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O guia completo para rolamentos
Um rolamento é uma peça de precisão que atinge movimento rotativo ou linear em equipamentos e é usado para reduzir o atrito entre as peças móveis e aumentar a velocidade e a eficiência das peças móveis. Ao mesmo tempo, os rolamentos também estão sujeitos a diversas cargas de tensão para suportar outras partes da máquina.
Quando duas peças metálicas entram em contato dentro de uma máquina, é criado muito atrito, o que com o tempo leva ao desgaste do material. Os rolamentos reduzem o atrito e facilitam o movimento por terem duas superfícies que rolam uma contra a outra.
O tipo de elementos rolantes em um rolamento Essas superfícies podem variar dependendo da aplicação real do rolamento, mas geralmente um rolamento consiste em dois anéis ou discos com pistas, elementos rolantes como rolos ou esferas Rolando em superfícies metálicas e superfícies metálicas externas, e gaiolas que seguram os rolos e guiam os corpos rolantes.
Semelhante às rodas, os rolamentos têm duas funções principais em um sistema: transmitem movimento, permitindo que os componentes girem uns em relação aos outros, e transmitem força deslizando ou rolando. Dependendo da construção do rolamento, a carga que atua sobre o rolamento pode ser radial ou axial.
O objetivo deste guia é familiarizá-lo com os tipos mais comuns de rolamentos, suas características de projeto e modos de operação, a maneira como eles lidam com forças, procedimentos adequados de instalação e manutenção e os problemas mais comuns que podem causar falhas nos rolamentos.
Os rolamentos podem ser classificados de acordo com diferentes critérios, como projeto e modo de operação, movimento permitido ou direção da carga. Do ponto de vista do projeto, os rolamentos podem ser divididos em:
Rolamentos lisos – Também conhecidos como buchas ou mancais de deslizamento, são o tipo mais simples de rolamento. Eles têm formato cilíndrico sem peças móveis e são normalmente usados em máquinas com conjuntos de eixos giratórios ou deslizantes. Os mancais lisos podem ser feitos de metal ou plástico e podem usar um lubrificante como óleo ou grafite para reduzir o atrito entre o eixo e seu furo giratório. Normalmente, eles são usados para movimentos deslizantes, giratórios, oscilantes ou alternativos.
Tipos de corpos rolantes em rolamentos
Rolamentos – Esses rolamentos têm um design complexo e são usados para suportar cargas mais altas. Eles consistem em elementos rolantes, como esferas ou cilindros, colocados entre pistas giratórias e fixas. O movimento relativo do anel da sede provoca o movimento dos corpos rolantes, com menor atrito e menor deslizamento. Os rolamentos são usados em aplicações rotativas para transferir cargas entre peças de máquinas ou para guiar elementos de máquinas, como rodas, eixos e eixos. Possuem baixo atrito, alta precisão e são capazes de altas velocidades de rotação com baixo ruído, baixo calor e baixo consumo de energia. Os rolamentos são econômicos, intercambiáveis e estão em conformidade com os padrões dimensionais internacionais.
De acordo com o formato dos elementos rolantes, esses rolamentos podem ser divididos em rolamentos de esferas e rolamentos de rolos, e existem vários subtipos: rolamentos de rolos cilíndricos, rolamentos autocompensadores de rolos, rolamentos de rolos cônicos, rolamentos de rolos de agulhas e rolamentos de engrenagens.
Rolamentos Fluidos – Como o nome sugere, esses rolamentos contêm uma camada de fluido entre as superfícies do rolamento. O fluido pode ser um líquido ou gás pressurizado e é distribuído em uma camada fina e de movimento rápido entre os anéis interno e externo. Como as superfícies dos rolamentos não estão em contato direto, não há atrito de deslizamento nesses tipos de rolamentos; portanto, o atrito e o desgaste geral desses componentes são muito menores do que nos rolamentos.
Rolamentos Magnéticos – Esses rolamentos usam levitação magnética para suportar a carga, o que significa que não há contato superficial dentro do rolamento. Ao eliminar o atrito e o desgaste do material, os rolamentos magnéticos proporcionam vida útil mais longa e podem suportar as velocidades mais altas de todos os tipos de rolamentos. Esses componentes costumam ser a primeira escolha para aplicações industriais, como refino de petróleo, processamento de gás ou geração de energia, mas também para aplicações ópticas de alta velocidade e vácuo.
Discutiremos detalhadamente os tipos mais comuns de rolamentos nos capítulos subsequentes deste guia, mas por enquanto passaremos à classificação dos rolamentos.
Direção da carga do rolamento
Outro critério para classificação dos rolamentos é a direção da carga que eles podem suportar. Deste ponto de vista, os rolamentos são divididos em três categorias: rolamentos radiais, rolamentos axiais e rolamentos lineares.
O ângulo de contato entre o rolamento e o eixo determina o tipo de rolamento: o ângulo de contato do rolamento radial é inferior a 45°, enquanto o ângulo de contato do rolamento axial é superior a 45°.
Os rolamentos lineares guiam as peças móveis em linha reta. Eles também são conhecidos como guias lineares e vêm em dois formatos principais: redondo e quadrado.
Os rolamentos radiais podem suportar cargas que caem verticalmente no eixo. Dependendo do projeto, eles também podem suportar algumas cargas axiais em uma ou ambas as direções. Os rolamentos radiais são montados perpendicularmente ao eixo do eixo. Os mancais lisos – também conhecidos como mancais de munhão – são comumente usados como rolamentos radiais.
Os rolamentos axiais sofrem cargas paralelas ao eixo do rolamento, portanto, são projetados para acomodar forças na mesma direção do eixo (carga axial).
Dependendo do seu projeto, esses rolamentos podem acomodar cargas puramente axiais em uma ou ambas as direções e, às vezes, algumas cargas radiais, mas, diferentemente dos rolamentos radiais, esses componentes não podem suportar velocidades muito altas.
Observação: Dado que os rolamentos lisos e de rolamento podem transmitir cargas nas direções radial e axial, a escolha do projeto do rolamento depende dos requisitos da aplicação.
2. Projeto e aplicações de mancais lisos
Conforme mencionado anteriormente, existem dois tipos principais de estruturas de rolamento: mancais lisos e mancais de rolamento. Vejamos quais são os subtipos mais comuns dessas categorias e o que os diferencia em termos de design, material e aplicação.
Rolamento liso
Os rolamentos lisos são feitos de uma única superfície de rolamento e não possuem peças rolantes. O projeto depende do tipo de movimento necessário e das cargas que o rolamento deve suportar. Essas peças de máquinas são mais silenciosas em operação do que os rolamentos, custam menos e exigem menos espaço.
Por outro lado, apresentam maior atrito entre suas superfícies, o que acarreta maior consumo de energia da máquina e está sujeito a danos caso impurezas entrem no lubrificante.
Os mancais lisos podem ser feitos de diversos materiais, mas devem ser duráveis, de baixo desgaste e atrito, resistentes a altas temperaturas e corrosão. Normalmente, a superfície de apoio é feita de pelo menos dois componentes, um mais macio e outro mais duro. Os materiais comuns incluem babbitt (um material duplo que consiste em uma caixa de metal e uma superfície de apoio de plástico), ferro fundido, bronze, grafite, bem como cerâmica e plástico.
Embora os mancais lisos geralmente exijam lubrificação, eles são – pelo menos em teoria – capazes de operar indefinidamente, portanto podem ser usados em aplicações onde a falha desses componentes teria consequências graves. Os exemplos incluem grandes turbinas industriais, como turbinas a vapor em usinas de energia, compressores operando em aplicações críticas, motores automotivos, aplicações marítimas, etc.
No que diz respeito aos principais tipos de mancais lisos, existem três categorias importantes do ponto de vista estrutural: buchas ou buchas, mancais maciços e mancais lisos de duas peças. Outra classificação de mancais lisos os divide em mancais hidrodinâmicos e hidrostáticos.
Rolamentos lisos esféricos
As rótulas esféricas possuem um anel interno com superfície externa convexa e um anel externo com superfície interna côncava. Os dois anéis se encaixam para que não haja elementos rolantes entre eles. Porém, dependendo do material utilizado no anel, um revestimento pode ser aplicado para reduzir o desgaste.
Os rolamentos com ambos os anéis feitos de aço requerem manutenção porque possuem superfícies de contato deslizantes endurecidas em ambos os anéis. Eles são revestidos com materiais como dissulfeto de molibdênio, cromo duro ou fosfato para maior resistência ao desgaste e à corrosão. Para facilitar a relubrificação, esses rolamentos possuem furos para lubrificação e ranhuras anulares.
