A carga radial atua perpendicularmente ao eixo do eixo. A carga axial atua paralelamente a ele e também é chamada de carga de empuxo. A diferença está na direção em relação ao eixo, e não no fato de a força apontar para cima, para baixo ou para o lado na página.
Um rolamento pode suportar carga radial, carga axial ou ambas. Sua geometria e o arranjo de montagem determinam quais direções ele pode suportar. Comece identificando o eixo do eixo rotativo e, em seguida, verifique a carga em cada posição do rolamento.
Carga radial versus carga axial: as principais diferenças
| Característica | Carga radial | Carga axial |
|---|---|---|
| Direção | Perpendicular ao eixo do eixo | Paralela ao eixo do eixo |
| Símbolo comum | Fr | Fa |
| Fontes típicas | Tração de correia, forças de engrenagem ou peso sobre um eixo horizontal | Empuxo do impulsor, empuxo de engrenagem helicoidal ou peso sobre um eixo vertical |
| Exemplo simples | Uma correia puxando o eixo de uma polia | A reação de um acionamento por fuso atuando ao longo do eixo |
| Pergunta de seleção | Qual rolamento suporta a reação radial e qual é sua magnitude? | Qual rolamento posiciona o eixo e deve resistir ao empuxo em um ou ambos os sentidos? |
O que é carga radial?
A carga radial é a componente de força que atua em ângulo reto em relação ao eixo do eixo. A tração de uma correia sobre uma polia e o peso de um rotor em um eixo horizontal são fontes conhecidas desse tipo de solicitação. A carga radial pode existir mesmo com o eixo parado; ela não é outro nome para força centrífuga.
Em um rolamento, a força é transmitida entre os anéis por meio dos elementos rolantes e de seu contato com as pistas. Sob carga radial, os elementos rolantes na zona carregada suportam forças diferentes. A distribuição uniforme de carga em toda a circunferência não é a condição normal de operação.
Para uma análise mais detalhada de aplicações em motores, consulte nosso guia sobre carga radial e dimensionamento de rolamentos para motores.
O que é carga axial?
A carga axial, ou carga de empuxo, atua ao longo do eixo do eixo. Ela pode empurrar ou puxar em qualquer dos sentidos. Entre as fontes típicas estão o impulsor de uma bomba, uma engrenagem helicoidal, um acionamento por fuso e o peso de um conjunto de eixo vertical.
A dilatação térmica também pode gerar força axial quando a expansão do eixo é restringida. Um arranjo adequado de rolamento fixo e rolamento livre permite o movimento térmico necessário, em vez de obrigar ambos os apoios a resisti-lo.
Nosso guia de carga axial em rolamentos aborda a carga axial com mais detalhes.
Exemplos práticos: identifique primeiro o eixo
| Aplicação | Direção da carga | O que verificar |
|---|---|---|
| Eixo horizontal da polia | O esforço da correia é radial quando atua transversalmente ao eixo | As forças da correia, a posição da polia e o espaçamento entre os rolamentos determinam as reações de apoio. |
| Conjunto com eixo vertical | O peso do conjunto atua axialmente ao longo do eixo | O apoio de localização deve suportar o peso aplicável e o empuxo do processo. |
| Redutor helicoidal | O engrenamento pode gerar componentes radiais e axiais | Calcule as componentes da força nas engrenagens e determine a direção do empuxo em cada condição de operação. |
| Cubo de roda de veículo | O peso do veículo produz carga radial; em curvas, pode haver carga axial adicional | Avalie o caso de carga completo, incluindo momentos e transferência de carga. |
A mesma força da gravidade muda de classificação quando a orientação do eixo se altera. Em um eixo horizontal, o peso de um rotor centrado atua radialmente. Em um eixo vertical, esse peso atua axialmente. “Vertical” e “axial” não são termos intercambiáveis.
Rolamentos radiais versus rolamentos axiais
Um rolamento radial é projetado principalmente para cargas perpendiculares ao seu eixo. Um rolamento de encosto, também chamado de rolamento axial, é projetado principalmente para cargas ao longo do seu eixo. Essas denominações descrevem a direção principal da carga; não definem toda a capacidade de carga de cada rolamento.
Os rolamentos rígidos de esferas padronizados podem suportar cargas radiais e axiais em ორივ as direções. A carga axial admissível depende do projeto específico e das condições de operação. Os rolamentos axiais de esferas convencionais suportam carga axial e não devem ser selecionados para suportar carga radial.
Quais rolamentos suportam cargas radiais e axiais?
Use a tabela a seguir para restringir a família de rolamentos. A seleção final ainda exige os dados exatos de carga do modelo, os limites de velocidade, a folga interna ou a pré-carga, os requisitos de lubrificação e os detalhes de montagem.
