Cookies no site da SKF

A SKF usa cookies nos sites para ajustar ao máximo as informações exibidas com as preferências de nossos visitantes, como as opções de país e idioma.

cookie_information_popup_text_2[149]

Roda de apoio

Este exemplo mostra o processo de seleção de rolamento usado em um caso de aplicação no qual a solução de rolamento para uma roda de apoio de um novo guindaste é confirmada.

Um fabricante de guindaste desenvolveu uma nova máquina de oficina e quer confirmar se é possível usar um projeto existente de roda de apoio (fig. 1). A roda de apoio tem dois flanges para orientar o guindaste no trilho. Os rolamentos são montados em uma bucha intermediária, que é amparada por um eixo fixo. O ajuste deslizante entre a bucha intermediária e o eixo fixo é benéfico para montagem fácil do conjunto da roda na estrutura do guindaste.

Cada etapa do exemplo é descrita em uma seção expansível/suspensa abaixo. As etapas no exemplo seguem a sequência no processo de seleção de rolamentos. Consulte o processo de seleção de rolamentos para ver uma descrição completa de cada etapa do processo.

Condições operacionais e desempenho

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Os rolamentos dividem a carga radial da roda. Além disso, quando as rodas encosta no trilho, a força de orientação axial causa uma carga de momento no arranjo de rolamentos (fig. 1), que é equilibrada por outras cargas radiais opostas nos rolamentos. Como o arranjo de rolamentos flutuantes é projetado com os encostos da bucha localizados axialmente entre os dois anéis internos, o rolamento que tem a menor carga radial da roda acomodará a carga axial da roda.

Os dados da aplicação e as condições operacionais são:

  • Carga radial da roda: Kr = 130 kN
  • Carga axial da roda: 0,1 Kr  ou carga de pico de 0,3 Kr
  • Diâmetro da roda: D = 315 mm
  • Velocidade de deslocamento: v = 25 m/min → velocidade de rotação n = 25,3 rpm
  • Distância entre rolamentos: l = 160 mm
  • Diâmetro do eixo fixo: d1 = 60 mm
  • Diâmetro da bucha: d = 90 mm
  • Temperatura ambiente média: T = 20 °C (70 °F)
  • Rolamentos: 2 × 22218 E (rolamentos autocompensadores de rolos)
  • Vida nominal básica exigida: 12.500 h (2 h/dia em operação)
  • Fator de segurança estática exigida: > 2
Arranjo e tipo de rolamento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

A distância entre os dois rolamentos é muito curta e, portanto, a expansão térmica do eixo é pequena. Um arranjo de rolamentos flutuantes pode ser usado.
As cargas radiais são altas, e as cargas axiais também precisam ser acomodadas. Os rolamentos autocompensadores de rolos são uma escolha adequada.
Tamanho do rolamento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Os dois principais critérios usados para determinar o tamanho do rolamento precisam ser aplicados:

  1. Vida nominal
    Cada rolamento acomoda uma carga radial apenas (aumentada pelo momento causado pela carga axial) ou uma carga axial mais uma carga radial (reduzida pelo momento causado pela carga axial). A carga dinâmica equivalente do rolamento aplicável é o valor médio dos dois casos de carga.

  2. Carga estática
    A carga estática equivalente do rolamento máxima deve ser considerada para a segurança estática.

Classificações de carga e fatores de cálculo → Detalhes do produto 22218 E

Cargas do rolamento – Carga radial apenas

Fr1 = Kr/2 + 0,1Kr D/2l = 130/2 + (0,1 × 130 × 315) / (2 × 160) = 77,8 kN
Fpico r1 = 130/2 + (0,3 × 130 × 315) / (2 × 160) = 103,4 kN
Fa1 = 0 

Cargas equivalentes do rolamento (→ Cargas)
Fa1 = 0 ≤ e
P1 = Fr1 = 77,8 kN
P01 = Fpico r1 = 103,4 kN

Cargas do rolamento – Carga radial e axial

Fr2 = Kr/2 – 0,1Kr D/2l = 130/2 – (0,1 × 130 × 315) / (2 × 160) = 52,2 kN
Fa2 = 0,1Kr = 13 kN
Fpico r2 = Kr/2 – 0,3Kr D/2l = 26,6 kN
Fpico a2 = 0,3Kr = 39 kN

Cargas equivalentes do rolamento (→ Cargas)
Fa2/Fr2 = 0,25 > e
P2 = 0,67 Fr2 + Y2 Fa2 = 0,67 × 52,2 + 4,2 × 13 = 89,6 kN
P02 = Fpico r2 + Y0Fpico a2 = 26,6 + 2,8 × 39 = 136 kN

Vida nominal básica

Com base na carga média dos dois casos de carga (→ Carga média equivalente)

Pm = (P1 + 2 P2) / 3 = (77,8 + 2 × 89,6) / 3 = 85,7 kN



L10h = 106 / (60 × 25,3) × (331 / 85,7)10/3 = 59.550 h > 12.500 h

Fator de segurança estática

Com base na carga de pico máxima P0 = 136 kN:

s0 = C0/P0 = 375 / 136 = 2,76 > 2

Conclusão

O rolamento 22218 E tem um tamanho adequado para a aplicação.

