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O guia definitivo para rolamentos deslizantes e buchas
No sistema industrial atual, mancais de deslizamento, buchas e rolamentos tornaram-se componentes indispensáveis. Existe uma metáfora apropriada de que “os rolamentos tornaram-se o alimento da indústria”. A principal função dos mancais de deslizamento, buchas e rolamentos é apoiar o corpo rotativo para reduzir o atrito tanto quanto possível, reduzir efetivamente o ruído, reduzir o consumo de energia, maximizar a eficiência da máquina e acelerar a aplicação e prolongar significativamente a vida útil da máquina. Mas na área de fixadores, mancais de deslizamento, buchas e rolamentos, é difícil dizer que existe um nome comum. Por exemplo, estatísticas incompletas indicam que existem mais de 400,000 tipos de rolamentos. Mesmo nomes diferentes podem representar o mesmo rumo. Rolamentos deslizantes e buchas, a principal diferença entre rolamentos ou buchas está em suas diferentes aplicações. Escolher o tipo certo de mancal deslizante, bucha ou rolamento para sua aplicação industrial para atender a determinados requisitos requer muito conhecimento. Você precisa conhecer as principais diferenças entre mancais deslizantes, buchas, rolamentos, suas aplicações na indústria e na fabricação e. Neste artigo, examinaremos detalhadamente as características e aplicações de rolamentos deslizantes, buchas e rolamentos, esclarecendo suas funções, materiais e principais diferenças.
Curto e simples: os mancais de deslizamento e as buchas são iguais. Os mancais de deslizamento são luvas ou tubos que permitem movimento linear ou rotacional. É exatamente para isso que servem as buchas. Os termos mancal deslizante e bucha são usados indistintamente. Portanto, na descrição a seguir, o autor deste artigo utilizará esses dois termos de forma aleatória. Na verdade, mancais deslizantes, mancais deslizantes, mancais de deslizamento e mancais deslizantes podem ser usados como buchas; esses termos descrevem diferentes estilos de buchas. Resumindo, uma bucha é sempre um rolamento, mas nem todos os rolamentos são buchas.
O que é uma bucha (rolamento deslizante)?
Bucha - muitas vezes chamada de mancal deslizante, é um rolamento cilíndrico usado para suportar a carga em um eixo operacional que desliza para frente e para trás entre superfícies móveis. As buchas são rolamentos especiais que podem ser feitos de uma variedade de materiais e deslizar sobre uma haste ou eixo, proporcionando movimento de fricção extremamente baixo, excelente absorção de choque e minimizando o consumo de energia, ruído e desgaste, ao mesmo tempo que proporcionam uma vedação eficaz, protegida contra poeira e umidade. . . Felizmente, as buchas são autolubrificantes, o que as torna ideais para operações com pouca ou nenhuma manutenção. A autolubrificação é obtida através de um padrão uniforme de covinhas na superfície da bucha, que atuam como reservatórios de graxa. Independentemente do tipo ou tamanho dos rolamentos deslizantes utilizados, eles apresentam uma vantagem sobre os rolamentos tradicionais de esferas ou rolos devido ao seu menor coeficiente de atrito devido à sua área de contato mínima. Isso torna as buchas ideais para aplicações onde velocidade, precisão e durabilidade são críticas. Com esses benefícios em mente, é fácil ver por que os rolamentos deslizantes são tão populares em muitos setores atualmente. As buchas são amplamente utilizadas em automóveis, produtos da linha branca, ferramentas de perfuração, motores, bombas hidráulicas de engrenagens externas, etc. Na indústria automotiva, por exemplo, os mancais de deslizamento fornecem movimento linear rotativo em dobradiças, sistemas de ajuste de assento e volantes. Algumas buchas de náilon podem operar sem o uso de lubrificantes e são particularmente adequadas para as indústrias alimentícia e têxtil, onde são preferidas aplicações a seco.
Que tipos de buchas existem?
