Você sabia?

A durabilidade e o desempenho dos seus rolamentos são diretamente influenciados por sua capacidade de suportar cargas. A capacidade de carga de um rolamento é determinada com base na carga máxima que ele pode suportar, tanto em condições estáticas quanto dinâmicas.

Compreender a carga estática e a carga dinâmica dos seus rolamentos permite, entre outras coisas, otimizar sua vida útil, garantir a segurança dos rolamentos evitando qualquer deformação, utilizar o rolamento correto na máquina adequada, reduzir custos, melhorar a eficiência de suas instalações, etc… A capacidade de carga dos rolamentos é calculada com base no peso do equipamento e na carga útil, levando em consideração as condições de uso e o coeficiente de segurança. Neste artigo, explicamos tudo o que você precisa saber sobre essas diferentes cargas para escolher o rolamento mais adequado às suas necessidades.

O que é a carga estática de um rolamento?

Fonte da imagem: SKF

A carga estática de um rolamento corresponde à carga máxima que este é capaz de suportar quando está parado, à temperatura ambiente ou quando gira a uma velocidade muito baixa, sem sofrer deformação permanente.

É fundamental considerar o coeficiente de segurança no cálculo da capacidade de carga estática para garantir que as condições reais de uso, muitas vezes diferentes das normas padrão, sejam devidamente levadas em conta.

Para evitar essas deformações permanentes, define-se uma carga radial máxima que corresponde à resistência à tensão aplicada no rolamento parado admissível. Em outras palavras, essa tensão é tolerada pelo rolamento sem que sua vida útil seja prejudicada. Essa carga máxima admissível (valor_C0) é, portanto, denominada capacidade de carga estática da base do rolamento.

Para escolher seu rolamento, deve-se, portanto, levar em conta suas dimensões quando ele estiver parado ou realizando movimentos leves, ao mesmo tempo em que suporta cargas contínuas ou intermitentes.

A capacidade estática básica de um rolamento_C0

A Norma ISO 76 estabelece os critérios de deformações máximas admissíveis e define a carga estática como a força que provoca a maior pressão no ponto de contato entre o corpo rolante e a pista. A capacidade de carga de um rolamento é determinada de acordo com normas específicas, levando em consideração as condições de uso e as especificações técnicas para garantir a segurança e o desempenho dos equipamentos de transporte. Esses valores de pressão de contato são:

• 4 .200 MPa* para rolamentos e rolamentos de esferas de empuxo.

• 4 .600 MPa* para rolamentos de esferas com rótula.

• 4.000 MPa* para rolamentos e retentores de rolos.

Esses valores de pressão de contato produzem uma deformação permanente do elemento rolante e da pista de aproximadamente 0,0001 do diâmetro do elemento rolante. São considerados puramente radiais para rolamentos radiais; axiais e centralizados para rolamentos de empuxo.

Para aproveitar ao máximo a carga estática de um rolamento, é necessário, em geral, utilizar eixos e mancais fabricados com materiais robustos e resistentes. A carga total não deve exceder a carga estática básica. Uma sobrecarga estática resultará em:

• uma deformação permanente dos elementos rolantes,

• uma perda de desempenho devido a uma má distribuição das cargas,

• uma redução da vida útil dos materiais,

• um mau funcionamento mecânico (imprecisão, instabilidade, perda de produtividade),

• riscos à segurança dos usuários (elevadores, aviação, indústria…).

*O símbolo MPa corresponde à unidade de medida megapascal. Trata-se de uma unidade de pressão ou tensão equivalente a 1 milhão de pascais (^10⁶ Pa). Ela nos permite determinar a pressão de contato exercida nas superfícies de contato entre os elementos rolantes. 

Aplicação da carga estática

A carga estática é aplicada para suportar cargas pesadas sob movimento reduzido ou sem sofrer rotações. É fundamental compreender a importância da capacidade de carga estática no transporte de equipamentos pesados, pois ela determina a segurança e a eficiência do deslocamento de mercadorias.

Ela é encontrada, portanto:

• em máquinas pesadas, como máquinas-ferramentas, nas quais os rolamentos das prensas estão sujeitos a cargas elevadas;

• em equipamentos estáticos, como sistemas de pivô/suporte e prensas hidráulicas;

• no setor da aviação, especialmente nos trens de pouso;

• na indústria automotiva, para os pivôs da suspensão ou ainda nas caixas de câmbio;

• as turbinas eólicas contêm rolamentos de pás ou de naceles sujeitos a cargas pesadas, mas sem qualquer movimento.

O que é a carga dinâmica de um rolamento?

