Diferenças entre rolamentos de esferas e rolamentos simples - que tipo de rolamento é adequado para si?
Os rolamentos de esferas e os rolamentos simples são dois tipos básicos de rolamentos utilizados numa variedade de sistemas mecânicos em engenharia mecânica. A principal tarefa dos rolamentos é permitir movimentos definidos dos componentes e, assim, reduzir o atrito tanto quanto possível. Embora ambos os tipos de rolamentos tenham um objetivo comum, existem diferenças fundamentais no design, funcionalidade e aplicação. Este artigo do blog descreve as diferenças mais importantes entre rolamentos de esferas e rolamentos simples.
Rolamentos de esferas como um tipo de rolamento
Os rolamentos de rolamento estão entre os tipos de rolamentos mais comuns. Utilizam elementos de rolamento para compensar as forças entre as superfícies do rolamento. Os elementos de rolamento estão posicionados entre um anel interior e um anel exterior. Os rolamentos de rolamento são frequentemente utilizados para suportar eixos e eixos porque podem transportar cargas axiais e radiais, dependendo do seu design, permitindo a rotação do eixo montado.
Os rolamentos de esferas são um subconjunto de rolamentos e suportam movimentos rotativos com o menor atrito possível. Consistem em anéis interiores e exteriores, entre os quais existem esferas que atuam como corpos rolantes. Este design reduz significativamente o atrito entre as peças móveis de uma máquina ou sistema. Durante o funcionamento, as esferas incorporadas distribuem as cargas que ocorrem, permitindo assim uma rotação suave e eficiente.
Tipos de rolamentos de esferas
Rolamentos de esferas ranhurados
Os rolamentos de esferas ranhurados são um tipo amplamente utilizado de rolamentos de esferas que são caracterizados por calhas rebaixadas para as esferas. Este design permite-lhes absorver cargas radiais e axiais baixas. São amplamente utilizados em muitas aplicações industriais e mecânicas devido ao seu design simples e eficiência. Caracterizam-se por uma elevada capacidade de carga e durabilidade.
Rolamentos de esferas auto-alinhados
Os rolamentos de esferas auto-alinhados têm propriedades semelhantes aos rolamentos de esferas ranhurados, mas têm um anel interior com duas filas de esferas orientadas nas ranhuras. A calha do anel exterior tem a forma de uma bola oca. Este design permite que o rolamento de esferas auto-alinhado se ajuste para pequenos desalinhamentos entre o anel interno e o anel externo. A mobilidade angular resultante pode ser utilizada para compensar posições inclinadas ou erros de alinhamento.
Rolamentos de esferas angulares
Os rolamentos de esferas angulares são rolamentos de esferas para fins especiais, que - em contraste com os rolamentos de esferas ranhurados - não têm um design simétrico quando vistos de lado. O anel exterior e o anel interior são fornecidos com um ombro unilateral oposto, respetivamente, o que permite um perfil de força oblíqua.
Além das cargas radiais, podem, portanto, acomodar cargas axiais mais elevadas do que, por exemplo, rolamentos de esferas ranhurados. Os rolamentos de esferas angulares de linha simples só podem ser carregados axialmente de um lado, enquanto os rolamentos de esferas angulares de linha dupla podem absorver cargas de ambas as direções.
Rolamento de esferas axial
Os rolamentos de esferas axiais são caracterizados pela capacidade de suportar cargas particularmente pesadas na direção do eixo. São particularmente adequados em aplicações sujeitas apenas a forças axiais. Dependendo do design do rolamento axial, pode absorver forças axiais unilaterais (rolamento axial unilateral), forças axiais variáveis (rolamento axial bilateral), forças axiais e radiais moderadas (rolamento de esferas angular axial). Os rolamentos de esferas axiais consistem em anilhas do eixo, anilhas do compartimento e conjuntos de esferas.