Rolamentos autocompensadores de deslizamento (aço sobre aço) exigindo manutenção são adequados para aplicações que envolvem cargas pesadas em direções alternadas, cargas estáticas pesadas ou cargas de choque.
Rolamentos autocompensadores de deslizamento isentos de manutenção são adequados para aplicações que exigem vida útil longa e livre de manutenção, como máquinas e componentes que são difíceis de relubrificar. Esses rolamentos são geralmente feitos de materiais como aço e compósitos de PTFE, tecidos de PTFE ou ligas de cobre. A capacidade de suportar cargas dinâmicas é maior do que os rolamentos de aço sobre aço e, devido aos materiais utilizados, esses rolamentos apresentam menor atrito.
Dependendo do material, o anel externo pode ser pressionado ao redor do anel interno ou pode ter fendas radiais que são mantidas unidas por parafusos. As superfícies de contato podem ser revestidas com cromo, PTFE ou fosfato para aumentar a resistência ao desgaste e à corrosão. Em alguns projetos, podem ser adicionadas vedações para reduzir a contaminação e prolongar a vida útil do rolamento.
As rótulas esféricas são usadas em aplicações onde o movimento alinhado entre o eixo e o alojamento deve ser acomodado. Quando podem suportar cargas pesadas e choques, também são chamadas de rótulas esféricas para serviços pesados.
Rod termina
Rod termina consistem em uma cabeça de olhal com haste integral, que serve como alojamento para rótulas esféricas. As roscas internas são geralmente canhotas ou internas, enquanto as roscas externas são externas.
O rolamento é fixado dentro da carcaça, portanto, diferentemente das rótulas esféricas que oferecem capacidade de desalinhamento, as extremidades das rótulas não possuem esse recurso. No entanto, são muito fáceis de instalar, oferecem um design compacto e leve e são boas alternativas aos elementos de armário tradicionais. Comumente usados em hastes de controle, mecanismos e ligações, os terminais de rótula são fáceis de integrar em uma variedade de aplicações.
Assim como as rótulas esféricas, as extremidades das rótulas podem ser isentas de manutenção ou exigir manutenção. As extremidades das rótulas de aço sobre aço e aço sobre bronze têm boas superfícies deslizantes resistentes ao desgaste, mas requerem lubrificação regular. Eles são adequados para aplicações que envolvem cargas alternadas pesadas. No caso de terminais de rótula isentos de manutenção, eles geralmente são feitos de materiais como aço e compósito de PTFE ou aço e tecido de PTFE, caso em que o atrito é muito menor. Esses rolamentos são adequados para aplicações que exigem longa vida útil, difícil relubrificação e direção de carga constante.
Buchas
O tipo mais comum de mancal liso é o casquilho, que é um elemento separado inserido no alojamento para fornecer uma superfície de apoio. O formato é geralmente cilíndrico e a configuração padrão é mancal deslizante e mancal flangeado. Os rolamentos deslizantes têm superfícies internas e externas retas e o mesmo diâmetro, enquanto os rolamentos flangeados têm um flange em uma extremidade que é usado para localizar componentes na montagem e, às vezes, para cobrir furos de montagem e manter o rolamento no lugar.
Além disso, os mancais de deslizamento também podem ser revestidos, caso em que são utilizados diferentes materiais para as superfícies internas e externas. As buchas são usadas para movimento linear, movimento oscilante e movimento rotativo, as buchas retas são adequadas para suportar cargas radiais e as buchas flangeadas podem suportar cargas radiais e axiais em uma direção.
Ao contrário dos rolamentos, os rolamentos lisos (incluindo buchas) funcionam por deslizamento. A sua construção pode ser simples ou multicamadas, dependendo da resistência necessária. Os mancais lisos são feitos de diversos materiais e geralmente são autolubrificantes, especificidade que garante um funcionamento mais suave e maior durabilidade.
Os materiais mais comuns para buchas são metais fundidos e usinados, cerâmicas, compósitos enrolados em filamentos, materiais poliméricos estabilizados e combinações desses materiais. Quanto aos lubrificantes, tanto sólidos quanto líquidos podem ser usados, mas os lubrificantes sólidos geralmente podem operar em temperaturas mais altas do que os lubrificantes à base de óleo ou graxa. Para algumas aplicações, a bucha funcionará a seco sem lubrificação adicional.
As mangas podem ser sólidas, divididas ou quebradas na construção. A diferença entre as buchas maciças e bipartidas (rolamento enrolado) é que esta última possui um recorte em seu comprimento para facilitar a instalação. Os rolamentos de pressão são semelhantes aos rolamentos bipartidos, mas possuem encaixes nos recortes onde as peças são unidas.
Normalmente, em vez de serem pressionadas em um alojamento, as buchas lineares são fixadas por meio de anéis de retenção ou anéis moldados no diâmetro externo da bucha. Quando as buchas são usadas de forma semelhante às arruelas, elas são chamadas de arruelas de encosto. No entanto, há uma diferença entre eles: ao contrário dos calços ou arruelas padrão, as arruelas de encosto devem suportar cargas e não devem se desgastar com o tempo.
Bucha autolubrificante
Um tipo especial de bucha é uma bucha autolubrificante na qual uma película lubrificante sólida é formada dentro do rolamento pela transferência de uma pequena quantidade de material de superfície. Isso ocorre durante o período inicial de amaciamento do rolamento, mas a quantidade de material transferido é pequena o suficiente para não afetar a função e as características de manuseio de carga do rolamento.
O filme fica em contato com todas as partes móveis do equipamento, lubrificando-as e protegendo-as, ajudando assim a prolongar a vida útil dos rolamentos. Ao fazer isso, elimina a necessidade de lubrificação adicional e reduz os custos de manutenção. Devido às paredes mais finas, as buchas autolubrificantes têm a vantagem de serem mais leves e apresentarem excelente resistência ao desgaste. Eles podem suportar cargas elevadas e possuem um design simplificado, o que é econômico no longo prazo.
Rolamento liso de duas peças
Conhecidos como rolamentos completos, os rolamentos lisos de duas peças são usados em máquinas industriais onde são necessários diâmetros maiores, como rolamentos de virabrequim. Eles consistem em duas partes chamadas conchas, que são mantidas no lugar por meio de mecanismos diferentes.
Se as conchas forem grandes e grossas, você pode usar batentes de botão ou cavilhas para posicioná-las. O batente do botão é parafusado na caixa e os pinos conectam as duas caixas. Outra possibilidade é usar saliências na borda da linha divisória em relação ao entalhe no alojamento para evitar que o alojamento se mova após a instalação.
Os rolamentos têm menor atrito e menores requisitos de lubrificação do que os rolamentos lisos. Sua função é apoiar e guiar elementos giratórios e oscilantes da máquina, como eixos, rodas ou eixos, e transferir cargas entre as diferentes partes do conjunto.
Eles vêm em tamanhos padrão e são fáceis e econômicos de substituir. Ao minimizar o atrito e permitir altas velocidades de rotação, esses rolamentos reduzem o consumo de calor e energia, aumentando a eficiência do processo.
Os rolamentos antifricção geralmente consistem em duas pistas – um anel interno e um externo, os elementos rolantes podem ser esferas ou rolos, e uma gaiola que separa os elementos rolantes em intervalos específicos e os mantém no lugar dentro da pista. posição, permitindo-lhes girar livremente.
As pistas são a parte do rolamento que suporta as cargas aplicadas ao equipamento. Quando um rolamento é instalado em um conjunto, o anel interno do rolamento se ajusta ao eixo ou eixo e o anel externo se ajusta ao alojamento.
O anel é geralmente feito de liga de aço especial de cromo com alta pureza e alta dureza, que é temperado, retificado e afiado. Materiais de aço inoxidável, cerâmica e plástico também podem ser usados, especialmente em áreas onde pode ser necessário peso mais leve, como a indústria automotiva. Ainda assim, estes materiais não suportam as mesmas temperaturas ou cargas que o aço.
Gaiola_mantém os corpos rolantes no lugar e evita que caiam durante a rotação. Devido ao projeto do rolamento, a carga não atua diretamente na gaiola. O componente pode ser fabricado usando diferentes métodos, mas os tipos comuns incluem gaiolas estampadas, conformadas e usinadas. Quanto aos materiais, as escolhas comuns incluem aço, plástico e latão.
