Vida util de Rolamento

Vida util de Rolamento

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3. Capacidade de Carga e Vida Útil

3.1 Vida Útil

Mesmo que os rolamentos estejam operando sob condições normais, as superfícies das pistas e dos corpos rolantes são constantemente submetidos a repetidas compressões, as quais causam, com o tempo, descascamento destas superfícies.

Este descascamento é em razão da fadiga do material e eventualmente irá causar a quebra do rolamento. A efetiva vida de um rolamento é usualmente definida em termos do número total de revoluções que um rolamento pode efetuar antes que ocorra o descascamento das superfícies das pistas ou dos corpos rolantes.

Outras causas de falha do rolamento são usualmente atribuídas a problemas tais como travamento, abrasivos, trincas, lascas, oxidação, etc. Entretanto, estas assim chamadas "causas" da quebra dos rolamentos são usualmente causadas pela instalação incorreta, ou manuseio inadequado, lubrificação insuficiente ou indevida, vedação incorreta ou seleção incorreta do rolamento. Desde que as “causas” conforme mencionadas acima possam ser evitadas mediante as devidas precauções e, portanto não sejam simples causas de fadiga, então podemos considerar o descascamento como o processo de fadiga natural do material.

3.2 Vida básica nominal e capacidade básica de carga dinâmica

Quando um grupo de rolamentos aparentemente idênticos estão sujeitos a cargas e condições de operação idênticas irão exibir uma grande diversidade em sua durabilidade.

Esta disparidade de "vida" pode ser explicada pela diferença da fadiga do próprio material do rolamento. Esta disparidade é considerada estatisticamente quando se calcula a vida do rolamento, e a vida básica nominal é definida como segue.

A vida básica nominal é baseada num modelo estatístico com 90% de confiabilidade, no qual é definido como o número total de revoluções que podem alcançar ou superar em 90% de um grupo de rolamentos idênticos sujeitos às mesmas condições de operação, antes que ocorra o descascamento devido a fadiga do material. Para rolamentos trabalhando em rotações constantes, a vida básica nominal (90% de confiabilidade) é expressa pelo número total de horas de operação.

A capacidade básica de carga dinâmica é uma expressão da capacidade de carga de um rolamento, baseado numa carga constante a qual o rolamento pode sustentar durante 1 milhão de revoluções (vida básica nominal). Para rolamentos radiais este valor é aplicado para cargas puramente radiais e para rolamentos axiais refere-se para cargas puramente axiais. Para estes são referenciados como capacidade básica de carga dinâmica radial (Cr) e capacidade básica de carga dinâmica axial (Ca).

Os valores de capacidade básica de carga dinâmica mostrados nas tabelas de rolamentos deste catálogo são para rolamentos construídos com materiais e técnicas de manufatura padrão da NTN.

A relação entre a vida nominal básica, a carga dinâmica equivalente e a carga no rolamento são dadas em fórmula.

Onde,

L10: Vida nominal básica em 106revoluções C: Capacidade de carga dinâmica, N {kgf}

(Cr: rolamentos radiais, Ca: rolamentos axiais)

P: Carga dinâmica equivalente, N {kgf}

(Pr: rolamentos radiais, Pa: rolamentos axiais) n: velocidade de rotação, rpm

A relação entre velocidade de rotação n e fator de velocidade fn, bem como a relação entre vida nominal básica L10he fator de vida fné demonstrada conforme tabela 3.1e figura 3.1.

A-17

●Capacidade de Carga e Vida Útil fnL rpm h f nL f rpm h f

Rolamentosde esferas Rolamentos de rolos

Fig. 3.1 Escala para vida nominal do rolamento

ClassificaçãoRolamentos de esferasRolamentos de rolos

Vida básica nominal L10h h

Fator de vida fh

Fator de rotação fn

106()P

60n C

()n

fn P C fn P

106()P

= 500fh360n C= 500fh

1/3()n

Tabela 3.1 Correlação entre vida nominal básica do rolamento, fator de vida e fator de velocidade

Quando vários rolamentos são incorporados a uma máquina ou equipamento como uma unidade completa, o rolamento desta unidade é considerada uma unidade completa quando se faz o cálculo dos rolamentos (formula 3.3).

Onde:

L: Vida nominal de toda a unidade, h

e= 10/9Para rolamentos de esferas
e= 9/8Para rolamentos de rolos

Quando as condições de carga variam em intervalos regulares, calcula-se a vida conforme formula (3.4), abaixo:

L1L2 Lj

Onde:

Lm: Vida total do rolamento Φj: Freqüência da condição de carga individual

(ΣΦj = 1) Lj: Vida básica nominal de cada rolamento

Se a carga equivalente Pe a velocidade de rotação n são condições operacionais do rolamento, a carga dinâmica nominal básica C, que satisfaz a vida requerida para o rolamento, pode ser determinada conformetabela 3.1e fórmula (3.5). Rolamentos que satisfazem à condição Crequerida podem ser selecionados de acordo com a tabela dimensional de rolamentos deste catálogo.

3.3 Ajuste da vida nominal

A vida nominal básica (fator de 90% de confiabilidade) pode ser calculada com o uso das formulas mencionadas anteriormente na seção 3.2. Entretanto, em algumas aplicações se faz necessário um fator de vida nominal com confiabilidade superior a 90%. Para satisfazer estes requerimentos, pode-se prolongar a vida dos rolamentos com o uso de materiais especiais ou com técnicas de fabricação especial. Em algumas situações, a vida do rolamento pode ser afetada devido às condições de operação como lubrificação, temperatura e velocidade de rotação do rolamento.

A vida nominal ajustada é determinada conforme a fórmula (3.6), abaixo:

Onde:

O Fator de confiabilidade a1é dado conforme tabela 3.2, para confiabilidade igual ou maior que 90%.

As características do rolamento referentes à vida, variam de acordo com o material, qualidade do material, e se é empregado um processo especial de fabricação do rolamento. Neste caso, a vida é ajustada de acordo com o fator a2.

As capacidades de carga dinâmica listadas neste catálogo são baseadas nos padrões de materiais e processo de fabricação da NTN. Neste caso, o fator de ajuste a2= 1.Para cálculo de materiais e processos especiais de produção especialmente melhorados pode ser usado a2> 1. Para mais esclarecimentos, favor contatar a Engenharia da NTN. Para rolamentos de alta liga de carbono cromo com tratamento térmico convencional, quando utilizadas à temperaturas acima de 120˚ C por um extenso período, podem ocorrer mudanças dimensionais significativas . Para um meio onde a temperatura de operação é muito alta, a NTN dispõe de um rolamento termo-estabilizado da série TS; com a aplicação de um tratamento especial, as dimensões do rolamento não se alteram. Entretanto, o rolamento torna-se menos rígido, afetando a vida útil. Para possibilitar o ajuste, multiplica-se a vida pelos fatores da tabela 3.3.

3.3.3 Fator de Condição de Operação a3 O fator de condição de operação a3é usado para compensar falhas nas condições de lubrificação devido a aumentos de temperatura, de rotação, deterioração do lubrificante ou contaminação por material externo.

Geralmente quando as condições de lubrificação são satisfatórias, o valor do fator a3é adotado como 1. Quando as condições de lubrificação são excepcionalmente favoráveis e todas as outras são normais,a3pode ter um valor maior que 1. Entretanto a3 pode ter um valor menor que 1 nos seguintes casos:

A-18

●Capacidade de Carga e Vida Útil

Confiabilidade %LnFator de confiabilidade a1

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