Rolamentos simples
Os rolamentos simples são rolamentos que não requerem elementos de rolamento, como esferas. Uma de suas aplicações mais comuns é orientar e posicionar com segurança os eixos em velocidades baixas ou realizando movimentos circulares incompletos. O movimento rotacional do eixo não é possível através do rolamento de corpos, mas deslizando a superfície do eixo na superfície de contacto do rolamento plano. As placas deslizantes são utilizadas para movimentos lineares deslizantes.
Para minimizar o atrito entre as superfícies, são utilizados rolamentos lisos com autolubrificação ou um fornecimento externo de lubrificante. Os lubrificantes utilizados podem facilitar o movimento entre as duas superfícies e minimizar o atrito.
Tipos de rolamentos simples
Buchas de rolamento simples
Os casquilhos dos rolamentos simples, ou casquilhos deslizantes, são rolamentos que permitem um movimento de baixo atrito e amortecimento da vibração entre dois componentes. Garantem um movimento linear ou rotativo entre os componentes.
As buchas de rolamento simples são divididas com base no seu design em buchas de rolamento simples com colar e buchas de rolamento simples sem colar, também designadas buchas de rolamento simples cilíndricas . Devido à paragem mecânica, uma bucha de rolamento simples com um colar pode absorver forças axiais moderadas.
As buchas de rolamento simples distinguem-se ainda pela sua lubrificação.
- Os rolamentos simples são eficientes em termos de manutenção e não são lubrificados ou são lubrificados com massa lubrificante.
- O ponto do rolamento hidrostático é absorvido sob lubrificação constante. O ponto do rolamento é sempre lubrificado desde que a circulação seja assegurada por uma bomba. Os rolamentos hidrostáticos devem ser cuidadosamente monitorizados e são rolamentos caros. As vantagens são o baixo atrito e o baixo desgaste do rolamento, mesmo com cargas diferentes.
- Os rolamentos hidrodinâmicos apenas atingem o estado lubrificado a uma determinada velocidade de rotação porque o lubrificante é distribuído por efeitos hidrodinâmicos. Como esses efeitos não ocorrem no estado hidrostático, o rolamento desliza em baixas velocidades sob influência de atrito seco e nas transições de atrito misto.
Anilhas de impulso
As anilhas de impulso, ou também as anilhas de rolamentos planas, são rolamentos em forma de disco que atuam como rolamentos do eixo axial. As anilhas de rolamento simples são inseridas ou fixadas num lado, dependendo da aplicação.
Diferentes arranjos de rolamentos
Rolamento fixo/flutuante
Uma disposição de rolamento fixo/flutuante consiste normalmente em dois rolamentos. Rolamentos fixos fixam um eixo na direção radial e axial, ou seja, devem ser capazes de absorver forças radiais e axiais em ambos os lados. Pelo contrário, os rolamentos flutuantes só podem absorver forças radiais para compensar o movimento axial ou deslocamento por expansão térmica, tolerâncias de fabrico, etc.
Disposição do rolamento de suporte
A disposição dos rolamentos de suporte também consiste em dois rolamentos, ambos absorvendo uma força radial. Ao contrário do rolamento fixo/flutuante, estas disposições do rolamento só podem absorver forças axiais numa direção. Os rolamentos de suporte são diferenciados em duas versões: disposição ajustada dos rolamentos e dos rolamentos flutuantes.
Nas disposições de rolamentos ajustadas , os dois rolamentos estão posicionados um contra o outro - um também pode dizer numa imagem espelhada. O eixo é fixado axialmente numa direção por um dos rolamentos e na direção oposta pelo segundo rolamento. Esta disposição do rolamento é frequentemente utilizada para guiar o eixo sob pré-tensão e rotação precisa. Os rolamentos de contacto angular ou rolamentos de roletes cónicos são frequentemente utilizados para rolamentos ajustados. Dependendo da disposição dos rolamentos, a expansão térmica dos materiais utilizados leva a alterações na pré-tensão dos rolamentos, que podem ser significativamente desgastadas e destruídas.