Finalmente, os elementos rolantes são divididos em dois grupos principais, que também distinguem os tipos básicos de rolamentos: elementos esféricos em rolamentos de esferas e rolos em rolamentos de rolos. Para as esferas, o contato com a pista ocorre em um ponto específico, enquanto para os rolos a superfície de contato é um pouco maior e linear.
Essas características tornam os rolamentos de esferas adequados para aplicações que exigem velocidades mais altas porque a pequena área de contato proporciona baixo atrito de rolamento. No entanto, os rolamentos de esferas têm capacidade de carga limitada, portanto, em aplicações que envolvem cargas mais pesadas, os rolamentos de rolos podem ser preferidos. Os rolamentos de rolos apresentam maior atrito e melhor capacidade de carga devido ao maior contato com as pistas, mas em velocidades mais baixas.
Os rolos podem ser cilíndricos, cônicos, esféricos ou em forma de agulha e, assim como as esferas, são feitos de liga de aço de cromo de alta pureza. Às vezes, também podem ser usados materiais especiais, como cerâmica ou plástico.
Rolamentos e rolamentos de esferas
Rolamentos de esferas: Os rolamentos de esferas consistem em esferas que formam pontos de contato com as pistas do anel. À medida que a carga no rolamento aumenta, a área de contato do rolamento torna-se oval. Devido à pequena área de contato, os rolamentos de esferas podem acomodar altas velocidades, mas sua capacidade de carga é limitada pelo seu projeto.
Rolamentos: Nos rolamentos, os rolos formam uma linha de contato com a pista anular. Um aumento na carga faz com que a linha de contato se torne retangular, veja a Figura 2. Devido à maior área de contato, ela pode transportar cargas mais pesadas, mas girará mais lentamente do que um rolamento de esferas de tamanho semelhante.
Anel Interno e Pista (A): O anel interno é um anel menor no eixo. Está localizado na pista externa (D).
Nos rolamentos de rolos, as pistas são planas ou cônicas com flanges que mantêm os rolos no lugar.
No rolamento de esferas, faça uma ranhura em sua circunferência externa.
Elementos rolantes (B): O rolamento pode girar livremente devido às esferas ou rolos fixados entre os anéis interno e externo. Se não estiverem presentes, o atrito entre as pistas pode danificar rapidamente o rolamento. As esferas e os rolos nos rolamentos são fabricados de acordo com especificações simétricas exatas, pois os elementos rolantes assimétricos degradam o desempenho do rolamento. Os elementos rolantes são altamente dependentes da qualidade de sua superfície, pois ela afeta a suavidade com que giram. O atrito gera calor, encurtando a vida útil do rolamento e aumentando o ruído do rolamento.
Gaiola de rolamento (C): A gaiola do rolamento segura as esferas ou rolos entre as pistas interna e externa. Isso garante que as bolas/rolos possam girar livremente, mas mantêm o arremesso.
Pista Externa (D): O rolamento consiste em uma pista externa e uma pista interna (anel) que contém esferas ou rolos.
Nos rolamentos de rolos, a pista externa é plana, esférica ou cônica com flanges que mantêm os rolos no lugar.
Nos rolamentos de esferas, faça uma ranhura ao longo da circunferência interna da pista para segurar as esferas no lugar.
Rolamento Completo (E): Quando todas as peças são montadas juntas, elas formam o rolamento. Os elementos rolantes podem ficar expostos, conforme mostrado na Figura 3 (E), e requerem lubrificação adequada para funcionar corretamente. Os rolamentos podem ser equipados com vedações, que protegem os corpos rolantes do meio ambiente e já estão lubrificados.
Ao discutir rolamentos, é importante discutir cargas. Carga é a força que atua no rolamento. Atualmente, um rolamento carregado tem uma força atuando sobre ele, enquanto um rolamento descarregado não. Vários fatores de carga precisam ser considerados, como direção da carga, tipo de carga e condições de carga.
Carga Radial: Uma carga radial é qualquer carga que atua perpendicularmente ao eixo do rolamento.
Carga axial: Uma carga axial ou axial é qualquer carga que atua ao longo do eixo do rolamento.
Carga Combinada: Uma carga combinada é uma combinação de componentes de carga radial e axial.
Carga Radial
Carga axial
Carga Combinada
tipo de carga
Cargas Dinâmicas: Estas são as forças rotacionais que atuam no rolamento enquanto ele gira. Essas cargas levam ao desgaste do rolamento.
Cargas estáticas: Cargas de pico continuamente altas ou intermitentes. Sob carga estática, a resistência do material do rolamento é o fator limitante.
condição de carga
condição de carga
Carga constante: Sob carga constante, a direção da carga não muda e a mesma parte do rolamento é carregada continuamente, também conhecida como zona de carga.
Carregamento Alternado: Sob carga alternada, as áreas adjacentes do rolamento são carregadas e descarregadas alternadamente.
Essas características tornam os rolamentos de esferas adequados para aplicações que exigem velocidades mais altas porque a pequena área de contato proporciona baixo atrito de rolamento. No entanto, os rolamentos de esferas têm capacidade de carga limitada, portanto, em aplicações que envolvem cargas mais pesadas, os rolamentos de rolos podem ser preferidos. Os rolamentos de rolos apresentam maior atrito e melhor capacidade de carga devido ao maior contato com as pistas, mas em velocidades mais baixas.
Os rolos podem ser cilíndricos, cônicos, esféricos ou em forma de agulha e, assim como as esferas, são feitos de liga de aço de cromo de alta pureza. Às vezes, também podem ser usados materiais especiais, como cerâmica ou plástico.
Rolamentos de esferas
De acordo com a configuração dos anéis, rolamentos de esferas são divididos em duas categorias: rolamentos rígidos de esferas e rolamentos rígidos de esferas de contato angular. Ambos os tipos podem suportar força radial e força axial, portanto, podem ser divididos em rolamentos de esferas radiais e rolamentos axiais de esferas.
Outro critério de classificação inclui o número de fileiras rolantes – simples, duplas ou quádruplas, e a separação ou não separação entre os anéis.
Considerando todos estes critérios, podemos distinguir vários modelos de rolamentos de esferas:
Rolamentos rígidos de esferas de uma carreira,
Rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira,
Rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras,
Rolamentos de esferas de contato de quatro pontos,
Rolamentos de esferas autocompensadores,
Rolamentos axiais de esferas, etc.
Os rolamentos de esferas são usados em diversas aplicações, desde dispositivos simples, como skates, até máquinas ou motores complexos. Por exemplo, na indústria aeroespacial, os rolamentos são utilizados em caixas de velocidades, motores e polias. Os materiais para esses rolamentos incluem não apenas aço, mas também cerâmicas especiais, como nitreto de silício ou aço inoxidável 440C revestido com carboneto de titânio.
Outras aplicações comuns para rolamentos de esferas incluem motores e geradores elétricos, bombas e compressores, sopradores, ventiladores, caixas de engrenagens e acionamentos, turbinas, máquinas agrícolas, sistemas de transporte, máquinas para campos petrolíferos, robótica, válvulas industriais e.
Rolamentos rígidos de esferas
As esferas dos rolamentos rígidos de esferas são mantidas no lugar por ranhuras profundas nas pistas e podem suportar cargas radiais e axiais. Eles são adequados para velocidades muito altas, oferecem baixo atrito, produzem ruído e vibração mínimos, são fáceis de instalar e requerem menos manutenção do que outros tipos de rolamentos. Os rolamentos de esferas são o tipo mais comum de rolamentos, dos quais os rolamentos rígidos de esferas são os mais utilizados.
No projeto AUB, o anel interno é inicialmente colocado em uma posição excêntrica em relação ao anel externo e as esferas são inseridas no rolamento através da folga formada entre os dois anéis.
Uma vez distribuídos uniformemente no conjunto do rolamento, os anéis tornam-se concêntricos, de modo que a gaiola também pode ser adicionada ao rolamento. Conforme mencionado anteriormente, a função da gaiola não é suportar a carga, mas sim manter a esfera no lugar durante a operação.
O anel interno geralmente é fixado no eixo rotativo, enquanto o anel externo é montado na caixa do rolamento. Quando uma carga atua sobre a caixa do rolamento, a carga é transferida do anel externo para as esferas e das esferas para o anel interno. Os rolamentos rígidos de esferas são adequados para aplicações que envolvem altas cargas e altas velocidades.
