Falha por fadiga em rolamentos: como a tensão de contato de rolamento leva a rachaduras e lascamento.

A falha por fadiga continua sendo a principal causa de danos prematuros em rolamentos, sendo responsável por mais de 60% das falhas em aplicações industriais. Rolamentos de elementos rolantes — compostos por um anel interno, um anel externo e elementos rolantes (bolas ou rolos), e uma gaiola—operam sob carga cíclica, com elementos rolantes transmitindo continuamente forças entre os anéis.

Devido à pequena área de contato entre os elementos rolantes e as pistas de rolamento, o resultado éestresse de contato hertzianoé extremamente alta, especialmente em condições de alta velocidade ou carga pesada. Esse ambiente de tensão concentrada leva afadiga por estresse, manifestando-se como corrosão superficial, fissuras e, eventualmente, lascamento.

O que é fadiga por estresse?

A fadiga por estresse refere-se adanos estruturais localizadoscausada por carregamento cíclico repetido abaixo da resistência à tração máxima do material. Embora a maior parte doconsequênciaEnquanto o material permanece elasticamente deformado, zonas microscópicas sofrem deformação plástica ao longo do tempo, eventualmente iniciando a ruptura. O processo normalmente se desenrola em três estágios progressivos:

1. Iniciação de Microfissuras

• Ocorre em níveis subsuperficiais (0,1–0,3 mm abaixo da superfície da pista de corrida).

• Causada por concentrações cíclicas de tensão em imperfeições microestruturais.

2. Propagação de Trincas

• As fissuras crescem gradualmente ao longo dos caminhos de máxima tensão de cisalhamento.

• Influenciado por defeitos de material e ciclos de carga operacional.

3. Fratura Final

• Os danos superficiais tornam-se visíveis à medida quelascamento or corrosão.

• Quando as fissuras atingem um tamanho crítico, o material se desprende da superfície.

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Considerações sobre a fadiga em veículos elétricos de grande porte

In veículos pesados ​​de mercadorias (LGVs)eveículos pesados ​​de mercadorias(Veículos pesados)—especialmente nas variantes elétricas—a resistência à fadiga é ainda mais crítica devido a:

• Faixa de RPM mais amplaOs motores elétricos operam em faixas de velocidade mais amplas do que os motores de combustão, aumentando as frequências de carga cíclica.

• Maior saída de torqueTransmissão de torque mais elevado exige rolamentos com maior resistência à fadiga.

• Impacto do peso da bateriaA massa adicional das baterias de tração aumenta o estresse nos componentes da transmissão, particularmenterolamentos de roda e motor.

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Principais fatores que contribuem para a fadiga por estresse

√ Cargas Alternadas

Os rolamentos em sistemas dinâmicos estão constantemente expostos a variações.cargas radiais, axiais e de flexãoÀ medida que os elementos rolantes giram, a tensão de contato se altera ciclicamente, criando altas concentrações de tensão ao longo do tempo.

√Defeitos de Material

Inclusões, microfissuras e vazios dentro do material do rolamento podem atuar comoconcentradores de estresse, acelerando o início da fadiga.

√Lubrificação deficiente

A lubrificação insuficiente ou degradada aumentaatrito e calor, reduzindo a resistência à fadiga e acelerando o desgaste.

√Instalação inadequada

Desalinhamento, encaixes incorretos ou aperto excessivo durante a instalação podem introduzir tensões inesperadas, comprometendo o desempenho do rolamento.

Compreender e mitigar a fadiga por tensão é essencial para garantir uma longa vida útil em aplicações exigentes, especialmente em veículos elétricos pesados. Embora os avanços em materiais e tecnologia de simulação tenham aprimorado a resistência à fadiga, é fundamental considerar adequadamente o processo.Seleção, instalação e manutenção de rolamentoscontinuam sendo fundamentais para o desempenho e a confiabilidade.

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