Existem diversas buchas com diferentes tipos no mercado. Geralmente, as buchas podem ser classificadas com base no material e no formato. Os rolamentos deslizantes podem ser feitos de uma variedade de materiais. Estes incluem metais, bimetais, cerâmica, pedra, grafite, compósitos e plásticos. A função do mancal deslizante depende da escolha do material, pois o material determinará a resistência, elasticidade, coeficiente de atrito, etc.
Classificados por material, existem três tipos comuns de buchas: buchas compostas, buchas metálicas e buchas plásticas. De acordo com a classificação do formato, as buchas podem ser divididas em seis tipos: buchas de luva comuns, buchas de flange, arruelas de encosto, buchas divididas, buchas compostas e buchas compostas de flange.
Buchas de polímero ou compósito
As buchas de polímero são em sua maioria quimicamente inertes; possuem baixa absorção de água e podem operar em altas temperaturas sem se deformar. As buchas de polímero também podem ser chamadas de buchas compostas. Elas são adequadas para condições de carga pesada e são as buchas mais comumente usadas. As buchas compostas proporcionam baixo atrito e resistência ao desgaste, minimizando danos à máquina causados por lubrificação inadequada. São fabricados com materiais com alta resistência a fatores ambientais, resistência ao calor, baixo coeficiente de atrito e propriedades não adesivas. A única desvantagem é que eles são muito flexíveis, o que significa que podem ficar torcidos durante o trabalho. Ao adicionar enchimentos, este problema também pode ser resolvido e permitir que os fabricantes ofereçam mangas altamente versáteis. Buchas de polímero ou compósito são usadas para transmitir movimento rotacional e podem substituir rolamentos tradicionais em ambientes perigosos. As buchas de polímero ou compósito podem ser usadas em uma variedade de indústrias, incluindo equipamentos de construção, sistemas hidráulicos, equipamentos médicos, aeroespacial e.
Buchas POM
Buchas POM são desenvolvidos pensando na autolubrificação, oferecendo boa resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito. Adequado para cargas pesadas operando em baixas velocidades para reduzir a vibração e o ruído da máquina. Os rolamentos deslizantes POM também ajudam a reduzir o acúmulo de calor causado pelo atrito, prolongando a vida útil do rolamento em até quatro vezes mais do que os rolamentos feitos de outros materiais convencionais (aço). As mangas de polioximetileno ou POM são normalmente feitas de um suporte de aço e revestidas com uma camada sinterizada de cobre/bronze. Finalmente, uma camada de POM é adicionada sobre a camada de cobre/bronze, que contém poços de graxa que retêm o lubrificante. As aplicações de buchas POM são amplamente utilizadas nas indústrias de agricultura, engenharia civil, máquinas e construção.
Buchas de PTFE
Buchas de PTFE são feitos de dois materiais diferentes, politetrafluoroetileno e metal, e são comumente usados em diversas indústrias. Sua principal função é reduzir o atrito entre as peças móveis das máquinas. As buchas de PTFE são adequadas para uma variedade de aplicações industriais devido à sua capacidade de suportar altas flutuações de temperatura e podem ser usadas em indústrias tão diversas como elétrica, térmica, nuclear, química, farmacêutica e até mesmo em usinas de energia.
Buchas de náilon
Buchas de náilon são fortes e duráveis e estão substituindo cada vez mais as buchas metálicas em muitas aplicações. O nylon possui excelente resistência ao desgaste e não requer lubrificação externa. É importante notar que as buchas de náilon não fazem tanto barulho durante o funcionamento quanto as buchas de metal. Possuem baixo coeficiente de atrito e alta resistência a ácidos fracos, combustíveis e álcalis.