No projeto slot-fill, as esferas podem ser montadas entre os dois anéis, de modo que a capacidade de carga radial do rolamento é maior que a dos rolamentos Conrad. Contudo, a capacidade de carga axial destes componentes não é muito boa.
Os rolamentos rígidos de esferas podem ser usados como rolamentos abertos e são fáceis de lubrificar, mas a desvantagem é que as esferas acumulam poeira. Outra configuração é um rolamento com blindagens e/ou vedações metálicas onde a contaminação é moderada. Os rolamentos com blindagens ou vedações em ambos os lados são lubrificados para toda a vida e, portanto, requerem pouca manutenção.
Os rolamentos com blindagens ou vedações também são conhecidos como rolamentos cobertos. Embora o projeto possa variar, as vedações geralmente são montadas no anel externo e podem assumir a forma de vedações sem contato, vedações de baixo atrito ou blindagens.
As botas são usadas em aplicações onde o anel interno gira e é montado no anel externo, criando uma folga estreita com o anel interno. Eles impedem a entrada de poeira e sujeira e geralmente são feitos de placas de aço. As vedações geralmente são eficazes do que as botas porque têm menos folga do anel interno. Eles podem funcionar em velocidades semelhantes às de uma blindagem ou superiores e são feitos de placa de aço NBR reforçada ou similar para resistência ao desgaste.
Quanto às gaiolas em rolamentos rígidos de esferas, elas também variam em construção, mas alguns projetos comuns são gaiolas de tira feitas de chapas de aço ou latão, chapas de latão ou gaiolas rebitadas de aço, gaiola de cobre amarela usinada ou gaiola de encaixe feito de aço poliamida 66.
Concluindo, os rolamentos rígidos de esferas são dispositivos versáteis, adequados para velocidades altas e muito altas, operando de forma robusta e exigindo pouca manutenção. Eles podem acomodar cargas radiais e axiais em ambas as direções e, em projetos de carreira única, os rolamentos rígidos de esferas são o tipo de rolamento mais amplamente utilizado.
Rolamentos de esferas de contato angular
Rolamentos de esferas de contato angular também estão disponíveis em vários designs e como rolamentos de contato de uma ou duas carreiras, de par ou de quatro pontos. Sua construção permite que esses elementos suportem forças axiais e radiais, sendo adequados para aplicações de alta carga e alta velocidade.
Ao contrário dos rolamentos rígidos de esferas, os rolamentos angulares usam pistas axialmente assimétricas, que criam um ângulo de contato entre o anel e as esferas quando o rolamento está em uso. Uma peculiaridade desses rolamentos é que um ou ambos os anéis – geralmente o anel externo – possuem um ressalto mais alto que o outro.
Esses rolamentos funcionam bem quando equipados com cargas axiais. O ângulo de contato normalmente varia entre 10 e 45 graus e, à medida que esse ângulo aumenta, a capacidade de empuxo também aumenta.
Os rolamentos de contato angular 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 revestidos com cromo, cádmio ou outros materiais. Além disso, podem ser pré-lubrificados, relubrificados ou ter capacidade de lubrificação sólida.
Rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira
Eles só podem suportar carga axial em uma direção, e é por isso que os rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira são geralmente instalados colocando dois rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira, costas com costas, frente a frente ou em série. Portanto, múltiplas direções de força podem ser acomodadas. Os rolamentos são travados no lugar com a ajuda de anéis de travamento para evitar deslizamento ao longo do eixo.
Costas a costas: Ao montar os rolamentos dessa maneira, eles podem acomodar cargas radiais e axiais em qualquer direção. Como a distância entre o centro do rolamento e o ponto de carga é maior do que outros métodos de instalação, ele pode suportar grandes forças de carga instantâneas e alternadas.
Cara a cara: Com esta sequência de montagem, os rolamentos podem suportar cargas radiais e axiais em qualquer direção. Porém, devido a este método de montagem, a distância entre o centro do rolamento e o ponto de carga é pequena, portanto a capacidade de força instantânea e alternada é baixa.
Tandem: A instalação em tandem pode suportar carga axial unidirecional e carga radial. Como a carga no eixo é suportada por dois rolamentos, ele pode suportar cargas axiais pesadas.
Rolamentos de esferas de contato angular de duas carreiras
Um rolamento de esferas de contato angular de duas carreiras é semelhante a dois rolamentos de esferas de contato angular de uma carreira dispostos costas com costas, mas requer menos espaço axial. Além de cargas radiais e axiais, também são capazes de absorver momentos de inclinação.
Rolamentos autocompensadores de esferas são usados quando a aplicação provavelmente sofrerá desalinhamento ou desalinhamento do eixo. Ele possui duas fileiras de esferas compartilhando a pista esférica externa, enquanto o anel interno possui duas pistas de sulco profundo de contato de canto. Como as esferas permanecem no lugar na pista interna, mas têm alguma liberdade de movimento na pista externa, elas podem operar mesmo se o rolamento estiver desalinhado com o eixo. No entanto, eles não são adequados para aplicações de alta carga.
Rolamento axial de esferas
Rolamentos axiais de esferas são usados para acomodar cargas axiais. Existem dois designs principais para escolher: unidirecional e bidirecional.
Rolamentos axiais de esferas unidirecionais consistem em dois anéis (chamados de eixo e arruela de alojamento) e um conjunto de esfera e gaiola. Eles só podem suportar cargas axiais em uma direção, dependendo da posição do flange na pista interna, na pista externa ou em ambas as pistas.
Rolamentos axiais de esferas de direção dupla consistem em três arruelas e dois conjuntos de esfera e gaiola. A arruela do eixo separa o conjunto da esfera e da gaiola. Esses rolamentos são projetados para cargas axiais e não para cargas radiais. Eles podem suportar cargas axiais em ambas as direções.
Rolamento de rolos
Os rolamentos de rolos são divididos em diferentes tipos de acordo com o formato dos elementos rolantes. As principais categorias de rolamentos de rolos são rolamentos cilíndricos, rolamentos de rolos de agulhas, rolamentos cônicos e rolamentos autocompensadores de rolos.
Rolamentos de rolos cilíndricos são projetados para acomodar cargas radiais pesadas e cargas axiais moderadas, eles contêm rolos cilíndricos projetados para reduzir as concentrações de tensão.
Os rolos estão em contato direto com as pistas e geralmente são feitos de aço. Materiais como poliamida ou latão também podem ser usados para rolamentos de rolos cilíndricos com gaiola.
Esses tipos de rolamentos possuem baixo atrito e longa vida útil, baixo ruído e baixa geração de calor, podendo ser utilizados em aplicações que envolvem altas velocidades. Os rolamentos de rolos cilíndricos vêm em estilos diferentes, com nomes que variam de acordo com o fabricante.
Esses rolamentos podem ser classificados de acordo com o número de carreiras de rolos. Deste ponto de vista, essas peças de máquinas são divididas em rolamentos de rolos cilíndricos de uma carreira, rolamentos de rolos cilíndricos de duas carreiras e quatro carreiras. Nos modelos de carreira única, os anéis interno e externo são separáveis para todos os modelos, o que significa que o anel interno com rolos e conjunto de gaiola pode ser montado independentemente do anel externo.
Dependendo do projeto, os anéis podem ser nervurados ou não, para que possam se mover axialmente um em relação ao outro. Existem também modelos sem gaiolas, neste caso são equipados com rolos completos para cargas maiores, mas velocidades mais baixas.
Os rolamentos de rolos cilíndricos são comumente usados em indústrias como produção de petróleo, geração de energia, mineração, equipamentos de construção, engrenagens e acionamentos, motores elétricos, sopradores, ventiladores, bem como bombas, máquinas-ferramentas e laminadores.
Rolamentos autocompensadores de rolos são adequados para aplicações de baixa a média velocidade e podem acomodar cargas pesadas. Por serem autocompensadores, são usados em aplicações com desalinhamento severo, vibração e choque, e ambientes contaminados.
Esses rolamentos são geralmente feitos de liga de aço, latão, poliamida ou aço macio e também estão disponíveis em versões cromadas.
O eixo de rotação apoiado no furo do anel interno pode estar desalinhado em relação ao anel externo, esta particularidade é possível graças ao formato interno esférico do anel externo e ao formato dos rolos, que na verdade não são esféricos, mas são cilíndrico.
Robustos e projetados para cargas radiais pesadas, esses rolamentos oferecem longa vida útil e baixo atrito. Eles são comumente usados em aplicações como caixas de engrenagens, bombas, ventiladores e sopradores mecânicos, turbinas eólicas, propulsão marítima e equipamentos de perfuração offshore, mineração e construção.
