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O guia definitivo para aplicações de rolamentos de esferas
Os rolamentos de esferas são usados em muitas máquinas com movimento rotativo, desde ventiladores e motores de automóveis até grandes equipamentos médicos de precisão, garantindo uma operação suave e eficiente. Os rolamentos de esferas são rolamentos que cumprem três funções principais enquanto facilitam o movimento: transportar cargas, reduzir o atrito e posicionar peças móveis da máquina. Uma boa compreensão das aplicações de rolamentos de esferas pode nos ajudar a compreender seu importante papel no funcionamento eficiente de muitos sistemas mecânicos.
Rolamentos de esferas consistem em quatro componentes principais: anel interno, anel externo, esferas (elementos rolantes) e gaiola (separador de esferas). Os rolamentos de esferas usam o movimento de rolamento das esferas para reduzir o contato superficial e o atrito entre os planos em movimento. A rotação das bolas resulta em um coeficiente de atrito menor em comparação com superfícies planas que se esfregam umas nas outras. Como há pouco contato superficial entre a esfera e a pista, a capacidade de carga dimensional dos rolamentos de esferas é geralmente menor do que a de outros rolamentos. O anel externo do rolamento de esferas é fixado e instalado na máquina. A função dos corpos rolantes é transportar a carga e distribuí-la por toda a pista. Os corpos rolantes giram a uma velocidade diferente da do anel interno, mas giram em torno do anel interno. O separador funciona como uma barreira para evitar que as bolas batam umas nas outras. O separador está localizado entre as bolas.
Os rolamentos de esferas podem incluir uma ou mais fileiras de esferas, dependendo dos requisitos da aplicação. Os rolamentos de uma carreira oferecem maior precisão e exatidão, mas geralmente precisam ser instalados em pares para distribuir uniformemente as cargas. Os rolamentos de esferas de duas carreiras economizam espaço porque não requerem um segundo rolamento e podem fornecer capacidades de carga mais altas, mas exigem melhor alinhamento quando instalados. Rolamentos de esferas de múltiplas carreiras às vezes são usados em aplicações com requisitos de carga extremamente altos. Os rolamentos de esferas também podem ser equipados com flange ou carcaça, que é a unidade que fixa o rolamento à superfície de montagem. Isto simplifica a instalação e o posicionamento axial e melhora a segurança do rolamento. Diferentes tipos de unidades de carcaça estão disponíveis dependendo da localização do rolamento e das dimensões da superfície de montagem.
O papel dos rolamentos de esferas
Como todos sabemos, rolamentos de esferas são uma das peças mecânicas mais utilizadas e são utilizadas tanto em ambientes domésticos quanto industriais, como: automóveis, eletrodomésticos, bicicletas, motocicletas, furadeiras, motores, turbinas, equipamentos de escritório, equipamentos médicos, robôs, etc. , isso ocorre porque os rolamentos de esferas desempenham três funções principais:
Carregando carga
Cada rolamento de esferas pode suportar uma carga correspondente. Portanto, os rolamentos de esferas com carreiras duplas ou múltiplas podem suportar cargas mais pesadas e permanecer duráveis. Os rolamentos possuem capacidades de suporte de carga estática e dinâmica, que se refletem nos limites de retenção axial.
Reduza a resistência ao atrito
Em teoria, apenas os rolamentos magnéticos não sofrem atrito, enquanto os rolamentos de esferas podem reduzir bastante a resistência ao atrito. Os rolamentos de esferas minimizam o atrito entre as duas pistas, mas ainda é necessário algum atrito para estabilizar uma ou outra pista. Permitir esta redução da resistência ao atrito significa que as temperaturas, as taxas de desgaste e a probabilidade de falha das peças também são reduzidas.
Posicionamento de peças mecânicas móveis
Num sistema mecânico, são sempre necessárias “juntas” para conectar as peças. Por exemplo, no caso de um componente rotativo como um garfo de bicicleta e suas rodas, os rolamentos de esferas atuam como uma junta que mantém unidos dois componentes do mecanismo (às vezes com eixos diferentes).
À medida que as fábricas, os equipamentos e a produção industrial evoluem, são necessárias diversas aplicações de rolamentos para reduzir tempo, espaço e tempo de inatividade. Os rolamentos de esferas podem reduzir significativamente o desgaste entre as peças, combinar efetivamente componentes móveis e estáticos sem operação manual e são capazes de transportar cargas específicas, reduzindo significativamente a possibilidade de falha mecânica.
