
Fabricante e fornecedor de rolamentos
Especialize-se em rolamentos de esferas, rolamentos de rolos, rolamentos axiais, rolamentos de seção fina etc.
Tudo o que você deve saber sobre rolamentos de esferas
Os rolamentos são um dos componentes mais críticos em qualquer maquinaria industrial. Esses componentes de alta precisão são essenciais para reduzir o atrito e transportar cargas durante o movimento rotacional. Existem milhares de tipos de rolamentos no mercado, incluindo rolamentos de esferas, rolamentos de rolos cilíndricos, rolamentos de rolos cônicos, rolamentos de agulhas e unidades de rolamento. Embora os rolamentos de esferas sejam os mais comuns tipo de rolamento, cada tipo possui características e benefícios próprios que o tornam adequado para determinados usos e aplicações e não para outros em ambientes operacionais.
Agora, AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd. resume todas as informações de rolamentos de esferas com base em anos de experiência em fabricação de rolamentos. Os rolamentos de esferas são rolamentos que usam esferas presas entre as pistas internas e externas para suportar cargas radiais e axiais que atuam em eixos rotativos e alternativos. Esses rolamentos de esferas são usados para fornecer movimento suave e de baixo atrito em aplicações rotativas. Proporcionam alto desempenho e longa vida útil, transferindo carga das esferas para o anel interno. Neste artigo, discutiremos o diferentes tipos de rolamentos de esferas.
Conteúdo
AlterneProjeto de rolamento de esferas
Os rolamentos de esferas consistem em quatro partes principais que são: 2 anéis/pistas, esferas (elementos rolantes) e retentores (separadores de esferas).
O anel externo é fixado e montado na carcaça. O anel externo também auxilia na transferência de cargas radiais do rolamento para a caixa. O anel interno suporta e guia o eixo durante a rotação e é montado no eixo rotativo. A função dos corpos rolantes é transportar cargas e distribuí-las pelas pistas.
Os corpos rolantes giram a uma velocidade diferente da do anel interno, mas giram em torno do anel interno. O goleiro atua como uma barreira que evita que as bolas colidam umas com as outras. Os rolamentos axiais estão sujeitos a cargas paralelas ao eixo de rotação, chamadas cargas axiais. Os rolamentos axiais de esferas consistem em dois anéis de tamanho igual.
Tipos de rolamentos de esferas
De acordo com o projeto e estrutura do rolamento de esferas, ele pode ser dividido em diversos tipos. Projetos comuns de rolamentos de esferas são descritos abaixo. Continue lendo para aprender sobre diferentes tipos de rolamentos de esferas e seus usos.
Rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira
Rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras
Rolamentos de esferas de contato angular de quatro pontos
Rolamentos rígidos de esferas de uma carreira
Rolamentos rígidos de duas carreiras de esferas
Rolamento de esferas de impulso de direção dupla
Rolamento de esferas duplo
Rolamentos de esferas de contato angular são projetados de modo que o rolamento forme um ângulo de contato entre as pistas e as esferas quando o rolamento estiver em uso. A principal característica do projeto deste tipo de rolamento de esferas é que o ressalto de um ou ambos os anéis é mais alto que o outro. Para que esses rolamentos funcionem corretamente, cargas axiais devem ser aplicadas durante a montagem. Esta carga (ou pré-carga) cria uma linha de contato (ou ângulo de contato) entre o anel interno, as esferas e o anel externo. A pré-carga pode ser incorporada no rolamento ou criada quando o rolamento é inserido na montagem. Os ângulos de contato variam de 15° a 40° e são medidos em relação a uma linha perpendicular ao eixo do rolamento. Os rolamentos de esferas de contato angular possuem pistas de anéis internos e externos que são deslocadas uma em relação à outra na direção do eixo do rolamento. Isto significa que estes rolamentos são projetados para acomodar cargas combinadas, ou seja, cargas radiais e axiais atuando simultaneamente. Esses tipos de rolamentos de esferas estão disponíveis em diferentes estilos de design, com vedações ou blindagens. Eles não apenas evitam a contaminação, mas também atuam como retentores de lubrificantes. Esses rolamentos podem ser feitos de aço inoxidável, híbrido de cerâmica ou plástico e podem ser cromados, cádmio ou outros. Além disso, podem ser pré-lubrificados, relubrificados ou ter capacidade de lubrificação sólida. Os rolamentos de esferas de contato angular são divididos nos seguintes subtipos:
Rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira
Esses rolamentos usam um grande número de esferas para fornecer capacidade de carga relativamente alta, só podem acomodar cargas axiais em uma direção, geralmente são ajustados para um segundo rolamento e possuem anéis de rolamento não separáveis.
As vantagens dos rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira incluem:
Alta capacidade de carga
Bom desempenho de corrida
Rolamentos universalmente compatíveis fáceis de instalar
Rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras
Com um projeto correspondente a dois rolamentos de uma carreira dispostos costas com costas, mas onde dois rolamentos de uma carreira ocupam muito espaço axial, eles podem acomodar cargas radiais e axiais em qualquer direção e momentos de inclinação. As vantagens dos rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras incluem:
Menos espaço axial
Aceita cargas radiais e axiais em qualquer direção
Acomoda momentos de inclinação
Arranjo de rolamento rígido
Rolamentos de esferas de contato angular de quatro pontos
Os rolamentos de esferas de contato angular de quatro pontos são projetados para suportar cargas axiais em duas direções e têm alta capacidade de carga, podem suportar cargas radiais limitadas para uma determinada carga axial, usam menos espaço axial do que os rolamentos de duas carreiras e são separáveis.
As vantagens dos rolamentos de esferas de contato angular de quatro pontos incluem:
Adequado para cargas axiais em ambas as direções
Menos espaço axial
Alta capacidade de carga
Design separado
Fluxo de óleo melhorado
Deformação limitada do anel interno quando submetido a altas forças de fixação
Os rolamentos rígidos de esferas são os mais comuns tipo de rolamento de esferas e pode ser adquirido em configurações seladas, blindadas e de anel elástico. As dimensões das pistas nestes tipos de rolamentos correspondem muito às dimensões das esferas contidas. Eles também são ótimos para suportar cargas pesadas. Os rolamentos profundos fornecem suporte radial e axial. Entretanto, não há como ajustar o ângulo de contato para alterar o nível relativo de tal carregamento. Os rolamentos rígidos de esferas são divididos nos seguintes subtipos:
Rolamentos rígidos de esferas de uma carreira
Os rolamentos rígidos de esferas de uma carreira são o tipo mais comum de rolamento de esferas. Eles são amplamente utilizados. As ranhuras dos anéis interno e externo são arcos circulares com raio ligeiramente maior que o das esferas. Além das cargas radiais, as cargas axiais também podem ser aplicadas em qualquer direção. Devido ao seu baixo torque, são ideais para aplicações que exigem alta velocidade e baixa perda de potência. Além disso, para rolamentos abertos, estes geralmente são equipados com blindagens de aço ou vedações de borracha em um ou ambos os lados e são pré-lubrificados com graxa.
Rolamentos rígidos de esferas de duas carreiras
Os rolamentos rígidos de esferas de duas carreiras correspondem em projeto aos rolamentos rígidos de esferas de uma carreira. Suas ranhuras profundas e contínuas nas pistas estão firmemente integradas às esferas, permitindo que os rolamentos suportem cargas radiais e axiais em ambas as direções. Esses tipos de rolamentos de esferas são adequados para arranjos de rolamentos onde a capacidade de carga dos rolamentos de uma carreira é insuficiente. Para o mesmo furo e diâmetro externo, os rolamentos de duas carreiras são ligeiramente mais largos que os rolamentos de uma carreira das séries 62 e 63, mas têm uma capacidade de carga muito maior. Os rolamentos rígidos de duas carreiras de esferas só podem ser usados como rolamentos abertos (sem vedações ou blindagens).
Rolamentos axiais de esferas são projetados para cargas axiais puras. Esses rolamentos podem acomodar pouca ou nenhuma carga radial. Os elementos rolantes podem ser bolas, agulhas ou rolos. Os anéis giratórios ou os rolamentos da base giratória podem acomodar cargas axiais, radiais e de momento. Eles não são montados na carcaça ou no eixo, mas diretamente na superfície da base. Ambos os anéis interno e externo possuem orifícios de montagem. O anel interno, o anel externo ou ambos podem ter engrenagens integradas. Esses rolamentos são conhecidos como rolamentos de mesa, rolamentos de mesa giratória e anéis giratórios. Os rolamentos axiais de esferas oferecem baixo ruído, operação suave e capacidade para aplicações de alta velocidade. Eles podem ser usados como rolamentos unidirecionais ou bidirecionais, a escolha depende se a carga é unidirecional ou bidirecional.
