Tempo de vida dos rolamentos: Quanto tempo podem durar?

Qual é o tempo de vida útil de um rolamento?

Em primeiro lugar, é essencial clarificar que a pergunta "Durante quanto tempo pode um rolamento ser utilizado?" implica que o rolamento já está em serviço e pergunta sobre a sua duração de utilização.

Esta discussão não inclui o tempo de armazenamento dos rolamentos não utilizados.

A duração da utilização de um rolamento também depende de outra norma, ou seja, em que estado é que um rolamento é considerado inutilizável?

De um modo geral, consideramos que um rolamento falhou quando já não consegue apresentar o desempenho projetado durante o funcionamento. A falha do rolamento é classificada em duas situações:

• Em primeiro lugar, o rolamento perde completamente a sua funcionalidade e não pode rodar.
• Em segundo lugar, o rolamento perde parcialmente o seu desempenho, mas pode continuar a funcionar. No entanto, ocorreram anomalias na precisão de funcionamento, vibração, etc., do sistema de veios.

Explicações claras para as duas situações anteriores tipos de rolamentos As falhas podem ser encontradas nas normas de análise de falhas de rolamentos correspondentes. No entanto, é de notar que o facto de um rolamento "avariado" ser considerado "inutilizável" depende da situação específica do utilizador.

Normalmente, há várias formas de definir o ponto em que um rolamento se torna "inutilizável":

Com base na definição de rolamento falha por fadigaÉ quando aparece a primeira lasca de fadiga no corpo rolante ou na superfície da pista. Nesta altura, o rolamento já sofreu falha por fadiga. Por outras palavras, quando atinge este estado, o rolamento fica "inutilizável".

A determinação do momento em que um rolamento se torna "inutilizável" pode ser efectuada de várias formas:

Em primeiro lugar, de acordo com a definição de falha por fadiga da chumaceira, é o momento em que aparece a primeira lasca de fadiga no elemento rolante ou na superfície da pista. Nesta altura, a chumaceira sofreu uma falha por fadiga. Por outras palavras, a chumaceira torna-se "inutilizável" neste estado.

Em segundo lugar, em condições reais de trabalho, quando aparece a primeira lasca de fadiga, o estado de funcionamento do rolamento por vezes não se altera significativamente. Por exemplo, pode não haver um aumento percetível da vibração da chumaceira. Especialmente nas fases iniciais da falha, pode ser difícil de detetar. Nesta altura, a temperatura da chumaceira é geralmente normal. Aos olhos de muitos utilizadores, esta chumaceira ainda é "utilizável".

Em terceiro lugar, se a situação acima continuar a desenvolver-se, a falha da chumaceira progride, levando eventualmente a um aumento da vibração e da temperatura da chumaceira. Nesta altura, é possível determinar se a chumaceira é "inutilizável" de acordo com as normas de vibração ou temperatura do equipamento relacionado. Portanto, o padrão de "inutilização" vem dos padrões relevantes. Antes de atingir este padrão, embora a chumaceira possa já estar "doente", ainda é "utilizável".

Em quarto lugar, em alguns casos em que a exigência de precisão do veio não é elevada, mesmo na situação acima referida, desde que o rolamento possa rodar, é considerado utilizável. Não é considerado "inutilizável" até ao dia em que fica preso e não pode rodar.

Por conseguinte, antes de analisar a questão de "durante quanto tempo um rolamento pode ainda ser utilizado", é necessário determinar qual é a norma para "ainda utilizável". Caso contrário, seria impossível discutir essa possibilidade de utilização.

Os factores que influenciam a usabilidade de um rolamento

Já discutimos anteriormente os diferentes critérios para determinar se um rolamento ainda é utilizável e introduzimos o conceito de falha do rolamento. Ao discutir a usabilidade de uma chumaceira, precisamos primeiro de estabelecer um padrão e depois explorar os factores que a afectam dentro desse padrão.

Geralmente, o cálculo da vida nominal básica é um método de verificação comum para rolamentos. Para a nossa discussão, podemos utilizar a definição deste cálculo, ou seja, o tempo até que ocorra o primeiro ponto de falha na chumaceira.

Como sabemos, um rolamento é constituído por componentes como corpos rolantes, gaiolas, pistas, vedantes e massa lubrificante. No seu conjunto, se alguma parte de um rolamento falhar, considera-se que todo o rolamento falhou ou está "inutilizável".