Tipos de rolamentos de esferas
Os rolamentos de esferas funcionam transferindo carga do anel externo para as esferas e depois para o anel interno. Como a forma esférica da bola toca apenas os anéis interno e externo em pontos muito pequenos, o atrito é muito pequeno. No entanto, isso também pode se tornar um grande problema se os rolamentos forem usados incorretamente. Como a área de contato para uma determinada carga é pequena, a esfera pode deformar e danificar o rolamento se estiver sobrecarregada. Portanto, devemos compreender os vários tipos de rolamentos de esferas. Os rolamentos de esferas estão disponíveis em diversos projetos e aplicações, atendendo aplicações industriais e tipos de carga específicos. Alguns tipos comuns de rolamentos de esferas incluem:
As ranhuras dos rolamentos de esferas são muito profundas; os arcos de seus anéis interno e externo são ligeiramente maiores que o diâmetro da bola. Este projeto é ideal para aplicações de alta velocidade e pode suportar cargas radiais e axiais. Os rolamentos rígidos de esferas têm baixo atrito, baixa temperatura e baixo ruído durante a operação, portanto, são adequados para vários setores.
Rolamentos axiais de esferas são projetados para suportar cargas axiais durante operação em alta velocidade. Eles consistem em três partes: um anel de sede, um anel de eixo e um conjunto de gaiola de esferas de aço. O anel do eixo que combina com o eixo é chamado de anel do eixo, e o anel da sede que combina com a carcaça é chamado de anel da sede. De acordo com a situação de estresse, eles são divididos em rolamentos axiais de esferas unidirecionais e rolamentos axiais de esferas bidirecionais. Os rolamentos axiais de esferas unidirecionais podem suportar carga axial unidirecional. Os rolamentos axiais de esferas bidirecionais podem suportar cargas axiais bidirecionais, nas quais o anel do eixo corresponde ao eixo. A superfície de montagem do anel da sede é um rolamento esférico, que possui desempenho autocompensador e pode reduzir o impacto de erros de instalação.
Rolamentos de esferas de contato angular têm pistas nos anéis interno e externo, e os anéis interno e externo podem se mover um em relação ao outro ao longo do eixo do rolamento. Este tipo de rolamento é particularmente adequado para suportar cargas compostas, ou seja, cargas que atuam simultaneamente nas direções radial e axial. A capacidade de carga axial dos rolamentos de esferas de contato angular aumenta com o aumento do ângulo de contato α. Ângulos de contato maiores proporcionam maior capacidade de carga axial, enquanto ângulos de contato menores aumentam a capacidade de velocidade. O ângulo de contato é o ângulo entre a linha que conecta os pontos de contato da esfera e a pista no plano radial e a linha vertical do eixo do rolamento. Rolamentos de alta precisão e alta velocidade geralmente têm um ângulo de contato de 15 graus. Os rolamentos de contato angular estão disponíveis em carreira simples ou dupla. A carreira única minimiza problemas de oscilação e fricção, enquanto a carreira dupla evita vários problemas de rolamento, como correspondência de diâmetro e correspondência de desvio.
Rolamentos de seção fina são na verdade um tipo de rolamento rígido de esferas, projetado para máxima economia em aplicações onde o espaço é limitado. Os rolamentos de seção fina estão disponíveis em designs abertos e blindados com a menor diferença possível entre os diâmetros externo e interno, mantendo o conjunto estreito e leve. O uso de rolamentos de seção fina mantém o atrito baixo, embora a miniaturização da carcaça reduza a capacidade de carga em comparação com rolamentos de esferas padrão.
Rolamentos de esferas de contato de quatro pontos
O anel interno desse tipo de rolamento é dividido em duas partes, proporcionando à esfera quatro pontos de contato com a pista. Esse design exclusivo permite que esses rolamentos suportem cargas axiais em ambas as direções, bem como cargas radiais e axiais simultaneamente. Projetados para condições mais severas, eles podem suportar capacidades de carga mais altas do que os rolamentos de contato angular. Eles também eliminam a necessidade de vários rolamentos e economizam espaço do que os rolamentos de duas carreiras. Esses rolamentos são mais adequados para aplicações de baixa a média velocidade com alto movimento oscilatório.
Os rolamentos de esferas de alinhamento consistem em duas fileiras de esferas, um anel interno com duas ranhuras profundas para pista e um anel externo com uma pista esférica. Embora sua capacidade de carga seja limitada, eles são capazes de corrigir desalinhamentos que ocorrem durante a operação. Isto os torna ideais para aplicações de eixo longo, como transmissões ou máquinas têxteis. Eles também são usados em uma variedade de outras aplicações devido ao seu baixo coeficiente de atrito, baixos requisitos de manutenção e desempenho em alta velocidade.
Precisão rolamentos de esferas em miniatura são construídos para fornecer desempenho bastante aprimorado para aplicações exigentes. Materiais e construção ideais melhoram os níveis de desempenho em altas velocidades e condições desafiadoras. Eles são normalmente usados onde são necessárias alta precisão, rigidez, redução de ruído, longevidade ou atrito reduzido, como nas indústrias aeroespacial, robótica ou médica.
