Por que ocorre a sobrecarga do rolamento e como pode ser prevenida?

Os rolamentos, como um componente-chave de equipamentos mecânicos, desempenham o papel de suporte e sustentação para garantir o funcionamento suave e eficiente do equipamento sob várias condições de carga. Seja em um motor ou em uma caixa de engrenagens, os rolamentos devem ser capazes de suportar as cargas radiais e axiais geradas durante a operação. No entanto, quando a carga real do rolamento excede seu limite de design, ocorre um fenômeno de supercarga. A supercarga não apenas levará ao falha prematura do rolamento, mas também pode causar falhas mais graves no equipamento.

O que é supercarga de rolamento?

Sobrecarga do rolamento refere-se à situação em que a carga suportada pelo rolamento durante o uso excede sua capacidade de carga nominal. A carga nominal geralmente é um valor calculado teoricamente com base em condições padrão fornecidas pelo fabricante do rolamento, e o uso inadequado no trabalho real, como carga excessiva, impacto súbito, etc., podem todos levar à sobrecarga. A sobrecarga pode ocorrer durante a operação de longo prazo do equipamento ou pode ocorrer instantaneamente sob cargas de impacto repentinas.

Os riscos da sobrecarga do rolamento
De acordo com normas de materiais como ISO 281 e ISO 15243, a sobrecarga do rolamento pode causar os seguintes vários danos comuns ao equipamento:

1.Dano por fadiga acelerado
Quando o rolamento opera em condições de sobrecarga, o estresse no ponto de contato entre os elementos rolantes e a via aumenta significativamente. A operação a longo prazo sob sobrecarga levará ao fatigue do material do rolamento, aparecerão microfissuras e, eventualmente, ocorrerá descascamento ou fragmentação da superfície. Esse falha por fatigue frequentemente é uma das principais causas de falha do rolamento.

2.Aumento da deformação e desgaste
A sobrecarga causará uma extrusão excessiva da via do rolamento e dos elementos rolantes, resultando em deformação plástica. Isso não só aumentará o atrito do rolamento, mas também agravará o desgaste da superfície rolante. À medida que o desgaste aumenta, a precisão e a eficiência operacional do rolamento irão gradualmente diminuir.

3.Aumento da temperatura
Quando o rolamento é sobrecarregado, devido ao aumento do atrito, o calor gerado dentro do rolamento também aumenta. O aumento da temperatura não apenas acelerará a deterioração do lubrificante, mas também causará uma redução no desempenho do material do rolamento, aumentando ainda mais o risco de danos.

4.Dano instantâneo de carga de impacto
Cargas de impacto súbitas, especialmente em situações como partida ou frenagem de emergência, farão com que o rolamento suporte estresse superior ao limite de design em um curto período de tempo. Essa acumulação de estresse pode causar trincas locais nos corpos rolantes ou nas vias de rolamento e até levar à falha instantânea do rolamento.

Razões para sobrecarga do rolamento
As razões para a sobrecarga do rolamento estão frequentemente relacionadas às condições de uso do equipamento, design inadequado ou manutenção incorreta.

A seguir, estão várias causas comuns de sobrecarga:

1.Design inadequado do equipamento
Ao projetar o equipamento, as condições reais de trabalho não são totalmente consideradas e a seleção do rolamento é insuficiente. Como resultado, sob carga pesada, alta velocidade ou condições de carga complexa, o rolamento não consegue suportar o estresse excessivo.

2.Cargas radiais e axiais excessivas
Em motores ou caixas de engrenagem, se a carga radial ou axial suportada pelo equipamento durante a operação exceder a carga nominal do rolamento, o rolamento ficará em um estado de sobrecarga por um longo período, levando ao seu desgaste prematuro.

3.Partidas e paradas frequentes
Quando o equipamento é frequentemente iniciado, parado ou acelerado, cargas de impacto instantâneo alto serão geradas. O rolamento suportará um estresse relativamente grande em um curto período de tempo, o que pode causar sobrecarga local.

4.Lubrificação inadequada
Uma lubrificação insuficiente aumentará a fricção interna do rolamento, causando maior estresse friccional durante a operação e acelerando o dano por sobrecarga.

5.Desalinhamento
Má alinhamento durante a instalação do equipamento, especialmente o mau alinhamento do eixo entre o motor e a caixa de engrenagens, causará ao rolamento uma carga excêntrica adicional. Essa carga desigual levará à sobrecarga local do rolamento.

Como evitar a sobrecarga do rolamento?
Para evitar a sobrecarga do rolamento, operadores de equipamentos e engenheiros de manutenção precisam tomar medidas em múltiplos aspectos de design, operação e manutenção:

1.Seleção adequada de rolamentos
Na fase de design, os rolamentos devem ser selecionados de forma adequada de acordo com as condições reais de trabalho e carga para garantir que suas cargas nominais possam atender aos requisitos de operação de longo prazo do equipamento. Se as condições de trabalho forem complexas, podem ser selecionados rolamentos com cargas nominais mais altas ou rolamentos especiais.

2.Controle da carga do equipamento
Evite a operação de longo prazo em sobrecarga do equipamento. Especialmente em equipamentos como motores e caixas de engrenagem, certifique-se de que a carga esteja dentro da faixa de carga nominal do rolamento. Para condições de trabalho que possam causar sobrecarga instantânea, recomenda-se projetar medidas adequadas de proteção contra sobrecarga.

3.Otimizar operações de início e parada
Reduza a frequência de inícios e paradas frequentes do equipamento ou use um dispositivo de partida suave para evitar danos ao rolamento devido a cargas de impacto. A tecnologia de partida suave pode reduzir o estresse de impacto durante a inicialização e diminuir o risco de sobrecarga do rolamento.

4.Garanta a lubrificação correta
Verifique regularmente o estado de lubrificação do rolamento, garanta que o lubrificante seja reposto a tempo e selecione óleo ou graxa lubrificante adequada à temperatura de trabalho e à carga. A lubrificação pode reduzir eficazmente o atrito e diminuir o aumento de temperatura e o desgaste do rolamento sob condições de carga pesada.

5.Alinhamento e instalação precisos
Durante o processo de instalação do equipamento, garanta a precisão do alinhamento do eixo entre o motor e a caixa de engrenagens. Com ferramentas de alinhamento e instrumentos de alinhamento a laser, assegure que a carga suportada pelo rolamento seja distribuída uniformemente e evite sobrecarga local.

A sobrecarga do rolamento é uma das principais causas de falha dos rolamentos e terá um impacto profundamente negativo na operação normal do equipamento. Através de um design adequado, controle de carga, operação otimizada, boa gestão de lubrificação e alinhamento correto durante a instalação, a ocorrência de sobrecarga no rolamento pode ser evitada eficazmente e a vida útil dos rolamentos e do equipamento pode ser prolongada. No uso diário, inspeções e manutenções regulares para garantir que o equipamento opere dentro de um intervalo seguro de carga podem melhorar significativamente a eficiência e a confiabilidade do equipamento.