Explorar os tipos de rolamentos e a sua importância na indústria

Os vários tipos de rolamentos são componentes frequentemente negligenciados, mas são aspectos vitais de muitos tipos de máquinas. São os parceiros silenciosos que mantêm as nossas máquinas a funcionar sem problemas, reduzindo a fricção e apoiando o movimento de várias peças. Desde os pequenos relógios de pulso até às enormes máquinas industriais, eles garantem um funcionamento eficiente e fiável das máquinas. Com inúmeros tipos de rolamentos disponíveis, incluindo rolamentos de esferas, de rolos e axiais, cada um destina-se a cumprir um determinado objetivo ou conjunto de requisitos. Compreender os rolamentos para quem trabalha com máquinas é crucial.

Este artigo abordará os vários tipos de rolamentos, as suas vantagens especiais e a forma como prolongam a vida útil e a eficiência de diversos sistemas.

O princípio de funcionamento do rolamento

Os rolamentos permitem um movimento suave e eficiente entre duas superfícies, minimizando o contacto e apoiando as peças móveis ou rotativas. O atrito de rolamento é a base para o funcionamento dos rolamentos porque é substancialmente menor do que o atrito de deslizamento. Isto indica que a resistência é menor quando duas superfícies rolam uma sobre a outra do que quando deslizam uma contra a outra.

As peças rolantes de um rolamento dispersam a carga pelos seus pontos de contacto com as pistas quando sujeitas a uma carga.

Os diferentes tipos de chumaceiras assumem uma construção relativa para suportar todo o peso. O peso da carga actua como força motriz para a rotação da chumaceira, utilizando a simples função metálica da superfície da esfera. A capacidade de carga de uma chumaceira é determinada pelo tamanho, tipo e composição dos seus componentes rolantes e pela conceção da gaiola e da pista.

Carga em rolamentos

É a capacidade do rolamento para suportar as forças a que está sujeito. Existem dois tipos principais de cargas suportadas por um rolamento:

1. Carga axial

É a força que actua paralelamente ao eixo de rotação, frequentemente designada por "impulso". As cargas axiais ocorrem quando as peças da máquina se movem ao longo da direção do eixo. Nos sistemas de transmissão automóvel, as engrenagens e os veios servem para a transferência de potência. Quando as engrenagens se deslocam e rodam, exercem uma carga axial ao longo do eixo, uma vez que se movem na mesma direção que o eixo do eixo.

Os rolamentos que suportam este tipo de cargas são os rolamentos de rolos cónicos e os rolamentos axiais de esferas.

2. Carga radial

Esta carga actua perpendicularmente ao eixo de rotação. Surge quando a carga pressiona o rolamento de cima para baixo. Num sistema de correia transportadora, os rolos que movem e suportam a correia sofrem cargas radiais. Isto deve-se ao peso dos materiais no transportador, que pressiona os rolos de cima para baixo. Os tipos de rolamentos que gerem principalmente estas cargas são os rolamentos de esferas e de rolos.

3. Carga combinada

Em numerosas aplicações da vida real, os rolamentos são sujeitos a cargas axiais e radiais em simultâneo. Tipos especiais de rolamentos, como os rolamentos de esferas de contacto angular. São adoptados para suportar tais cargas. Consideremos um carro a conduzir em linha reta. As cargas radiais são frequentemente exercidas sobre os rolamentos das rodas pelo seu peso. No entanto, no momento de uma curva, há uma carga axial "empurrada" devido a forças laterais que empurram a roda para fora ou para dentro ao longo do seu eixo.

Repartição dos elementos de suporte

Componente rolante: Estes elementos podem ser esferas ou rolos. Encontram-se entre duas superfícies que se deslocam uma em relação à outra.

Corredores internos e externos: mantêm os corpos rolantes unidos. São pistas circulares através das quais se deslocam os corpos rolantes.

Gaiola ou retentor: O seu objetivo é manter um espaçamento adequado entre os corpos rolantes e evitar que entrem em contacto uns com os outros. Isto facilita o bom funcionamento.

Lubrificação: A massa ou o óleo são colocados na chumaceira para evitar a fricção e o desgaste. O lubrificante cria uma película protetora entre as pistas e os corpos rolantes e minimiza o contacto metal-metal.

Selo: este é um componente importante da chumaceira. É fundamental para a limpeza e manutenção do lubrificante no interior da chumaceira.

• 2RS têm vedantes de borracha em cada lado da cobertura exterior, o que constitui um tipo de conceção de vedante de contacto. São ideais para utilização em ambientes onde estão presentes humidade, poeira e outros contaminantes.
• ZZ Os rolamentos têm escudos metálicos em ambos os lados. São bons para bloquear partículas maiores e criam menos fricção do que os vedantes de borracha, o que os torna melhores para altas velocidades e melhor eficiência.

