Cargas dinâmicas e vida útil do rolamento

As informações gerais sobre o cálculo da vida útil do rolamento e as classificações de carga básica fornecidas no capítulo Seleção de tamanho do rolamento também são válidas para rolamentos de superprecisão. Deve-se observar que todos os cálculos de vida útil baseados na ISO 281:2007 são válidos para velocidades normais. Para aplicações com fator de velocidade A ≥ 500.000 mm/min, entre em contato com o serviço de engenharia de aplicação SKF.

A = n dm

onde
A=fator de velocidade [mm/min]
dm=diâmetro médio do rolamento [mm]
= 0,5 (d + D)
n=velocidade de rotação [r/min]
A vida nominal do rolamento pode ser calculada para condições de fadiga com base em suposições estatísticas. Para obter informações detalhadas, consulte Vida nominal básica.
Classificação de carga dinâmica básica

A classificação de carga dinâmica básica C é usada para cálculos que envolvem rolamentos tensionados dinamicamente, ou seja, que giram com a carga. Ela expressa a carga do rolamento que resultará em uma vida nominal básica L10 da ISO 281:2007 de 1.000.000 de revoluções. Supõe-se que a carga seja constante em magnitude e direção e seja radial para rolamentos radiais e axiais, agindo centralmente para rolamentos axiais.

A classificação de carga dinâmica básica C está listada nas tabelas de produtos.

Carga dinâmica equivalente do rolamento

Para calcular a vida nominal básica do rolamento, usando classificações de carga dinâmica básica, é necessário converter as cargas dinâmicas reais em uma carga dinâmica equivalente do rolamento. A carga dinâmica equivalente do rolamento P é definida como uma carga hipotética, com magnitude e direção constantes, que atua radialmente em rolamentos radiais e axial e centralmente em rolamentos axiais. Essa carga hipotética, quando aplicada, teria a mesma influência sobre a vida do rolamento que as cargas reais às quais o rolamento é submetido.

As informações e os dados necessários para calcular a carga dinâmica equivalente do rolamento são fornecidos em cada seção de produto.

Vida nominal básica
A vida nominal básica de um rolamento de acordo com a norma ISO 281:2007 é


Realização do cálculo

Se a velocidade for constante, geralmente é preferível calcular a vida expressa em horas operacionais utilizando



onde
L10=vida nominal básica (com 90% de confiabilidade) [milhões de revoluções]
L10h=vida nominal básica (com 90% de confiabilidade) [horas operacionais\]
C=classificação de carga dinâmica básica [kN]
P=carga dinâmica equivalente do rolamento [kN]
n=velocidade de rotação [r/min]
p=expoente da equação de vida
= 3 para rolamentos de esferas
= 10/3 para rolamentos de rolos
Vida nominal para rolamentos híbridos

Ao calcular a vida nominal de rolamentos híbridos, podem ser usados os mesmos valores de vida dos rolamentos com corpos rolantes de aço. Os corpos rolantes de cerâmica em rolamentos híbridos são muito mais duros e rígidos do que os corpos rolantes de aço. Embora esse nível maior de dureza e rigidez crie um grau mais alto de tensão de contato entre os corpos rolantes de cerâmica e a pista de aço, a experiência de campo e testes laboratoriais mostram que as mesmas vidas nominais podem ser usadas para os dois tipos de rolamento.

Experiências e testes diversos mostram que, em aplicações de máquinas-ferramentas normais, a vida útil de um rolamento híbrido é significativamente maior do que a vida útil de um rolamento com corpos rolantes de aço. A vida útil estendida de rolamentos híbridos deve-se à dureza, baixa densidade e acabamento superficial dos corpos rolantes. A baixa densidade minimiza a carga interna das forças centrífuga e de inércia, enquanto a maior dureza torna os corpos rolantes menos suscetíveis ao desgaste. Seu acabamento superficial permite que o rolamento otimize os efeitos do lubrificante.

Carga mínima requerida
Em rolamentos que operam a altas velocidades ou estão sujeitos a acelerações bruscas ou mudanças rápidas na direção da carga, as forças de inércia dos corpos rolantes e o atrito no lubrificante podem ter um efeito prejudicial nas condições de rolagem do arranjo de rolamentos e podem causar movimentos de deslizamento danosos entre os corpos rolantes e as pistas. Para um funcionamento satisfatório, os rolamentos devem ser sempre submetidos a uma determinada carga mínima. Uma regra prática geral indica que cargas mínimas de 0,01 C deverão ser impostas em rolamentos de esferas e cargas mínimas de 0,02 C, em rolamentos de rolos.
Cálculo da vida útil com condições operacionais variáveis

Em algumas aplicações, as condições operacionais, como a magnitude e o sentido das cargas, velocidades, temperaturas e condições de lubrificação estão em constante mudança. Nesses tipos de aplicações, a vida do rolamento não pode ser calculada sem antes reduzir o espectro da carga ou o ciclo de trabalho da aplicação a um número limitado de casos simplificados de carga.

No caso de cargas em constante mudança, cada nível de carga diferente pode ser acumulado e o espectro da carga reduzido a um histograma de blocos constantes de carga (diagrama 1). Cada bloco deve caracterizar uma determinada porcentagem ou fração de tempo durante a operação. Observe que cargas altas e moderadas consomem a vida útil do rolamento a uma taxa mais rápida que cargas leves. Portanto, é importante ter cargas de choque e de pico bem representadas no diagrama de carga, mesmo se a ocorrência dessas cargas for relativamente rara e limitada a algumas poucas revoluções.

Dentro de cada intervalo de trabalho, a carga e as condições operacionais do rolamento podem ter um valor médio constante. O número de horas de operação ou revoluções esperadas de cada intervalo de trabalho que mostram a fração de vida necessária para essa condição de carga específica. Assim, se N1 for igual ao número de revoluções necessárias na condição de carga P1, e N for o número esperado de revoluções para completar todos os ciclos de carga variáveis, a fração do ciclo U1 = N1/N será utilizada pela condição de carga P1, que tem uma vida calculada de L10 1. Em condições operacionais variáveis, a vida do rolamento pode ser classificada usando


onde

L10=vida nominal básica (com 90% de confiabilidade) [milhões de revoluções]
L10 1, L10 2, ...
 =vidas nominais básicas (com 90% de confiabilidade) em condições constantes 1, 2, ... [milhões de revoluções]
U1, U2, ...=fração do ciclo de vida sob as condições 1, 2, …
Observação: U1 + U2 + ... + Un = 1

O uso desse método de cálculo depende muito da disponibilidade de diagramas de carga representativos para a aplicação. Observe que esse tipo de histórico de carga também pode ser obtido com um tipo semelhante de aplicação.
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