Componentes fundamentais para o movimento controlado em sistemas de máquinas, os rolamentos podem ser produzidos com esferas ou roletes e apresentarem estruturas cônicas, esféricas ou cilíndricas. Conforme sua construção, essas peças podem ser radiais, de empuxo (axiais) ou de contato angular. Basicamente, os roletes ou esferas estão montados em um separador – normalmente de aço ou nylon – e ficam apoiados em suas pistas.

Embora tenham sido desenvolvidos para suportar cargas radiais, os rolamentos de esferas de contato angular também apresentam desempenho relativamente bom com cargas axiais ou combinadas. As esferas se assentam sobre pistas côncavas e são mantidas na posição por um separador metálico ou plástico.

Os rolamentos de esferas de contato angular podem ser construídos com uma ou duas carreiras de esferas. Os rolamentos de carreira simples foram projetados para uso com cargas combinadas, mas com alta carga de empuxo em um sentido, suficiente para inviabilizar o uso de rolamentos radiais de esferas. Sua capacidade de suportar cargas axiais, portanto, é significativamente maior que a dos rolamentos convencionais de esferas de mesmas dimensões.

Os rolamentos radiais de rolos cônicos, por sua vez, apresentam projetos mais comuns com carreira simples, consistindo de um conjunto de pista interna, roletes cônicos e separador (cone), além de uma capa externa, em cujo interior circulam os roletes. Normalmente, são montados aos pares, em posições invertidas.

Há ainda os rolamentos radiais de rolos cilíndricos e esféricos, que são formados por um anel externo, um anel interno e um conjunto de roletes com o respectivo separador. Dependendo da aplicação, um dos anéis possui dois ressaltos para guiar os roletes, enquanto o outro possui um ou nenhum, podendo ser separado do conjunto para montagem e desmontagem.

Esse tipo de rolamento pode suportar cargas radiais pesadas e cargas axiais leves em um único sentido. No caso dos rolos esféricos, têm o formato de barrilete e características autocompensadoras de desalinhamento.

De modo geral, os rolamentos axiais de esferas são projetados para suportar cargas axiais, embora alguns possam suportar também cargas radiais. A construção compreende duas pistas iguais com sulco para as esferas e um separador para as mesmas. São comumente utilizados para cargas mais leves e velocidades maiores que as dos rolamentos axiais de roletes.

Os rolamentos cilíndricos e esféricos podem suportar cargas pesadas em velocidades moderadas (15 m/s na periferia da pista), devendo operar sob carga contínua para apresentar desempenho satisfatório. Os rolamentos de rolos esféricos têm maior capacidade de carga, com baixo atrito e alinhamento contínuo, podendo suportar cargas axiais ou combinadas.

Os rolamentos de rolos cônicos são projetados para suportar cargas radiais, axiais ou combinadas. Possuem duas pistas cônicas iguais sobre as quais gira um conjunto de roletes cônicos de perfil controlado, distribuídos igualmente graças a um separador. As duas pistas e os roletes convergem para um mesmo ponto no centro do rolamento. São mais usados em aplicações nas quais é preciso resistir a cargas de empuxo extremamente altas e cargas de choque.

SELEÇÃO

Existem diversos critérios de desempenho para a seleção de rolamentos, baseados na resistência à fadiga, esforços previstos, limites de temperatura, velocidade máxima etc. Basicamente, utilizam-se dois valores nominais básicos de carga para rolamentos: estático e dinâmico.

O valor dinâmico é usado para estimar a vida útil, enquanto o estático, para determinar a carga máxima que pode ser aplicada ao rolamento quando não está em rotação. Para um eixo com dois mancais, as cargas radiais são determinadas pelo afastamento entre os mesmos (distribuição efetiva) e pelas forças aplicadas, ou seja, seus componentes horizontais e verticais dentro de um plano de referência conveniente, mas ainda pelos momentos com relação à posição dos mancais e pelas reações aos esforços em cada um deles. Destaque-se que, para eixos com três ou mais mancais, as soluções são significativamente mais complexas.

Quando se aplica uma carga sobre um rolamento de rolos cônicos (ou de contato angular), as forças internas são normais à pista do mesmo. Essas forças possuem componentes radiais e axiais. Com a exceção dos casos de carga axial pura, a pista interna e o eixo sofrem momentos impostos pelas componentes axiais das cargas assimétricas sobre os elementos de rotação.

Para um rolamento de rolos cônicos, define-se como centro efetivo o ponto de intersecção entre a normal da pista externa e a linha de centro do eixo (pode ser considerada como um valor aproximado para rolamentos de contato angular). A distância de distribuição seria então a distância entre os centros efetivos dos dois mancais.