Considerando os vários componentes de um rolamento, temos o seguinte:

Elementos de rolamento e corridas:

A vida útil de um rolamento é normalmente definida pela sua vida à fadiga, que está relacionada com a carga e a velocidade do rolamento. Assim, a vida útil dos corpos rolantes e das pistas de um rolamento é influenciada pela carga e pela velocidade do rolamento. Diferentes cargas e velocidades resultam em diferentes tempos de vida dos rolamentos. Naturalmente, os engenheiros mecânicos podem ver estes factores no cálculo da vida útil da chumaceira.

Para ilustrar isto em termos simples: um rolamento, quando girado à mão (equivalente a nenhuma carga, baixa velocidade), é quase impossível de desgastar, o que implica uma vida muito longa (quase infinita). No entanto, o mesmo rolamento sob uma grande carga e alta velocidade pode falhar rapidamente. Por conseguinte, para estimar aproximadamente a vida à fadiga de um rolamento, a carga e a velocidade devem ser tidas em conta. Uma simples pergunta como "quanto tempo pode durar um rolamento?" não pode dar uma resposta.

Gaiolas:

As gaiolas suportam tensões alternadas no interior de uma chumaceira e, em condições normais, também sofrem fadiga. Quando as condições de funcionamento mudam, as gaiolas podem também ser sujeitas a uma carga adicional.

No entanto, em condições normais, a carga sofrida pelas gaiolas é significativamente menor do que a dos corpos rolantes e das pistas. Por conseguinte, na maioria dos casos, a vida à fadiga das gaiolas excede a do rolamento. (As excepções ocorrem em condições de funcionamento anormais.) Além disso, as gaiolas feitas de diferentes materiais podem ser afectadas pela temperatura ambiente, que não iremos aprofundar aqui.

Vedações:

Para vedações sem contacto, como os protectores contra poeiras, que normalmente não sofrem cargas significativas, a sua vida à fadiga pode ser considerada quase infinita (exceto em condições anormais). No entanto, se tivermos em conta as reacções químicas entre o guarda-pó e o ambiente externo, como os poluentes (por exemplo, oxidação lenta), é necessária uma avaliação adicional.

Para os vedantes de contacto, normalmente feitos de borracha, a sua vida útil é influenciada pelo desgaste no lábio e pelas reacções químicas entre o próprio material do vedante e o ambiente externo, incluindo os poluentes (como a oxidação lenta). O desgaste no lábio do vedante está relacionado com a pressão do lábio, a velocidade de movimento relativa e a resistência ao desgaste do material do vedante. Os fabricantes de vedantes devem dispor de dados de ensaio relevantes.

Lubrificação:

As chumaceiras de rolamento são normalmente lubrificadas com massa lubrificante, cujo tempo de vida pode ser estimado de acordo com o tempo de vida geral dos lubrificantes. Os leitores interessados podem consultar livros como "Motor Aplicação de rolamentos Technology" e "Motor Bearing Failure Diagnosis and Analysis" para cálculos.

Além disso, a massa lubrificante em rolamentos não operacionais (em estado de não funcionamento) está sujeita a oxidação pelo ar. Esta informação pode ser obtida junto dos respectivos fabricantes.

Durante quanto tempo podem ser utilizados os rolamentos?

Depois de discutir as normas para a utilização de rolamentos, os factores que influenciam a duração da utilização de um rolamento, é altura de dar uma resposta clara aos engenheiros que estão interessados nos resultados.

É mais correto dizer que se trata de um requisito do que de uma resposta. Porque quando os engenheiros de motores estão a conceber estruturas e a selecionar rolamentos, têm de calcular com base neste tempo de vida. Caso contrário, o processo de seleção não pode ser concluído.

Geralmente, os requisitos de vida útil para rolamentos em motores industriais comuns de pequena e média dimensão podem ser encontrados nos manuais de projeto mecânico e nos manuais técnicos fornecidos pelos fornecedores de rolamentos.

Embora existam algumas discrepâncias entre estes valores recomendados, eles são em grande parte semelhantes. Normalmente, durante os cálculos, considera-se uma vida útil entre 20.000 e 40.000 horas.

Note-se que esta gama não menciona a velocidade, a carga, o tipo de rolamento, etc. Por conseguinte, trata-se de um requisito de conceção e, se a vida útil efectiva de uma chumaceira não puder cumprir este requisito, é necessário discutir com os fabricantes relevantes.

Mesmo que surjam tais discussões, tal não implica que o rolamento não esteja em conformidade, uma vez que há muitos factores relevantes envolvidos.

Por último, esta gama aplica-se apenas a motores industriais gerais. Para os equipamentos especializados, as exigências podem variar. Por exemplo, electrodomésticos, equipamentos de energia eólica, etc. Os engenheiros podem consultar as normas relevantes para estes casos.