Tipos de rolamentos e suas caraterísticas

1. Rolamentos de esferas

i) Rolamentos rígidos de esferas:

Estes são os tipos mais comuns de rolamentos utilizados. São constituídos por uma fila de esferas como corpos rolantes presos entre as pistas. Entretanto, podem suportar cargas axiais e radiais, mas estão limitados a pequenos pesos. Requerem uma manutenção mínima e são fáceis de instalar. Têm baixo atrito e baixo ruído e são bons para aplicações de alta velocidade, como motores eléctricos.

ii) Rolamentos de esferas de contacto angular:

Este tipo de rolamento tem pistas interiores e exteriores que se movem uma em relação à outra na direção do eixo. Como resultado, a carga axial é transmitida através do rolamento para a caixa. É capaz de suportar cargas axiais pesadas em ambas as direcções, bem como cargas radiais. Isto significa que podem acomodar cargas combinadas. A capacidade de carga axial destes rolamentos melhora à medida que o ângulo de contacto aumenta. É o ângulo medido entre o ponto de contacto da esfera e as pistas e uma linha perpendicular ao eixo da chumaceira. Estes rolamentos são ideais para aplicações de alta precisão e alta velocidade, como caixas de velocidades, Máquinas-ferramentas CNCe bombas.

iii) Rolamentos autocompensadores de esferas.

Estes rolamentos podem tolerar o desalinhamento entre a caixa e o eixo. Têm duas filas de esferas, pistas esféricas no anel exterior e duas ranhuras contínuas no anel interior. Em caso de deflexão, a forma côncava do anel exterior permite que o anel interior se reorganize em conformidade. Lida principalmente com cargas radiais e aplica-se a locais onde os desalinhamentos são galopantes, como máquinas agrícolas.

Rolamento de rolos

i) Rolamentos de rolos cilíndricos:

Os corpos rolantes são cilíndricos em vez de esferas entre as pistas. Um rolo é um elemento cujo comprimento é superior ao seu diâmetro. Esta forma cilíndrica permite o contacto com as pistas interior e exterior, possibilitando a distribuição da carga por uma área maior. Esta construção é adequada para cargas radiais e não para cargas axiais.

Estes rolamentos suportam cargas pesadas, cargas de choque e baixa fricção. Aplicáveis em aplicações de maquinaria pesada e sistemas de transporte.

ii) Rolamentos autocompensadores de rolos:

As chumaceiras esféricas podem suportar cargas radiais e axiais. Eles também compensam o desalinhamento. Isto torna-os altamente versáteis e a melhor escolha na família de rolamentos. Podem inclinar-se, rodar e ajustar-se a desalinhamentos angulares para manter o contacto e dispersar as cargas de forma igual. Isto minimiza os custos de manutenção e aumenta a vida útil. Consequentemente, são ideais para uma vasta gama de aplicações: Robôs, astronomia, veículos todo-o-terreno e bombas.

iii) Rolamentos de rolos cónicos:

Os rolamentos de rolos cónicos são os campeões incontestáveis da capacidade de carga, suportando sem esforço as forças radiais e axiais. Garantem uma rotação suave, nomeadamente nas curvas apertadas. Os rolos são colocados entre duas pistas que são secções de um cone oco. Este cone actua como elemento portador de carga. Os rolamentos de rolos cónicos podem ser aplicados costas com costas para permitir um suporte de carga axial equivalente em ambas as direcções. Aplicável em caixas de velocidades e cubos de rodas de automóveis.

Rolamentos de agulhas

Têm rolos cilíndricos que se assemelham a agulhas devido ao seu pequeno tamanho radial. Isto permite que mais rolos caibam no mesmo espaço, aumentando a superfície de contacto com as pistas. Os seus rolos cilíndricos finos tornam-nos ideais para cargas radiais elevadas. Existem dois tipos de rolamentos: rolamentos de agulhas com anel interior e rolamentos de agulhas sem anel interior.

As suas dimensões reduzidas permitem aplicações em que o espaço é limitado devido à pequena distância entre a caixa e o eixo. Encontram o seu nicho em motociclos, compressores, bombas e na indústria têxtil.

Rolamentos axiais

i) Rolamento axial de esferas

São tipos especiais de rolamentos de esferas concebidos para cargas axiais. Não suportam cargas radiais. Os rolamentos axiais de esferas oferecem um funcionamento suave e um ruído mínimo e são adequados para aplicações de alta velocidade. A escolha entre rolamentos de direção simples ou de direção dupla depende do facto de a carga ser unidirecional ou bidirecional. Aplicável na transmissão automóvel, máquinas de tornoe turbinas.

ii) Rolamento axial de rolos

Consiste em rolos cónicos ou cilíndricos dispostos perpendicularmente ao eixo do veio. Assim, oferecem uma elevada rigidez axial com fricção mínima e fortes cargas axiais, tornando-os ideais para aplicações pesadas. Os rolos axiais podem suportar choques ligeiros e tensões axiais unidireccionais. Para aplicações de baixa velocidade, são frequentemente utilizados em situações em que os rolamentos axiais de esferas não são práticos. Exemplos de aplicações são os ganchos de gruas, guinchos, laminadores e sistemas de direção automóvel.