Os rolamentos de esferas são feitos de vários materiais, incluindo aço, cerâmica ou plástico. Esses tipos de rolamentos de esferas diferem na velocidade operacional, nas temperaturas que podem atingir e em outras características relevantes para a finalidade do rolamento de esferas. Compreender as vantagens e desvantagens de cada material permitirá que você tome uma decisão informada quando precisar de rolamentos de esferas.
Rolamentos de aço
Os rolamentos de aço utilizam componentes feitos inteiramente de aço ou ligas de aço que contêm vestígios de outros elementos em sua composição. Eles são ideais para manusear cargas muito grandes e, ao mesmo tempo, atingir altas velocidades de rotação durante a rotação. Os rolamentos de esferas de aço podem fornecer medições muito precisas porque são fabricados com alta precisão. Suas propriedades podem ser utilizadas em carros, motocicletas, bicicletas, peneiras vibratórias, transportadores, etc. Infelizmente, os materiais de rolamento de aço podem causar corrosão na presença de água ou gás, o que altera a composição química do próprio aço. Quando esses tipos de rolamentos de esferas são usados na fabricação e em outros ambientes agressivos, eles também podem ser muito pesados e barulhentos.
Os rolamentos de aço também requerem lubrificação constante do metal do aço para mantê-los funcionando com eficiência. Se não forem mantidos adequadamente, os rolamentos podem falhar e não cumprir a vida útil esperada. Os fabricantes produzem e vendem rolamentos de esferas de aço em diferentes estilos. Você pode comprar rolamentos de barra com maior teor de carbono que são tratados termicamente ou endurecidos por outros métodos. Variações no teor de carbono em rolamentos de aço podem afetar seu desempenho.
Rolamentos de cerâmica
Rolamentos de cerâmica são frequentemente fabricados como “rolamentos híbridos” que utilizam um anel externo, um anel interno e uma gaiola de aço, enquanto a própria esfera é feita de cerâmica. As propriedades cerâmicas permitem que operem em rotações rápidas por minuto, mantendo baixas temperaturas operacionais e limitando o ruído que produzem. Esses designs híbridos de cerâmica e aço podem ser danificados pela corrosão, mas as próprias esferas de cerâmica são menos suscetíveis à corrosão do que os materiais de aço e são duráveis e mais leves que os rolamentos de esferas de aço. Os rolamentos de esferas de cerâmica podem ser usados em aplicações elétricas onde os rolamentos de esferas de aço não podem ser usados porque os rolamentos de esferas de cerâmica não conduzem eletricidade, mas também são muito caros. Os rolamentos de esferas de cerâmica podem suportar altas temperaturas, permitindo-lhes operar em velocidades mais altas.
Os rolamentos de esferas de cerâmica são 40% mais leve do que rolamentos de esferas de aço. Os engenheiros normalmente os fabricam a partir de óxido de zircônio, carboneto de silício e nitreto de silício para atingir essas propriedades químicas e físicas. Eles são usados em rolamentos angulares, rolamentos axiais, rolamentos de mancais, rolamentos de rolos de agulhas e rolamentos de rolos. Os materiais cerâmicos podem ser mais fortes que o aço, mas geralmente são mais duros que os materiais com rolamentos de esferas.
Rolamentos de esferas de plástico
Inovações recentes produziram rolamentos de esferas de plástico que utilizam anéis e gaiolas de plástico e podem vir na forma de esferas de plástico, vidro ou aço inoxidável. Os materiais de esferas mais comuns para rolamentos de esferas de plástico são esferas de aço inoxidável ou esferas de vidro. Rolamentos de esferas de plástico com esferas de vidro são uma boa escolha quando você não pode usar metal. Eles têm alta resistência química e são mais leves que as esferas de aço. A maioria dos rolamentos de esferas de plástico são autolubrificantes, leves, resistentes à corrosão e silenciosos em operação. Infelizmente, os rolamentos de esferas de plástico não suportam altas temperaturas como outros rolamentos de esferas e, às vezes, não suportam cargas tão altas.
Substituição de rolamento de esferas
Os rolamentos de esferas devem ser inspecionados quando atingirem a vida útil prevista ou mostrarem sinais de degradação do material. Alguns sintomas de rolamentos de esferas defeituosos podem ser ruído excessivo ou superaquecimento. No caso de rolamentos abertos, primeiro avalie o estado do lubrificante, depois retire as esferas das pistas e limpe bem as superfícies. As superfícies devem ser cuidadosamente limpas e inspecionadas quanto a desgaste ou anormalidades. No caso de rolamentos de esferas permanentemente à prova de poeira ou vedados, forneça o torque inicial e observe o rolamento girando livremente. Substitua os rolamentos danificados com base nos resultados das inspeções apropriadas.
