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Guia definitivo para rolamentos de esferas versus rolamentos de rolos de agulhas
Explore as principais diferenças entre rolamentos de esferas vs rolamentos de agulhas. Leia nosso blog para descobrir qual tipo de rolamento é melhor para sua aplicação. Desde turbocompressores de alta velocidade em automóveis até máquinas de precisão em aplicações industriais, os rolamentos de rolos de agulhas e os rolamentos de esferas são os dois mais comuns. tipos de rolamento usado para suporte e rotação. Mas qual é melhor? Este artigo comparará rolamentos de esferas e rolamentos de agulhas para ajudá-lo a determinar qual é a melhor escolha para sua aplicação específica. Aprenda sobre as principais diferenças, usos e aplicações comuns entre rolamentos de esferas e rolamentos de rolos de agulhas. Economize tempo e aumente a eficiência com análises de nossos especialistas em rolamentos.
Rolamentos de esferas vs rolamentos de agulhas ambos são rolamentos. Os rolamentos consistem em anéis orbitais (anéis internos e externos), elementos rolantes (esferas ou rolos) e gaiolas. Vários elementos rolantes são dispostos entre dois anéis de esteira opostos de um rolamento, e uma gaiola é usada para evitar que os elementos rolantes entrem em contato entre si e mantenham um certo intervalo de operação. A forma geométrica dos corpos rolantes e das superfícies das pistas dos anéis interno e externo é de contato pontual (esfera) ou linear (rolo). Teoricamente, os elementos rolantes rolam e giram entre os anéis interno e externo.
A principal função dos rolamentos é ajudar os equipamentos mecânicos a reduzir o atrito. Os rolamentos reduzem o atrito fazendo com que duas superfícies rolem uma contra a outra, reduzindo assim a quantidade de atrito produzido. A superfície de contato (ponto) entre os elementos rolantes e o anel da pista suporta a carga no rolamento com sua superfície da pista. A gaiola do rolamento não suporta diretamente a carga do rolamento. Além de manter a posição correta dos corpos rolantes em intervalos iguais, a gaiola do rolamento também evita que os corpos rolantes caiam durante a instalação do rolamento.
As cargas transportadas pelos rolamentos incluem cargas radiais e cargas axiais. Os rolamentos são divididos principalmente em duas categorias: rolamentos de esferas e rolamentos de rolos de acordo com o formato dos elementos rolantes. Comparados aos rolamentos de rolos com as mesmas dimensões principais, os rolamentos de esferas são adequados para aplicações de alta velocidade, alta precisão, baixo torque e baixo ruído. – Adequado para aplicações de vibração devido à baixa resistência ao atrito e desvio do eixo durante a rotação. Como existem muitas formas e tipos de rolamentos, cada um tem suas próprias características inerentes. Os rolamentos têm as seguintes vantagens comuns:
(1) O coeficiente de atrito é pequeno
(2) Existem padrões e especificações internacionalmente unificados e as marcas são facilmente intercambiáveis.
(3) Baixo consumo de óleo lubrificante.
(4) O rolamento pode suportar carga radial e carga axial.
(5) Também é mais fácil de usar em temperaturas altas ou baixas.
(6) A aplicação de pré-carga pode melhorar a rigidez do rolamento.
O que são rolamentos de esferas?