Quanto ao projeto desses rolamentos, eles possuem um anel interno com duas pistas inclinadas em ângulo com o eixo do rolamento, uma gaiola e um anel externo com uma pista esférica comum. Os rolos esféricos são geralmente dispostos em duas fileiras, um projeto que permite que os rolamentos suportem cargas radiais e axiais muito pesadas.
Os rolamentos autocompensadores de rolos podem operar em temperaturas mais baixas que outros rolamentos e possuem dimensões padronizadas, o padrão internacional para estes dispositivos é ISO 15:1998. As séries comuns são 21300, 22200, 22300, 23000, 23100, 23200, etc.
Os rolamentos autocompensadores estão disponíveis com vedações e são entregues lubrificados. Esse design reduz a graxa, impede a entrada de sujeira, poeira e outros contaminantes, simplifica a manutenção e prolonga a vida útil do rolamento.
Semelhante aos rolamentos autocompensadores de rolos, rolamentos axiais autocompensadores de rolos são projetados para permitir desalinhamento angular e rotação de baixo atrito e são adequados para cargas radiais e cargas axiais pesadas em uma direção.
Esses rolamentos consistem em um anel de eixo equivalente a um anel interno, uma pista equivalente a um anel externo, rolos assimétricos e uma gaiola. As dimensões externas são padronizadas pela norma ISP 104:2002, as séries mais comuns incluem 292, 293 e 294.
Assim como os rolamentos autocompensadores de rolos, os rolamentos axiais podem ser feitos de diferentes materiais, como aço cromado, latão, chapa de aço, etc. Esses rolamentos são usados em aplicações de velocidade média, algumas aplicações comuns incluem turbinas hidráulicas, caixas de engrenagens, guindastes, propulsão marítima e offshore. perfuração, extrusoras de moldagem por injeção e equipamentos de processamento de celulose e papel.
In rolamentos de agulhas, os elementos rolantes são cilindros finos em forma de agulhas. Este design específico, no qual o comprimento dos rolos é várias vezes maior que o diâmetro, não apenas os diferencia de outros tipos de rolamentos, mas também confere aos rolamentos de agulhas sua significativa capacidade de carga.
Os rolamentos de agulha são usados para reduzir o atrito em superfícies rotativas dentro dos conjuntos, têm uma altura de seção transversal pequena, são mais finos que outros rolamentos e exigem menos folga entre o eixo e os componentes adjacentes.
Com maior rigidez e menores forças de inércia, esses rolamentos são ideais para aplicações com movimento oscilante e apresentam bom desempenho em condições adversas. Eles também ajudam a reduzir o tamanho e o peso dos projetos de máquinas e podem ser usados como substitutos de mancais autolubrificantes.
Os rolamentos de rolos de agulhas são os menores e mais leves da família de rolamentos de rolos e são amplamente utilizados em componentes como compressores, transmissões, pivôs de balancins ou bombas na indústria automotiva. Esses rolamentos também são comumente usados em aplicações agrícolas e equipamentos de construção, ferramentas elétricas portáteis e eletrodomésticos.
Quando se trata de diferentes tipos de rolamentos de rolos de agulhas, dependendo da direção da carga, esses rolamentos são classificados como rolamentos radiais e rolamentos axiais. Os rolamentos axiais incluem rolamentos axiais de rolos de agulhas, enquanto os rolamentos radiais incluem rolamentos de copo trefilados, rolamentos de rolos de agulhas sólidas, rolos de agulhas com gaiola radial, rolos de esteira, rolamentos de rolos de agulhas usinados pesadamente e rolamentos radiais e axiais combinados.
Rolamentos de rolos de agulhas sólidos possuem uma nervura forte e integral no anel externo para manter os rolos no lugar e garantir altas velocidades de operação. Os anéis são tratados termicamente e retificados com precisão para suportar altas cargas de choque. A gaiola também é tratada para aumentar a resistência ao desgaste e a rigidez e, se necessário, podem ser aplicadas saliências para reduzir a carga nas bordas do rolo. O anel externo possui furos ou ranhuras de lubrificação para facilitar a substituição do lubrificante e prolongar a vida útil do rolamento.
Rolos de agulhas de gaiola radial ou os conjuntos de rolos de agulhas e gaiola não possuem anéis internos ou externos, eles são projetados com apenas um conjunto de rolos de agulhas mantidos no lugar por uma gaiola. Esta gaiola proporciona retenção interna e externa dos corpos rolantes, garantindo máxima resistência e orientação precisa dos rolos mesmo em altas velocidades.
A seção do rolo de agulhas da gaiola radial possui seção transversal pequena e alta capacidade de carga, e seu design cria boas condições de lubrificação. As gaiolas podem ser feitas de aço ou material polimérico reforçado com fibra de vidro e, se necessário, podem ser aplicadas saliências nas extremidades dos rolos para evitar concentrações de tensão nas bordas. As aplicações comuns incluem engrenagens planetárias, rodas-guia e bielas.
Rolamentos de rolos de agulhas com capa desenhada estão disponíveis nas versões gaiola e complemento completo, ambas com anéis externos feitos de chapas de aço-liga. A carcaça é moldada com precisão em forma de copo e endurecida por prensagem para garantir um contato firme com os rolos. Esta construção confere ao rolamento uma elevada capacidade de carga e também o torna uma solução económica, uma vez que não é necessária qualquer maquinação adicional do alojamento.
A baixa altura dos rolamentos de rolos de agulhas com capa trefilada os torna adequados para projetos de máquinas compactas e leves. A parte curva do anel externo mantém os rolos no lugar e evita a entrada de poeira e sujeira no rolamento, ao mesmo tempo que garante uma boa lubrificação do rolamento. Outra vantagem deste projeto é que, se o eixo tiver rigidez e tamanho corretos, o rolamento não necessita de anel interno, economizando espaço na direção radial.
Os rolamentos de rolos de agulhas com capa trefilada com complemento total podem suportar cargas iguais ou superiores aos rolamentos de esferas e rolamentos de rolos com diâmetros externos equivalentes e são adequados para condições estacionárias, de rotação e oscilação de baixa velocidade. Eles podem ser usados em caixas de baixa dureza e têm maior capacidade de carga quando os rolos são lubrificados antes da montagem, pois os rolos têm o maior comprimento possível.
No caso de rolamentos com gaiola tipo copo trefilado, eles também podem ser usados em mancais menos rígidos, mas com capacidade de carga menor do que os rolamentos de conjunto completo. No entanto, eles ainda são muito adequados para aplicações de alta velocidade e desalinhamento de eixos. A superfície da gaiola é endurecida para melhorar a resistência ao desgaste e a rigidez, ao mesmo tempo que reduz o torque de fricção.
Como a gaiola cria espaço extra para armazenamento de lubrificante, esses rolamentos de agulhas funcionam suavemente e têm longa vida útil da graxa. As aplicações comuns para rolamentos de rolos de agulhas com capa trefilada incluem bombas de engrenagens, suportes gerais de eixo de caixa de engrenagens, rolamentos de guia e suportes de polias.
Rolos de esteira possuem um anel externo de parede espessa que corre diretamente na pista para suportar cargas elevadas e, ao mesmo tempo, minimizar a deformação, o impacto e a tensão de flexão. Eles são comumente usados em trilhos de máquinas, rolos de mastro e seguidores de came, também conhecidos como seguidores de came.
O anel externo geralmente é feito de aço cromo com alto teor de carbono, que não é fácil de deformar e possui furos para lubrificação. Se desejar, podem ser aplicadas saliências nos rolos para evitar sobrecarga nas bordas. Além disso, arruelas de encosto podem ser integradas ao projeto para aumentar o arrasto.
Esses rolamentos de rolos de agulhas estão disponíveis em dois designs principais para diferentes arranjos de montagem: o tipo garfo, para montagem em suporte ou manilha, e o tipo pino integral, para montagem em cantilever. Os rolamentos do tipo pino estão disponíveis com ou sem vedações de contato labial e capas, enquanto os rolamentos do tipo garfo estão disponíveis com conjuntos de gaiola e rolos de agulhas radiais, ou com rolos cilíndricos de conjunto completo ou rolos de agulhas.