Lubrificação
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Para baixa velocidade operacional e para impedir a contaminação, a lubrificação a graxa é utilizada; assim, os rolamentos e as cavidades do cubo estão totalmente preenchidos com graxa. A graxa é fornecida através de dutos no eixo fixo e na bucha.

Escolha da graxa

  • Temperatura: 20 °C (70 °F) → baixa (L)
  • Velocidade: nD = 25,3 × 160 ≈ 4.050 → muito baixa (VL)
  • Carga: C/P = 3,8 → alta (H)
  • Cargas de pico
  • São necessárias boas propriedades de inibição de ferrugem

Quadro de seleção de graxa de rolamentos SKF [PDF] 

A SKF LGEP2 é uma escolha apropriada. No entanto, as graxas alternativas LGEV2 e LGEM2 devem ser consideradas para rodas de apoio devido à frequência de arranques e paradas.

Intervalos de relubrificação

A velocidade operacional é muito baixa para aplicar o diagrama a fim de determinar o intervalo de relubrificação. Além disso, o intervalo de relubrificação é imposto pela necessidade de impedir a contaminação. 

Para este guindaste de oficina, o fabricante recomenda iniciar com uma relubrificação mensal. Se a graxa expelida ainda parecer nova após operar durante esse período, o intervalo de relubrificação poderá ser estendido.

Quantidade de relubrificação

Gp = 0,005 D B = 0,005 x 160 x 40 = 32 g

Velocidade e temperatura operacional

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Para as condições de aplicação especificadas (especialmente velocidade muito baixa e temperatura ambiente baixa), não há necessidade de realizar uma análise térmica mais detalhada.

Interfaces do rolamento

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

As condições da rotação são:

  • carga estacionária no anel interno → um ajuste deslizante é possível (e recomendado para facilitar a montagem)
  • carga rotativa no anel externo → um ajuste interferente é necessário
As tolerâncias de assento para as condições padrão são (obtidas na tabela 2 e tabela 4):

Tolerância
dimensional
Tolerância de desvio
radial total
Tolerância de desvio
axial total
Ra
Anel interno
g6ⒺIT5/2IT51,6 µm
Anel externo
P7ⒺIT6/2IT63,2 µm

Para facilitar a montagem, uma tolerância N7Ⓔ é aceitável porque o anel externo gira a uma velocidade operacional muito baixa. Como alternativa para o anel interno, uma tolerância h6Ⓔ proporciona um ajuste de transição, o qual minimizará movimentos relativos entre o anel interno e o eixo/bucha.

O arranjo de rolamentos flutuantes requer uma pequena folga axial entre os rolamentos e seus encostos. Devido ao ajuste deslizante para os anéis internos, a folga deve ser formada entre os anéis internos e os encostos da bucha.

Execução do rolamento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Classe de folga

O projeto atual usa rolamentos com folga interna inicial Normal. O ajuste interferente nos anéis externos reduz a folga interna. Não há diferença de temperatura entre os anéis interno e externo. Nós determinamos a folga operacional.



1. Folga interna inicial
mín./méd./máx.60 / 80 / 100 μm
→ Dados do rolamento. Valores obtidos na tabela 5.


2. Redução da folga causada por um ajuste interferente

Não há interferência no anel interno, portanto, use:

Δrajuste = Δ2 f2Redução de folga causada por ajustes interferentes

Obter valores para:
Resultados:
d/D
0,56
f2
0,88
Δ2mín./méd./máx.-60/-36/-11 μm
Δrajustemín./méd./máx.-53-31-10 μm


3. Folga interna após montagem
mín./méd./máx.7 / 49 / 90 μm

O resultado indica que a folga interna Normal é apropriada.



Outras características de projeto

A execução padrão (gaiola de aço, tolerâncias dimensionais Normal, tolerâncias geométricas P5) atende aos requisitos da aplicação.

Designação final: 22218 E

Vedação, montagem e desmontagem
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Vedação

O projeto atual usa vedações simples tipo ponte. Essas vedações são suficientes porque as cavidades no cubo são completamente preenchidas com graxa e a velocidade operacional é muito baixa, mas elas exigem relubrificação para eliminar qualquer contaminante. O consumo de graxa total ao longo da vida útil da aplicação pode ser reduzido pelo uso de vedações radiais de eixo (por exemplo, 90x10x10 HMS5 RG).

Conclusões gerais

Os rolamentos SKF Explorer 22218 E são uma seleção adequada para a aplicação. A lubrificação com SKF LGEP 2, LGEM 2 ou LGEV 2 proporciona alto desempenho. Uma vedação radial de eixo pode ajudar a reduzir o consumo de graxa. Como alternativa, um rolamento vedado (BS2-2218-2RS/VT143) pode ser usado.

SKF logo