Rolamentos de esferas são projetados para reduzir o atrito rotacional e suportar cargas radiais e axiais. O projeto básico de um rolamento de esferas contém pelo menos duas pistas que contêm esferas e transmitem cargas através das esferas. Uma das pistas geralmente é fixa, enquanto a outra está conectada a um componente rotativo, como um cubo de roda ou eixo. À medida que o rolamento gira, as esferas rolam entre as pistas, reduzindo o atrito e o desgaste do rolamento. Uma das principais vantagens dos rolamentos de esferas é que eles apresentam um coeficiente de atrito menor do que outros tipos de rolamentos. Isso permite que operem com menos calor e desgaste, ampliando a vida dos rolamentos. Eles também têm capacidades de alta velocidade, o que os torna adequados para aplicações de alta velocidade. Existem muitos tipos de rolamentos de esferas:
Entre rolamentos de esferas, os rolamentos rígidos de esferas são os rolamentos mais comumente usados. Os trilhos do anel interno e externo são sulcos profundos em forma de arco, que podem suportar carga radial, carga axial bidirecional ou carga combinada, e também são adequados para rotação em alta velocidade. Uma pista de um rolamento de esferas está conectada a um componente rotativo (como um eixo ou cubo), enquanto a outra pista é fixa. Quando o anel da sede gira, a esfera também gira. Devido à rotação da bola, o coeficiente de atrito é menor do que o de duas superfícies planas em atrito uma contra a outra. A área de contato entre a pista do retentor e a bola é muito pequena. Portanto, os rolamentos de esferas tendem a ter capacidades de carga mais baixas do que outros tipos de rolamentos. Contudo, estes controladores podem tolerar algum desalinhamento entre os anéis externo e interno. No entanto, uma das desvantagens dos rolamentos rígidos de esferas é que as esferas “achatam” com o tempo e podem eventualmente falhar se o anel externo se desgastar. Portanto, parâmetros como a classificação de carga dos rolamentos de esferas devem ser verificados regularmente.
O que é um rolamento de agulhas?
Rolamentos de agulhas são um tipo especial de rolamento de rolos que utiliza rolos cilíndricos delgados que se assemelham a rolos de agulhas. A principal diferença entre os rolamentos de rolos de agulhas e outros tipos de rolamentos de rolos é a relação diâmetro/comprimento dos rolos. A relação diâmetro/comprimento está entre 0.1 e 0.4. Uma das principais vantagens dos rolamentos de rolos de agulhas é a maior área de superfície em contato com a superfície externa do rolamento, resultando em uma maior capacidade de carga do que os rolamentos de esferas. Isto os torna ideais para aplicações com cargas elevadas e espaço limitado. A estrutura típica de um rolamento de agulhas consiste em uma gaiola de agulhas que orienta e aloja os rolos de agulhas, os próprios rolos de agulhas e o anel externo.
A gaiola do rolo de agulha geralmente é feita de um material como aço estampado ou plástico e ajuda a manter o rolo de agulha no lugar, enquanto o anel externo geralmente é feito de um material complexo como aço ou latão. Os rolamentos de rolos de agulhas estão disponíveis em diversos designs, incluindo cargas radiais, axiais e combinadas. Os rolamentos de rolos de agulhas radiais são projetados para suportar cargas radiais, enquanto os rolamentos axiais de rolos de agulhas são projetados para suportar cargas axiais. Os rolamentos de rolos de agulhas radiais e axiais combinados são projetados para suportar cargas radiais e axiais. Em termos de manutenção, os rolamentos de rolos de agulhas apresentam requisitos de manutenção relativamente baixos. Eles geralmente são lubrificado com graxa ou óleo, e o lubrificante deve ser verificado e reabastecido conforme necessário. Além disso, eles devem ser mantidos limpos e desorganizados para garantir o funcionamento adequado. No geral, os rolamentos de rolos de agulhas são rolamentos versáteis e duráveis, ideais para uma variedade de aplicações. Eles apresentam alta capacidade de carga e requisitos mínimos de espaço e estão disponíveis em uma variedade de designs para atender a diferentes necessidades de aplicação.