Rolamentos axiais de rolos de agulhas consistem em um conjunto de rolos de agulhas mantidos juntos por uma gaiola. Possuem seção transversal pequena e a gaiola é prensada com precisão a partir de duas placas de aço, que guiam os rolos com precisão e aumentam a rigidez e a resistência ao desgaste do dispositivo. Esses rolamentos transferem cargas axiais entre dois objetos giratórios enquanto reduzem o atrito.
Os rolamentos radiais e axiais combinados consistem em rolamentos axiais de esferas ou rolos e rolamentos radiais de agulhas. Alguns deles são semelhantes aos rolamentos de copo trefilados, mas com a adição de rolamentos axiais. Essas unidades são projetadas para suportar altas velocidades e altas cargas axiais em espaços confinados e podem substituir arruelas de encosto comuns quando são necessárias excelentes características de capacidade de carga e fricção. Uma aplicação comum são as transmissões automáticas.
Rolamentos de rolos cônicos consistem em um anel interno ou interno, um anel externo ou externo, uma gaiola e rolos contornados para distribuir as cargas uniformemente. Esses rolamentos utilizam rolos cônicos guiados por nervuras no cone e são capazes de acomodar altas cargas radiais e axiais em uma direção.
As pistas dos anéis interno e externo são segmentos cônicos e os rolos são cônicos. Este design faz com que os cones se movam coaxialmente e não haja deslizamento entre as pistas e o diâmetro externo dos rolos. Devido ao seu formato, os rolamentos de rolos cônicos podem suportar cargas mais altas do que os rolamentos autocompensadores de esferas.
Um flange de anel interno que mantém os rolos estáveis evita que os rolos saiam. O anel interno, os rolos e a gaiola formam um conjunto cônico inseparável, enquanto o anel externo é em forma de copo e separável. O conjunto do anel interno e o anel externo podem ser instalados independentemente e, para dois rolamentos opostos, a folga interna adequada pode ser obtida ajustando a distância axial entre esses conjuntos.
De acordo com os diferentes ângulos de contato, os rolamentos de rolos cônicos podem ser divididos em três tipos: ângulo normal, ângulo médio e ângulo acentuado. Além disso, de acordo com o número de linhas, elas podem ser divididas em:
Rolamentos de rolos cônicos de uma carreira têm um anel externo e um conjunto de anel interno. Incluídas nesta categoria estão as séries TS e TSF (fila única com anel externo flangeado).
Rolamentos de rolos cônicos de duas carreiras usando um copo duplo (anel externo) e dois conjuntos de rolos cônicos simples (anel interno). A série TDO está incluída aqui.
Rolamentos de rolos cônicos de duas carreiras, usando um conjunto de anel interno duplo (anel interno duplo) e dois solteiro anéis externos (anel externo). Isso inclui as séries TDI e TDIT.
Rolamentos de rolos cônicos de quatro carreiras, usando uma combinação de dois componentes únicos, como dois anéis internos TDI, dois anéis externos TS e um anel externo TDO com anel externo ou espaçador de anel interno. A série TQO está incluída aqui.
Os rolamentos de uma carreira têm maior capacidade de carga axial, enquanto os rolamentos de duas carreiras têm maior capacidade de carga radial e podem suportar cargas axiais em ambas as direções. A gaiola padrão é um design de pino para altas cargas e velocidades. Geralmente são utilizadas gaiolas de aço estampado. Em muitas aplicações, esses rolamentos são usados costas com costas para suportar forças axiais em qualquer direção.
Além disso, os rolamentos de rolos cônicos também estão disponíveis em séries métricas:
Rolamentos métricos de uma carreira de rolos cônicos de acordo com a ISO 355:2007. Eles são adequados para caixas de engrenagens, bombas e transportadores usados na indústria de energia, petróleo e gás, energia eólica, alimentos e bebidas ou aplicações na indústria de celulose e papel. Além disso, eles são usados em trens de força, engrenagens e eixos nas indústrias de construção, automotiva e de mineração.
Rolamentos métricos de duas carreiras de rolos cônicos consistem em dois rolamentos de uma carreira com espaçadores combinados individualmente. São utilizados em aplicações que exigem alta capacidade de carga e onde o eixo deve ser posicionado axialmente com uma folga ou pré-carga específica em ambas as direções. O espaçador do anel externo possui furos para lubrificação. Esses rolamentos são adequados para aplicações como engrenagens e transmissões, manipuladores de carvão ou guindastes.
As aplicações comuns para rolamentos de rolos cônicos incluem rolamentos automotivos e de rodas, equipamentos agrícolas, de construção e mineração, caixas de engrenagens, motores e redutores, turbinas eólicas, sistemas de eixos e eixos de transmissão.
Designações especiais de rolamento
Existem vários códigos e designações para identificar vários designs de rolamentos e características de design. Esses códigos e designações incluem designações para rolamentos com furo cônico (designados pela letra K nos rolamentos SKF), designações de rolamentos reforçados que geralmente usam a letra E e . Infelizmente, nem todos os fabricantes usam os mesmos sufixos e recursos de design.
Uma área que geralmente é a mesma em todo o mundo são as diferentes designações das posições dos flanges nos rolamentos. Esses flanges são projetados para suportar cargas radiais aplicadas aos rolamentos.
NU: Esses rolamentos possuem dois flanges usinados na pista externa, mas nenhum flange na pista interna. Os elementos rolantes e as gaiolas são montados na pista externa. Como a pista interna não possui flange, este rolamento não pode suportar cargas axiais.
N: O anel interno deste tipo de rolamento possui duas nervuras, o anel externo não possui nervuras e o anel interno possui rolos e gaiolas. A pista externa deste rolamento não possui nervuras e, portanto, não pode suportar cargas axiais.
NJ: Um flange usinado em um lado da pista interna e dois flanges na pista externa. Os conjuntos de rolos e gaiola estão localizados na pista externa. Como a pista interna possui um flange integrado, esse rolamento pode acomodar cargas axiais e cargas axiais limitadas.
NUP: Este tipo de rolamento é semelhante a um rolamento do tipo NJ, mas possui uma pista exclusiva, geralmente chamada de anel de encosto. Os anéis de encosto são instalados no lado sem flange da pista interna para suportar cargas axiais em ambas as direções. O anel de encosto se projeta do rolamento em um lado, de modo que o diâmetro da pista interna é ligeiramente maior que o da pista externa.
Critérios de seleção de rolamentos
A seguir estão rolamento critérios de seleção a considerar na candidatura:
Espaço disponível: O diâmetro do furo de um rolamento é uma das dimensões principais e geralmente é determinado pelo projeto da máquina e pelo diâmetro do eixo. Eixos de pequeno diâmetro podem ser equipados com qualquer tipo de rolamento de esferas. Além dos rolamentos rígidos de esferas, também podem ser usados rolamentos de rolos de agulhas. Os rolamentos para eixos de grande diâmetro incluem rolamentos rígidos de esferas, cônicos, cilíndricos e autocompensadores. Onde o espaço radial é limitado, os rolamentos de seção fina são preferidos.
Ver: O tamanho do rolamento é geralmente determinado pela magnitude da carga. Em geral, os rolamentos de rolos suportam cargas mais pesadas do que os rolamentos de esferas de tamanho semelhante, e os rolamentos com elementos rolantes completos podem suportar cargas mais pesadas do que os rolamentos de gaiola. Normalmente, os rolamentos de esferas podem acomodar cargas leves a moderadas. Os rolamentos com rolos geralmente são uma escolha adequada quando o rolamento precisa suportar cargas pesadas ou quando o diâmetro do eixo é grande.
Desalinhamento: O desalinhamento é causado pela flexão do eixo sob carga, pelas caixas dos rolamentos não usinadas na mesma altura ou pelos rolamentos muito espaçados. Os rolamentos rígidos de esferas, assim como os rolamentos de rolos cilíndricos, não toleram nenhum ou apenas pequenos desalinhamentos, a menos que sejam tensionados. Rolamentos autocompensadores, como rolamentos autocompensadores de rolos e rolamentos axiais autocompensadores de rolos, podem ajustar o desalinhamento e compensar o desalinhamento inicial causado por erros de usinagem e instalação.
Precisão: Arranjos que exigem alta precisão de funcionamento e aplicações que exigem velocidades muito altas exigem rolamentos com maior precisão. Este é frequentemente o caso em aplicações médicas e aeroespaciais. Os rolamentos de alta precisão são geralmente fabricados de acordo com os padrões de rolamentos rígidos de esferas ou de contato angular, mas com tolerâncias muito mais restritas do que os rolamentos padrão.
