descarte e exigem mais mão de obra para manter os níveis corretos⁶.

Onde a conversão se justifica, um banho de óleo estático é a primeira opção barata, especialmente em velocidade baixa ou moderada⁶.

As fontes não dão intervalos de relubrificação nem recomendações específicas de lubrificante para os três tipos de encosto, de modo que a especificação de graxa ou óleo, a quantidade de enchimento e o intervalo de serviço devem ser solicitados ao fornecedor para o rolamento selecionado.

Catálogo padrão ou sob medida: decida o caminho comercial

Antes de finalizar a comparação técnica, decida se um rolamento de catálogo padrão serve. Rolamentos de catálogo padrão estão disponíveis imediatamente, enquanto rolamentos projetados sob medida frequentemente exigem quantidades mínimas de pedido de 500 a 1,000 unidades e prazos de entrega de 12 a 16 semanas²⁹.

Esses valores vêm de uma fonte de nível de fornecedor que descreve a seleção de rolamentos para motores, de modo que devem ser tratados como uma indicação da forma comercial do caminho sob medida, e não como uma cotação para qualquer tipo de encosto.

Um fornecedor de rolamentos declara que o MOQ varia por tipo, especificação e necessidade de personalização, e pede modelo, código de folga, quantidade e aplicação antes de cotar²⁷. A sequência prática é verificar a disponibilidade em catálogo padrão antes de considerar um projeto sob medida⁷.

Se existir um rolamento de encosto padrão no furo e no envelope exigidos, o prazo sob medida de 12–16 semanas é evitado.

Se a aplicação precisa de envelope, folga ou capacidade não padrão, o MOQ e o prazo passam a fazer parte da decisão de compra e devem ser confirmados por escrito junto com a cotação. Nenhuma fonte dá preços unitários ou prazos específicos para os três tipos de encosto.

Classe de tolerância e documentos de inspeção

As classes de tolerância, conhecidas como ISO no sistema métrico e ABEC no sistema em polegadas, regulam o desvio permitido do tamanho dos anéis interno e externo e a redondeza dos anéis e das pistas de rolagem; quanto mais alta a classe, mais estreita a tolerância e mais preciso o rolamento montado⁸.

Rolamentos Classe 0 oferecem desempenho adequado para aplicações gerais, enquanto a Classe 5 ou superior é exigida para aplicações e condições de operação mais severas⁴. As tolerâncias seguem as normas ISO e, para rolamentos de encosto, incluem a espessura da pista de rolagem do rolamento de encosto⁴.

Para uma aplicação de encosto, a classe de tolerância define os limites de excentricidade axial e de espessura de pista que a montagem de fato verá, de modo que ela pertence ao desenho e ao pedido de compra, e não ao padrão do fornecedor.

Nenhuma fonte especifica uma classe de tolerância ou certificação exigida para os três tipos de encosto, de modo que a classe precisa ser escolhida a partir do requisito de precisão da aplicação e confirmada com o fornecedor. Peça o certificado de inspeção que registra os valores medidos contra essa classe.

Carga mínima e as capacidades a confirmar antes do pedido de compra

Um rolamento precisa de uma carga mínima aplicada para que os elementos rolantes rolem em vez de deslizar. Se deslizarem, eles varrem o óleo lubrificante e danificam as superfícies do elemento rolante e da pista de rolagem, condição chamada smearing que encurta a vida do rolamento¹⁶.

Uma boa aproximação da carga mínima é Pmin = 0.02 × C, em que C é a capacidade dinâmica do rolamento¹⁶.

Na maioria das aplicações, o peso do eixo, das engrenagens e dos acoplamentos excede isso, mas, durante a partida, a aceleração angular deve ser monitorada e limitada para que os rolamentos comecem a rolar imediatamente¹⁶.

Como nenhuma fonte deste conjunto dá C para os três tipos de encosto, a verificação não pode ser concluída até que o fornecedor forneça a capacidade.

• ✓Confirme que a carga axial é paralela ao eixo e que qualquer componente radial é tratado por um rolamento separado [S3].
• ✓Obtenha a capacidade de carga dinâmica C para o rolamento de encosto candidato e calcule Pmin = 0.02 × C [S16].
• ✓Confira se a carga axial aplicada excede Pmin, inclusive durante a partida [S16].
• ✓Solicite a capacidade estática C0a para condições de carga sustentada ou de choque [S1].
• ✓Solicite a velocidade limite para o método de lubrificação pretendido [S1].
• ✓Confirme que furo, diâmetro externo e altura cabem no envelope disponível [S7].
• ✓Confirme a classe de tolerância e o certificado de inspeção que a documenta [S4].

O que as fontes não estabelecem

• Nenhuma fonte fornece as capacidades de carga dinâmica Ca ou estática C0a reais de rolamentos de encosto de esferas, de rolos cilíndricos ou cônicos
• Nenhuma fonte fornece um cálculo completo de vida L10 para a carga axial, velocidade e vida requeridas reais de nenhum dos três tipos de encosto
• Nenhuma fonte fornece velocidades limite ou de referência numéricas para os três tipos de encosto sob lubrificação a óleo ou graxa
• Nenhuma fonte afirma se um rolamento de encosto puramente de rolos cilíndricos pode receber carga radial, nem fornece valores de carga radial admissível para qualquer tipo de encosto
• Nenhuma fonte fornece valores específicos de perpendicularidade veio/suporte, planidade ou desalinhamento angular admissível para os três tipos de encosto
• Nenhuma fonte fornece dados de espaço específicos de furo/diâmetro exterior/altura para os três tipos de encosto
• Nenhuma fonte fornece intervalos de relubrificação ou recomendações de lubrificação específicas para os três tipos de encosto
• Nenhuma fonte fornece preços unitários ou prazos de entrega específicos para os três tipos de encosto
• Nenhuma fonte especifica uma classe de tolerância ou certificação exigida para os três tipos de encosto