Fatores-chave ao selecionar rolamentos de rolos cilíndricos para cargas pesadas

Numa fábrica de cimento na província de Jiangsu, um NÃO2240 na caixa de velocidades do forno falhou três vezes em oito meses. Todas as três substituições compartilhavam o mesmo número de peça, mas apenas o rolamento do terceiro fornecedor sobreviveu por mais de um ano. Na Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company, vemos esse padrão com frequência: a classificação de carga, a gaiola, o material, a folga e a lubrificação decidem mais a vida útil do que o tamanho do furo.

Comece com as classificações de carga, não apenas com o tamanho do furo

O tamanho do furo define o envelope; a classificação de carga dinâmica básica C define a vida útil. Dois rolamentos NU2206 com o mesmo furo de 30 mm podem diferir em mais de 10% em C devido à contagem de rolos e à geometria da pista. C é a carga sob a qual 90% de um grupo idêntico completa um milhão de revoluções do anel interno sem fadiga. C0 controla quanto choque o rolamento absorve antes que as pistas se deformem.

O gráfico abaixo mostra por que a taxa de carga domina. ISO 281 fornece a vida nominal básica como L10 = (C/P)^(10/3) milhões de rotações. Por causa do expoente 10/3, uma subestimação de 20% da carga equivalente P reduz a vida útil L10 calculada em aproximadamente 45%.

Para uma visão prática, leia nossa análise de rolamentos de rolos cilíndricos em máquinas pesadas .

Rolamentos de rolos cilíndricos de alta capacidade da série NU200 Este rolamento de rolos cilíndricos de design aberto oferece grande capacidade de carga radial e rigidez, com movimento axial livre. Ele é adequado para cargas pesadas e operação em alta velocidade, o que o torna relevante para a compreensão de como o arranjo das nervuras controla a liberdade axial. Ver Produto →

Selecione o código de design: NU, Nova Jersey, NUP ou NF

O código de projeto decide onde o eixo pode crescer com a temperatura e onde deve permanecer fixo. Os rolamentos de rolos cilíndricos são rolamentos de contato linear: os rolos tocam ambas as pistas ao longo de uma linha, o que proporciona alta rigidez radial, mas quase não aceita carga axial e quase nenhum desalinhamento. NU, N, NJ, NUP e NF descrevem o arranjo das costelas que controla a liberdade axial.

Para a posição de localização em um redutor pesado, o NUP é a escolha clássica porque fixa o eixo axialmente em ambas as direções. NJ localiza-se apenas em uma direção e é adequado para arranjos onde o impulso oposto é levado para outro lugar. Sob cargas combinadas muito pesadas, adicione um rolamento axial separado para a parte axial.

Rolamentos de rolos cilíndricos de costela única série NJ2200 Apresentando um anel interno de nervura única e um anel externo de nervura dupla, este rolamento oferece alta capacidade de carga radial e posicionamento axial em uma direção. É adequado para caixas de engrenagens e máquinas pesadas, alinhando-se com a discussão sobre localização de posições e requisitos de gaiola. Ver Produto →

Combine a gaiola com o espectro de carga

A gaiola é uma estrutura de suporte de carga, não um espaçador. Sob vibração, choque ou torque reverso, uma gaiola fraca deforma-se, o espaçamento dos rolos torna-se irregular e o rolamento passa de ruído a emperramento. Três famílias dominam as especificações para cargas pesadas: latão usinado, aço estampado e poliamida.

Sob carga radial pesada contínua, uma gaiola de latão usinado de duas peças guia cada rolo em seu próprio alojamento e mantém o espaçamento uniforme enquanto os anéis desviam elasticamente. Uma gaiola de aço estampado é mais leve e adequada para velocidades mais altas com cargas moderadas. Evitar poliamida acima de 120°C ou com óleos sintéticos agressivos.

Escolha o tipo de material para a caixa de choque

A classe do material decide se o rolamento sobreviverá ao impacto, e não se suportará carga radial constante. A maioria dos rolamentos de rolos cilíndricos são de aço cromo SAE 52100 totalmente endurecido de 58 a 62 HRC, adequados para cargas pesadas contínuas. Onde os impactos são rotineiros, como em equipamentos de construção e escavadeiras de mineração, use aço carburado: um núcleo resistente com uma carcaça rígida que tolera sobrecargas momentâneas sem rachar. Nosso página da indústria da construção cobre essas aplicações em detalhes.