Bucha de Metal
Como todos sabemos, as buchas metálicas são feitas de metal ou ligas metálicas. Essas buchas metálicas possuem resistência mecânica muito alta e são particularmente adequadas para aplicações de alta velocidade e alta carga que envolvem lubrificação. A bucha metálica utilizada depende do ambiente industrial ou do tipo de aplicação. As buchas metálicas possuem diferentes métodos de lubrificação dependendo do tamanho, construção e aplicação.
bucha de bronze
bucha de bronze é o material preferido para buchas metálicas. As buchas de bronze são mais resistentes à deformação e à quebra do que os mancais de deslizamento feitos de outros materiais. Assim como o plástico, os rolamentos de bronze são fortes e resistentes à ferrugem. As buchas de bronze são amplamente utilizadas no processamento de alimentos, moldagem por injeção, máquinas automotivas, máquinas de terraplanagem, fabricação de aço, etc. As buchas de bronze oferecem excelente durabilidade e longa vida útil. Eles não corroem e não se deformam facilmente. No entanto, as buchas de bronze requerem quantidades significativas de lubrificação durante a operação, tornando sua manutenção mais cara do que as buchas de plástico.
Buchas de grafite
Buchas de grafite são usados em muitas aplicações devido às suas propriedades mecânicas e físicas únicas. As buchas de grafite possuem um coeficiente de atrito muito baixo, ajudando a aumentar a eficiência, a produtividade e o desempenho das máquinas de fiação. A grafite, um mineral naturalmente oleoso, é o melhor material para buchas porque reduz o atrito sem o uso de fluido adicional. Notavelmente, a grafite tem a mais alta estabilidade térmica, mantendo sua forma e estrutura em temperaturas de até 5000°F. Os revestimentos de grafite são usados em uma variedade de aplicações, incluindo fornos e fornos, aplicações alimentícias, indústria química, indústria automotiva, metais e.
Buchas de aço
Buchas de aço, Como o nome sugere, as buchas de aço são feitas de aço ou aço inoxidável. Essas buchas são construídas em aço altamente durável, tornando-as ideais para aplicações de pivô de baixa velocidade. As carcaças de aço são fabricadas usando métodos de produção ecologicamente corretos que aumentam o rendimento do material e reduzem o lascamento.
Bucha de latão
Bucha de latão é feito de latão e geralmente é um componente do eixo pivô que ajuda a proteger o corpo de qualquer dano causado por qualquer força transmitida através do eixo. As buchas de latão são usadas principalmente em motores elétricos, motores de automóveis, etc. Além disso, as buchas de latão vêm em uma variedade de tamanhos, pois podem caber em paredes finas e grossas, flanges, cilíndricas, flangeadas, etc.
Buchas de alumínio
Buchas de alumínio são preferidos por sua dureza, garantindo uma longa vida útil. Inicialmente, foi usado em bicicletas, mas gradualmente foi usado em carros e atualmente é usado em uma variedade de máquinas diferentes. As buchas de alumínio podem suportar grandes cargas axiais e radiais, tornando-as um candidato importante para uso nas indústrias aeroespacial e agrícola. Algumas das aplicações comuns para buchas de alumínio incluem o uso em cilindros hidráulicos usados para montar instrumentação (como bujões de drenagem/enchimentos de fluido, visores de fluido ou elementos de ventilação), vasos e tanques.
Rolamentos de luva bimetálicos
Rolamentos de luva bimetálicos são feitos de dois metais diferentes. Na maioria dos casos, o primeiro metal é o aço, enquanto outros metais podem variar do cobre ao alumínio ou mesmo ao latão. A camada bimetálica atua como revestimento interno da bucha, proporcionando boa proteção contra desgaste. Eles são particularmente úteis em aplicações que executam cargas moderadas em velocidades médias ou cargas altas em velocidades baixas.
Tipos de bucha por formato
Em termos de formato, existem seis tipos principais de buchas.
Buchas de manga lisa
As buchas de manga lisa geralmente têm formato cilíndrico e são fabricadas de acordo com as dimensões padrão da indústria. A bucha cilíndrica possui suportes internos e externos que sustentam a camada deslizante no meio. As buchas cilíndricas são mais fortes que os rolamentos e podem suportar cargas mais altas que os rolamentos metálicos, tornando-as ideais para cargas variáveis unidirecionais, movimento de rotação e rolamentos de guia axial.
