Guia definitivo para rolamentos de esferas versus rolamentos de rolos de agulhas

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 versus rolamentos de rolos de agulhas

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.

Rolamentos

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:

Tipos de rolamentos e suas aplicações
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.

The needle roller cage is usually made from a material like stamped steel or plastic and helps to hold the needle roller in place, while the outer ring is usually made from a complex material like steel or brass. Needle roller bearings are available in many different designs, including radial, thrust and combined loads. Radial needle roller bearings are designed to support radial loads, while thrust needle roller bearings are designed to support axial loads. Combined radial and thrust needle roller bearings are designed to support radial and axial loads. In terms of maintenance, needle roller bearings have relatively low maintenance requirements. They are usually 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.

rolamento de agulhas

Compared with ordinary rolling bearings, needle roller bearings have a smaller cross-sectional height and space, stronger load-bearing capacity and significantly improved rigidity. Needle roller bearings are capable of carrying 2 to 8 times load than ball bearings or equivalent to cylindrical roller bearings of the same shaft diameter. At the same time, needle roller bearings are suitable for rocking motion due to the small inertial force caused by rotation. Suitable for lightweight, small machine design, and can also be used to replace sliding bearings. Needle roller and cage assembly is the main type of needle roller bearing, which includes a needle roller and a mechanical cage that supports it. In the miniaturized design that requires space, it is often used in reciprocating compressors and small engine connecting rod bearings. In particular, the design of the cage can be used in environments with large speed changes, acceleration and deceleration, high temperatures, and poor lubrication conditions.

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

A ball bearing is a bearing that can withstand axial and radial loads. It supports the load by rolling spherical balls between the inner and outer rings. Compared with other bearings, ball bearings have a stronger load-bearing capacity and can withstand larger loads, making mechanical movement stable.

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

The structure of ball bearings is relatively simple and easy to install. Simply place the ball bearing in the equipment bearing seat and secure it with a fastening nut or threaded retainer. Compared with other installation methods with complex bearing structures, the installation of ball bearings is simpler and convenient.

Durável

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

Ball bearings take up less space than other bearings. For bearings of the same specifications, the outer diameter of the ball bearing is smaller, which can save space. In the design of mechanical equipment, ball bearings can provide possibilities for the compact structure of the equipment.

Vantagens dos rolamentos de esferas

Vantagens dos rolamentos de agulhas

Needle roller bearings have the advantages of small friction resistance, low power consumption, and high mechanical efficiency. However, they have the disadvantage of being relatively expensive and producing noise than other bearings. Applications include compressors, transmissions, pumps, torque converters and suspension systems. Needle roller bearings are durable, compact, and lightweight and are often preferred over ball bearings when space is limited.

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

Finally, mechanical properties vary depending on the material the bearing is made of. However, in most cases, bearing manufacturers heat treat needle roller bearings to improve their mechanical properties. Heat treatment can improve the strength, durability, hardness, ductility, elasticity and wear resistance of bearings. Since the bearing will be in contact with other metals, increasing its hardness, tensile strength, ductility and wear resistance through heat treatment can help extend the service life of the bearing while protecting any mating surfaces. This makes the bearings stronger and durable, last longer and require fewer replacements.

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 esferas

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.

Desvantagens dos rolamentos de agulhas

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 esferas

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.

Aplicações de rolamentos de rolos de agulhas

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