Os rolamentos são um dos componentes mecânicos mais básicos, reduzindo o atrito, suportando eixos mecânicos e suportando cargas. Eles permitem o movimento rotacional ou linear controlado e suave dos eixos sob cargas e velocidades variáveis. Um rolamento normalmente consiste em um anel interno e um anel externo, com elementos rolantes posicionados entre eles. Esses elementos rolantes podem ser esferas ou rolos. Os rolamentos são amplamente utilizados em diversos setores, desde refrigeradores e caixas de câmbio automotivas até grandes turbinas eólicas.
Conteúdo
O que os rolamentos fazem?
- Os rolamentos são considerados componentes essenciais para uma operação estável, suportando cargas radiais.
- Os rolamentos evitam movimentos indesejados de peças de uma máquina controlando seu movimento em direções específicas, como deslizamento ou rotação.
- Os rolamentos reduzem o acúmulo de calor minimizando o atrito, o que melhora a eficiência da máquina e a torna mais confiável.
Tipos de rolamentos
Rolamentos de esferas
Rolamentos de esferas, como o nome sugere, utilizam elementos rolantes esféricos para minimizar o atrito. Eles podem suportar principalmente cargas radiais e, dependendo do tipo, também podem suportar cargas axiais. Além disso, oferecem design compacto com manutenção mínima, o que os torna considerados econômicos. Apesar disso, os rolamentos de esferas têm capacidade limitada de carga e podem apresentar ruído em certas condições, como desalinhamento ou lubrificação insuficiente.
Tipos de rolamentos de esferas
Rolamentos de esferas de sulco profundo
Rolamentos rígidos de esferas geralmente apresentam pistas profundas e simétricas. Essas pistas oferecem excelente suporte para cargas moderadas em alta velocidade. Os rolamentos rígidos de esferas são conhecidos por sua capacidade de alta velocidade, baixo atrito e design simples. Os rolamentos rígidos de esferas são projetados principalmente para cargas radiais, mas também podem suportar cargas axiais moderadas em ambas as direções. Eles estão disponíveis em dois modelos: de carreira única ou dupla, disponíveis em configurações aberta, vedada ou blindada.
Rolamentos de esferas de contato angular
Estes são os tipos de rolamentos de esferas que geralmente possuem pistas nos lados interno e externo dos anéis, que são deslocadas para formar um ângulo de contato com o eixo. Como resultado, eles podem suportar cargas combinadas, suportando forças axiais e radiais. Esses rolamentos oferecem alta precisão rotacional, o que os torna adequados para o posicionamento preciso do eixo. Rolamentos de contato angular são geralmente usados em pares para suportar cargas axiais em ambas as direções. No entanto, rolamentos de contato angular geralmente devem ser usados em pares ou conjuntos para suportar cargas axiais em ambas as direções.
Rolamentos em miniatura
Os mini rolamentos de esferas têm um design compacto, por isso são usados em máquinas com espaço limitado. Esses rolamentos oferecem baixo torque e suportam operações de alta velocidade. Como geralmente são feitos de aço inoxidável, são bastante duráveis, mas não adequados para aplicações pesadas.
Rolamentos axiais de esferas
Os rolamentos axiais de esferas suportam apenas cargas axiais, razão pela qual também são chamados de rolamentos axiais. Esses rolamentos consistem em duas pistas com um conjunto de esferas dispostas em uma gaiola. Esse arranjo é responsável pela rotação suave sob forças axiais baixas a moderadas. Esses rolamentos estão disponíveis em duas variantes, incluindo:
- Rolamentos axiais unidirecionais
- Rolamentos axiais de dupla direção
Rolamentos de esferas duplex
Esses rolamentos consistem em dois rolamentos de contato angular, montados como um conjunto de encaixe. São utilizados para aumentar a capacidade de carga e a rigidez. Podem suportar múltiplas combinações de cargas radiais, axiais e de momento, dependendo da sua disposição. Podem ser dispostos de três maneiras diferentes, como:
- Consecutivos (DB)
- Presencial (DF)
- Tandem (DT)
Os rolamentos de esferas duplex encontram aplicação onde alinhamento preciso e rigidez são necessários, como em fusos CNC e caixas de engrenagens.