Em comparação com os rolamentos comuns, os rolamentos de rolos de agulhas têm altura e espaço de seção transversal menores, maior capacidade de carga e rigidez significativamente melhorada. Os rolamentos de rolos de agulhas são capazes de suportar carga de 2 a 8 vezes maior que os rolamentos de esferas ou equivalentes aos rolamentos de rolos cilíndricos do mesmo diâmetro do eixo. Ao mesmo tempo, os rolamentos de rolos de agulhas são adequados para movimentos oscilantes devido à pequena força inercial causada pela rotação. Adequado para projetos de máquinas pequenas e leves e também pode ser usado para substituir rolamentos deslizantes. O conjunto de gaiola e rolo de agulhas é o principal tipo de rolamento de agulhas, que inclui um rolo de agulhas e uma gaiola mecânica que o suporta. No projeto miniaturizado que requer espaço, é frequentemente usado em compressores alternativos e rolamentos de bielas de motores pequenos. Em particular, o design da gaiola pode ser usado em ambientes com grandes mudanças de velocidade, aceleração e desaceleração, altas temperaturas e más condições de lubrificação.
Vantagens dos rolamentos de esferas
As vantagens dos rolamentos de esferas são estabilidade relativa, pequeno torque de partida e funcionamento, baixa perda de potência e alta eficiência. Porém, sua desvantagem é a menor capacidade de carga para seu tamanho. As aplicações incluem motores de pequena potência, transmissões automotivas e de tratores, transmissões de máquinas-ferramenta, máquinas e ferramentas em geral.
Forte capacidade de carga
Um rolamento de esferas é um rolamento que pode suportar cargas axiais e radiais. Ele suporta a carga rolando esferas esféricas entre os anéis interno e externo. Comparados com outros rolamentos, os rolamentos de esferas têm uma capacidade de carga mais forte e podem suportar cargas maiores, tornando o movimento mecânico estável.
Operação flexível
Como os rolamentos de esferas são suportados por esferas rolantes, sua flexibilidade de operação é maior. No movimento mecânico, pode suportar um certo ângulo de desvio, permitindo que as peças mecânicas se movam em diferentes direções, melhorando assim a operabilidade do movimento mecânico.
Fácil de instalar
A estrutura dos rolamentos de esferas é relativamente simples e fácil de instalar. Basta colocar o rolamento de esferas no assento do rolamento do equipamento e fixá-lo com uma porca de fixação ou retentor roscado. Em comparação com outros métodos de instalação com estruturas de rolamento complexas, a instalação de rolamentos de esferas é mais simples e conveniente.
Duradouro
As superfícies dos anéis interno e externo do rolamento de esferas são feitas de aço de alta qualidade, por isso são muito resistentes ao desgaste. Ainda pode manter um bom desempenho durante a operação a longo prazo em movimentos mecânicos e não é facilmente danificado, o que aumenta a vida útil dos rolamentos de esferas.
Economize espaço
Os rolamentos de esferas ocupam menos espaço do que outros rolamentos. Para rolamentos com as mesmas especificações, o diâmetro externo do rolamento de esferas é menor, o que pode economizar espaço. No projeto de equipamentos mecânicos, os rolamentos de esferas podem oferecer possibilidades para a estrutura compacta do equipamento.
Vantagens dos rolamentos de agulhas
Os rolamentos de rolos de agulhas têm as vantagens de pequena resistência ao atrito, baixo consumo de energia e alta eficiência mecânica. No entanto, eles têm a desvantagem de serem relativamente caros e produzirem ruído do que outros rolamentos. As aplicações incluem compressores, transmissões, bombas, conversores de torque e sistemas de suspensão. Os rolamentos de rolos de agulhas são duráveis, compactos e leves e geralmente são preferidos aos rolamentos de esferas quando o espaço é limitado.
Baixo custo de manutenção
A maioria dos rolamentos de agulhas não requer manutenção diária, semanal ou mesmo mensal. No entanto, eles precisam ser mantidos bem lubrificados. Isso significa escolher o tipo correto de lubrificante e garantir que a quantidade certa de lubrificante cubra os corpos rolantes do rolamento (rolos de agulhas). A lubrificação adequada também é crítica para evitar a entrada de sujeira e detritos e proteger os rolamentos contra corrosão. Também é importante saber quando lubrificar e quanto lubrificante usar. As melhores soluções geralmente envolvem a instalação de um sistema de lubrificação automática para que os rolamentos recebam a quantidade certa de lubrificante no momento certo.
