Os rolamentos rígidos de esferas são bons para momentos de manuseio? Um guia prático

Imagine um pequeno motor elétrico aparafusado ao corpo de uma bomba. A correia está tensionada, o eixo está ligeiramente desalinhado e cada pulso do motor envia uma força de torção para o rolamento. Essa força de torção é chamada de carga de momento e decide se um rolamento rígido de esferas é o componente certo ou a causa de uma falha prematura.

A resposta curta é que os rolamentos rígidos de esferas podem suportar cargas de momento pequenas a moderadas, mas não são projetados para forças de inclinação pesadas ou contínuas. Para a maioria dos motores de baixa potência, ventiladores, máquinas alimentícias e pequenas unidades de transmissão, eles são uma escolha excelente e econômica. Para um misturador que funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana, com um eixo longo em balanço ou uma caixa de engrenagens que apresenta oscilação constante, um rolamento rígido de esferas pode ser apenas parte da solução.

O que realmente é uma carga momentânea

Uma carga momentânea é realmente um termo genérico. Muitas vezes é chamado de momento de inclinação ou momento de tombamento e é uma força que tenta dobrar o eixo em torno do rolamento. Ele se comporta de maneira diferente dos dois tipos de carga que os catálogos de rolamentos geralmente enfatizam.

• A carga radial pressiona diretamente os corpos rolantes, perpendicularmente ao eixo do eixo.
• A carga axial empurra ao longo do eixo do eixo, em direção ou para longe da face do rolamento.
• A carga momentânea tenta inclinar o anel interno em relação ao anel externo, porque a força atua a uma distância de deslocamento do centro do rolamento.

Os rolamentos rígidos de esferas usam ranhuras profundas nas pistas, o que lhes dá a capacidade de suportar cargas radiais e cargas axiais limitadas de ambas as direções. As bolas ficam em uma área de contato relativamente ampla, de modo que uma pequena inclinação pode ser distribuída por várias bolas. Mas o contato ainda é essencialmente um contato pontual, portanto, um grande momento concentra a tensão em alguns elementos rolantes e reduz a vida útil mais rapidamente do que uma carga radial igual faria.

Os rolamentos rígidos de esferas podem lidar com momentos?

Sim, mas com um limite claro. Se o momento for pequeno e intermitente, o rolamento funciona bem e muitas vezes passa despercebido. Se o momento for alto ou permanente, as esferas e as pistas se deformam, o atrito aumenta e o rolamento esquenta. A regra prática é que um rolamento rígido de esferas de uma carreira pode suportar pequenas cargas de momento que são incidentais à aplicação, e não à carga principal do projeto.

Um rolamento rígido de esferas de duas carreiras é uma história diferente. A fileira extra de esferas torna o rolamento mais robusto e pode suportar cargas de momento de inclinação, além de cargas radiais e axiais. A compensação é largura e custo. Em um ventilador compacto ou em uma ferramenta elétrica pequena, um rolamento de duas carreiras pode não caber e a rigidez adicional pode não compensar a mudança de formato.

Onde as cargas momentâneas aparecem em máquinas reais

Ventiladores e bombas acionados por correia são o caso clássico. Quando uma correia é tensionada, a polia cria uma força radial no eixo e, se o eixo for longo ou a polia estiver em balanço, essa força também cria um momento no rolamento. Uma situação semelhante acontece em um fuso de perfuração pequeno, onde o mandril está longe do rolamento e a pressão de perfuração dobra o eixo.

Em montagens de eletrodomésticos e máquinas alimentícias, as cargas momentâneas geralmente vêm de peças rotativas desequilibradas, faces de montagem desalinhadas ou expansão térmica. Essas cargas geralmente são pequenas, e é por isso que os rolamentos rígidos de esferas em miniatura e de tamanho pequeno funcionam bem em tais produtos. Quando o momento é mais constante, um rolamento de anel elástico pode ajudar, travando o rolamento axialmente no eixo ou na caixa, para que a carga inclinada não empurre o rolamento para fora da posição.

Rolamento rígido de esferas 6200ZZNR com anel elástico para motores pequenos Este rolamento 10×30×9 mm possui blindagens duplas e um anel elástico para posicionamento axial. Ele é adequado para pequenos motores e ferramentas onde as cargas momentâneas exigem alinhamento estável, conforme discutido na seção anterior sobre seleção de rolamentos. Ver Produto →

Máquinas de cortar cabelo rotativas, elétricas e pequenos liquidificadores também produzem forças oscilantes. O momento muda de direção a cada ciclo e o rolamento precisa de folga interna suficiente para permitir que as esferas se movam sem emperrar. Um rolamento em miniatura com uma gaiola bem projetada mantém o espaçamento das esferas estável sob vibração, que é o que o rolamento precisa quando o momento oscila milhares de vezes por minuto.

Fatores que determinam a capacidade do momento

A geometria do rolamento determina a maior parte da capacidade de momento, mas as condições operacionais são igualmente importantes. Aqui estão os detalhes que vale a pena verificar antes de finalizar o design.