Rolamentos axiais de esferas de direção única consistem em um anel de rolamento tipo arruela com ranhuras para pista. O anel conectado ao eixo é chamado de anel do eixo (ou anel interno), e o anel conectado à caixa do rolamento é chamado de anel da sede (ou anel externo).
Em um rolamento axial de esferas de direção dupla, existem três anéis e o anel do meio (o anel central) é fixado ao eixo. Existem também rolamentos axiais de esferas com uma arruela de assento de alinhamento abaixo da arruela da caixa para compensar desalinhamento do eixo ou erros de montagem. As gaiolas de aço estampado são normalmente usadas para rolamentos menores, enquanto as gaiolas usinadas são usadas para rolamentos maiores.
Rolamento de esferas duplex
Uma combinação de dois rolamentos de esferas de contato angular forma um rolamento duplex. As combinações possíveis incluem face a face, que tem as faces externas do anel juntas (tipo DF), costas com costas (tipo DB) ou ambas as faces frontais na mesma direção (tipo DT). Os rolamentos duplex DF e DB são capazes de suportar cargas radiais e axiais em qualquer direção. O tipo DT é usado quando há uma forte carga axial em uma direção e é necessário impor a carga igualmente em cada rolamento.
Agora que você se familiarizou com os designs comuns de rolamentos de esferas, vamos conhecer os tipos de construção dos rolamentos de esferas.
Rolamento de esferas Conrado
Esses tipos de rolamentos de esferas são montados colocando o anel interno em uma posição excêntrica em relação ao anel externo, com os dois anéis em contato em um ponto, resultando em uma grande folga oposta ao ponto de contato. As esferas são inseridas através da folga e então distribuídas uniformemente ao redor do conjunto do rolamento, fazendo com que os anéis fiquem concêntricos. A montagem é completada encaixando uma gaiola nas esferas para manter suas posições umas em relação às outras.
Os rolamentos Conrad podem suportar cargas radiais e axiais, mas têm a desvantagem de menor capacidade de carga devido ao número limitado de esferas que podem ser carregadas no conjunto do rolamento. Provavelmente o rolamento de esferas industrial mais conhecido é o estilo Conrad com ranhura profunda. O rolamento é usado na maioria das indústrias mecânicas.
Rolamento de esferas com preenchimento de ranhura
Em um rolamento radial de preenchimento de ranhura, as pistas interna e externa são entalhadas em uma face de modo que, quando os entalhes estão alinhados, as esferas podem ser deslizadas na ranhura resultante para montar o rolamento. Um rolamento slot-fill tem a vantagem de que as esferas podem ser montadas, resultando em uma maior capacidade de carga radial do que um rolamento Conrad das mesmas dimensões e tipo de material. No entanto, um rolamento com preenchimento de ranhura não pode suportar uma carga axial significativa e as ranhuras causam descontinuidade nas pistas que podem ter um efeito pequeno, mas adverso, na resistência.
Rolamento de esferas autocompensador
Rolamentos autocompensadores de esferas têm duas fileiras de esferas, uma pista comumente esférica no anel externo e duas ranhuras profundas e ininterruptas no anel interno. Eles estão disponíveis abertos ou selados. Esses tipos de rolamentos de esferas são insensíveis ao desalinhamento angular do eixo em relação ao alojamento, que pode ser causado, por exemplo, pela deflexão do eixo.
Os benefícios dos rolamentos autocompensadores de esferas incluem:
Acomoda desalinhamento estático e dinâmico
Excelente desempenho de alta velocidade
Manutenção mínima
Baixa fricção
Excelente desempenho de carga leve
Os rolamentos autocompensadores de esferas podem reduzir os níveis de ruído e vibração, por exemplo, em ventiladores.
Rolamentos de esferas lineares
Os rolamentos de esferas lineares são projetados para fornecer movimento livre em uma direção. Eles são a variedade de corrediças lineares mais amplamente utilizada e garantem um movimento suave e preciso ao longo de um design linear de eixo único. Apresentando tecnologia de autolubrificação, esses rolamentos de esferas permitem ótimo desempenho e confiabilidade. São compostos por duas fileiras lineares de rolamentos de esferas, integradas em quatro hastes em lados alternados da base.
Rolamento de Esferas Radial
Adequados para uma ampla variedade de finalidades, os rolamentos radiais de esferas oferecem níveis excepcionais de desempenho. Esses tipos de rolamentos de esferas têm capacidade para cargas radiais ou axiais aplicadas ao eixo. Contudo, a aplicação combinada de tais cargas requer contato angular axial. O ajuste do ângulo do rolamento radial axial permite uma distribuição igual das cargas axiais e radiais junto com os rolamentos de esferas de contato angular.
Rolamento de esferas de corrida aliviado
Os rolamentos de esferas com pista aliviada são 'aliviados', como o nome sugere, tendo o diâmetro externo do anel interno reduzido em um lado do diâmetro interno do anel externo aumentado em um lado. Isso permite que um número maior de esferas seja montado na pista interna ou externa e, em seguida, encaixe por pressão sobre o relevo. Às vezes, o anel externo será aquecido para facilitar a montagem. Assim como a construção de preenchimento de slot, a construção de pista aliviada permite um número maior de bolas do que a construção Conrad, até e incluindo o complemento total, e a contagem extra de bolas proporciona capacidade de carga extra. No entanto, um rolamento de pista aliviada só pode suportar cargas axiais significativas em uma direção.
Rolamento de esferas de corrida fraturado
Outra maneira de encaixar esferas em um rolamento radial de esferas é "fraturar" radialmente um dos anéis por completo, carregar as esferas, remontar a parte fraturada e, em seguida, usar um par de faixas de aço para segurar o anel fraturado. seções juntas em alinhamento. Novamente, isso permite esferas, incluindo complemento total de esferas, no entanto, ao contrário do preenchimento de ranhura ou das construções de pista aliviada, ele pode suportar carga axial significativa em qualquer direção.
Rolamentos com flange no anel externo simplificam a localização axial. O alojamento para esses tipos de rolamentos de esferas pode consistir em um furo passante de diâmetro uniforme, mas a face de entrada do alojamento deve ser usinada verdadeiramente normal ao eixo do furo. Contudo, tais flanges são muito caras de fabricar. Um arranjo econômico do anel externo do rolamento, com benefícios semelhantes, é uma ranhura para anel elástico em uma ou ambas as extremidades do diâmetro externo. O anel elástico assume a função de um flange.
Rolamento de esferas enjaulado
Gaiolas são normalmente usados para fixar as esferas em um rolamento de esferas estilo Conrad. Em outros tipos de construção de rolamentos de esferas, eles podem diminuir o número de esferas dependendo do formato específico da gaiola e, assim, reduzir a capacidade de carga. Sem gaiolas, a posição tangencial é estabilizada pelo deslizamento de duas superfícies convexas uma sobre a outra. Com uma gaiola, a posição tangencial é estabilizada pelo deslizamento de uma superfície convexa em uma superfície côncava correspondente, o que evita amassados nas esferas e tem menor atrito.
Rolamento de esferas híbrido
Esferas de rolamento de cerâmica podem pesar até 40% menos que os de aço, dependendo do tamanho e do material. Isso reduz a carga centrífuga e a derrapagem, de modo que os rolamentos cerâmicos híbridos podem operar de 20% a 40% mais rápido que os rolamentos convencionais. Isso significa que a ranhura da pista externa exerce menos força para dentro contra a esfera à medida que o rolamento gira. Esta redução na força reduz o atrito e a resistência ao rolamento. As esferas mais leves permitem que o rolamento gire mais rápido e use menos energia para manter sua velocidade.
Esses rolamentos faça uso de bolas de cerâmica e corrida. Esses rolamentos são imunes à corrosão e raramente requerem lubrificação. Devido à rigidez e dureza das esferas e da pista, esses rolamentos são barulhentos em altas velocidades. A rigidez da cerâmica torna esses rolamentos frágeis e sujeitos a rachaduras sob carga ou impacto. Como a esfera e a pista têm dureza semelhante, o desgaste pode causar lascas em altas velocidades tanto das esferas quanto da pista, o que pode causar faíscas.