Material: Normalmente feito de bronze, latão ou outro material autolubrificante.
Design: Cilíndrico com diâmetros interno e externo.
Solicitações: Aplicações gerais que exigem baixo atrito e média capacidade de carga.
Bucha de Flange
As buchas flangeadas são semelhantes às buchas cilíndricas, mas com uma diferença óbvia: elas possuem um flange em uma extremidade. Os flanges podem ser usados para diversas finalidades, desde montagem ou alinhamento de buchas até instalação conveniente. As buchas de flange, comumente usadas em aplicações de parafusos passantes, permitem o uso de parafusos de diâmetro menor para reduzir o peso sem resultar em menos superfície de suporte do fixador para a parede da longarina, ao mesmo tempo que reduzem a tensão nas roscas dos parafusos de montagem.
Design: Semelhante a uma bucha normal, mas com um flange em uma extremidade para fornecer suporte axial.
Solicitações: Usado quando a bucha precisa resistir ao movimento axial.
Arruela de pressão
A arruela de encosto em si não é uma bucha, mas é um componente muito importante. Eles parecem ser uma arruela plana que fica entre o componente estacionário e a superfície de rolamento, suportando cargas axiais ou movimentos laterais no eixo e restringindo qualquer movimento ao longo do eixo. Eles formam uma superfície sobre a qual o rolamento ou bucha é apoiado.
Design: Bucha tipo arruela plana ou flangeada.
Solicitações: Projetado para suportar cargas axiais, geralmente em combinação com buchas radiais.
Bucha Dividida
Design: Essas buchas vêm em duas metades e podem ser facilmente instaladas e removidas sem a necessidade de equipamento de remoção adicional.
Solicitações: Ideal para aplicações onde a desmontagem é desafiadora ou demorada.
Bucha Composto
Materiais: Fabricado a partir de uma combinação de materiais como um suporte metálico e uma camada de PTFE (politetrafluoroetileno).
Solicitações: Baixo atrito, alta resistência ao desgaste e propriedades autolubrificantes o tornam adequado para uma variedade de aplicações.
Bucha composta de flange
Design: Semelhante às buchas compostas, mas com flange para suporte axial.
Solicitações: Combina as vantagens dos materiais compósitos com maior estabilidade axial.
Vantagens dos rolamentos deslizantes
Os rolamentos deslizantes são ideais para muitas aplicações devido à sua simplicidade e durabilidade. Eles reduzem o consumo de energia durante a operação, proporcionando baixo atrito entre o eixo e os rolamentos. Os rolamentos deslizantes também ocupam pouco espaço, o que os torna adequados para aplicações onde o espaço é limitado. Além disso, devido ao seu design simples, pode ser facilmente montado ou desmontado. Os mancais deslizantes oferecem proteção superior contra partículas de poeira, sujeira e outros contaminantes, bem como contra desgaste causado por altas temperaturas. Além disso, essas buchas não requerem manutenção porque não requerem lubrificação como a maioria dos outros tipos de rolamentos. Portanto, os mancais de deslizamento são uma solução econômica que melhora a eficiência operacional e reduz os custos operacionais. Além disso, eles podem ser usados em condições secas e úmidas sem quaisquer modificações.
A confiabilidade dos mancais deslizantes os torna uma escolha atraente para máquinas industriais que exigem componentes confiáveis de controle de movimento; portanto, não é de admirar que muitas empresas confiem nesse tipo de rolamento ao projetar equipamentos. Em suma, os rolamentos deslizantes são componentes versáteis que permitem uma operação suave a um custo menor do que alternativas como rolamentos de esferas ou de rolos. Dito isto, fica claro por que eles continuam populares na indústria.
