Qual é a vida útil de um rolamento?
Primeiramente é fundamental esclarecer que a questão “Por quanto tempo um rolamento pode ser utilizado?” implica que o rolamento já está em serviço e pergunta sobre sua duração útil.
Esta discussão não inclui o tempo de armazenamento de rolamentos não utilizados.
O tempo de utilização de um rolamento também depende de outra norma, ou seja, em que condições um rolamento é considerado inutilizável?
Geralmente, consideramos que um rolamento falhou quando não consegue mais fornecer o desempenho projetado durante a operação. A falha do rolamento é categorizada em duas situações:
- Primeiro, o rolamento perde completamente a sua funcionalidade e não consegue girar.
- Em segundo lugar, o rolamento perde parcialmente o seu desempenho, mas ainda pode funcionar. No entanto, ocorreram anomalias na precisão operacional, vibração, etc., do sistema de eixo.
Explicações claras para os dois tipos de falhas de rolamentos acima podem ser encontradas nos padrões de análise de falhas de rolamentos correspondentes. No entanto, é perceptível que a possibilidade de um rolamento “com defeito” ser considerado “inutilizável” depende da situação específica do usuário.
Normalmente, existem diversas maneiras de definir o ponto em que um rolamento se torna “inutilizável”:
Com base na definição de falha por fadiga do rolamento, é quando a primeira fragmentação por fadiga aparece no corpo rolante ou na superfície da pista. Neste ponto, o rolamento sofreu falha por fadiga. Em outras palavras, uma vez atingido esse estado, o rolamento fica “inutilizável”.
A determinação de quando um rolamento se torna “inutilizável” pode ser feita de diversas maneiras:
Primeiramente, de acordo com a definição de falha por fadiga do rolamento, é o momento em que a primeira lasca por fadiga aparece no corpo rolante ou na superfície da pista. Neste ponto, o rolamento sofreu falha por fadiga. Em outras palavras, o rolamento torna-se “inutilizável” neste estado.
Em segundo lugar, em condições reais de trabalho, quando aparece a primeira fragmentação por fadiga, o estado operacional do rolamento às vezes não muda significativamente. Por exemplo, pode não haver um aumento perceptível na vibração do rolamento. Especialmente nos estágios iniciais da falha, pode ser difícil detectá-la. Neste ponto, a temperatura do rolamento geralmente está normal. Aos olhos de muitos usuários, este rolamento ainda é “utilizável”.
Em terceiro lugar, se a situação acima continuar a evoluir, a falha do rolamento progride, eventualmente levando a um aumento na vibração e na temperatura do rolamento. Neste momento, você pode determinar se o rolamento está “inutilizável” de acordo com os padrões de vibração ou temperatura do equipamento relacionado. Portanto, o padrão de “inutilização” vem de padrões relevantes. Antes de atingir esse padrão, embora o rolamento já possa estar “doente”, ele ainda é “utilizável”.
Em quarto lugar, em alguns casos em que o requisito de precisão do eixo não é alto, mesmo na situação acima, desde que o rolamento possa girar, ele é considerado utilizável. Não é considerado “inutilizável” até o dia em que fica preso e não consegue girar.
Portanto, antes de analisar a questão de “por quanto tempo um rolamento ainda pode ser usado”, é necessário determinar qual é o padrão para “ainda utilizável”. Caso contrário, seria impossível discutir tal usabilidade.
Os fatores que influenciam a usabilidade de um rolamento
Já discutimos anteriormente os diferentes critérios para determinar se um rolamento ainda pode ser usado e introduzimos o conceito de falha do rolamento. Ao discutir a usabilidade de um rolamento, primeiro precisamos estabelecer um padrão e depois explorar os fatores que o afetam dentro desse padrão.
Geralmente, o cálculo básico da vida nominal é um método de verificação comum para rolamentos. Para nossa discussão, podemos usar a definição deste cálculo, ou seja, o tempo até que ocorra o primeiro ponto de falha dentro do rolamento.
Como sabemos, um rolamento consiste em componentes como corpos rolantes, gaiolas, pistas, vedações e graxa. Como um todo, se qualquer parte de um rolamento falhar, todo o rolamento será considerado como tendo falhado ou “inutilizável”.