Materiais usados em rolamentos de esferas
A materiais usados para fazer rolamentos de esferas variam amplamente, mas sempre houve um foco principal no material dos anéis. Isso garante uma interação coordenada da gaiola, dos anéis externo e interno. Isso geralmente é importante quando a aplicação envolve aquecimento ou resfriamento do rolamento. O desempenho de funcionamento dos rolamentos de esferas é importante; eles devem ser bons. Abaixo está uma lista dos materiais mais comuns usados para fabricar rolamentos de esferas e como eles se relacionam com os materiais do anel:
Maior dureza, portanto classificações de vida mais longas
Custo mais baixo
Bom para temperaturas de 120°C constante até 150°C intermitente
Baixa resistência à corrosão
Este é o aço padrão para a maioria dos rolamentos de esferas. É mais duro que o aço inoxidável, o que significa maior durabilidade. Ele também possui qualidades superiores de baixo ruído em relação ao aço inoxidável padrão 440. Na verdade, o aço cromado tem baixo teor de cromo e não é resistente à corrosão. O aço cromado pode tolerar temperaturas contínuas de até 120°C. Acima desta temperatura, sofre maior alteração dimensional e a dureza é afetada, reduzindo a capacidade de carga. Ele pode suportar até 150°C de forma intermitente, mas acima dessa temperatura, a vida útil do rolamento é significativamente reduzida.
Aço Inoxidável Martensítico Grau 440 (prefixo "S")
Boa resistência à corrosão por água e muitos produtos químicos fracos
Adequado para temperatura constante de -70°C a 250°C ou temperatura intermitente de 300°C
Um pouco mais macio que o aço cromado e, portanto, classificações de carga mais baixas
Corrosão em água salgada ou névoa salina, baixa resistência a ácidos e álcalis
caro que o aço cromado
resistente à corrosão devido ao maior teor de cromo e à adição de níquel, o aço inoxidável grau 440 é mais comumente usado para rolamentos de esferas resistentes à corrosão. O cromo reage com o oxigênio do ar para formar uma camada de óxido de cromo na superfície do aço, chamada de filme de passivação. É endurecido por tratamento térmico e possui uma boa combinação de resistência e resistência à corrosão. Ao contrário do aço austenítico grau 300, este aço é magnético.
A capacidade de carga do grau AISI440 é cerca de 20% menor que a do aço cromado, portanto a vida útil será ligeiramente reduzida. Este grau apresenta boa resistência à corrosão quando exposto a água doce e alguns produtos químicos mais fracos, mas irá corroer em ambientes de água do mar ou quando em contato com muitos produtos químicos agressivos.
Aço inoxidável grau KS440/ACD34/X65Cr13 com menor teor de carbono, em comparação ao grau AISI440C padrão, possui maior resistência à corrosão, maior capacidade de carga (aproximadamente 10% menor que o aço cromado) e excelentes qualidades de baixo ruído. O aço inoxidável grau 440 também pode suportar temperaturas mais altas que o aço cromo, até 250°C constante e até 300°C intermitente, mas com capacidade de carga reduzida. Acima de 300°C, a vida útil do rolamento é bastante reduzida.
Excelente resistência à corrosão à água, água salgada e muitos produtos químicos
Adequado para temperaturas de carga total de até 500°C
Adequado para aplicações criogênicas até -250°C
Resposta insignificante a campos magnéticos
Caro que o grau 440 devido ao menor rendimento.
Adequado apenas para cargas muito baixas e velocidades baixas
Não é adequado para aplicações de baixo ruído
Rolamentos de aço inoxidável grau 316 são usados para melhor resistência à corrosão pela água do mar, névoa salina e certos ácidos/álcalis. Eles são adequados para aplicações em temperaturas muito altas, pois o aço pode ser usado em temperaturas de até 500°C. Eles também podem ser usados em aplicações criogênicas, pois o aço permanece dúctil até -250°C. Ao contrário dos rolamentos da classe 440, os rolamentos de aço inoxidável 316 são classificados como não magnéticos devido à sua resposta insignificante aos campos magnéticos, embora o aço inoxidável 316 possa tornar-se magnético após o trabalho a frio.
O aço inoxidável grau 316 não pode ser endurecido por tratamento térmico e só pode suportar baixas cargas e velocidades. Os rolamentos de esferas de aço inoxidável 316 têm classificações de carga e velocidade significativamente mais baixas do que os rolamentos equivalentes da classe 440. O aço inoxidável grau 316 apresenta boa resistência à corrosão em ambientes marinhos quando usado acima da linha d’água ou temporariamente submerso quando lavado com água limpa. Não é adequado para submersão permanente, a menos que haja fluxo regular de água em alta velocidade no rolamento. Isso ocorre porque o filme de passivação na superfície do aço inoxidável depende da presença de oxigênio para se regenerar. Em ambientes marinhos subaquáticos com baixo teor de oxigênio, como água do mar estagnada ou sob lama/lodo, o aço pode ser suscetível à corrosão por pites ou em fendas. O aço inoxidável 316 é menos resistente à água quente do mar. A corrosão por picadas é um risco em água do mar acima de 30°C, enquanto a corrosão em frestas pode ocorrer a 10-15°C. O grau 316 ainda é resistente à corrosão do que o 440. Os rolamentos feitos de aço inoxidável grau 316 podem ser usados em altas temperaturas, desde que seja usado material de gaiola adequado ou que o rolamento esteja cheio. Polietileno, PEEK ou PTFE são comumente usados para gaiolas em rolamentos de aço inoxidável 316.
Engenharia de plástico
Resina acetal / POM-C (AC)
Excelente resistência à corrosão por água, água salgada e produtos químicos fracos
Não magnético
Somente classificação de semiprecisão é possível
Faixa de temperatura -40 ° C a + 110 ° C
Adequado apenas para carga muito baixa e baixa velocidade
PEEK (PK)
Excelente resistência à corrosão à água, água salgada e à maioria dos produtos químicos
Bom desempenho de alta temperatura
Não magnético
Ampla faixa de temperatura de -70°C a +250°C
Somente semiprecisão, mas maior resistência, adequada para cargas e velocidades mais altas do que outros plásticos
Polietileno (PE)
Excelente resistência à corrosão à água, água salgada e muitos produtos químicos
Absorção de umidade extremamente baixa
Não magnético
Faixa de temperatura de -40 ° C a + 80 ° C
Adequado apenas para carga baixa e baixa velocidade e semi-precisão
PTFE (PT)
Excelente resistência à corrosão à água, água salgada e à maioria dos produtos químicos
Absorção de umidade extremamente baixa
Bom desempenho de alta temperatura
Não magnético
Faixa de temperatura muito ampla, de -190°C a +200°C
Adequado para cargas e velocidades mais baixas do que outros plásticos e apenas para semiprecisão
PVDF (PV)
Excelente resistência à corrosão à água, água salgada e à maioria dos produtos químicos
Absorção de umidade extremamente baixa
Pode suportar temperaturas mais altas que o acetal e o polipropileno
Não magnético
Faixa de temperatura bastante ampla, de -50°C a +150°C
Adequado apenas para carga baixa e baixa velocidade e semi-precisão
Os rolamentos resistentes à corrosão de polímero padrão da AUB possuem anéis de resina de polioximetileno (POM-C), gaiolas de náilon (PA66) e esferas feitas de aço inoxidável 316 ou vidro. Eles também são adequados para aplicações alimentícias. No entanto, elas corroem na presença de certos produtos químicos, e as gaiolas PA66 absorvem água após exposição prolongada, resultando em perda de resistência à tração. Existem muitos materiais alternativos para anéis, gaiolas e esferas, como polipropileno, PTFE, PEEK ou PVDF.
Todos os rolamentos de plástico são rolamentos de semiprecisão e, assim como os rolamentos de aço inoxidável 316, não devem ser usados em aplicações de precisão. Devido ao material mais macio, embora o PEEK tenha melhor capacidade de carga, eles não são adequados para nada além de cargas e velocidades baixas. Os materiais PTFE, PEEK e PVDF variam em resistência à corrosão para fornecer a melhor resistência química geral.
Ao usar rolamentos plásticos em altas temperaturas, deve-se tomar cuidado para selecionar o material correto. Rolamentos de acetal não devem ser usados em temperaturas acima de 110°C, polipropileno somente até 80°C, mas outros materiais possuem boa resistência a altas temperaturas, principalmente PTFE e PEEK, que são adequados para temperaturas de até 250°C, apesar da menor carga classificação de PTFE. Em geral, os rolamentos plásticos não são recomendados para aplicações de vácuo. A exceção é o PEEK, que possui propriedades de liberação de gases muito boas.