Rolamentos
Os rolamentos de rolos são semelhantes aos rolamentos de esferas, mas contêm elementos rolantes cilíndricos ou cônicos em vez de esferas. Além disso, esses rolamentos podem ter várias carreiras de elementos rolantes, aumentando sua capacidade de carga. Além de suportar cargas pesadas, alguns rolamentos de rolos, como os cilíndricos e os cônicos, também podem suportar operações de alta velocidade. Os rolamentos de rolos são comumente usados em máquinas pesadas, como caixas de engrenagens, equipamentos de construção, transportadores e ferrovias, e também em alguns motores elétricos que exigem maior capacidade de carga.
Tipos de rolamentos de rolos
Rolamentos de rolos cônicos
Esses rolamentos são fornecidos com pistas cônicas nos anéis interno e externo, bem como elementos rolantes cilíndricos cônicos. Eles são projetados de forma que suas superfícies cônicas convergem em um ponto comum no eixo do rolamento. Esse design permite que suportem o movimento de rolamento suavemente, sem deslizamentos e tensões internas. Os rolamentos de rolos cônicos são dispostos em pares, como costas com costas ou frente com frente, para suportar cargas axiais bidirecionais.
Rolamentos de rolos esféricos 1
Esses rolamentos de rolos possuem uma pista externa esférica e uma pista interna cilíndrica que acomoda duas carreiras de rolos. Esse design típico permite que eles suportem cargas axiais e radiais. Esses rolamentos são utilizados onde o desalinhamento ou a deflexão do eixo são possíveis devido à sua capacidade de autoalinhamento. Os rolamentos de rolos esféricos geralmente vêm com furos cilíndricos ou cônicos, em tamanhos que variam de 20 mm a 900 mm.
Rolamentos de Rolos Cilíndricos
O elemento rolante dos rolamentos de rolos cilíndricos permanece em contato com as pistas, oferecendo alta capacidade de carga radial. No entanto, eles não podem suportar cargas axiais significativas a menos que flanges-guia estejam presentes. Seus elementos rolantes são ligeiramente abaulados nas extremidades, o que ajuda a reduzir a tensão e a melhorar o desempenho. Embora sejam considerados excelentes para lidar com cargas radiais, eles também podem suportar cargas axiais limitadas quando se trata de flanges nos anéis interno e externo.
Rolamentos de rolos de agulhas
Os rolamentos de agulha utilizam rolos longos e finos, o que permite que suportem operações de baixa a moderada velocidade. São construídos de forma que seus eixos ou alojamentos correspondentes atuem como pistas. Isso elimina a necessidade de anéis internos ou externos separados, como nos rolamentos de agulha com tampa trefilada.
Rolamento Sinterizado
Rolamento sinterizado é um rolamento poroso formado pela compactação de pós metálicos (como bronze, ligas à base de ferro ou aço inoxidável) e sinterização em altas temperaturas. Após impregnação a vácuo com óleo, rolamentos sinterizados Fornece autolubrificação. Comumente utilizado em motores, pequenos ventiladores, eletrodomésticos e equipamentos de escritório, onde operação silenciosa e sem necessidade de manutenção são essenciais.
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Rolamentos Lisos
Esses rolamentos funcionam com base no princípio de redução do atrito por deslizamento, pois não utilizam nenhum tipo de elemento rolante. Esses rolamentos deslizantes se encaixam na carcaça, onde suportam o movimento linear ou rotativo suave do eixo. O atrito entre o rolamento e a interface do eixo é reduzido pela incorporação de uma lâmina lubrificante ou pelo uso de um mancal liso autolubrificado.
O que torna os rolamentos notáveis é seu design simples, alta capacidade de suporte de carga e propriedades autolubrificantes. Os rolamentos lisos são considerados ideais para movimentos oscilantes ou intermitentes, enquanto os rolamentos de rolos se desgastam rapidamente.
