03-Vida Util Rolamento SNR

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Vida tilVida til nominalTipos de deteriorao Frmulas de base Carga dinmica de base do rolamento Carga dinmica equivalente P Definio Fator de carga axial Y Definio da capacidade esttica Carga esttica equivalente Cargas ou velocidades variveis Clculo de um eixo montado sobre dois rolamentos de contato angular Equilbrio radial do eixo Equilbrio axial do eixo Vida til requerida

5656 58 59 60 61 61 61 63 64 65 65 66 67

Vida til nominal corrigidaConfiabilidade dos rolamentos Definio do coeficiente a1 Confiabilidade para uma durao de funcionamento escolhida Determinao de a1 e da confiabilidade para uma durao escolhida Durao e confiabilidade de um conjunto de rolamentos influncia da lubrificao Poder de separao do lubrificante Teoria elasto-hidrodinmica (EHD) Determinao da viscosidade mnima necessria

6874 74 75 75 76 77 77 77 78

Parmetros influentes para a durao de vidaInfluncia da temperatura Temperaturas de funcionamento normais Influncia do jogo de funcionamento Rolamentos de contato radial sob carga radial Rolamentos de contato oblquo sob carga radial e axial Influncia de uma carga excessiva Influncia dos defeitos de forma e de posio dos suportes Defeito de forma Defeito de alinhamento

8080 80 81 81 81 82 82 82 82

Atrito e velocidade dos rolamentosAtrito Velocidade dos rolamentos Teoria da norma ISO 15312 Teoria SNR

8484 85 85 87

Vida tilVida til nominalTipos de deterioraoA medida principal do desempenho de um rolamento a sua vida til, ou seja, o nmero de revolues que ele pode efetuar antes do primeiro sinal de escamao na superfcie. Alm das deterioraes do tipo "gripagem", que podem ser conseqncia de uma lubrificao inadequada, as principais deterioraes encontradas podem ser classificadas em trs categorias: escamao profunda iniciada em profundidade (EPIP) escamao superficial iniciada em superfcie (ESIS) escamao profunda iniciada em superfcie (EPIS)Corpo rolante

Escamao profunda iniciada em profundidade (EPIP) Trata-se da deteriorao "convencional" de um rolamento funcionando em condies normais, ou seja, em presena de um filme de leo separador das superfcies em contato (corpo rolante/pista do anel). O princpio de construo do rolamento leva contatos entre corpos rolantes e anis que so a sede de cargas especficas muito elevadas. As presses de Hertz (figura ao lado) nesse nvel tm como conseqncia: solicitaes de compresso, mximas em superfcie, cujo valor pode atingir 3500 N/mm2 solicitaes de cisalhamento, mximas em subcamada, cujo valor pode atingir 1000 N/mm2 Se o nvel de carga suficiente e em condies de ambiente lubrificado limpo, (ver pg. 77) tipo EHD, as solicitaes alternadas s quais esto submetidas as pistas de rolamento levam a mais ou menos longo prazo a uma fissura no interior do material. Ela iniciase a partir de incluses situadas em subcamada na zona onde as solicitaes de Hertz so mximas. A fissura aparece na matriz na vizinhana de uma incluso. A fissura propaga-se em direo superfcie at provocar o desprendimento de uma partcula de ao, primeira manifestao da avaria por escamao.

Solicitaes Anel de rolamento

Solicitao de compresso Solicitao de cisalhamento

Profundidade

Corte microscpico: evoluo da escamao

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Escamao superficial iniciada em superfcie (ESIS) Em presena de pequenas partculas (de alguns m a 50 m) duras (superior dureza dos elementos do rolamento, seja 700 HV10), constata-se um desgaste dos elementos do rolamento devido ao contato metal/metal, uma conseqncia de uma lubrificao heterognea nesse local sensvel. Isso leva deteriorao das superfcies ativas sob uma forma de escamao muito superficial, semelhante a um "descascamento" de algumas dezenas de mcrons de profundidade e afetando uma superfcie extensa das pistas de rolamento. Esse processo de degradao lento. Ele da mesma natureza que o ocasionado por um filme de leo insuficiente devido a uma viscosidade muito baixa.

Fissuras

5 m

Escamao profunda iniciada em superfcie (EPIS) Quando a poluio se compe de partculas mais grosseiras (de 20 m a 300 m, e ainda maiores), a passagem da partcula entre o corpo rolante e o anel provoca uma deformao plstica local da pista do rolamento. O efeito dessa poluio varia conforme a dureza. Se a partcula suficientemente dctil, ela pode deformar-se plasticamente como "massa folhada" sem se romper. Por outro lado, se a partcula frgil, ela rompe-se ao passar pelo contato, deformando plasticamente os elementos do rolamento. Esses novos fragmentos comportam-se assim conforme o segundo mecanismo ESIS descrito anteriormente. Estamos diante de uma competio entre a degradao causada pela deformao plstica local devida reentrncia e a causada pelo desgaste abrasivo provocado pelos fragmentos de partcula. Degradao com partculas dcteis Degradao com partculas frgeis

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Vida tilVida til nominal(continuao)solicitao de trao

No caso de uma reentrncia, a escamao no se inicia diretamente no permetro dessa. Constata-se uma zona protegida no volume deformado plasticamente e a fissura surge alm dessa zona e leva a uma escamao profunda iniciada em superfcie (EPIS).

reentrncia

trinca propagao zona plstica zona no plstica

Levando em conta a diversidade das partculas constitutivas da poluio encontrada num leo de rgo mecnico e da sua evoluo granulomtrica em estado novo e aps rodagem, e tambm, considerando igualmente a natureza do corpo rolante (rolos ou esferas), que mais ou menos afetado pelo fenmeno de deslizamento, a deteriorao encontrada freqentemente um misto entre os tipos ESIS e EPIS.