Excelente capacidade de carga axial e radial
Os rolamentos de agulhas industriais também podem suportar altas cargas axiais e radiais. Isso é diferente dos rolamentos de esferas, que normalmente são usados em aplicações que não exigem altos requisitos de carga axial e radial. As cargas axiais, às vezes chamadas de cargas axiais, são forças aplicadas paralelamente ao eixo, enquanto as cargas radiais são aplicadas perpendicularmente ao eixo. Os rolamentos de rolos de agulhas suportam altas cargas na superfície de montagem (direção axial) e na direção radial e, portanto, possuem excelentes capacidades de carga axial e radial.
Excelente rigidez
Rigidez refere-se à capacidade de um material manter sua forma sem deformar, dobrar ou quebrar quando altas forças externas são aplicadas. Os rolamentos de agulhas industriais têm excelente rigidez e mesmo uma pequena deformação elástica no rolamento de agulhas geralmente não afeta sua operação. O uso de rolamentos rígidos em aplicações de ajuste apertado com altas cargas axiais e radiais ajuda a proteger as superfícies de contato e as peças adjacentes contra atrito e desgaste excessivo. A rigidez irá variar dependendo do tamanho do rolamento e do tipo de rolamento de agulhas utilizado. Fatores que incluem o espaço físico que o rolamento deve ocupar e as cargas axiais e radiais que o rolamento deve suportar devem sempre ser considerados. Aumentar o número de rolos de agulhas utilizados aumentará a rigidez.
Ideal para aplicações de alta velocidade
Os rolamentos de esferas geram menos força centrífuga em aplicações de alta velocidade. Isso aumenta o atrito, fazendo com que o rolamento de esferas superaqueça e eventualmente quebre. Em contraste, os rolamentos de agulhas produzem forças centrífugas mais altas em altas velocidades de rotação porque as agulhas são mais longas e mais pesadas que as esferas dos rolamentos de esferas. Os rolamentos de rolos de agulhas também produzem alta rotação e não superaquecem em altas velocidades, tornando-os ideais para aplicações em altas temperaturas.
Baixo coeficiente de atrito
O atrito ocorre quando um determinado material ou superfície encontra resistência ao deslizar, mover ou esfregar contra outro material ou superfície. O coeficiente de atrito é a razão entre o atrito entre dois materiais e a força normal que os mantém unidos. Um baixo coeficiente de atrito significa baixa resistência entre duas superfícies. Os rolamentos de rolos de agulhas apresentam baixo coeficiente de atrito durante a operação. Isso significa que o atrito é muito baixo, para que os rolamentos não superaqueçam. Isso também significa que os rolamentos não requerem muita lubrificação para controlar o atrito entre as superfícies correspondentes.
Excelentes propriedades mecânicas
Finalmente, as propriedades mecânicas variam dependendo do material de que o rolamento é feito. No entanto, na maioria dos casos, os fabricantes de rolamentos tratam termicamente os rolamentos de agulhas para melhorar suas propriedades mecânicas. O tratamento térmico pode melhorar a resistência, durabilidade, dureza, ductilidade, elasticidade e resistência ao desgaste dos rolamentos. Como o rolamento estará em contato com outros metais, aumentar sua dureza, resistência à tração, ductilidade e resistência ao desgaste por meio de tratamento térmico pode ajudar a prolongar a vida útil do rolamento e, ao mesmo tempo, proteger quaisquer superfícies de contato. Isso torna os rolamentos mais fortes e duráveis, duram mais e exigem menos substituições.