Rolamentos Fluidos
Mancais de rolamentos hidráulicos suportam a carga por meio de uma película lubrificante, geralmente um fluido pressurizado, líquido ou gasoso. Essa película separa os componentes móveis, eliminando o contato direto entre eles. Isso reduz o atrito e minimiza o desgaste. Esses mancais são conhecidos por seu baixo atrito, confiabilidade e alta rigidez. Apesar de tudo isso, os mancais de rolamentos hidráulicos frequentemente exigem um sistema complexo de controle de fluidos.
Tipos de rolamentos fluidos
Rolamentos Hidrostáticos
Esses rolamentos utilizam uma bomba externa para fornecer pressão de fluido independentemente do movimento do eixo. São considerados adequados para alta capacidade de carga em baixas velocidades.
Rolamentos Hidrodinâmicos
Os mancais hidrodinâmicos dependem do movimento relativo entre superfícies móveis para gerar a película de fluido. São adequados para operação contínua em alta velocidade, mas sofrem desgaste durante a partida e a parada.
Rolamentos Magnéticos
Mancais magnéticos, como o nome sugere, utilizam a força magnética para suportar o movimento dos eixos sem qualquer contato físico entre o mancal e as partes móveis. Esses mancais funcionam com base no princípio da suspensão eletromagnética. Eles levitam o eixo em movimento, geralmente por meio de forças magnéticas ativas. Ao mesmo tempo, os mancais magnéticos passivos são muito menos comuns para lidar com cargas axiais. Os mancais magnéticos são utilizados onde operação limpa, lubrificação zero, altas velocidades de rotação e baixa vibração são essenciais.
Rolamentos magnéticos ativos (AMB)
Esses rolamentos utilizam eletroímãs, sensores e um sistema de controle. O sensor detecta o sinal eletromagnético e o envia ao sistema de controle em tempo real, ajustando a posição do eixo durante a operação.
Rolamentos magnéticos passivos
Este mancal magnético utiliza um ímã permanente para produzir um campo magnético estático e fazer os eixos levitarem. Isso resulta em uma solução mais econômica, mas limita a capacidade de carga.
Materiais usados em rolamentos
Aço carbono de alta
Aço cromo de alto carbono, que oferece excelente dureza e resistência à fadiga, é usado na maioria dos rolamentos de esferas e rolos.
Aço inoxidável
Devido à sua excepcional resistência à corrosão, o aço inoxidável é usado em rolamentos marítimos.
Bronze
Uma liga de bronze autolubrificante é usada em mancais simples e buchas para aplicações de alta carga e baixa velocidade.
Materiais compósitos/à base de grafite
Eles são usados em rolamentos de funcionamento a seco e de alta temperatura por suas propriedades de autolubrificação e resistência térmica.
Plástico e Polímeros
O plástico também é usado em gaiolas de rolamentos para que funcionem sob certas condições. Polímeros como acetal e náilon também são utilizados na fabricação de rolamentos de plástico.
Usos de rolamentos
Indústria aeroespacial
Os rolamentos são amplamente utilizados na indústria aeroespacial, pois os rolamentos de esferas são utilizados em motores a jato e os rolamentos de rolos cônicos são usados em bombas de combustível de aeronaves.
Indústria automobilística
Os rolamentos também encontram aplicações na indústria automotiva para movimentos mais suaves, como:
- Rolamentos de rolos cônicos são usados como rolamentos de rodas de veículos.
- Mancais lisos são usados em motores de combustão interna de veículos.
Maquinário pesado
Devido à alta capacidade de suporte de carga, os rolamentos são utilizados em máquinas pesadas como:
- Rolamentos de rolos cilíndricos são usados em guinchos e caixas de engrenagens de guindastes
- Os rolamentos de agulha são aplicados em bombas hidráulicas e máquinas de perfuração,
Eletrônicos
Rolamentos são usados em eletrônicos onde suportam movimento sob alta velocidade e cargas, como:
- Rolamentos de esferas são usados em motores elétricos, ventiladores e transportadores.