Aplicações de rolamentos de esferas
Os rolamentos de esferas são muito importantes na maioria das atividades diárias. O tipo de rolamento de esferas mais utilizado é usado em equipamentos comuns dos quais a grande maioria das pessoas depende fortemente em suas vidas diárias.
Um dos usos mais comuns dos rolamentos de esferas é na área de transporte, já que todos os meios de transporte dependem de rodas ou peças rotativas. Um uso comum de rolamentos de esferas é nas rodas de carros, motocicletas, bicicletas e skates. Da mesma forma, são encontrados em veículos elétricos, cadeiras de rodas e qualquer outra aplicação que utilize a rotação das rodas. Nos veículos autônomos, os rolamentos de esferas são absolutamente essenciais. O número mínimo de rolamentos em um carro é 36, e a maioria dos modelos possui rolamentos de esferas. Os rolamentos de esferas são utilizados em caixas de câmbio, rodas, motores, transmissões, compressores de ar condicionado, suspensões, etc. Como você pode imaginar, eles também são vitais para a fabricação de aeronaves, assim como de qualquer outro tipo de veículo.
Eletrodomésticos
Uma casa média possui pelo menos 15 aparelhos diferentes que utilizam rolamentos, e essa é uma estimativa conservadora. Os rolamentos de esferas são comumente usados em geladeiras, condicionadores de ar, fornos, máquinas de lavar louça, geradores, lavadoras e secadoras, micro-ondas, liquidificadores, ventiladores de teto, aspiradores de pó, processadores de alimentos e até mesmo gavetas de cozinha ou banheiro.
Dispositivo pessoal
Além dos eletrodomésticos típicos, muitos dispositivos pessoais também contêm rolamentos. Isso pode incluir ventiladores de computador, consoles de jogos, equipamentos de ginástica, skates, etc. Embora você não interaja diretamente com os rolamentos com frequência, você depende deles para a maioria das tarefas rotineiras. Se você usar algum equipamento elétrico, é provável que ele utilize rolamentos de esferas. Mesmo em itens básicos, como celulares, rolamentos de esferas são usados para facilitar o movimento rotacional.
Manufatura e Indústria
A fabricação é absolutamente inseparável dos rolamentos de esferas. Os rolamentos de esferas são necessários na fabricação de equipamentos de processamento de alimentos, fabricação de moldes e produção de produtos de papel, bem como em quase todos os produtos de consumo imagináveis. Uma grande variedade de rolamentos de esferas é usada em equipamentos agrícolas utilizados na produção, embalagem e transporte. Os rolamentos de esferas em equipamentos de construção são utilizados na construção de todas as casas e edifícios onde vivemos e trabalhamos.
Motor: Os rolamentos de esferas melhoram a operação do motor e melhoram a eficiência do combustível.
Rodas: Suportam o peso do veículo e garantem uma rotação suave das rodas.
Transmissão: Dentro da transmissão, os rolamentos de esferas facilitam transições suaves de marcha.
Indústria aeroespacial
Motores de aeronaves: Os rolamentos permitem uma rotação consistente do rotor, o que é fundamental para a segurança das aeronaves.
Trem de pouso: garantem um movimento suave durante a decolagem e o pouso.
Sistemas de Controle: Os rolamentos de esferas são essenciais para a operação precisa dos mecanismos de controle da aeronave.
Braços robóticos: Rolamentos de seção fina garantem movimentos precisos e controlados durante tarefas como soldagem.
Articulações: Nos robôs, os rolamentos de esferas permitem movimentos suaves e naturais.
Ferramentas Cirúrgicas: Os rolamentos em instrumentos cirúrgicos permitem movimentos suaves e precisos durante a cirurgia.
Scanners médicos: Os scanners de ressonância magnética e tomografia computadorizada usam rolamentos de esferas para rotação suave e precisa, garantindo imagens de diagnóstico claras.
Próteses: Os rolamentos de esferas nas próteses proporcionam aos usuários movimentos mais suaves e naturais, melhorando sua mobilidade.
Este blog investiga a questão: “Quais são as diretrizes para aplicações de rolamentos de esferas?”, apresentando sua ampla gama de aplicações em diferentes setores. Os rolamentos de esferas são componentes críticos em muitas aplicações comerciais, industriais e científicas, permitindo rotação com atrito extremamente baixo e alta durabilidade. A escolha do rolamento certo para sua aplicação requer uma consideração cuidadosa da velocidade, das condições de carga e da temperatura para evitar falhas prematuras do rolamento de esferas. Os rolamentos de esferas fabricados pela Aubearing são conhecidos por sua construção de qualidade e excelentes características de desempenho, o que a torna fornecedora de rolamentos para diversas indústrias em mais de 50 países ao redor do mundo, desde dispositivos portáteis até equipamentos médicos e motores de alta potência.