Velocidade: A velocidade dos rolamentos é limitada pela temperatura operacional permitida. Para operação em alta velocidade, rolamentos com baixo atrito e baixa geração de calor interno são mais adequados. Devido ao seu design, os rolamentos axiais não suportam velocidades tão rápidas quanto os rolamentos radiais.
Operação silenciosa: Dependendo da aplicação, como pequenos motores elétricos para eletrodomésticos ou máquinas de escritório, o ruído gerado durante a operação pode afetar a seleção do rolamento. Um tipo especial de rolamento rígido de esferas com gaiola de latão é produzido para essas aplicações. Esses rolamentos possuem espaço entre as pistas, o que permite a colocação de lubrificante no interior do rolamento, reduzindo os níveis de ruído.
rigidez: A rigidez de um rolamento depende da magnitude de sua deformação elástica sob carga. Como a deformação geralmente é pequena, ela geralmente pode ser ignorada. A rigidez do arranjo de rolamento do eixo principal ou do arranjo de rolamento do pinhão é crítica. Devido às condições de contato entre os corpos rolantes e as pistas, os rolamentos de rolos apresentam maior rigidez do que os rolamentos de esferas. No entanto, esta deformação atua como lubrificante.
Montagem e desmontagem: Quando os rolamentos com furos cilíndricos são de projeto separável, eles podem ser montados e desmontados com eficiência, especialmente se ambos os anéis exigirem um ajuste interferente. Se for necessária montagem e desmontagem freqüentes, é melhor usar um rolamento separável porque cada anel de rolamento pode ser montado de forma independente. Os rolamentos com furo cônico podem ser facilmente montados em mancais cilíndricos ou em mancais cônicos usando adaptadores ou buchas de desmontagem.
4. Lubrificação e manutenção de rolamentos
Adequado instalação e o ajuste desempenham um papel vital no desempenho e na vida útil do rolamento, assim como os lubrificantes. Na maioria dos casos, a falha do rolamento não se deve a instalação inadequada ou defeitos de fabricação, mas sim à falta de lubrificante, seleção inadequada ou contaminação do lubrificante.
Lubrificantes, seja óleo ou graxa, distribuem e separam as partes móveis de um conjunto de rolamento, reduzindo o atrito e evitando o desgaste. Dependendo das condições de operação e do lubrificante escolhido, forma-se uma película protetora nos elementos do mancal que também serve para dissipar o calor de fricção, proteger o mancal contra deterioração e proteger contra umidade, corrosão e contaminação.
Um lubrificante devidamente selecionado possui os aditivos e a viscosidade certos para atingir todos os objetivos acima. Os lubrificantes mais comuns são óleo e graxa, sendo que a utilização de um ou de outro depende da velocidade de aplicação e da quantidade de carga sobre o rolamento.
Para óleos, a propriedade mais importante é a viscosidade e o produto certo depende da temperatura e da velocidade de aplicação. Se for utilizado um óleo com viscosidade insuficiente, as duas superfícies rotativas entrarão em contato, o que não só causará desgaste, mas também gerará calor de contato e levará à rápida deterioração dos elementos do rolamento.
Os óleos para rolamentos mais comuns são óleos à base de petróleo e óleos sintéticos, como silicones, compostos fluorados, diésteres ou PAOs. Os óleos são frequentemente escolhidos para rolamentos com maior capacidade de velocidade e temperaturas operacionais mais altas porque podem remover o calor do rolamento. Em alguns casos, como nos rolamentos em miniatura, os lubrificantes à base de óleo só precisam ser aplicados uma vez durante a vida útil do rolamento. Em montagens que utilizam rolamentos maiores, a relubrificação pode ser necessária como parte dos ciclos regulares de manutenção da máquina.
Para lubrificantes à base de graxa, as características mais importantes são a faixa de temperatura, o nível de penetração, a rigidez e a viscosidade do óleo base. As graxas consistem em uma base de óleo à qual foram adicionados espessantes, sendo os mais comuns compostos orgânicos e inorgânicos, e sabões metálicos como sódio, alumínio, cálcio ou lítio. Aditivos com propriedades antioxidantes, anticorrosivas e antidesgaste também podem ser adicionados para melhorar o desempenho do lubrificante.
Alternativamente, uma película sólida não fluida pode ser aplicada aos elementos do rolamento, como um revestimento, para reduzir o atrito e evitar o desgaste. Esses filmes são utilizados em casos especiais onde óleo ou graxa não sobrevivem e incluem opções como filmes de grafite, prata, PTFE ou ouro. Por exemplo, em aplicações com temperaturas ou radiação extremas, os lubrificantes à base de óleo ou graxa podem não fornecer proteção adequada, portanto, pode ser necessário um lubrificante durável, como uma película sólida.
A graxa é uma boa escolha para lubrificar rolamentos na maioria dos casos. econômica que o óleo, a graxa é facilmente retida nos conjuntos de rolamentos e fácil de aplicar. Contudo, não é adequado para aplicações que exijam remoção de calor por circulação de óleo, nem para caixas de engrenagens que exijam óleo lubrificante.
Além disso, se as condições operacionais exigirem a relubrificação dos rolamentos com graxa em intervalos muito curtos, o que se torna muito demorado e caro, ou se a remoção ou limpeza da graxa se tornar muito cara e difícil de manusear, é melhor escolher um óleo lubrificante.
Nível de lubrificação e relubrificação do rolamento
Após selecionar um lubrificante, um aspecto importante é aplicar a quantidade correta no rolamento. Pode ocorrer superaquecimento e danos ao rolamento se for usado muito lubrificante. A velocidade, a carga e o nível de ruído da aplicação serão afetados pela quantidade de lubrificante utilizado.
Dependendo do tipo de rolamento e lubrificante selecionado e da aplicação, o fabricante pode recomendar diferentes níveis de lubrificação, expressos em porcentagem. O lubrificante entra no interior do rolamento e no espaço livre da carcaça. Este espaço é importante porque permite que o calor se dissipe para longe das áreas de contato do rolamento, portanto, se você adicionar muita graxa, poderá causar superaquecimento e falha prematura do rolamento.
Por esse motivo, uma recomendação comum é preencher 20-40% do espaço livre dentro do rolamento, com porcentagens menores normalmente especificadas para aplicações de alta velocidade e baixo torque e porcentagens mais altas normalmente especificadas para aplicações de baixa velocidade e alta carga. Para caixas, o preenchimento de 70% a 100% do espaço livre também é aceitável se a aplicação envolver baixas velocidades e alto risco de contaminação.
Lembre-se que o nível de enchimento inicial também é afetado pelo método de relubrificação escolhido. Os métodos comuns de relubrificação de rolamentos são relubrificação manual, relubrificação automática e contínua.
Relubrificação manual é conveniente para operação ininterrupta.
Relubrificação automática evita excesso e falta de lubrificação e é normalmente usado para componentes onde vários pontos ou locais de difícil acesso devem ser lubrificados. Além disso, é a primeira escolha para operar equipamentos remotamente e sem pessoal de manutenção.
Lubrificação contínua é usado em aplicações onde os intervalos de relubrificação são muito curtos devido aos efeitos adversos da contaminação. Neste caso, o enchimento inicial da carcaça será de 70%-100%, dependendo das condições de funcionamento.
Dicas de manutenção de rolamentos
O manuseio e a manutenção adequados dos rolamentos prolongarão sua vida útil e otimizarão o desempenho. Use esta lista de verificação básica para reduzir o tempo, mão de obra e custos de manutenção.
Manuseio de rolamentos: Manuseie os rolamentos com cuidado para evitar arranhar as superfícies. Sempre manuseie-os com as mãos limpas e secas ou use luvas de lona limpas. Não toque nos rolamentos com as mãos gordurosas ou molhadas, pois isso levará rapidamente à contaminação.
Armazenamento de rolamentos: Embrulhe os rolamentos com papel à prova de óleo e armazene-os em um ambiente fresco, limpo, com baixa umidade, livre de poeira, vibração e choque. Após manusear os rolamentos, coloque-os sobre superfície limpa e seca para evitar contaminação. Não remova o rolamento da embalagem original até o momento de instalá-lo e armazene-o na horizontal e não na vertical.
Limpeza de rolamentos: Utilize sempre um solvente ou óleo de lavagem não contaminado e evite limpar os rolamentos com algodão ou panos sujos. Use um recipiente separado para limpeza e lavagem final dos rolamentos usados.