O rolamento flutuante tem muitas semelhanças com o rolamento ajustado. No entanto, o rolamento flutuante permite um determinado movimento axial, ou seja, o eixo pode mover-se - ou flutuar - axialmente ao longo de uma determinada distância. Os rolamentos flutuantes são utilizados se não existir um guia axial apertado. Os tipos de rolamentos adequados para rolamentos flutuantes são rolamentos de esferas de ranhura profunda ou rolamentos de esferas esféricos.
Critérios para selecionar rolamentos simples e rolamentos de esferas
A diferença fundamental entre os dois tipos de rolamentos reside na sua estrutura e funcionalidade. Ao decidir a favor ou contra um destes tipos de rolamentos, é útil considerar as seguintes características distintivas:
- Atrito e eficiência: Os rolamentos de esferas utilizam elementos de rolamento, normalmente esferas, que rolam entre os anéis internos e os anéis externos, permitindo assim um movimento de baixo atrito. Uma vez que as esferas absorvem uma grande parte da carga, o atrito nos rolamentos de esferas é geralmente baixo, o que, por sua vez, leva a uma transferência eficiente de binários e permite velocidades mais elevadas. Os rolamentos simples utilizam o princípio do atrito direto entre duas superfícies. Aqui, é produzida uma película deslizante, geralmente feita de lubrificante, entre o eixo e o rolamento plano. Uma vez que o movimento ocorre numa superfície com um lubrificante como meio deslizante, o atrito nos rolamentos simples é geralmente mais elevado do que nos rolamentos de esferas.
- Sensibilidade ao stress e choque: Os rolamentos simples são vantajosos em aplicações com velocidades de rotação mais baixas e forças radiais elevadas, mas os rolamentos esféricos são adequados para uma velocidade de rotação mais elevada. Uma vez que os rolamentos de esferas geralmente têm binários de atrito mais baixos do que os rolamentos simples, desenvolvem menos calor, pelo que não é necessário arrefecimento adicional. Relativamente à carga de impacto, os rolamentos planos são vantajosos porque a carga do material é mais elevada nos rolamentos de esferas devido à superfície mais pequena dos rolamentos dos corpos dos rolos e os rolamentos de esferas são mais sensíveis às cargas de impacto. Mesmo as vibrações em repouso podem danificar facilmente os rolamentos de esferas e o amortecimento de baixa vibração dos rolamentos de esferas é acompanhado por uma grande variedade de vibrações, ruído e oscilações. Por outro lado, os rolamentos simples são capazes de amortecer vibrações causadas por vibrações.
- Vida útil e esforço de manutenção: Os rolamentos simples têm uma vida útil comparativamente longa, enquanto os rolamentos de esferas são normalmente concebidos apenas para uma vida útil limitada. Em comparação com os rolamentos de esferas, os rolamentos simples requerem menos manutenção, uma vez que o desgaste é bastante baixo mesmo com as cargas mais elevadas. Também são mais resistentes à sujidade do que os rolamentos de esferas e, portanto, mais adequados para utilização em ambientes adversos. Os rolamentos de esferas teriam de ser selados de forma elaborada para esta utilização, para evitar a entrada de poeira e sujidade. Por outro lado, os rolamentos de esferas podem ser integrados em montagens com menos esforço, uma vez que são componentes padronizados internacionalmente. Os rolamentos de esferas são geralmente mais adequados do que os rolamentos simples, particularmente a altas velocidades de rotação, enquanto os rolamentos simples são mais adequados para movimentos de rotação.
- Instalação e custos: Embora os rolamentos de esferas exijam um espaço de instalação comparativamente grande, os rolamentos simples são de uma peça e compactos e, portanto, requerem um espaço mínimo. Também são mais fáceis de montar. Outra diferença é o fator de custo. Os rolamentos simples são a variante mais barata em comparação com os rolamentos de esferas, porque os rolamentos de esferas causam custos de design mais elevados, incluindo para o próprio rolamento, bem como para alojamentos, superfícies de montagem e elementos de fixação.
Exemplo de aplicação