• Número de bolas: mais bolas distribuem a carga por mais pontos de contato, o que melhora a resistência à inclinação.
• Profundidade da pista: ranhuras mais profundas permitem algum desalinhamento angular sem tensão excessiva nas bordas.
• Folga interna: uma folga mais estreita aumenta a rigidez do momento, mas aumenta o atrito, de modo que a velocidade útil diminui.
• Pré-carga: uma pré-carga aplicada torna o rolamento mais rígido e firme contra a flexão do eixo, mas muita pré-carga causa geração de calor.
• Material: o aço cromado é a escolha padrão para capacidade de carga, enquanto o aço inoxidável protege a corrosão de duas peças em ambientes alimentícios ou químicos.
• Vedações e proteções: as vedações de contato adicionam arrasto e calor, mas mantêm a pista limpa; versões blindadas protegem contra poeira sem atrito adicional.
• Tipo gaiola: uma gaiola forte manteve o espaçamento das bolas estável, o que evita que o momento se concentre em uma única caçapa.

Para algumas assembleias, um rolamento flangeado adiciona um ombro de localização que resiste ao deslocamento axial. O flange pode ser uma contramedida útil quando o momento tenta deslizar o rolamento para fora de seu furo e muitas vezes simplifica o projeto do alojamento.

Escolhendo o rolamento certo para sua aplicação

Comece estimando a magnitude do momento. A fórmula é simples: momento é igual à força multiplicada pela distância do centro do rolamento ao ponto da força. Compare esse valor com a classificação de carga dinâmica do rolamento e lembre-se de que a classificação pressupõe carga radial, não uma carga inclinada. Se o momento for superior a uma fração da carga nominal, solicite uma seção mais pesada ou um projeto de duas carreiras.

Em seguida, verifique a velocidade. Alta velocidade mais um momento alto é a pior combinação, porque o atrito cria um calor do qual o rolamento não consegue se livrar em um alojamento apertado. Nesse caso, um rolamento maior com mais esferas ou uma gaiola mais leve costuma ser uma resposta melhor do que simplesmente adicionar pré-carga.

O próximo passo é o ajuste e folga. Um eixo muito frouxo permite que o anel interno gire e isso converte o momento em um falso amassado brinelling. Uma caixa muito apertada comprime o anel externo e tira a folga radial que o rolamento precisa para inclinar levemente. Após o ajuste, escolha a lubrificação. A graxa com óleo base de alta viscosidade protege o contato de rolamento em baixa velocidade, enquanto um banho de óleo funciona melhor para operação contínua em alta velocidade.

Rolamento de esferas 6205ZZ para cargas radiais médias em motores e bombas Com tamanho 25×52×15 mm e aço GCr15, este rolamento blindado suporta cargas radiais moderadas. Ele combina bem com as orientações sobre ajuste, folga e lubrificação mencionadas anteriormente, garantindo desempenho confiável em máquinas. Ver Produto →

Para aplicações de carreira única com momento moderado, um rolamento de tamanho pequeno com canal profundo e gaiola de aço é um padrão confiável. Oferece boa capacidade radial, funciona em uma ampla faixa de velocidade e permanece econômico na produção em volume.

Trabalhando diretamente com um fabricante de rolamentos

Os valores de catálogo são um ponto de partida útil, mas são baseados em um equipamento de teste, e não em seu alojamento, eixo, ciclo de carga e temperatura específicos. É aqui que um fabricante direto pode ajudar. Ao trabalhar com uma fábrica de rolamentos em um novo produto, você pode ajustar a contagem de esferas, o material da gaiola, a folga interna, o tipo de graxa e até mesmo a geometria da pista para se adequar ao momento da sua montagem real.

Nas nossas instalações em Ningbo, fabricamos peças em miniatura e de pequeno porte rolamentos rígidos de esferas para aplicações onde um pequeno momento está presente, mas não dominante. Revisamos rotineiramente desenhos, testamos amostras e verificamos desvios dinâmicos e níveis de ruído antes da produção. O processo de fabricação segue os sistemas de gestão ISO 9001 e ISO/TS 16949, portanto cada lote recebe verificação dimensional e inspeção visual antes de ser embalado.

Rolamento miniatura de aço inoxidável SMR148-2RS para dispositivos de precisão Este rolamento de aço inoxidável de 8×14×4 mm resiste à corrosão e é ideal para pequenos motores e robôs. Seu perfil fino e blindagens atendem aos requisitos para aplicações leves em ambientes agressivos ou compactos. Ver Produto →

Se o seu projeto usa um rolamento de aço inoxidável para uma máquina de alimentos ou uma junta de robô, o momento geralmente é pequeno, mas o requisito de corrosão não é. Um rolamento miniatura de aço inoxidável com perfil fino pode suportar a carga de inclinação e ao mesmo tempo resistir ao ambiente que arruinaria um rolamento de aço cromado. Para pedidos OEM de maior volume, também oferecemos suporte a dimensões fora do padrão e designs de gaiolas especiais sem custos desnecessários de configuração.

Os rolamentos rígidos de esferas são bons para momentos de manuseio? Sim para momentos pequenos e moderados, não para momentos pesados ​​e contínuos. O rolamento não é deficiente devido a um único tipo de carga; ele é simplesmente projetado para dominância radial e inclinação ocasional. Verifique a magnitude do momento, a velocidade, o ajuste e a folga e confirme com o fabricante antes que o projeto seja congelado. A resposta certa para uma aplicação pode ser a resposta errada para outra, e uma breve conversa com o fornecedor do rolamento pode evitar uma falha em campo mais tarde.