Rolamentos de esferas de precisão vs. rolamentos de rolos: escolha por carga, velocidade, desalinhamento e custo

A carga radial exclui os rolamentos de esferas de precisão?

Comece pela carga, porque é o único critério que pode eliminar um tipo de imediato. Um rolamento de esferas contacta o seu caminho de rolamento num ponto; um rolo contacta ao longo de uma linha, pelo que a mesma carga é distribuída por uma área maior e a tensão de pico é menor^9,18,19,21. É por causa desta geometria que os rolamentos de rolos são a escolha adequada para cargas radiais elevadas e os rolamentos de esferas não o são^9,18,21. Em aplicações de rodízios, a passagem de um rolamento de esferas anular para um rolamento de rolos aumenta a capacidade de carga em +50 a +100%⁴. Uma fonte estabelece um limiar de 1,500 lb por roda, acima do qual recomenda um rolamento de rolos (agulhas em gaiola ou cone cónico) ou um rolamento de esferas de duas carreiras⁴. Considere isso como o exemplo de aplicação dessa fonte e não como uma regra geral. Se a sua carga radial for elevada, a decisão está efetivamente tomada antes de a velocidade ou o custo entrarem na discussão. Se for ligeira a moderada, os rolamentos de esferas continuam em jogo e as verificações seguintes decidem.

A velocidade de funcionamento exclui os rolamentos de rolos?

A velocidade atua na direção oposta. Os rolamentos de esferas geram menos atrito e calor do que os rolamentos de rolos, e é isso que lhes permite funcionar mais depressa; os rolamentos de rolos são preferidos em velocidades baixas com cargas pesadas^19,21,28. Uma fonte cita fusos de precisão a funcionar a ≥30,000 rpm com rolamentos de esferas¹⁹; trata-se de um valor ao nível do fornecedor. Por isso, interprete-o como uma ilustração da tendência e não como uma classificação que possa aplicar à sua máquina. Em termos de rodízios, uma fonte observa que acima de 5 mph a tabela de classificação padrão deixa de se aplicar e devem especificar-se rolamentos de precisão de alta velocidade ou de grau AGV, classificados para velocidades de referência mais elevadas². Novamente, um exemplo específico de aplicação. A questão prática para si é saber se a velocidade exigida se situa no intervalo em que o atrito dos rolos se torna um problema de calor. As fontes não publicam velocidades limite ou de referência para uma determinada classe de lubrificação e precisão, pelo que deve pedir ao fornecedor esse valor para a sua velocidade e carga reais.

A montagem consegue manter o alinhamento exigido por um rolamento de rolos?

O contacto linear exige um alinhamento quase perfeito, e é aqui que os rolamentos de rolos perdem vida útil de forma silenciosa. Um desalinhamento de apenas 0.5° pode reduzir a vida útil de um rolamento de rolos cónicos em 40%, enquanto os rolamentos de esferas de ranhura profunda toleram até 3°¹⁹. Estes dois valores provêm de uma fonte de nível de fornecedor, pelo que devem ser usados para comparar os dois tipos e não como limites de aceitação para a sua máquina. Quando se prevê que o desalinhamento exceda 0.5°, os rolamentos de rolos cónicos não são adequados, e as alternativas são rolamentos de esferas ou rolamentos autocompensadores de rolos¹⁹. Os rolos esféricos oferecem 1.5–2.5° de capacidade de inclinação e os rolamentos de esferas com pistas flexíveis alcançam 1.8°¹⁹. Antes de especificar um rolamento de rolos, verifique o alinhamento que o alojamento, o veio e o crescimento térmico irão realmente produzir. Se não conseguir manter o alinhamento, a vantagem de carga do rolamento de rolos não sobreviverá ao ciclo de trabalho.

Precisa de rigidez axial ou de elevada capacidade de carga axial?

São dois requisitos diferentes e apontam para rolamentos diferentes. Os rolamentos de esferas de contacto angular proporcionam rigidez axial até 280 N/μm com repetibilidade submicrométrica, o que os torna adequados para posicionamento de precisão sob carga ligeira a moderada, mas fatigam-se rapidamente acima de 10 kN de carga axial¹⁹. Os rolamentos autocompensadores de rolos alinham-se automaticamente e absorvem impactos em cargas radiais elevadas, à custa de um binário de atrito 30–50% superior ao dos rolamentos de esferas¹⁹. Ambos os valores são de nível de fornecedor, pelo que devem ser encarados como uma comparação da fonte e não como valores de catálogo. Se a sua aplicação necessita de repetibilidade submicrométrica, o rolamento de esferas é o tipo a analisar; se tem de suportar cargas axiais elevadas, é na família dos rolamentos de rolos que deve procurar. As fontes não publicam valores de rigidez sob uma pré-carga ou folga definida, pelo que deve solicitar ao fornecedor a constante elástica correspondente à sua pré-carga antes de confiar em qualquer dos valores.

O custo adicional da precisão justifica-se pelo custo total de propriedade?

Os rolamentos de esferas de precisão custam mais do que os rolamentos de esferas ou de rolos correntes, e os conjuntos duplex pré-carregados custam cerca de 3.5× as unidades correntes^19,21,29. Esse custo adicional só se justifica quando a própria aplicação exige elevada precisão, suavidade de funcionamento e fiabilidade; para movimentação industrial corrente ou equipamento comercial convencional, a atualização pode não ser necessária²⁹. O contrapeso é a manutenção. Os rolamentos de esferas de precisão vedados são lubrificados para toda a vida útil, reduzem a resistência ao rolamento em 10–15% face a um rolamento de esferas anular corrente e prolongam a vida útil em 5–10× nos casos em que os planos de lubrificação com massa não são cumpridos^4,15. Portanto, a questão do custo não se resume ao preço unitário: se a sua instalação não conseguir cumprir um plano de lubrificação com massa, o rolamento de precisão vedado altera a carga de manutenção. E, se conseguir, o custo adicional é mais difícil de justificar. As fontes não publicam preços unitários, custos de maquinação de caixas ou veios, nem custos de intervalos de substituição, pelo que essa comparação deve ser construída a partir de cotações de fornecedores.

O que confirmar com o fornecedor antes do pedido de cotação

• ✓Capacidades de carga dinâmica C e estática C0 para o tamanho de furo candidato, tanto para a opção de esferas como de rolos
• ✓Vida nominal L10 sob o seu espectro de cargas radial e axial, e não o valor padrão de catálogo
• ✓Velocidade limite ou de referência para a classe de lubrificação e precisão que vai efetivamente utilizar
• ✓Rigidez radial e axial com a pré-carga ou folga especificada
• ✓Classe de tolerância, excentricidade radial e excentricidade axial para o grau de precisão cotado
• ✓Preço unitário, custo de maquinagem da caixa e do veio, e custo do intervalo de substituição
• ✓Envelope da caixa necessário para o seu furo, para ambos os tipos

Onde as fontes divergem sobre custo

A direção do custo não é consensual entre as fontes, pelo que não deve encarar nenhuma das afirmações como regra de mercado. Verifique com as suas próprias cotações.

Sources

1. 2 casterhq.com — Industry publication
2. 4 casterhq.com — Industry publication
3. 9 castercentral.com — Industry publication
4. 15 www.casterconcepts.com — Manufacturer technical documentation
5. 18 bullcaster.com — Manufacturer technical documentation
6. 19 flowmachinery.com — Unclassified source
7. 21 techincastor.com — Manufacturer technical documentation
8. 28 bullcaster.com — Manufacturer technical documentation
9. 29 www.globe-caster.com — Industry peer technical page