Cerâmica
Zircônia / ZrO2 (prefixo "CCZR")
Alta resistência à corrosão por ácidos e álcalis, mas pode degradar após exposição prolongada a água quente ou vapor. Estudos também foram realizados sobre a degradação da zircônia em baixa temperatura na presença de umidade ou água. Há evidências de algum enfraquecimento da superfície, mas o efeito no desempenho do rolamento é inconclusivo e não se acredita que afete seriamente os rolamentos de zircônia em baixas temperaturas ou em temperatura ambiente.
Ampla faixa de temperatura de -190°C a 400°C sem gaiola
Não magnético e eletricamente isolante
Velocidade e carga mais baixas que os rolamentos de aço
Não é adequado para aplicações de baixo ruído
75% da densidade do aço
Maior resistência à flexão e menor módulo de elasticidade do que outras cerâmicas, portanto melhor para pequenas cargas de choque e ajustes de interferência
Expansão semelhante ao aço cromado e igual ao aço inoxidável 440, portanto não há problema em usar com eixo de aço em alta temperatura
Muito boa resistência à corrosão por água, água salgada, ácidos e álcalis
Faixa de temperatura muito ampla de -210°C a 800°C sem gaiola
Não magnético, eletricamente isolante e adequado para uso em aplicações de alto vácuo
Velocidade e carga mais baixas do que os rolamentos de aço de precisão, mas as esferas Si3N4 são usadas em rolamentos híbridos de alta velocidade
Não é adequado para aplicações de baixo ruído
40% da densidade do aço
Expansão térmica muito baixa, portanto considere ajustes de eixo/alojamento para aplicações de alta temperatura
Não recomendado para cargas de choque ou ajustes de interferência
Melhor resistência à corrosão da cerâmica
Melhor desempenho em altas temperaturas até 1600°C sem gaiola
Não magnético
Electricamente condutora
40% da densidade do aço
Expansão térmica muito baixa, portanto considere ajustes de eixo/alojamento para aplicações de alta temperatura
Mais frágil, por isso não tolera cargas de choque
Não fornecido em estoque
Os rolamentos totalmente cerâmicos são muito mais caros do que os rolamentos de aço e, portanto, são frequentemente usados em ambientes que são muito severos para os rolamentos de aço. Possuem boa a excelente resistência à corrosão, dependendo do material e dos produtos químicos encontrados, e geralmente são fornecidos sem lubrificação. Eles não são magnéticos e, ao contrário do carboneto de silício, são eletricamente isolantes. Os rolamentos totalmente cerâmicos podem ter gaiolas de PTFE ou PEEK ou ser fornecidos como complemento completo, ou seja, sem gaiolas. Se fornecidos como suplemento completo, podem ser utilizados em temperaturas muito altas.
Como a cerâmica é muito mais dura que o aço, ela é frágil. O aço pode suportar grandes impactos através da deformação plástica, enquanto a cerâmica é propensa a rachar. Portanto, rolamentos totalmente cerâmicos, especialmente nitreto de silício e carboneto de silício, não são recomendados para uso onde há probabilidade de cargas de choque pesadas. Devido à maior fragilidade, os rolamentos totalmente cerâmicos podem suportar aproximadamente 65% a 75% da carga dos rolamentos de aço. A velocidade limite dos rolamentos totalmente cerâmicos é de apenas cerca de 25% da velocidade do mesmo rolamento de aço, porque os anéis são menos redondos e há um risco maior de falha repentina devido à menor resistência à flexão em comparação com o aço.
O uso de rolamentos de nitreto de silício ou de carboneto de silício com eixos ou mancais de aço em aplicações de alta temperatura pode causar problemas de montagem devido a grandes diferenças no coeficiente de expansão. Se não for levada em consideração a maior expansão do eixo de aço no anel interno cerâmico em altas temperaturas, poderão ocorrer danos ao rolamento. A zircônia é menos problemática porque o coeficiente de expansão é semelhante ao do aço. Consulte a seção de ajuste do eixo/alojamento para obter detalhes.
Rolamentos híbridos (prefixo “CB” ou “SCB”): O nitreto de silício é o mais popular para esferas em rolamentos híbridos, pois possui apenas 40% da densidade do aço para rolamentos, mas é muito mais duro, proporcionando maior resistência ao desgaste. Os rolamentos híbridos também são capazes de atingir velocidades mais altas devido à menor força centrífuga gerada pelas esferas cerâmicas. Porém, devido à menor elasticidade das esferas, a área de contato entre as esferas e a pista é menor o que provoca uma maior pressão de contato. Isso pode fazer com que as pistas se desgastem mais rapidamente. O aumento de velocidade para rolamentos híbridos é de aproximadamente 30-40% com lubrificação adequada. Os rolamentos híbridos também podem funcionar melhor com lubrificação limitada, mas a velocidade de funcionamento deve ser reduzida. Eles também estão menos sujeitos à derrapagem da bola sob alta aceleração e baixa carga.
Retentores de rolamento
Os retentores do rolamento distribuem as esferas uniformemente ao redor das pistas para evitar o contato entre esferas e permitir velocidades mais altas. Eles também ajudam a reter a graxa ao redor das esferas e pistas. Para maior precisão e para evitar atrito adicional, é importante não permitir demasiado movimento radial do retentor. Para isso, a gaiola é guiada por bolas ou por um dos anéis.
Coroa / Fita de Metal
Esses retentores padrão são fabricados em aço carbono para rolamentos cromados e aço inoxidável AISI304 ou AISI420 para rolamentos inoxidáveis. Freqüentemente, eram feitos de latão, que também oferecia capacidade para altas temperaturas, mas isso é muito menos comum devido ao custo mais alto do latão e aos avanços na tecnologia do aço.
Para temperaturas mais altas, geralmente é recomendado o aço inoxidável. A gaiola de coroa e a gaiola de fita desempenham a mesma função, mas a gaiola de coroa é usada principalmente em rolamentos miniatura menores e rolamentos de seção fina onde o espaço é limitado. As gaiolas de aço são preferidas para condições operacionais árduas e onde ocorrem altos níveis de vibração. Gaiolas em aço inoxidável 316 podem ser instaladas em rolamentos totalmente cerâmicos com furo de 8 mm ou mais.
Adequado para velocidade média e baixa
Pode suportar temperaturas mais altas dependendo do tipo de aço
Tipo de Coroa – Guiado por Anel Interno
Tipo de fita – principalmente guia esférica
Coroa de Nylon Reforçada (TW)
Esta gaiola sintética reforçada com fibra de vidro moldada tem melhores características de deslizamento do que as gaiolas de aço e produz menores flutuações de torque de funcionamento. Ele pode aumentar a velocidade máxima em até 60%, por isso é frequentemente usado em aplicações de alta velocidade e possui boas características de baixo ruído. Este retentor não é adequado para aplicações criogênicas, pois perde sua elasticidade abaixo de aproximadamente 30°C. Em aplicações de vácuo pode tornar-se quebradiço.
Alta velocidade e baixo ruído
Faixa de temperatura aprox –
30 a + 120 ° C Bola guiada
Coroa de polietileno (PE)
Este retentor de baixa velocidade é feito de polietileno de alta densidade (HDPE) e é usado em rolamentos de aço inoxidável 316. Possui muito boa resistência à corrosão, podendo ser utilizado na presença de água do mar e muitos produtos químicos.
Muito resistente à corrosão
Faixa de temperatura -40 a +80°C
Anel interno guiado
Coroa PEEK (PK)
As gaiolas PEEK são comumente usadas em rolamentos de cerâmica, rolamentos de aço inoxidável 316 e rolamentos PEEK. Eles são altamente resistentes à corrosão, possuem uma ampla faixa de temperatura e são adequados para uso em ambientes de vácuo.
Muito resistente à corrosão
Baixa liberação de gases, adequada para uso em vácuo
Faixa de temperatura –
70 a + 250 ° C Anel interno guiado
Coroa PTFE (PT)
Esta gaiola é usada para rolamentos de cerâmica, rolamentos de aço inoxidável 316 e rolamentos de PTFE. É altamente resistente à corrosão e possui uma ampla faixa de temperatura.