• SAE 52100 (GCr15): padrão para carga radial pesada contínua com choque limitado.
• Aço-liga de baixo carbono carburado: para britadores, peneiras vibratórias e acionamentos de moinhos com carga de impacto contínuo.
• Classes dimensionalmente estabilizadas (S1 a S3): para temperaturas de operação acima de 150°C onde a estabilidade dimensional é importante.
• Classes de precisão mais altas (P6): melhoram a distribuição de carga quando o alinhamento do eixo ou da carcaça não pode ser perfeito.

Defina a folga interna e os ajustes antes da lubrificação

A folga interna é consumida pelo ajuste interferente e pelo anel interno ficar mais quente que o anel externo. Se a folga operacional chegar a zero, os rolos encravam, deslizam e mancham as pistas. É por isso que C3 é o padrão para cargas pesadas e C4 é reservado para choques severos ou diferenciais de temperatura elevados.

A lubrificação é o componente final de suporte de carga. Para caixas de engrenagens lubrificadas a óleo sob carga radial pesada, a norma ISO VG 320 com aditivos EP é um começo comum; posições de baixa velocidade e choque pesado usam ISO VG 460 ou 680. ISO 281 ajusta a vida útil com a taxa de viscosidade kappa. Almeje um kappa entre 2 e 4 e confirme se a espessura calculada do filme excede a rugosidade da superfície do compósito.

Rolamentos de rolos cilíndricos com nervuras duplas série NUP200 Este projeto separável com dois anéis de retenção laterais suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais, oferecendo alta rigidez e fácil instalação. Ele se ajusta ao contexto de localização de posições em transmissões de engrenagens e às decisões finais de especificação para seleção de rolamentos. Ver Produto →

Uma lista de verificação de seleção de carga pesada em cinco etapas

Uma especificação confiável consiste em cinco decisões sequenciais, tomadas em ordem para que nenhum ajuste genérico seja forçado a um caso de carga não quantificado.

1. Quantifique o espectro de carga: registre a carga radial máxima, o tempo em cada nível de carga, o perfil de velocidade, as cargas axiais e os eventos de choque.
2. Selecione o código de projeto: NU para a posição flutuante, NUP ou NJ para a posição de localização, com base na expansão térmica.
3. Verifique as classificações: confirme C e C0 em relação à carga equivalente calculada e verifique s0 para o pior caso de choque.
4. Escolha a gaiola, o material e a folga: latão usinado para vibração, aço carburado para impacto, C3 para carga contínua pesada.
5. Defina os ajustes e a lubrificação: escolha os ajustes do eixo e da carcaça na tabela de condições operacionais e, em seguida, selecione a viscosidade do óleo para manter o kappa entre 2 e 4.

Perguntas frequentes

O que C e C0 significam nas especificações de rolamentos de rolos cilíndricos?

C é a classificação de carga dinâmica básica, a carga sob a qual 90% de um grupo de rolamentos idêntico sobrevive a um milhão de rotações. C0 é a classificação básica de carga estática, a carga que produz deformação permanente de 0,0001 vezes o diâmetro do rolo no contato mais pesado. Use C para cálculos de resistência à fadiga e C0 para o fator de segurança estática s0 = C0/P0 sob condições de choque.

Quando devo usar um rolamento NJ em vez de um rolamento NUP?

Use NUP onde o eixo deve estar localizado axialmente em ambas as direções, que é o arranjo de posição fixa padrão em uma transmissão por engrenagem. Use NJ onde a localização for necessária apenas em uma direção e o impulso oposto for realizado por outro componente, porque a montagem NJ é mais simples e não possui anel de nervura solto.

Por que os rolamentos de rolos cilíndricos para cargas pesadas normalmente usam folga C3?

Um ajuste interferente no eixo e um anel interno mais quente removem grande parte da folga nominal durante a operação. Se a folga operacional se aproximar de zero, os roletes encravam e derrapam, causando manchas e falhas rápidas. C3 fornece uma margem de segurança para arranjos montados e de funcionamento a quente, e C4 é reservado para cargas de choque e diferenciais de temperatura elevados.

Posso substituir um rolamento autocompensador de rolos por um rolamento de rolos cilíndricos?

Somente se o alinhamento for controlado. Um rolamento de rolos cilíndricos padrão aceita aproximadamente 1 a 2 minutos de arco de desalinhamento, enquanto um rolamento autocompensador de rolos suporta cerca de 1 grau ou mais. Se o eixo desviar sob carga, um rolamento de rolos cilíndricos carrega nas bordas e falha rapidamente, apesar de uma classificação radial mais alta. Verifique o alinhamento do alojamento e do eixo antes de fazer a alteração.