Desvantagens dos rolamentos deslizantes
Os rolamentos deslizantes não são projetados para altas velocidades, com estudos mostrando que sua velocidade máxima é de cerca de 5,000 RPM. Essa limitação pode causar diversos problemas em aplicações que exigem velocidades mais altas, como motores e ventiladores. Outro problema com os rolamentos deslizantes é que eles tendem a ter uma expectativa de vida limitada quando usados em aplicações pesadas, como grandes máquinas industriais. Seu design também os torna inadequados para cargas radiais, pois se deformam facilmente sob pressão. Com o tempo, a quantidade de sujeira que entra nos mancais de deslizamento aumenta, o que pode levar à falha prematura.
Carga da bucha e limites de velocidade
As buchas são normalmente usadas para cargas mais pesadas e velocidades mais lentas. As rodas metálicas industriais se beneficiam de buchas duráveis que podem suportar transferências de cargas pesadas e cargas de choque. Para buchas, o aquecimento por fricção deve ser considerado. Os dois principais fatores que afetam o calor são a pressão unitária (P) e a velocidade superficial (V). O produto da pressão unitária e da velocidade superficial é a velocidade de pressão (PV). Para determinar se uma bucha é adequada para qualquer aplicação, primeiro encontre o valor PV limite do fabricante. Para uma operação segura, o valor PV calculado pela aplicação deve estar abaixo do valor PV limite do fabricante.
Calcule o valor PV da aplicação: PV=P×V
Determinar a velocidade superficial (V): V=0.262×rpm×D Rpm = Rotações do eixo por minuto D = Diâmetro do eixo (polegadas)
Pressão (P): P = Carga total (lbs) / Área de contato (pol²) Área de contato = D (diâmetro do eixo em polegadas) x L (comprimento do revestimento)
O efeito da limitação do valor PV pode ser visto neste gráfico, que compara velocidade versus carga para buchas de bronze e Nyloil.
Em um estudo interno de engenharia, as buchas Nyloil e C93200 Buchas de bronze foram usadas juntas para testar o efeito de: Limites de PV da bucha. Conforme mencionado anteriormente, as buchas são normalmente usadas para cargas mais pesadas em velocidades mais lentas. Isto fica evidente no diagrama, pois nenhuma das buchas é capaz de suportar cargas significativas em altas velocidades. Quanto mais rápida for a velocidade, menor será a sua capacidade de carga. Os valores P-max (psi) e V-max (fpm) são fornecidos pelo fabricante para cada produto. P-max é a carga máxima a 0 rpm e V-max é a velocidade máxima com carga leve (rpm máxima do eixo). Para aplicações práticas, compare os valores calculados de P, V e PV com as tolerâncias máximas para determinar se a bucha funcionará. Certifique-se de que a bucha opere dentro de uma faixa abaixo da curva PV limite.
Rolamento ou bucha?
Os fatores a serem lembrados ao decidir entre buchas ou rolamentos devem incluir o seguinte (em ordem de preferência):
Velocidade e carga: Transportando cargas mais pesadas em velocidades mais lentas ou cargas mais leves em velocidades mais altas? Onde a alta velocidade é um fator importante, os rolamentos oferecem uma solução melhor, enquanto as buchas respondem bem a aplicações de baixa velocidade e cargas pesadas.
Operação suave: Devido ao fenômeno “stick-slip”, um problema comum com buchas, os rolamentos são a melhor escolha para uma operação mais suave.
Manutenção/Lubrificação: Aplicações livres de manutenção com capacidade de autolubrificação, especialmente nas indústrias de alimentos secos e têxteis, geralmente favorecem as buchas.
Ruído de operação: Quando a operação silenciosa é uma consideração importante, as buchas geralmente são mais silenciosas que os rolamentos.
Faça o orçamento: As buchas tendem a custar de seis a dez vezes menos que os rolamentos.
Ao escolher entre rolamentos e buchas, deve-se considerar a aplicação específica, seu ambiente operacional e diversas condições e limitações operacionais. Compreender as vantagens e desvantagens de cada tipo pode ajudar a determinar qual tipo oferece a melhor solução.