Como o torque, a carga radial e axial impactam a seleção do motor

Por Valentin Raschke, engenheiro de aplicação, Portescap | 29 de agosto de 2023

Procurar e selecionar um motor para uma aplicação específica pode muitas vezes ser uma tarefa desafiadora, pois há muitos fatores potenciais que devem ser levados em consideração. Isso inclui a tensão necessária da aplicação, corrente e diâmetro máximos, velocidade, eficiência e potência, entre outros. Equilibrar essas considerações com outros requisitos exclusivos da aplicação ajudará a garantir a seleção do motor ideal, e é por isso que uma abordagem colaborativa entre a solução de movimento e as equipes de engenharia de projeto desde o início é vital.

Ao abordar pela primeira vez um fornecedor de motores em miniatura para obter assistência no processo de seleção do motor, uma das questões iniciais que devem ser abordadas é o ponto de trabalho específico da aplicação, ou o torque e a velocidade da aplicação. Compreender a carga do motor ajudará a identificar a potência necessária do motor e os acessórios necessários para o motor. Também é vital discutir como o motor é integrado à aplicação, pois diferentes tipos de cargas terão um impacto significativo na vida útil e na confiabilidade de um motor ou no projeto necessário do motor.

Exploraremos a carga de torque, a carga radial e a carga axial, que são três tipos diferentes de cargas presentes em aplicações comuns de motores em miniatura. Também destacaremos por que essas cargas são cruciais para o processo de seleção do motor.

Torque é a quantidade de força rotacional gerada por um motor durante sua operação. Como a finalidade de um motor é normalmente converter energia elétrica (Pelec = tensão x corrente) em energia mecânica (Pmech = torque x velocidade rotacional), a carga de torque está presente em quase todas as aplicações de motores rotativos.

Na maioria dos casos, simplesmente selecionar um motor com base no valor de torque “x” necessário não será suficiente. O torque (e a velocidade) necessários em uma aplicação devem ser entendidos durante todo o ciclo de movimento, pois o motor precisa fornecer a potência mecânica necessária sem superaquecimento. Isso significa que o fornecedor de movimento frequentemente solicitará que você forneça o ciclo de movimento exato que o motor deverá passar; isso permite a análise da temperatura máxima que o motor pode atingir antes do superaquecimento.

Tenha em mente que a seleção do motor correto requer não apenas a compreensão do valor de torque necessário, mas também o perfil de torque/velocidade ao longo de todo um ciclo de movimento e seu ciclo de trabalho.

Em certas aplicações, o motor ou caixa de engrenagens deve não apenas fornecer um determinado torque para acionar a carga, mas também suportar uma carga radial, que é uma força que atua radialmente no eixo do motor. Um exemplo disso é o acionamento por correia, que é usado para acionar um eixo paralelo ao motor. A força de tensão deve ser considerada como uma carga radial atuando no eixo do motor, principalmente se a correia estiver pré-tensionada.

A carga radial é relevante para a seleção do motor devido ao seu impacto nas opções de rolamentos. No exemplo de um motor de escova CC ou de passo, existem duas opções de rolamentos padrão: rolamentos deslizantes ou rolamentos de esferas. Os rolamentos de deslizamento normalmente suportam uma carga radial menor do que os rolamentos de esferas, além de proporcionarem uma vida útil menor; isso é compensado por seu custo mais baixo. Dependendo do custo total do motor, o uso de dois rolamentos deslizantes em vez de rolamentos de esferas pode diminuir significativamente o custo de um motor. No entanto, para aplicações como acionamento por correia e bomba de diafragma, onde há carga radial, utilizar pelo menos um rolamento de esferas para o rolamento dianteiro do motor ajuda a garantir uma vida útil razoável e, portanto, é uma escolha melhor.

Em contraste, estão os motores CC sem escovas, que normalmente usam dois rolamentos de esferas, pois podem ser acionados em velocidades muito mais altas em comparação com motores CC ou de passo. Um fabricante de motor recomendará uma força dinâmica radial máxima na qual uma vida útil mínima do motor a uma velocidade específica possa ser alcançada. A força dinâmica radial máxima dependerá do tamanho dos rolamentos utilizados, da distância entre os dois rolamentos de esferas do motor e da posição onde a carga radial se aplica. Um motor longo com rolamentos de esferas superdimensionados normalmente suporta uma carga radial maior do que um motor mais curto.