| Tipo de rolamento | Capacidade típica de carga | Limitação importante |
|---|---|---|
| Rolamento rígido de esferas | Carga radial mais carga axial em ambas as direções | Não se deve assumir uma porcentagem universal de carga axial em relação à radial admissível. Os projetos com ranhura de enchimento exigem atenção especial. |
| Rolamento de esferas de contato angular de uma carreira | Carga radial combinada com carga axial em uma direção | O empuxo reverso exige um arranjo oposto adequado ou outro projeto de rolamento apropriado. |
| Rolamento de rolos cônicos de uma carreira | Carga radial combinada com carga axial em uma direção | Arranjos opostos suportam empuxo reverso; o ajuste e as forças axiais induzidas devem ser considerados. |
| Rolamento de rolos cilíndricos | Alta capacidade radial; a capacidade axial varia conforme o flange | Os projetos N e NU não posicionam o eixo axialmente. Os arranjos NJ e NUP exigem verificações de carga axial específicas do modelo. |
| Rolamento axial de esferas convencional | Somente carga axial | Os projetos de uma direção e de duas direções são diferentes. O suporte radial deve ser fornecido separadamente. |
| Rolamento de rolos esféricos | Cargas radiais e axiais, com capacidade de desalinhamento | Verifique a relação real de carga e os limites de operação. Não se trata de uma solução universal para empuxo puro. |
“Carregamento combinado” significa que as forças radiais e axiais atuam simultaneamente. Isso não significa que seja necessário um rolete guia combinado. Os rolamentos combinados para trilho guia são uma família específica de produtos; muitos arranjos convencionais de rolamentos também suportam cargas combinadas.
Exemplo de cálculo: decomposição de uma força em duas componentes
Considere uma força de 1.000 N atuando a 30° em relação ao eixo. Este é um exemplo didático de decomposição de forças, não uma aplicação medida nem uma recomendação de rolamento. Com o ângulo medido a partir do eixo:
Componente axial:Fa = F × cos θ = 1.000 × cos 30° ≈ 866 N
Componente radial:Fr = F × sin θ = 1.000 × sin 30° = 500 N
Essas são componentes da força aplicada. Elas não correspondem automaticamente às cargas em cada rolamento. Calcule as reações de apoio a partir da posição da força, do espaçamento entre os rolamentos, dos momentos e do arranjo de localização. Dois rolamentos não necessariamente compartilham qualquer componente em partes iguais.
Capacidades de carga e vida útil do rolamento: o que verificar
A capacidade dinâmica básica C e a capacidade estática básica C0 são valores de referência para cálculos distintos. Elas não representam limites gerais máximos de carga de trabalho. Catálogos de rolamentos radiais e axiais podem usar subscritos para identificar a direção da capacidade nominal. Uma capacidade axial não é intercambiável com a carga axial admissível em operação indicada pelo fabricante.
Para muitos rolamentos radiais sob carga combinada, a carga dinâmica equivalente é calculada por P = XFr + YFa. A equação aplicável, os fatores X e Y e quaisquer condições de limite constam no catálogo do rolamento específico. Não substitua o resultante vetorial nem suponha que X = Y = 1.
A estrutura básica de cálculo da vida nominal é abordada em ISO 281:2007. A vida nominal básica corresponde a 90% de confiabilidade nas premissas estabelecidas; ela não é uma garantia de vida em serviço. Desgaste, corrosão e erosão elétrica estão fora do escopo desse modelo de vida útil.
Para a distinção entre capacidades nominais e cargas reais, consulte carga estática versus dinâmica em rolamentos.
Lista prática para seleção de rolamentos
Antes de definir o código do componente, confirme estes cinco itens:
1. Carga em cada apoio: calcule as reações radiais e axiais em regime normal, na partida, na parada e em eventos de pico.
2. Direção do esforço axial: identifique se ele permanece em um único sentido, se se inverte ou se muda conforme o modo de operação.
3. Arranjo de fixação: defina qual apoio posiciona o eixo e onde a dilatação térmica pode ser absorvida.
4. Condições de operação: verifique velocidade, lubrificação, temperatura, contaminação, desalinhamento e rigidez requerida.
5. Verificação do modelo: confira as cargas equivalentes dinâmicas e estáticas, os requisitos de vida, a carga axial admissível e qualquer requisito de carga mínima.
Para discutir uma seleção, entre em contato conosco com as dimensões do eixo e do alojamento, o espaçamento entre os rolamentos, os pontos de aplicação das forças, os sentidos das cargas, a velocidade e as condições de operação. Inclua um esboço se o caminho das forças não estiver claro.
Perguntas frequentes
Uma carga axial sempre provoca movimento axial visível?
Não. Um eixo devidamente contido pode suportar força axial sem deslocamento perceptível. O movimento depende da folga do arranjo, da rigidez, da pré-carga e das condições de apoio. Não se deve inferir a magnitude da carga apenas pelo movimento visível.
Ambos os rolamentos suportam metade da carga axial do eixo?
Não necessariamente. Em um arranjo com apoio fixo e apoio livre, o apoio fixo geralmente suporta o esforço axial externo. Em arranjos de rolamentos opostos, a divisão de carga depende da direção, da rigidez, da folga ou da pré-carga e da geometria do rolamento.
Carga de momento é o mesmo que carga axial?
Não. Um momento é um efeito de rotação, medido em N·m, enquanto a força axial é medida em N. Uma força aplicada com excentricidade gera um momento, de modo que o ponto de aplicação é decisivo no cálculo das cargas nos apoios.
Uma capacidade de carga maior garante uma escolha superior de rolamento?
Não. Uma capacidade nominal mais alta não garante compatibilidade com a direção da carga, a velocidade, o espaço de montagem ou as dilatações térmicas. Além disso, alguns rolamentos exigem carga mínima para um comportamento adequado de rolagem. É necessário avaliar integralmente a condição de operação.
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