Muito resistente à corrosão
Faixa de temperatura –
190 a + 200 ° C Anel interno guiado
Coroa de Nylon (PA)
Isto é usado principalmente em nossos rolamentos de plástico acetal. Ao contrário da gaiola TW, esta não é uma gaiola reforçada, portanto não é adequada para altas velocidades. É resistente à corrosão, mas pode inchar após alguns meses se for usado constantemente em água ou em um ambiente continuamente úmido.
Resistente à corrosão
Faixa de temperatura -30 a +100°C
Anel interno guiado
Complemento Completo (F/B)
Um rolamento com complemento completo (ou esfera completa) contém esferas extras e não possui retentor. É usado por sua maior capacidade de carga radial, embora a capacidade de carga axial seja muito pequena. Esses rolamentos só podem ser usados em baixas velocidades e o torque do rolamento aumenta devido ao atrito entre esferas. Técnicas aprimoradas de aço e endurecimento aumentaram as capacidades de carga dos rolamentos com gaiolas e o rolamento com conjunto completo é muito menos comum agora.
Maior capacidade de carga radial
Velocidades muito mais baixas do que o tipo enjaulado
Carga axial baixa
Maior torque do rolamento
Combatendo problemas comuns de contenção
Da falha de lubrificação ao desalinhamento, a falha do rolamento ocorre por vários motivos. Os retentores, no entanto, podem sucumbir a dois problemas comuns:
argola
O fenômeno quando o retentor oscila como um bambolê, causando picos de torque no conjunto rotativo. O retentor deve seguir um plano circunferencial verdadeiro concêntrico com o diâmetro primitivo das esferas.
Desligar (encerrar)
Quando uma carga axial é aplicada a rolamentos estáticos que têm o eixo de seu eixo no modo horizontal, as esferas caem para uma posição onde ficam espaçadas desigualmente antes da aplicação da carga. Quando a carga axial é aplicada, ela comprime as esferas entre as pistas internas e externas. Agora que as bolas estão seguras em posições desigualmente espaçadas, elas fazem com que o retentor fique preso. Essa ligação é chamada de “desligamento do retentor”. Uma vez iniciada a rotação do rolamento, o retentor é tensionado e algumas esferas podem deslizar, causando danos que iniciarão a falha prematura do rolamento.
Protetores e vedações de rolamento
Os rolamentos possuem diferentes tipos de escudos e selos, geralmente chamados de fechamentos. Estes encerramentos nem sempre são necessários; entretanto, os rolamentos blindados e vedados proporcionam melhor proteção contra contaminação e ajudam a reter os lubrificantes dos rolamentos.
Escudo (ZZ)
A maioria dos nossos rolamentos possui blindagens metálicas. A blindagem foi projetada para evitar que partículas maiores entrem no rolamento, mantendo a graxa dentro do rolamento. Eles podem ser pressionados no anel externo do rolamento (não removíveis) ou fixados por anéis de retenção (removíveis). Como a proteção não entra em contato com a pista interna, não há aumento no torque de partida ou de funcionamento. As proteções em rolamentos de aço inoxidável são geralmente feitas de aço inoxidável AISI 304.
Evitar a contaminação por partículas maiores
Reduza o vazamento de lubrificante
Não aumente o torque
Ampla faixa de temperatura, especialmente para aço inoxidável
Vedação de contato (2RS)
As vedações de rolamento padrão consistem em borracha nitrílica/BUNA-N colada a uma arruela de metal. As arruelas são feitas de aço laminado a frio SPCC para rolamentos de aço cromo ou aço inoxidável 304 para rolamentos de aço inoxidável. Alguns tamanhos estão disponíveis com vedações de PTFE para alta temperatura (até 250°C) ou vedações de Viton (até 230°C). O lábio interno da vedação esfrega contra o anel interno do rolamento para fornecer uma vedação eficaz contra partículas menores, como poeira e umidade, ao mesmo tempo que evita vazamento de lubrificante. As vedações de contato geram níveis muito mais elevados de torque de fricção do que as vedações e reduzirão a velocidade máxima do rolamento. Abaixo de -40°C, o nitrilo e o Viton endurecem e proporcionam uma vedação deficiente, portanto, vedações de PTFE ou blindagens metálicas devem ser consideradas para temperaturas muito baixas.
Boa proteção contra poluição
Reduz significativamente o vazamento de lubrificante
Velocidade máxima reduzida em aproximadamente 40%
Torque de rolamento significativamente aumentado
Temperatura. Faixa –40°C/+110°C para NBR
Temperatura. Faixa PE –50°C/+110°C
Temperatura. Faixa Viton –40°C/+230°C
Temperatura. Faixa PEEK –70°C/+250°C
temperatura. Faixa de PTFE –190°C/+250°C
Vedação sem contato (2RU)
Essas vedações também são feitas de borracha nitrílica ligada a arruelas de metal, mas não esfregam contra a pista interna do rolamento e, portanto, têm menos efeito no torque do rolamento e na velocidade máxima do que as vedações de contato e podem, portanto, ser usadas em aplicações de baixo torque e alta velocidade. . Eles fornecem melhor proteção do que a blindagem metálica, mas não vedam tão bem quanto fazem contato.
Boa proteção contra poluição
Reduza o vazamento de lubrificante
Sem aumento de torque
Não afeta a velocidade máxima
Temperatura. Faixa –40°C/+110°C para NBR
Temperatura. Faixa PE –50°C/+110°C
Temperatura. Faixa PEEK –70°C/+250°C
Temperatura. Faixa de PTFE –190°C/+250°C
Você precisa de rolamentos protegidos contra alta contaminação?
Para aplicações nas indústrias de alimentos e bebidas ou farmacêutica, os equipamentos devem atender a rígidos padrões de higiene e segurança. Nestes ambientes, a proteção contra contaminação é crítica, por isso é vantajoso escolher uma vedação de contato para garantir que a sujeira não entre no rolamento. Para equipamentos que realizam lavagens regulares, uma vedação de contato também proporcionará resistência eficaz à água. Isso evitará que a graxa saia do rolamento, que o rolo ou a esfera escorreguem ou superaqueça. Muitos rolamentos de aço nesta indústria exigem o fornecimento de lubrificantes não tóxicos que atendam aos padrões H1 ou H2 da NSF.
O rolamento funcionará sob condições extremas de temperatura?
Os rolamentos metálicos blindados geralmente podem suportar temperaturas mais altas do que os rolamentos vedados. Para aplicações em altas temperaturas, rolamentos de aço inoxidável grau 440 podem ser usados em temperaturas de até 300°C. Se exposto a condições extremas, a borracha ou o plástico podem derreter e, se detritos derreterem e entrarem nas pistas, isso poderá causar falha no rolamento. Nestes casos, são recomendados rolamentos blindados.
A que velocidade o rolamento funcionará?
Para aplicações de alta velocidade, como ciclismo e skate, as vedações sem contato são a escolha preferida. Oferece melhor proteção contra contaminação do que as proteções e as vedações sem contato não afetam a velocidade máxima ou o torque do rolamento.
A classificação de carga é uma diretriz para a carga que um rolamento pode suportar em uma aplicação e é usada em cálculos de vida útil. Sempre expressamos a classificação de carga de um rolamento em Kgf (quilograma de força). Esta é a força exercida por um quilograma de massa na superfície da Terra. Em outros lugares, você poderá ver forças expressas em Newtons. Um Newton é definido como a força que acelera uma massa de um quilograma a uma taxa de um metro por segundo (ou 1 m/s²). Como a gravidade na superfície da Terra é 9.80665 m/s², 1 Kgf = 9.80665 Newtons, mas para simplificar digamos 1 Kgf = 10 Newtons.
Classificação de carga radial dinâmica
A classificação de carga radial dinâmica é oficialmente definida como: “90% de carga radial constante em um conjunto de rolamentos idênticos de aço cromado, com apenas o anel interno girando, por um milhão de rotações antes de mostrar sinais de fadiga”.
Um milhão de rpm parece muito, mas vamos dar uma olhada mais de perto. Se você operar a cerca de 10,000 rotações por minuto (rpm) e aplicar carga dinâmica máxima, o rolamento durará pouco mais de uma hora e meia (100 minutos).
Esses números são usados para calcular a vida nominal, mas em aplicações normais os rolamentos não devem ser submetidos a tais cargas, a menos que você não espere que durem muito.