Rolamentos magnéticos

Os rolamentos magnéticos utilizam electroímanes para levitar os veios rotativos no ar sem contacto físico. Por este motivo, são rolamentos de desgaste zero. Além disso, a velocidade máxima relativa que podem gerir é ilimitada. As chumaceiras magnéticas podem tolerar certos desalinhamentos porque a posição do veio é automaticamente alterada com base no seu centro de massa. São aplicáveis em máquinas de ressonância magnética, comboios de alta velocidade, etc.

Agrupados em dois tipos;

1. Rolamentos magnéticos activos têm electroímanes à volta dos eixos para manter a posição. No caso de haver um desalinhamento, os sensores captam o sinal e o sistema ajusta-se à sua posição original.
2. Rolamentos magnéticos passivos utilizam um íman permanente para manter o campo magnético à volta do veio. Assim, não é necessária qualquer entrada de energia. No entanto, como esta tecnologia ainda está nas suas fases iniciais, a conceção do sistema ainda é um desafio.

Rolamento de fluido

Utiliza fluido ou gás pressurizado para elevar e suportar cargas. São louváveis pela sua capacidade de reduzir o atrito e o desgaste, amortecer as vibrações e suportar cargas pesadas. Têm uma vida útil mais longa em condições difíceis, reduzindo assim os custos.

Rolamento liso

As chumaceiras de deslizamento também podem ser designadas por casquilhos ou chumaceiras de mangas. Trata-se de tipos simples de chumaceiras de forma cilíndrica ou de mangas flangeadas com superfícies deslizantes. Funcionam com baixo atrito e a sua conceção é isenta de manutenção. São ideais quando a lubrificação é impraticável em locais como cilindros hidráulicos, sistemas de suspensão, juntas articuladas, etc.

Factores a ter em conta na escolha de um rolamento para o seu sistema

1. Tipo e capacidade de carga

As chumaceiras são concebidas para gerir três tipos de cargas: axial, radial e combinada. Determinar o tipo e a magnitude das cargas que o rolamento terá de suportar garante um desempenho e uma longevidade óptimos.

2. Velocidade e condições de funcionamento

As chumaceiras são concebidas para suportar determinados limites de velocidade e a escolha da chumaceira deve estar de acordo com os requisitos especificados da máquina. Além disso, as condições ambientais expostas devem ser consideradas. Por exemplo, os rolamentos de esferas são geralmente adequados para operações a alta velocidade devido à sua conceção. Em condições ambientais adversas, como nas máquinas agrícolas, são essenciais os rolamentos vedados com proteção reforçada contra o pó.

3. Lubrificação e manutenção

A lubrificação é essencial para a longevidade dos rolamentos. Os rolamentos vedados recebem lubrificação para toda a vida e são autolubrificantes quando em funcionamento, enquanto os rolamentos lubrificados a óleo são adequados quando o controlo da temperatura e a manutenção são cruciais.

4. Montagem e instalação

A conceção das chumaceiras deve permitir uma instalação e manutenção fáceis. As chumaceiras flangeadas e as chumaceiras de almofada são adequadas para uma montagem direta, enquanto as chumaceiras bipartidas são para desmontagem e montagem mais fácil.

5. Custo e requisitos de manutenção

Alguns rolamentos podem ter custos iniciais mais elevados, mas menos manutenção, o que os torna mais económicos ao longo do tempo. Em aplicações críticas como a indústria aeroespacial, é crucial adotar rolamentos de qualidade superior com uma vida útil prolongada. Isto evita o tempo de inatividade, que pode ter implicações graves.

6. Restrições de dimensão e espaço

O tipo e o tamanho do rolamento podem ser indicados pelo espaço disponível no sistema. As aplicações com restrições de espaço são mais adequadas para rolamentos de secção fina. Os rolamentos de agulhas podem acomodar grandes cargas em áreas pequenas.

7. Material

O material da chumaceira pode influenciar grandemente a durabilidade e o desempenho. Dependendo da aplicação, o rolamento funciona em várias condições. Diferentes materiais podem suportar diferentes condições. Por exemplo, rolamentos de aço normalizados são de aço de alta qualidade e podem suportar várias aplicações. Os rolamentos de aço inoxidável são concebidos para resistir a ambientes corrosivos. No entanto, em condições extremas, os rolamentos de cerâmica podem oferecer uma maior durabilidade. Os rolamentos de cerâmica são óptimas opções para condições de alta velocidade, baixo peso e alta temperatura.

Conclusão

Dependendo dos requisitos de um sistema, a grande variedade de rolamentos disponíveis cumpre uma extensa lista de funções. Um rolamento bem adaptado pode fazer toda a diferença. Garante o bom desempenho e a longevidade dos sistemas mecânicos. Ao tomar uma decisão informada, os engenheiros podem melhorar o desempenho, minimizar o tempo de inatividade e manter as coisas a funcionar sem problemas. Em última análise, o rolamento certo não é apenas uma pequena peça; é a chave para manter toda a operação em forma.