Análise de cargas em rolamento de giro com 4 pontos de contato aplicado em rotator hidráulico

Abstract

Este trabalho produziu um estudo no sistema de giro de um rotator hidráulico, denominado rolamento de giro com 4 pontos de contato. Teve como objetivo identificar as possíveis causas que geram folga axial no mesmo após 1.000 horas de trabalho. Para a produção do conteúdo, uma célula de carga foi utilizada a fim de quantificar as cargas submetidas ao rotator e um software de análise de elementos finitos para identificar a tensão máxima a que o rolamento é submetido. O resultado da análise foi de um fator de segurança muito baixo para a aplicação a qual o rotator hidráulico está submetido, necessitando de uma avaliação de possíveis melhorias que aumentem a resistência mecânica do material. A alteração do tratamento térmico de indução eletromagnética para a cementação gasosa foi a solução mais viável, retornando dados de resistência mecânica que elevaram o fator de segurança em três vezes o limite de escoamento do material. Os testes em campo com os rotatores hidráulicos alterados, convergiram com os resultados da segunda análise de elementos finitos. Sendo que esta, utilizou os dados de ensaios mecânicos de um corpo de prova do material cementado. Desta forma o objetivo de sanar a folga axial do rolamento foi atendida sem que um custo maior de fabricação fosse dispendido.

This work produced a study on the rotation system of a Hydraulic Rotator, called a slewing bearing with 4 points of contact. It aimed to identify the possible causes that generate axial clearance in the same after 1,000 hours of work. For the production of the content, a load cell was used in order to quantify the loads submitted to the rotator and a finite element analysis software to identify the maximum stress to which the bearing is subjected. The result of the analysis was a very low safety factor for the application to which the Hydraulic Rotator is subjected, requiring an evaluation of possible improvements that increase the mechanical resistance of the material. The alteration of the electromagnetic induction heat treatment for gaseous cementation was the most viable solution, returning data of mechanical resistance that raised the safety factor by three times the flow limit of the material. Field tests with the changed Hydraulic Rotators, converged with the results of the second finite element analysis. Since this one, it used the data of mechanical tests of a specimen of the cemented material. In this way, the objective of remedying the axial clearance of the bearing was met without a higher manufacturing cost being spent.