Se for necessária uma vida útil longa, é melhor limitar a carga real entre 6% e 12% da classificação de carga dinâmica do rolamento. Pode suportar cargas mais pesadas, mas a vida útil será reduzida.
Os rolamentos de aço inoxidável AISI440C/KS440 suportarão aproximadamente 80% a 85% dos valores de carga dos rolamentos de aço cromado. As classificações de carga do rolamento axial baseiam-se em uma carga axial constante de um milhão de rotações. A equipe de especialistas da AUB Bearings pode ajudar a fornecer dados de vida útil para uma ampla variedade de rolamentos diferentes.
Carga radial estática nominal
As classificações de carga radial estática são cargas radiais puras (ou cargas axiais para rolamentos axiais) que causam deformação permanente completa das esferas ou pistas.
Cargas estáticas próximas a esse número podem ser aceitáveis para algumas aplicações, mas não quando for necessária suavidade ou precisão. As classificações de carga estática para rolamentos de aço inoxidável são aproximadamente 75% a 80% daquelas para rolamentos de aço cromado.
A capacidade de carga de um rolamento pode ser limitada pelo lubrificante. Certos lubrificantes são adequados apenas para cargas leves, enquanto outros são projetados para aplicações de alta carga. Os rolamentos de complemento completo têm classificações de carga mais altas. A capacidade de carga axial dos rolamentos de esferas radiais pode ser aumentada especificando uma folga radial solta.
Carga axial nominal
Os tipos de rolamentos para serviços pesados, como as séries 6200 ou 6300, podem acomodar cargas axiais de até 50% da carga radial estática nominal. Devido às pistas rasas, os rolamentos rígidos de esferas de paredes finas só podem acomodar cargas axiais entre 10% e 30% da classificação de carga radial estática do rolamento.
Observe que esses números são baseados em cargas axiais puras. Cargas ou momentos radiais adicionais (cargas de desalinhamento) afetarão a capacidade de carga axial. Exceder os limites totais recomendados para cargas combinadas terá um efeito adverso na vida útil do rolamento.
Os rolamentos de esferas com complemento completo possuem uma ranhura de enchimento usinada nos anéis interno e externo. Sob cargas axiais, a ranhura interfere na rotação da esfera, portanto, rolamentos com conjunto completo não são recomendados para cargas axiais.
Vida útil do rolamento
O calculado vida de um rolamento baseia-se em sua carga, velocidade de operação e fatores ambientais. Os padrões da indústria normalmente exigem que 90% dos rolamentos possam ser reparados após 1 milhão de rotações e 50% dos rolamentos possam ser reparados após 5 milhões de rotações. Isso é conhecido como vida útil em fadiga do rolamento. A vida útil do rolamento é frequentemente subestimada (por razões de segurança) e as variáveis aplicáveis são usadas para calcular essa vida.
Também pode ser feito com a seguinte fórmula:
Folga interna do rolamento de esferas
Folga interna ou folga radial é a quantidade de folga entre as esferas e as pistas de um rolamento.
A folga radial é a folga medida perpendicularmente ao eixo do rolamento ou, especificamente: diâmetro médio da pista do anel externo menos o diâmetro médio da pista do anel interno menos (2 x diâmetro da esfera).
A folga axial é a folga medida ao longo do eixo do rolamento, chamada folga axial. A folga axial é aproximadamente 10 vezes o valor da folga radial.
A folga radial em um rolamento antes da instalação pode ser chamada de folga radial “inicial”. A folga radial “residual” ou “em funcionamento” é o que resta após a instalação do rolamento. Idealmente, a folga radial residual no rolamento deve ser zero para minimizar o deslizamento da esfera e reduzir a folga axial (folga axial), por isso é muito importante escolher corretamente a folga radial inicial.
Durante a instalação, existem muitos fatores que podem alterar a folga radial. Um ajuste de eixo apertado (comumente chamado de ajuste de interferência ou ajuste por pressão), no qual o eixo é ligeiramente maior que o anel interno do rolamento, esticará o anel interno, tornando-o maior. Isto reduz a folga radial do ajuste de interferência em até 80%. Uma situação semelhante pode ocorrer se o anel externo estiver bem ajustado ao alojamento. A diferença entre a temperatura do eixo e da caixa também pode ser um problema. Se o anel interno do rolamento estiver mais quente que o anel externo, ele se expandirá e reduzirá a folga radial. Isso pode ser calculado da seguinte forma:
Aço cromo: 0.0000125 x (temperatura do anel interno – temperatura do anel externo °C) x diâmetro da pista do anel externo* em mm.
aço inoxidável 440: 0.0000103 x (temperatura do anel interno – temperatura do anel externo °C) x diâmetro da pista do anel externo * (mm).
* O diâmetro da pista do anel externo pode ser calculado aproximadamente como: 0.2 x (d + 4D) onde d é o furo em mm e D é o diâmetro externo em mm.
Também pode haver problemas, por exemplo, o eixo é feito de um material diferente dos rolamentos e da caixa e se expande devido a um coeficiente de expansão diferente. Neste caso, podem ser necessários rolamentos com folga radial menor.
A folga radial padrão geralmente é adequada e esses rolamentos estão prontamente disponíveis, mas às vezes é recomendada uma folga fora do padrão. Se a carga for puramente radial, uma folga radial estreita conduz a baixo ruído, maior rigidez e precisão de funcionamento. Uma folga radial menor é desejável para cargas axiais elevadas porque aumenta a capacidade de carga axial do rolamento. Ele também acomodará melhor o desalinhamento entre o eixo e o alojamento.
Folga radial apertada (MC1/MC2, PO2/P13, C2): Considerado para cargas puramente radiais e aplicações de baixo ruído e baixa vibração. Cuidado com cargas axiais, aplicações de alta velocidade, vibrações severas e aplicações de torque muito baixo. Um ajuste interferente não deve ser usado.
Folga radial média (MC3/MC4, P24/P35, CN): Mais comumente usada e disponível como padrão, exceto para rolamentos totalmente cerâmicos com C3 como padrão.
Folga radial frouxa (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Devido à maior capacidade de carga axial, considere cargas axiais mais altas. Maiores ajustes de interferência e desalinhamentos do eixo podem ser tolerados. Também adequado para cargas pesadas ou cargas de choque. Não recomendado para aplicações de baixo ruído, a menos que folgas radiais mais estreitas não sejam adequadas.
Folga radial média (MC3/MC4, P24/P35, CN): Mais comumente usado e disponível como padrão, exceto para rolamentos totalmente cerâmicos com C3 como padrão.
Folga radial frouxa (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Devido à maior capacidade de carga axial, considere cargas axiais mais altas. Maiores ajustes de interferência e desalinhamentos do eixo podem ser tolerados. Também adequado para cargas pesadas ou cargas de choque. Não recomendado para aplicações de baixo ruído, a menos que folgas radiais mais estreitas não sejam adequadas.
A folga radial não tem nada a ver com classe de precisão ou tolerância. Rolamento solto não significa necessariamente baixa precisão do rolamento. Você pode usar rolamentos da classe P4 (Abec7) com folga radial mais baixa, assim como você pode usar rolamentos P0 (Abec1) com folga radial mais apertada, muita folga indica a necessidade de folga radial mais apertada ou pré-carga axial.
Em aplicações de baixo ruído ou alta velocidade, é desejável folga radial residual zero. Isto proporciona maior rigidez, reduz o ruído, proporciona maior precisão de corrida e elimina o deslizamento da bola sob aceleração. Isto é conseguido aplicando uma pré-carga ao rolamento. Esta é a carga axial aplicada ao anel interno ou externo para neutralizar o efeito do anel externo no anel interno e eliminar a folga radial.
pré-carga é geralmente aplicado através do uso de arruelas onduladas ou arruelas de pressão e geralmente é aplicado a um anel estacionário que deve ter um ajuste deslizante com o eixo ou alojamento para permitir o movimento axial. Se o rolamento estiver colado ao eixo ou ao alojamento, você poderá usar um peso para manter o rolamento pré-carregado enquanto o adesivo cura. A quantidade de pré-carga deve ser a menor possível. A pré-carga excessiva resultará em alto torque de fricção e falha rápida.