Considerando os diversos componentes de um rolamento, temos o seguinte:
Elementos rolantes e pistas:
A vida útil de um rolamento é geralmente definida pela sua vida em fadiga, que está relacionada à carga e à velocidade do rolamento. Assim, a vida útil dos corpos rolantes e pistas de um rolamento é influenciada pela carga e pela velocidade do rolamento. Diferentes cargas e velocidades resultam em diferentes vidas úteis dos rolamentos. É claro que os engenheiros mecânicos podem ver esses fatores no cálculo da vida útil do rolamento.
Para ilustrar isto em termos simples: um rolamento, quando girado manualmente (equivalente a sem carga, baixa velocidade), é quase impossível de desgastar, implicando uma vida útil muito longa (quase infinita). No entanto, o mesmo rolamento sob uma grande carga e alta velocidade pode falhar rapidamente. Portanto, para estimar aproximadamente a vida útil em fadiga de um rolamento, a carga e a velocidade devem ser levadas em consideração. Uma pergunta simples como “quanto tempo pode durar um rolamento?” não pode fornecer uma resposta.
Gaiolas:
As gaiolas suportam tensões alternadas dentro de um rolamento e, em condições normais, também sofreriam fadiga. Quando as condições de operação mudam, as gaiolas também podem estar sujeitas a carga adicional.
No entanto, em condições normais, a carga sofrida pelas gaiolas é significativamente menor do que a dos corpos rolantes e pistas. Portanto, na maioria dos casos, a vida à fadiga das gaiolas excede a do rolamento. (Exceções ocorrem sob condições operacionais anormais.) Além disso, gaiolas feitas de diferentes materiais podem ser afetadas pela temperatura ambiente, sobre a qual não nos aprofundaremos aqui.
Selos:
Para vedações sem contato, como tampas contra poeira, que normalmente não sofrem cargas significativas, sua vida útil à fadiga pode ser considerada quase infinita (exceto sob condições anormais). No entanto, se tivermos em conta as reações químicas entre a cobertura de poeira e o ambiente externo, tais como poluentes (por exemplo, oxidação lenta), é necessária uma avaliação adicional.
Para vedações de contato, geralmente feitas de borracha, sua vida útil é influenciada pelo desgaste na borda e pelas reações químicas entre o próprio material da vedação e o ambiente externo, incluindo poluentes (como oxidação lenta). O desgaste no lábio de vedação está relacionado à pressão do lábio, à velocidade relativa do movimento e à resistência ao desgaste do material de vedação. Os fabricantes de vedações devem ter dados de teste relevantes.
Lubrificação:
Os rolamentos são comumente lubrificados com graxa, cuja vida útil pode ser estimada de acordo com a vida útil geral dos lubrificantes. Os leitores interessados podem consultar livros como “Tecnologia de aplicação de rolamentos de motores” e “Diagnóstico e análise de falhas de rolamentos de motores” para cálculos.
Além disso, a graxa em rolamentos não operacionais (em estado de não funcionamento) está sujeita à oxidação pelo ar. Esta informação pode ser obtida junto aos fabricantes relevantes.
Por quanto tempo os rolamentos podem ser usados?
Depois de discutir os padrões de uso de rolamentos e os fatores que influenciam o tempo de uso de um rolamento, é hora de fornecer uma resposta clara aos engenheiros que estão interessados nos resultados.
É mais correto dizer que isso é um requisito e não uma resposta. Porque quando os engenheiros de motores projetam estruturas e selecionam rolamentos, eles precisam calcular com base nessa vida útil. Caso contrário, o processo de seleção não poderá ser concluído.
Geralmente, os requisitos de vida útil para rolamentos em motores industriais comuns de pequeno e médio porte podem ser encontrados em manuais de projeto mecânico e manuais técnicos fornecidos por fornecedores de rolamentos.
Embora existam algumas discrepâncias nestes valores recomendados, eles são bastante semelhantes. Normalmente durante os cálculos é considerada uma vida útil entre 20.000 a 40.000 horas.
Observe que esta faixa não menciona velocidade, carga, tipo de rolamento, etc. Portanto, este é um requisito de projeto e, se a vida útil real de um rolamento não puder atender a esse requisito, será necessário realizar discussões com os fabricantes relevantes.
Mesmo que surjam tais discussões, isso não significa que o rolamento não esteja em conformidade, pois há muitos fatores relevantes envolvidos.
Por último, esta gama aplica-se apenas a motores industriais em geral. Para equipamentos especializados, os requisitos podem variar. Por exemplo, eletrodomésticos, equipamentos de energia eólica, etc. Os engenheiros podem consultar as normas relevantes para estes casos.