Fonte da imagem: SKF

A carga dinâmica básica determina a vida útil nominal de um rolamento. Ela representa a carga máxima que um rolamento pode suportar à temperatura ambiente quando as superfícies estão em movimento. Para garantir uma capacidade de carga dinâmica precisa, é essencial que os equipamentos de transporte se desloquem em linha reta sobre superfícies planas, levando em conta uma distribuição uniforme da carga e condições padrão. A carga dinâmica depende, portanto, essencialmente de movimentos oscilatórios ou rotacionais sob carga, mas também de vibrações e outros tipos de operação sob cargas alternadas de alta frequência.

A carga dinâmica básica de um rolamento é calculada de acordo com a Norma ISO 281, que permite calcular a vida útil nominal dos rolamentos.

É fundamental calcular a vida útil do rolamento para:

• estimar a longevidade do rolamento,

• otimizar a manutenção, minimizando os intervalos de substituição e os custos associados,

• escolher o rolamento adequado para sua aplicação,

• reduzir consideravelmente os riscos e as falhas,

• melhorar o desempenho geral dos diversos equipamentos.

Caso tenha alguma dúvida sobre a carga dinâmica, não hesite em entrar em contato conosco para obter assistência e orientação especializada.

Se compararmos as capacidades de carga estática e dinâmica dos rolamentos de esferas e dos rolamentos de rolos, perceberemos que sua capacidade de carga é diferente, seja na capacidade estática quanto na dinâmica. Em ambos os casos, o rolamento de rolos, com dimensões iguais às do rolamento de esferas, possuirá uma capacidade de carga maior graças à sua superfície de contato linear. Seu projeto distribui melhor as cargas; por isso, o rolamento de rolos sempre terá capacidades de carga estática e dinâmica maiores.

Tomemos como exemplo o rolamento de esferas 6206-2RS da marca SKF e o rolamento de rolos NU206-ECP da mesma marca; observamos que ambos possuem as mesmas dimensões. No entanto, se analisarmos sua capacidade de carga estática, percebemos que, para o rolamento de esferas, ela é de 11,2 kN, contra 32 kN para o rolamento de rolos. O mesmo se aplica à capacidade de carga dinâmica: 20,3 kN para o rolamento de esferas contra 56 kN para o rolamento de rolos. 

Para fazer sua escolha, tudo dependerá das suas necessidades. No entanto, para ajudá-lo a fazer a melhor escolha, não hesite em entrar em contato com nosso atendimento ao cliente. 

Newtons e quilonewtons: qual é a diferença?

Alguns conceitos básicos

O Newton (N) é a unidade de medida utilizada no Sistema Internacional (SI). 1 Newton corresponde à força necessária para acelerar uma massa de 1 kg a uma velocidade de 1 metro por segundo ao quadrado (1 m/s²).

O quilonewton (kN), por sua vez, é utilizado para forças maiores, como na mecânica.

1 kN equivale a 1.000 Newtons. 

1 N equivale a 0,001 quilonewton.

O quilonewton no cálculo de cargas estáticas e dinâmicas

Os quilonewtons desempenham um papel importante na durabilidade e na confiabilidade dos componentes, a fim de evitar deformações permanentes, fadiga ou até mesmo a ruptura dos componentes. São utilizados para avaliar o impacto da força exercida sobre um componente. Os rolamentos são avaliados em termos de capacidade de carga estática e dinâmica, o que permite determinar seu desempenho de acordo com o peso do equipamento de transporte e as condições de uso.

A carga estática em quilonewtons: a força constante exercida sobre um componente pode ser expressa em quilonewtons. Por exemplo, um rolamento com diâmetro de 100 mm pode suportar uma carga estática de 10 kN sem sofrer deformações irreversíveis. Essa carga é essencial para o dimensionamento dos componentes, garantindo sua estabilidade e segurança.

A carga dinâmica em quilonewtons: neste caso, a força é exercida sobre os componentes e varia de acordo com o movimento. Por exemplo, um eixo de acionamento em rotação pode gerar variações de força que, durante os diferentes movimentos, podem atingir 15 kN ou até mais. Portanto, essas flutuações de força durante o funcionamento devem ser levadas em consideração para garantir que os componentes possam suportar essas cargas cíclicas.

A vida útil do rolamento

A vida útil nominal básica de um rolamento

A vida útil nominal básica de um rolamento é uma estimativa satisfatória do desempenho de um rolamento. Ela é regida pela Norma ISO 281 e permite calcular a vida útil atingida por 90% dos rolamentos que operam sob carga dinâmica.

A vida útil nominal básica de um rolamento dependerá de vários fatores: rolamentos modernos, qualidade, carga mais baixa, condições de funcionamento favoráveis/desfavoráveis...

A seguir, as horas de funcionamento dos rolamentos por aplicações. 

Fonte da imagem: SNR