Pré-carregamentos de guia
Categoria de pré-carregamento | Quantidade de pré-carregamento Rolamento miniatura e pequeno (Cr = Classificação Básica de Carga Dinâmica) | Quantidade de pré-carregamento Rolamento Padrão (Cr = Classificação Básica de Carga Dinâmica) | Recursos |
Leve pré-carga | 0.50% x Cr | 0.15% x Cr | Não é necessária rigidez do rolamento. Ênfase no baixo torque. |
Pré-carga leve | 1.25% x Cr | 0.58% x Cr | Rigidez do rolamento e baixo torque são necessários. |
Pré-carga média | 1.75% x Cr | 1.28% x Cr | Ênfase na rigidez do rolamento. Torque relativamente alto. |
Pré-carga Pesada | 2.50% x Cr | 2.64% x Cr | Ênfase na rigidez do rolamento. Torque elevado. |
Velocidade máxima do rolamento de esferas
Vários fatores afetam a limitação da velocidade do rolamento de esferas, como temperatura, carga, vibração, folga radial, retentor, lubrificante, material da esfera e tampas.
As velocidades citadas em nossos desenhos técnicos são apenas aproximadas e válidas para rolamentos utilizados em eixo horizontal com gaiola metálica, grau de tolerância padrão e folga radial, carga média, anel interno giratório e lubrificante adequado (veja abaixo). As aplicações de eixo vertical exigirão uma redução máxima de velocidade de aproximadamente 20% devido à orientação reduzida da gaiola e à retenção menos eficaz do lubrificante.
Temperaturas excessivas e cargas mais elevadas também exigirão velocidades mais lentas. Os rolamentos equipados com vedações de contato não conseguem atingir a mesma velocidade devido ao aumento do atrito entre o lábio da vedação e o anel interno do rolamento. A escolha do lubrificante também pode ter um impacto significativo na velocidade nominal. A velocidade máxima na qual um lubrificante pode operar efetivamente varia de acordo com o tipo.
Os seguintes fatores de ajuste são aproximados e baseados em rolamentos com coroas metálicas ou gaiolas de fita. Se for utilizado um lubrificante adequado, a velocidade máxima do rolamento pode ser aumentada usando gaiolas de nylon ou fenólicas. O uso de esferas de cerâmica pode aumentar a velocidade do rolamento em até 40%, mas as esferas de cerâmica também reduzem a capacidade de carga do rolamento devido ao aumento da tensão nos anéis do rolamento causada pelas esferas de cerâmica mais duras.
Tabela de redução de velocidade:
| Anel interno giratório | Anel externo giratório | ||
---|---|---|---|---|
Abrir/ZZ | 2RS | Abrir/ZZ | 2RS | |
Petróleo | Redução nula | Redução de 40% | Redução de 20% | Redução de 40% |
Óleo sintético | Redução nula | Redução de 40% | Redução de 20% | Redução de 40% |
Óleo de silício | Redução de 30% | Redução de 40% | Redução de 50% | Redução de 50% |
Graxa Padrão | Redução de 30% | Redução de 40% | Redução de 50% | Redução de 50% |
Graxa de alta velocidade | Redução nula | Redução de 40% | Redução de 20% | Redução de 40% |
Graxa de silicone | Redução de 30% | Redução de 40% | Redução de 50% | Redução de 50% |
Torque de fricção do rolamento de esferas
O torque de atrito afeta o funcionamento livre do rolamento. Os rolamentos que contêm graxa resistente terão dificuldade em girar. Isso significa que tem um momento de atrito relativamente alto. Um rolamento que não é lubrificado girará livremente, o que significa que possui baixo torque de atrito. A força necessária para girar um rolamento depende em grande parte da circularidade do rolamento, da carga aplicada, da lubrificação e do fechamento. A melhor circularidade e acabamento superficial das esferas e pistas significa que menos força é necessária para girar o rolamento. Quanto maior a carga, maior será a deformação dos componentes do rolamento, resultando em aumento da resistência.
Quanto à lubrificação, os óleos de manômetro geralmente produzem níveis de torque mais baixos, especialmente em velocidades muito baixas, mas a diferença entre esses óleos e muitas graxas de baixo torque pode ser muito pequena, especialmente se forem usados enchimentos de graxa baixos. Lubrificantes de alta viscosidade podem aumentar significativamente o torque do rolamento devido à maior resistência do lubrificante. Os rolamentos com graxa sofrem breves picos nos níveis de torque, pois a graxa leva um curto período para “quebrar” ou se distribuir dentro do rolamento. As vedações de contato aumentarão bastante os valores de torque. A força necessária para girar um rolamento a partir do repouso (torque inicial) é ligeiramente maior que a força necessária para mantê-lo girando (torque operacional).
Você pode calcular valores aproximados para o torque de atrito usando esta fórmula simples:
Rolamentos radiais de esferas: 0.5 x 0.0015 x carga radial em Newtons* x furo do rolamento (mm)
Rolamentos axiais de esferas: 0.5 x 0.0013 x carga axial em Newtons* x furo do rolamento (mm)
Isto só é válido se o rolamento tiver enchimento padrão de lubrificação de baixo torque, não possuir vedações de contato e estiver sujeito a baixa velocidade e baixa carga. Para rolamentos radiais de esferas, a carga axial deve ser inferior a 20% da carga radial, enquanto a carga deve ser puramente axial para rolamentos axiais. Contacte-nos se necessitar de valores precisos tendo em conta a velocidade e a viscosidade do lubrificante.
As medidas estão em Newton milímetros (Nmm). Esta é uma unidade composta de torque correspondente ao torque de uma força de um newton (aproximadamente 0.1 Kgf) aplicada ao longo de um braço de distância de um milímetro.
Ruído e vibração do rolamento de esferas
A vibração excessiva aumenta o ruído do rolamento e pode reduzir significativamente a vida útil do rolamento. Os anéis e esferas do rolamento não são perfeitamente redondos, e as esferas e pistas, mesmo após extensivo desbaste e polimento fino, não são perfeitamente lisas. Imperfeições de usinagem na forma de superfícies ásperas ou irregulares podem fazer com que um anel se mova ou oscile radialmente em relação ao outro, causando vibração e ruído no rolamento. A suavidade ou silêncio do rolamento pode ser verificada com um acelerômetro que mede as vibrações do rolamento no anel externo, geralmente o anel interno gira a 1800 rpm. Para entender como medir a vibração do rolamento, é importante entender como funciona a vibração.
A quantidade de oscilação em um objeto vibrante é chamada deslocamento. Quando o anel externo de um rolamento vibra, a superfície externa se moverá para cima até o limite superior, depois para baixo até o limite inferior e depois de volta ao ponto inicial. A medição entre o limite superior e inferior é chamada de deslocamento pico a pico. Todo o movimento de oscilação do ponto inicial, passando pelos limites superior e inferior e de volta ao ponto inicial, é chamado de ciclo. Este ciclo de vibração se repetirá enquanto o rolamento estiver girando. Também podemos medir o número desses ciclos em um determinado tempo. Isto nos dá o freqüência. A frequência é mais comumente expressa como ciclos por segundo (CPS) ou Hertz (Hz), que é a mesma coisa.
A vibração pode aumentar a taxa de fadiga e reduzir a vida útil do rolamento. As medições de deslocamento não nos dizem o suficiente. A vibração em um rolamento ou máquina geralmente ocorre em muitas frequências diferentes e todas elas contribuem para a fadiga, por isso precisamos levar em consideração todas essas frequências de vibração em nossas medições de vibração. Podemos conseguir isso medindo a velocidade de vibração.
Velocidade de vibração (deslocamento x frequência) nos dá uma boa indicação da gravidade da vibração. Se um componente do rolamento estiver se movendo por uma determinada distância (deslocamento) a uma determinada taxa (frequência), ele deverá estar se movendo a uma determinada velocidade. Quanto maior a medição da velocidade de vibração, mais ruidoso será o rolamento. A velocidade de vibração é medida em um testador de vibração de rolamento em mícrons por segundo ou em um medidor Anderon em Anderons. Um Anderon equivale a 7.5 mícrons por segundo. As leituras são separadas em três faixas de frequência: baixa (50 a 300 Hz); médio (300 a 1800 Hz) e alto (1800 a 10000 Hz). Embora a velocidade de vibração mostre o potencial de fadiga, a força de vibração pode causar deformação nas esferas e anéis e pode ser muito prejudicial em altas frequências, onde as leituras de velocidade podem ser bastante baixas. Por esta razão também medimos a aceleração da vibração.
Aceleração de vibração é uma indicação da força vibratória (força = massa x aceleração) e como a força é prejudicial em frequências mais altas, a aceleração da vibração é uma medida útil onde um rolamento experimentará frequências de vibração acima de 2000 Hz. A aceleração da vibração é medida em G (9.81 m/s²), mas muitas vezes você verá essas medidas convertidas em decibéis (dB).