Desvantagens dos rolamentos de esferas
A principal desvantagem dos rolamentos de esferas é que eles tendem a se desgastar com o tempo. Os elementos rolantes de um rolamento de esferas acabarão por se desgastar e, quando as peças começarem a se desgastar, o rolamento poderá fazer barulho. Além disso, se um rolamento de esferas for exposto a calor ou frio extremo, ele pode se tornar quebradiço, fazendo com que o rolamento rache e quebre, causando sua falha. Os rolamentos de esferas também são suscetíveis à contaminação, o que pode fazer com que os rolamentos fiquem entupidos e incapazes de girar suavemente. Se os rolamentos não forem lubrificados regularmente, eles farão barulho e começarão a vibrar, causando falha prematura do rolamento. Finalmente, os rolamentos de esferas podem ser caros para substituir e manter. Eles podem ser difíceis de instalar e exigir ferramentas e habilidades especiais para serem instalados, o que pode aumentar o custo de substituição. Além disso, requerem manutenção regular, como lubrificação e limpeza, o que aumenta o custo total de propriedade.
Desvantagens dos rolamentos de agulhas
Os rolamentos de agulhas podem ser muito caros. Se a lubrificação não for mantida adequadamente, ela poderá ser facilmente danificada. Se um rolamento de agulhas for usado em uma aplicação sem suporte adequado, ele poderá se desgastar prematuramente. Além disso, os rolamentos de rolos de agulhas são suscetíveis a cargas de impacto e podem ser facilmente danificados se forem submetidos a força excessiva. Os rolamentos de rolos de agulhas exigem alinhamento preciso para funcionar corretamente, mas isso pode ser difícil de conseguir em algumas aplicações.
Aplicações de rolamentos de esferas
Os rolamentos de esferas reduzem o atrito rotacional e suportam cargas radiais e axiais em diferentes aplicações. Os rolamentos de esferas são comumente encontrados em robôs, motores elétricos, bombas, ventiladores, compressores e outras máquinas rotativas para apoiar eixos rotativos e reduzir o atrito entre o eixo e seus componentes. Eles também são usados em sistemas de transporte e componentes automotivos. Além disso, rolamentos de esferas são usados em skates, patins em linha e outros produtos recreativos. Os rolamentos de esferas também são encontrados em muitos produtos de consumo, como eletrodomésticos, brinquedos e ferramentas. Os rolamentos de esferas também são usados em equipamentos médicos e odontológicos de alto desempenho, como brocas odontológicas e equipamentos de imagens médicas. Os rolamentos de esferas também são usados em muitas máquinas industriais, como máquinas-ferramentas, bombas, compressores e sistemas de transporte.
Aplicações de rolamentos de rolos de agulhas
Os rolamentos de agulhas são comumente usados em aplicações automotivas, aeroespaciais e industriais. Esses rolamentos são projetados para fornecer suporte para eixos rotativos e oscilantes e são usados em diversas aplicações. Em aplicações automotivas, os rolamentos de agulhas são usados em transmissões, embreagens, diferenciais, sistemas de direção hidráulica e outros componentes de transmissão. Nas caixas de engrenagens, os rolamentos de agulha são usados para reduzir o atrito e o desgaste dos componentes e reduzir a potência necessária para acionar a caixa de engrenagens. Nas embreagens, os rolamentos de agulhas são usados para reduzir o desgaste e o atrito nos discos da embreagem, fazendo com que durem mais e proporcionem uma operação mais suave. Em aplicações aeroespaciais, os rolamentos de agulhas são usados em motores de aeronaves, trens de pouso e superfícies de controle. Nos motores, os rolamentos de agulhas são usados para reduzir o atrito e o desgaste nos virabrequins e outras peças rotativas, o que ajuda a melhorar a eficiência e o desempenho do motor. No trem de pouso, rolamentos de agulha são usados para reduzir o atrito e o desgaste dos componentes da suspensão e proporcionar um percurso mais suave. Nas superfícies de controle, rolamentos de agulhas são utilizados para reduzir o atrito e o desgaste dos atuadores, permitindo um melhor controle da aeronave.
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