Capacidade de carga axial dinâmica

Os rolamentos de duas carreiras de rolos cilíndricos com número máximo de rolos e com flanges nos anéis interno e externo podem suportar cargas axiais além de radiais. Sua capacidade de carga axial é determinada principalmente pela habilidade de suportar cargas das superfícies deslizantes do contato entre o flange e as extremidades dos rolos. Os fatores que mais afetam essa capacidade são o lubrificante, a temperatura operacional e a dissipação de calor do rolamento.

Cálculo da capacidade de carga axial dinâmica

Sob condições operacionais normais, a capacidade de carga axial pode ser estimada, usando-se as equações a seguir. As condições consideradas típicas na operação normal do rolamento são:
  • uma determinada temperatura
    Existe uma diferença de 60 °C entre a temperatura operacional do rolamento e a temperatura ambiente.
  • uma perda de calor específica do rolamento
    Existe um fluxo de 0,5 mW/mm2 °C com referência à superfície de seu diâmetro externo (A = π D B).
  • lubrificação adequada
    É exigida uma relação de viscosidade de κ ≥ 2 (consulte a seção Condições de lubrificação – a relação de viscosidade κ). Para aplicações lubrificadas com graxa, pode-se utilizar a viscosidade de seu óleo de base. Se κ for inferior a 2, o atrito e o desgaste serão intensificados. É possível reduzir esses efeitos em velocidades menores, por exemplo, usando lubrificantes com aditivos AW (antidesgaste) ou EP (pressões extremas). Em aplicações lubrificadas com graxa em que as cargas axiais atuam por longos períodos, os rolamentos devem ser lubrificados novamente e com frequência com graxas que tenham boas propriedades de separação de óleo na temperatura operacional normal (> 3%, de acordo com a norma DIN 51 817).
  • carga radial suficiente
    O valor da carga radial deve ser, pelo menos, o dobro do valor da carga axial. Uma relação menor (carga axial versus radial) é possível, mas ela deve ser verificada pelo serviço de engenharia de aplicação da SKF.
  • desalinhamento limitado
    Nos casos em que o desalinhamento entre os anéis interno e externo exceder 1 minuto de arco, a ação da carga sobre o flange muda consideravelmente. Portanto, os fatores de segurança incluídos nos valores de referência podem ser inadequados. Nesses casos, entre em contato com o serviço de engenharia de aplicação SKF.
Para os rolamentos com área de superfície de referência com emissão de calor de Ar ≤ 50.000 mm2, a carga axial permitida pode ser calculada com precisão suficiente com

Para os rolamentos com área de superfície de referência com emissão de calor de Ar > 50.000 mm2, a carga axial permitida pode ser calculada com precisão suficiente com

Quando a lubrificação por circulação de óleo fornecer resfriamento eficiente, a carga axial permitida pode se elevada por

ΔFap = k1 ΔTs Vs 15 × 104 / (n (d + D))

onde

Ar=área de superfície de referência com emissão de calor, de acordo com a norma ISO 15312:2003
=π B (D + d) [mm2]
Fap=carga axial permitida [kN]
ΔFap=elevação para a carga axial permitida em função do resfriamento [kN]
C0=classificação de carga estática básica [kN]
Fr=carga radial real no rolamento [kN]
n=velocidade de rotação [r/min]
d=diâmetro interno do rolamento [mm]
D=diâmetro externo do rolamento [mm]
B=largura do rolamento [mm]
ΔTs=diferença de temperatura entre a entrada e a saída de óleo [°C]
Vs
fluxo de óleo pelo rolamento [l/min]
k1=um fator
= 0,5 para lubrificação a óleo
= 0,3 para lubrificação a graxa
k2=um fator
= 0,05 para lubrificação a óleo
= 0,03 para lubrificação a graxa
Os valores da carga Fap permitida obtidos com as equações são válidos para cargas axiais constantes e contínuas, desde que haja suprimento adequado de lubrificante para os contatos entre o flange e a extremidade dos rolos. Quando cargas axiais atuam somente por curtos períodos, os valores podem ser multiplicados por 2. Em caso de cargas de choque, os valores podem ser multiplicados por 3, contanto que os limites relativos a seguir, com respeito à resistência do flange, não sejam ultrapassados. Um curto período pode durar de poucos segundos a alguns minutos. É caracterizado por um pico de temperatura de, no máximo, 5 °C depois do qual o rolamento volta à temperatura operacional normal. Como regra, um curto período consiste no tempo que o rolamento demora para efetuar 1.000 rotações. Os valores calculados de acordo com as equações acima não são limites rígidos. Se for necessária uma capacidade de carga axial maior do que a calculada, entre em contato com o serviço de engenharia de aplicação SKF para obter uma análise detalhada.

Limite de carga axial com relação à resistência do flange

Para evitar riscos de quebra do flange, a carga axial de atuação contínua aplicada aos rolamentos nunca deve exceder

Famax = 0,0023 D1,7

onde

Famax=carga axial máxima de atuação contínua [kN]
D=diâmetro externo do rolamento [mm]
Quando as cargas axiais atuam apenas por curtos períodos, os valores de Famax amax podem ser multiplicados pelo fator 2, enquanto as cargas de choque podem ser multiplicadas pelo fator 3.

Requisitos dos encostos

Em aplicações em que rolamentos de duas carreiras de rolos cilíndricos estão sujeitos a cargas axiais altas, o desvio axial e o tamanho das superfícies de encosto dos componentes adjacentes podem afetar a carga do flange e a precisão da operação. Para obter uma carga de flange uniforme e fornecer uma precisão de giro satisfatória, use os valores estabelecidos na tabela. Para o diâmetro das superfícies de encosto, a SKF recomenda apoiar o anel interno a uma altura correspondente à metade da altura do flange (fig 1).
das = 0,5 (d1 + F)

onde

das=diâmetro do encosto do eixo [mm]
d1=diâmetro do flange do anel interno [mm]
F=diâmetro da pista do anel interno [mm]
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