É possível demonstrar matematicamente que, se o eixo for suportado em seus centros efetivos e não nos centros geométricos, os momentos se tornam desprezíveis no cálculo das cargas radiais. No caso de rolamentos de rolos esféricos, eventuais desalinhamentos são compensados sem a criação de esforços internos, evitando a criação de momentos a serem absorvidos pelos mancais.

CÁLCULOS

Para comparar a carga sobre um rolamento que não esteja em rotação com sua capacidade estática básica, é necessário definir sua carga estática equivalente. Essa carga é definida como sendo a carga puramente axial ou radial (a mais adequada ao caso), que gera uma pressão de contato no centro do componente rotativo mais solicitado igual à resultante dos esforços combinados.

Para o cálculo da vida média, será necessário calcular uma carga radial dinâmica equivalente, definida como uma carga radial única que, quando aplicada sobre o mancal, resultará na mesma vida útil do mancal submetido aos esforços combinados.

A relação entre as cargas radiais e axiais, juntamente com a quantidade de roletes em contato com a pista, é que determina a zona de carga do rolamento. Em situações de carga exclusivamente radial, assume-se que metade dos roletes está suportando a carga, ou seja, que a zona de carga é de 180o. Em rolamentos axiais, no entanto, a ocorrência de cargas radiais torna os cálculos bem mais complexos.

VALORES NOMINAIS

Como foi mostrado acima, existem diversos critérios de determinação da vida útil de um rolamento. Se for considerada a fadiga, a vida é definida como aquela que causa uma área de lascamento de 6 mm2. A vida nominal é definida como aquela que será atingida por 90% de um grupo de rolamentos aparentemente iguais, antes da chegada ao limite estabelecido. Para esse cálculo, são usadas funções estatísticas.

Para enfatizar a relação entre as condições de referência e o ambiente real de operação, foram agregados diversos fatores de ajuste de desempenho às equações usuais de cálculo de vida útil. Os principais são: confiabilidade (percentual do lote que deverá atingir a vida útil esperada), qualidade do material de fabricação, concentração de resíduos no lubrificante em relação aos padrões ISO, zona de carga, carga dinâmica equivalente, diferença entre as velocidades da pista interna e externa e desalinhamento.

CAMPANHA INCENTIVA O USO DE ROLAMENTOS ORIGINAIS

Segundo dados da NTN, uma das principais fabricantes do setor, cerca de 20% dos rolamentos consumidos hoje no mundo são falsificados. Diante deste cenário, o Grupo Hidrau Torque (GHT) desenvolveu uma campanha em parceria com a fabricante destacando a importância do uso de componentes originais. “Na maioria das vezes, a quebra deste componente causa sérios problemas”, diz o consultor técnico do GHT, Claudio Ferreira. “Isso interrompe a função principal de equipamentos como escavadeiras e caminhões fora de estrada, exigindo que a troca seja realizada, o que resulta tanto em hora de máquina parada quanto no aumento de custo para as empresas.”

O especialista explica que o travamento de um rolamento pode ter inúmeras causas, como folgas ou contaminação do óleo, causada pela oxidação de partículas soltas. “Essa contaminação pode resultar na má fluidez do óleo, o que, consequentemente, prejudica o sistema de segurança da máquina, entre outras implicações”, diz. E mesmo que a identificação não seja uma tarefa fácil, a empresa dá algumas dicas que podem ajudar neste processo. “Muitas vezes, os rolamentos falsos são embalados da mesma forma que os originais, o que dificulta ainda mais a identificação”, conta o gerente de qualidade e materiais do GHT, Marco Antônio Silva.

No entanto, existem algumas formas de comprovar a veracidade do produto. A mais óbvia é o custo do produto. “Quando existe uma discrepância muito grande no preço do mesmo produto, de um fornecedor para outro, é preciso ficar em alerta”, complementa Silva, destacando que ficar atento ao código de identificação gravado no rolamento também é uma dica valiosa, bem como só comprar peças de empresas confiáveis. Ele conta, ainda, que algumas companhias têm desenvolvido ferramentas que podem auxiliar o consumidor. A NTN, por exemplo, lançou recentemente um aplicativo chamado “NTN Authenti Bear”, que possibilita a leitura do QR Code impresso na embalagem do rolamento. Se o produto for original, o aplicativo mostrará informações sobre a sua produção. “No entanto, se ainda assim houver dúvidas sobre a autenticidade do item, a orientação é entrar em contato com o fabricante da marca ou com um distribuidor autorizado”, finaliza.