Frmulas de baseA vida til de um rolamento pode ser calculada de modo mais ou menos preciso conforme as condies de funcionamento definidas. O mtodo mais simples, preconizado pela norma ISO 281, permite calcular a vida til alcanada por 90% dos rolamentos trabalhando sob carga dinmica.

O mtodo de clculo simplificado a seguir apia-se na fadiga do material como causa de falha (escamao tipo EPIP)

Para determinar a vida til simplificada conforme a norma ISO 281, calcula-se: Q A carga radial dinmica equivalente P Q A vida til nominal L10 ou n: 3 para os rolamentos ou batentes de esferas n: 10/3 para os rolamentos ou batentes de rolos V-se que: se P = C, L10 = 1 milho de revolues assim a carga sob a qual os rolamentos tm uma vida til nominal de um milho de revolues. Ela chamada tambm capacidade de carga dinmica.. P = X . Fr + Y . Fa L10 = (C / P)n 106 em revolues L10 = (C / P)n 106 /60N em hora

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Carga dinmica de base do rolamentoA carga dinmica de base do rolamento, definida no captulo correspondente a cada famlia, calculada conforme a norma ISO 281 com as frmulas a seguir: Rolamentos de esferas (para um dimetro de esferas < 25,4 mm)

C = fc(i . cos)0,7 Z7/ 9

2/ 3

. Dw1,829/ 27

Rolamentos de rolos

C = fc(i . l . cos)

Z

3/ 4

. Dw

Batente de esferas (para um dimetro de esferas < 25,4 e = 90)

C = fc . Z

2/ 3

. Dw1,8

Observao Q Nota-se que o expoente que afeta o dimetro Dw do corpo rolante superior ao que se refere ao seu nmero Z. No se pode ento comparar a capacidade de dois rolamentos de mesmo smbolo, mas de definio interna diferente considerando apenas o nmero de corpos rolantes. Os outros parmetros da frmula de clculo devem tambm intervir. Q Capacidade de carga dos rolamentos duplos Com relao aos rolamentos com duas fileiras de corpos rolantes (i = 2) ou os conjuntos constitudos de dois rolamentos idnticos, a capacidade (Ce) do conjunto a (C) de uma fileira multiplicada por: para os conjuntos de esferas para os conjuntos de rolos

20,7 = 1,625 27/9 = 1,715

V-se ento que o fato de dobrar um rolamento melhora a capacidade de carga do mancal de 62,5 ou 71,5% conforme o tipo utilizado. A capacidade de carga e, conseqentemente, a vida til no so dobradas.

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Vida tilVida til nominal(continuao)

Carga dinmica equivalente PP = X . Fr + Y . Fa X e Y = fatores de carga definidos na tabela a seguir Fa e Fr = esforos axial e radial aplicados ao rolamentoSrie ngulo Fa /C0 de contato 0,014 0,028 0,056 0,084 0,110 0,170 0,280 0,420 0,560 0,014 0,029 0,057 0,086 0,110 0,170 0,280 0,430 0,570

TipoRolamentos de esferas de contato radial com uma ou duas fileiras de esferas Rolamentos de esferas de contato radial com uma fileira de esferas com jogo residual superior ao jogo normal Rolamentos de esferas de contato oblquo com uma fileira de esferas Rolamentos de esferas de contato oblquo com duas fileiras de esferas Rolamento autocompensador de esferas Rolamentos de rolos cnicos Rolamentos autocompensadores de rolos Rolamentos de rolos cilndricos Batente de esferas de simples ou duplo efeito Batente autocompensador de rolos

Corte

e0,19 0,22 0,26 0,28 0,30 0,34 0,38 0,42 0,44

Fa / Fr e X Y

Fa / Fr > e X Y2,30 1,99 1,71 1,55 1,45 1,31 1,15 1,04 1,00 1,88 1,71 1,52 1,41 1,34 1,23 1,10 1,01 1,00

60-62-63-64 160-618-619 622-623 42-43

1

0

0,56

60-62-63-64 160-618-619 622-623

0,29 0,32 0,36 0,38 0,40 0,44 0,49 0,52 0,54 1,14 0,80 0,95 0,95 0,68 0,86Ver lista dos rolamentos Ver lista dos rolamentos Ver lista dos rolamentos

1

0

0,46

72-73 QJ2-QJ3 32-33 32..A-33..A 52-53 32..B-33..B 12-13 22-23 112-113 302-303-313 320-322-322..B 323-323..B 330-331-332 213-222-223 230-231-232 240-241 N..2-N..3-N..4 N..10 N..22-N..23 511-512-513 514

40 30 35 35 25 32

1 1 1 1 1 1 1

0 0 0 0,66 0,92 0,73Ver lista dos rolamentos

0,35 0,39 0,37 0,60 0,67 0,62 0,65

0,57 0,76 0,66 1,07 1,41 1,17Ver lista dos rolamentos Ver lista dos rolamentos Ver lista dos rolamentos

1

0

0,40

1

Ver lista dos rolamentos

0,67

1

1,