Uma classificação de baixo ruído/vibração é alcançada prestando especial atenção ao acabamento superficial das pistas e esferas, à circularidade dos anéis e esferas e ao design correto da gaiola. Graxas finamente filtradas e de baixo ruído também podem ser usadas. Eles contêm menos partículas sólidas menores que geram ruído quando passam entre as esferas e a pista.
Fatores externos, como vibração ambiente, podem afetar o ruído do rolamento. Outro problema, especialmente com rolamentos menores e de seção fina, é a distorção do anel causada pelo arredondamento deficiente do eixo ou da caixa. A contaminação por sujeira ou poeira também aumentará os níveis de ruído e vibração. A má prática de montagem ou o manuseio incorreto às vezes são os culpados, causando cargas de choque que, por sua vez, criam arranhões ou amassados na pista.
Lubrificantes para rolamentos de esferas
Lubrificação adequada é fundamental para o desempenho do rolamento. A lubrificação cria uma película fina entre as áreas de contato do rolamento para reduzir o atrito, dissipar o calor e inibir a corrosão das esferas e pistas. Os lubrificantes afetam as velocidades e temperaturas operacionais máximas, os níveis de torque, os níveis de ruído e, em última análise, a vida útil do rolamento. Lubrificantes de base mineral ou sintética são os mais comumente usados. Existem muitos tipos diferentes projetados para uso geral ou de alta velocidade, aplicações de baixo ruído, impermeabilização ou temperaturas extremas.
Lubrificantes de silicone têm uma ampla faixa de temperatura e exibem menos mudanças na viscosidade com a temperatura. Eles também são resistentes à água e seguros para uso com a maioria dos plásticos. Eles não são adequados para cargas e velocidades elevadas.
Lubrificantes perfluorados ou PFPE são não inflamáveis, compatíveis com oxigênio e altamente resistentes a muitos produtos químicos. Eles não reagirão com plásticos ou elastômeros. Muitos têm baixa pressão de vapor e são adequados para aplicações de vácuo ou salas limpas, enquanto alguns podem suportar temperaturas superiores a 300°C.
Lubrificantes secos Para uso onde lubrificantes padrão podem causar contaminação, como em ambientes de vácuo. Materiais populares como dissulfeto de molibdênio ou dissulfeto de tungstênio podem ser polidos ou pulverizados nas esferas e pistas para fornecer operação suave e velocidades operacionais mais altas do que rolamentos não lubrificados.
Lubrificantes de polímero sólido consistem em um polímero sintético impregnado com óleo lubrificante, que preenche a maior parte do espaço interno do rolamento. Esse tipo de lubrificante é normalmente usado em ambientes empoeirados ou em rolamentos vedados onde o vazamento de lubrificante não pode ser tolerado, como ambientes limpos e aplicações em eixos verticais. Os lubrificantes sólidos têm excelente resistência à água e podem suportar lavagens regulares. Eles também podem suportar altas vibrações e forças centrífugas.
Graxas umedecedoras são amplamente utilizados em peças automotivas para evitar chocalhos e rangidos. Eles também são usados para dar uma sensação de “qualidade” a interruptores, corrediças, roscas e engrenagens. Eles podem ser usados em rolamentos de rotação lenta, por exemplo, em potenciômetros pelo mesmo motivo.
Lubrificantes de qualidade alimentar são necessários para que as indústrias de alimentos e bebidas estejam em conformidade com regulamentos rígidos de higiene. Lubrificantes aprovados pela HI são necessários para rolamentos onde pode haver contato acidental com alimentos e graxas aprovadas pela H2 são usadas onde não há contato. Essas graxas também são projetadas para serem altamente resistentes à lavagem por processos de limpeza.
Viscosidade Lubrificante
Óleos e graxas de baixa viscosidade são usados onde é necessária baixa resistência ao lubrificante, como em instrumentos sensíveis. Lubrificantes de maior viscosidade podem ser especificados para aplicações de alta carga, alta velocidade ou eixo vertical. Óleos de baixa viscosidade (ou graxas com óleos básicos de baixa viscosidade) são preferidos para aplicações de alta velocidade, pois geram menos calor. Embora as graxas muitas vezes forneçam uma resistência muito maior que os óleos, muitas graxas modernas de baixo torque podem produzir valores de torque semelhantes aos de alguns óleos, particularmente quando é usado um enchimento de graxa baixo.
Óleos
A maioria dos óleos mantém sua consistência em uma ampla faixa de temperatura e são fáceis de aplicar. Para aplicações de torque muito baixo, um óleo leve para instrumentos deve ser especificado. Velocidades de operação mais altas são possíveis com óleo, mas, como ele tende a não permanecer no lugar, a lubrificação contínua deve ser aplicada por jato de óleo, banho de óleo ou névoa de óleo, a menos que as velocidades sejam baixas ou a rotação seja por curtos períodos. Um retentor fenólico impregnado de óleo ou um retentor sintético feito de um material com coeficiente de atrito muito baixo como o Torlon não necessita de lubrificação externa contínua. Esses tipos de retentores são frequentemente usados em rolamentos dentários de alta velocidade e baixo torque.
graxas
As graxas são simplesmente óleos misturados com um espessante para que permaneçam dentro do rolamento. As graxas são geralmente adequadas para cargas pesadas e têm a vantagem óbvia de proporcionar lubrificação constante durante um longo período sem manutenção.
Surpreendentemente, muita graxa pode ser ruim para um rolamento. Um alto enchimento de graxa significará maior resistência ao rolamento (torque mais alto), o que pode não ser adequado para muitas aplicações, mas pior ainda é o risco de acúmulo de calor. O espaço livre dentro de um rolamento é importante para permitir que o calor irradie para longe da área de contato entre as esferas e a pista. Como resultado, muita graxa pode levar à falha prematura, a menos que as velocidades sejam baixas. O preenchimento padrão é de 25% a 35% do espaço interno, mas pode variar se necessário. Uma porcentagem menor pode ser especificada para uma aplicação de alta velocidade e baixo torque, enquanto um preenchimento muito maior pode ser aconselhável para uma aplicação de baixa velocidade e alta carga.
Classificação de velocidade da graxa
As graxas têm classificações de velocidade às vezes chamadas de classificações “DN”. O cálculo do “DN” de uma aplicação é o seguinte:
Velocidade em rpm x (ID do rolamento + DE do rolamento) ÷ 2
Suponha que um rolamento gire a 20,000 rpm. O diâmetro interno do rolamento é de 8 mm e o diâmetro externo é de 22 mm. A fórmula acima produz um DN de 300,000, portanto a graxa deve ser classificada acima deste valor. Muitas graxas modernas são adequadas para altas velocidades, algumas classificadas em 1 milhão de DN ou .
Os fabricantes podem adotar diversas abordagens para garantir uma vida útil longa e bem-sucedida do rolamento. O primeiro passo é limitar as cargas radiais entre 6% e 12% da classificação de carga dinâmica do rolamento. Embora o rolamento possa suportar cargas mais elevadas, sua vida útil será reduzida.
O próximo passo é escolher o material certo. A seleção do tipo correto de rolamento também pode desempenhar um papel importante, com base na experiência da AUB Bearings como especialistas em rolamentos de seção fina, resistentes à corrosão, em miniatura e rolamentos cerâmicos. Embora todos os rolamentos radiais de esferas tenham alguma capacidade de carga axial, se houver cargas axiais maiores, geralmente é melhor usar rolamentos pesados com pistas profundas, pois eles podem suportar até 50% da carga radial estática nominal na carga de direção axial.
Embora os rolamentos de seção fina (a diferença entre o diâmetro interno e externo do rolamento seja pequena) sejam muito adequados para compactação e redução de peso. Devido às pistas rasas, eles só podem acomodar cargas axiais entre 10% e 30% da classificação de carga radial estática do rolamento. Cargas radiais ou momentâneas adicionais reduzirão ainda mais a capacidade de carga axial. Cargas axiais excessivas em rolamentos de seção fina podem fazer com que as esferas cheguem perigosamente perto do topo da pista.
By selecionando o rolamento apropriado tipo e considerando os principais fatores que regem as cargas radiais e axiais, os engenheiros podem garantir que continuarão a inovar e, ao mesmo tempo, fornecer os mais altos níveis de precisão, suavidade e vida útil do rolamento.