Instalação de rolamentos: Use técnicas e ferramentas adequadas para instalar rolamentos. Cerca de 16% das falhas de rolamentos são causadas por instalação inadequada, portanto, evite instalações muito frouxas ou muito apertadas. Antes da instalação, verifique se todas as peças estão limpas e sem danos e se o lubrificante foi selecionado corretamente. Se os rolamentos vierem direto da embalagem, não lave-os antes da instalação.
Não martele nem aplique força direta no rolamento ou em sua pista externa, pois isso pode causar danos e desalinhamento dos componentes. Para rolamentos pequenos e médios, geralmente é recomendada montagem a frio ou montagem mecânica. A montagem térmica geralmente é adequada para rolamentos relativamente grandes, enquanto que para rolamentos muito grandes a montagem hidráulica pode ser recomendada.
Use as ferramentas certas: Ferramentas especializadas estão disponíveis para instalação e remoção de rolamentos – extratores de rolamentos, kits de ferramentas de montagem, ferramentas lubrificadoras, aquecedores por indução e porcas hidráulicas. Todos são feitos sob medida para garantir um ajuste adequado e suave para minimizar o risco de danos ao rolamento.
Verifique os rolamentos: Para evitar falhas nos rolamentos, é necessário verificá-los durante e após a operação. Inspeções imediatas para verificar temperatura, ruído e vibração, e verificar os lubrificantes para determinar se eles precisam ser substituídos ou reabastecidos. Após o funcionamento, verifique o rolamento e seus componentes para ver se há alguma alteração. O capítulo final deste guia discute causas comuns de falhas em rolamentos e suas soluções.
Os rolamentos geralmente podem ser usados até o fim da vida útil de fadiga de rolamento, mas também podem falhar prematuramente devido à montagem, instalação, lubrificação ou manuseio inadequados. Os principais modos de falha e suas subcausas estão descritos na norma ISO 15243 e baseiam-se em danos visíveis nas superfícies de contato do elemento rolante ou em outras superfícies funcionais do rolamento.
Esses modos de falha incluem:
Fadiga, que pode ser induzida pela superfície ou induzida pela subsuperfície
Desgaste, incluindo desgaste abrasivo e adesivo
Corrosão, incluindo corrosão por umidade e corrosão por contato (as subcausas são corrosão por contato e falso brinelamento)
Corrosão galvânica, incluindo tensão excessiva e fuga de corrente
Deformação plástica, incluindo sobrecarga, recuo de detritos e recuo de manuseio
Fratura e trincas, incluindo fratura forçada, fratura por fadiga e trincas térmicas
Fadiga é causado por tensões repetidas na superfície de contato entre os corpos rolantes e a pista e leva a alterações na estrutura do material. Manifesta-se como descamação ou lascamento e é principalmente induzido pela superfície. A causa deste tipo de dano geralmente é a lubrificação insuficiente. A fadiga induzida pelo subsolo é rara e ocorre após operação prolongada. Para evitar tais danos, o tipo e a condição da graxa, bem como as condições de vedação e carga devem ser verificados e ajustados conforme necessário.
Desgaste ocorre quando material estranho fino entra no conjunto do rolamento. Esse material pode ser areia ou partículas finas de metal provenientes de retificação ou usinagem, bem como partículas metálicas provenientes do desgaste de engrenagens. Essas partículas estranhas podem causar folga interna e desalinhamento, reduzindo a vida útil do rolamento. Uma solução para evitar esse tipo de dano é adicionar vedações ao conjunto do rolamento ou utilizar unidades de rolamento com gaiolas de polímero. Além disso, alterar o tipo de graxa pode ajudar.
Corrosão ocorre quando água ou agentes corrosivos entram nas unidades de rolamento em grandes quantidades. Quando isso acontece, o lubrificante não consegue mais fornecer proteção adequada e, portanto, forma-se ferrugem. A corrosão por atrito ocorre quando há micromovimentos entre as superfícies do rolamento, sob certas condições, por exemplo, quando há movimento entre um anel de rolamento e um eixo. Isso faz com que pequenas partículas se soltem da superfície. Quando expostas ao oxigênio, as partículas oxidam, causando danos ao rolamento.
Erosão elétrica aparece quando a corrente elétrica passa pelo rolamento. Pode ser causado por dispositivos de retorno à terra que não funcionam corretamente ou por conexões de terra feitas incorretamente durante a soldagem.
Deformação plástica pode ser causada por diversos fatores, como sobrecarga resultante de cargas estáticas ou de choque, ou marcas de detritos ou manuseio inadequado. Montagem incorreta, golpes nos corpos rolantes, gaiola ou anéis, partículas estranhas que entram na cavidade do rolamento podem causar deformação plástica.
Fratura e rachadura pode ocorrer quando há carga excessiva no rolamento, como resultado de montagem ou manuseio inadequado ou porque o tamanho e a capacidade do rolamento não são adequados para a aplicação. Este tipo de dano também pode se manifestar como trinca térmica, que ocorre no anel interno ou externo quando o movimento de deslizamento provoca alto aquecimento por atrito.
A tabela abaixo lista algumas das condições mais comuns que você pode observar em rolamentos danificados, bem como as possíveis causas e soluções para esses tipos de danos.
| Condição observada | Causa potencial de falha | Solução |
|---|---|---|
| Descamação da superfície da pista | A descamação pode ser causada por carga excessiva, má precisão do eixo ou do alojamento, má instalação ou entrada de objetos estranhos. | Se a carga for muito pesada, utilize um rolamento com maior capacidade. Se necessário, utilize um óleo com maior viscosidade ou melhore o sistema de lubrificação para formar uma película protetora. |
| Descascamento das superfícies rolantes | provável de ocorrer quando a lubrificação é fraca ou as superfícies das peças opostas são ásperas. Pode evoluir para descamação. | Controle a rugosidade da superfície e escolha um lubrificante melhor. |
| Lascas nas nervuras ou superfícies da pista | Pode ser causada por má montagem, má lubrificação dos corpos rolantes ou descontinuação da película protetora nas superfícies de contato devido ao excesso de carga. | Melhore a montagem, corrija a carga e selecione um lubrificante adequado. |
| Manchas na superfície da pista | Os corpos rolantes escorregam durante o movimento e o lubrificante não possui as características adequadas para evitar deslizamentos. | Selecione um lubrificante ou sistema de lubrificação adequado e verifique a folga e a pré-carga. |
| A superfície da pista está desgastada e as dimensões são reduzidas | Lubrificação deficiente, entrada de objetos estranhos ou contaminação do lubrificante com sujeira ou objetos estranhos. | Escolha um lubrificante ou sistema de lubrificação adequado e melhore a eficiência da vedação. |
| Mudanças na cor e acabamento da superfície | Uma superfície fosca da pista ou uma superfície descolorida pode indicar má lubrificação, superaquecimento ou acúmulo de óleo deteriorado. | Melhorar a eficiência da vedação e do sistema de lubrificação, retirar o óleo com solvente orgânico e polir com lixa para retirar a rugosidade. |
| Reentrâncias e cavidades na superfície da pista | Provavelmente causado pela entrada de um objeto sólido ou por partículas presas. | Remova e evite objetos estranhos, verifique se há descamações e melhore os procedimentos de manuseio. |
| Lascamento do anel interno, anel externo ou elementos rolantes | Lascas podem ser causadas por carga excessiva, manuseio inadequado ou objetos sólidos presos. | Verifique e melhore a carga e melhore a eficiência da vedação. |
| Rachaduras nos anéis ou elementos rolantes | Carga excessiva, impacto ou superaquecimento. Um ajuste solto também pode ser a causa. | Examine e melhore a carga e corrija o ajuste. |
| Ferrugem ou corrosão dos anéis ou elementos rolantes | Umidade, entrada de água ou substâncias corrosivas ou más condições de embalagem e armazenamento. | Melhore a eficiência de vedação, manuseio e armazenamento. |
| Apreensão dos anéis ou corpos rolantes | Má dissipação de calor devido à má lubrificação ou folga muito pequena. Carga excessiva também pode ser a causa. | Melhore a dissipação de calor e a lubrificação. Verifique e melhore a carga. |
| Fretting das pistas | Muita vibração, pequeno ângulo de oscilação ou má lubrificação. | Os anéis interno e externo devem ser transportados separadamente ou a lubrificação deve ser melhorada. |
| Danos nas gaiolas | Carga excessiva, velocidade muito alta ou grande flutuação de velocidade, lubrificação deficiente ou vibração elevada. | Melhore as condições de carga, reduza a vibração e melhore o sistema de lubrificação. |
