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Rolamentos de esferas lineares – Seleção, instalação e manutenção
Os rolamentos de esferas lineares são componentes importantes em muitas aplicações de engenharia mecânica. A função dos rolamentos de esferas lineares é permitir um movimento preciso e de baixa fricção ao longo de um eixo. Este artigo fornece orientações importantes sobre a seleção, instalação e manutenção de rolamentos de esferas lineares, para que possa ter a certeza de encontrar o rolamento certo para a sua aplicação e tirar o máximo partido do mesmo.
O que é um rolamento de esferas linear e como é construído?
Os rolamentos de esferas lineares são rolamentos de roletes com uma estrutura especial. Também funcionam com elementos rolantes (esferas). Em geral, o termo rolamento de esferas é utilizado para referir um componente que tem um anel interno e externo separado por esferas (elementos de rolamento) que é concebido para suportar um elemento rotativo. No entanto, uma guia linear com um rolamento de esferas linear foi concebida para guiar um movimento linear ao longo de um eixo cilíndrico com o mínimo de fricção possível. Para este fim, é instalado um mecanismo de recirculação de esferas num rolamento de esferas linear. O mecanismo de recirculação de esferas permite que as esferas rolem linearmente em relação ao eixo. No final da corrida, as esferas são depois devolvidas por um circuito de recirculação que não está em contacto com o eixo. Os rolamentos de esferas lineares são concebidos para movimentos de alta precisão, estritamente lineares e não podem acomodar o movimento rotativo.
- (1) Anel de vedação lateral
- (2) Cilindro exterior
- (3) Grade esférica
- (4) Esferas de aço
- (MX) Unidade de lubrificação
Os rolamentos de esferas lineares são utilizados em conjunto com eixos lineares. O mecanismo de movimento linear geralmente usa esferas de rolo de aço para movimento linear ilimitado. As esferas de aço funcionam continuamente dentro da faixa especificada da gaiola esférica enquanto rolam na superfície do eixo linear. Os rolamentos de esferas lineares realizam um movimento linear com menor fricção e alta precisão em comparação com os rolamentos simples. Os rolamentos de esferas lineares são utilizados em muitas aplicações, tais como equipamento de manuseamento de materiais e linhas de fabrico de semicondutores.
Além dos rolamentos de esferas lineares, existem também outras formas de rolamentos de rolamento que permitem o movimento linear. Isto inclui, por exemplo, guias de grade esférica ou guias de agulha. Para guias de grade esférica, as esferas estão localizadas numa grade que rola e desliza nas superfícies interior e exterior. No entanto, a grade também minimiza o caminho, razão pela qual esta forma de rolamentos é adequada apenas para movimentos lineares curtos. Os guias de agulha requerem uma haste guia com superfícies planas para enrolar os elementos rolantes. Foram concebidos de forma semelhante ao guia da grade esférica, mas são capazes de absorver forças mais elevadas devido aos elementos de rolamento em forma de agulha. A forma da agulha também impede a torção. No entanto, os guias de agulha são adequados apenas para movimentos lineares curtos. Nenhuma das formas tem um mecanismo de recirculação.
Os rolamentos de esferas lineares geralmente não têm uma funcionalidade anti-rotação. As alternativas de transferência de torque são eixos ranhurados de esfera, também chamados de eixos de torque, e guias de agulha. Uma vez que os eixos estriados também podem ser utilizados como eixos guia, mas não são eixos baseados em rolos, estes não são considerados aqui.
Considerações preliminares para selecionar rolamentos de esferas lineares
Uma pergunta básica para selecionar rolamentos de esferas lineares é: Qual é a forma do eixo? Os rolamentos de esferas lineares foram concebidos para utilização com eixos redondos de alta precisão. Tipicamente, dois eixos lineares paralelos são usados como uma abordagem baseada no design para prevenir uma possível rotação radial dos rolamentos de esferas lineares. Em alternativa, as calhas de perfil com carretos também podem ser utilizadas para classificações de carga mais elevadas ou quando o espaço é limitado.
A próxima pergunta a fazer é: Como é integrado o rolamento de esferas linear? Isto tem um impacto na forma. Os rolamentos de esferas lineares com flanges podem, por exemplo, ser ligados diretamente ao compartimento. A flange proporciona um suporte estável e uma distribuição uniforme da força. Os rolamentos lineares com alojamentos oferecem maior proteção ambiental do que os rolamentos lineares sem alojamentos, mas são menos flexíveis. Os compartimentos são mais fáceis de instalar e geralmente têm um batente fixo que facilita o alinhamento.
A MISUMI tem três opções de montagem para rolamentos de esferas lineares:
- Sem flange: montagem que poupa espaço, ideal para designs compactos e espaço de instalação restrito
- com flange: flange redonda/quadrada/compacta (proporciona flexibilidade para posicionamento e fixação)
- com forma de bloco/compartimento (proporciona estabilidade e, portanto, alta capacidade de carga)
A tabela seguinte fornece uma visão geral dos designs e formas disponíveis, tais como flangeados ou abertos:
| Forma | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Design | Com flange (friso redondo, flange compacta, flange quadrada) |
Reto | Unidades de rolamentos de esferas lineares (casquilho no compartimento) |
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| Flange com face (irrigação) | Flange com guia (encurvado) | Centrado na flange | Continuamente cilíndrico | Com invólucro | Blocos altos | Bloco de rolamentos | |
| Único |  |
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| Dupla |  |
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| Longo |  |
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As seguintes variáveis influenciadoras devem ser consideradas no último passo:
- Condições ambientais
- Classificação de carga e velocidade necessária
- Precisão
- Resistência química
- Número de corridas
- Tipo de carga
Dependendo do tipo de carga, é possível, por exemplo, escolher entre rolamentos de esferas lineares curtos ou simples ou rolamentos de esferas lineares duplos. Os primeiros são mais adequados para cargas leves, mas não quando é exercida uma carga de grande momento (carga de compensação). Devem ser utilizados aqui rolamentos de esferas lineares duplos/múltiplos. De um modo geral, os rolamentos de esferas lineares não são adequados para o movimento rotativo. Um guia de agulha deve, por exemplo, ser utilizado para movimentos oscilantes. Para cargas de choque ou em ambientes com sujidade aumentada, os rolamentos simples também podem ser uma alternativa possível aos rolamentos de esferas lineares. A escolha do material para os elementos do rolo também depende da aplicação. As esferas de aço têm elevada dureza, são robustas e podem absorver cargas elevadas. Embora sejam económicos, também são suscetíveis à corrosão. Os rolamentos de esferas lineares com corpos de rolos em aço inoxidável são, portanto, a melhor escolha em ambientes húmidos. A capacidade de carga e a resistência a influências externas são, consequentemente, a chave para a seleção preliminar. A precisão é outro fator a considerar. Em aplicações de alta precisão, a faixa de tolerância do rolamento não deve ser muito grande; o uso de rolamentos de esferas lineares especializados e mais caros é recomendado. As guias de grade esférica também podem ser uma alternativa se a guia linear se destinar a cobrir apenas uma curta distância de percurso.
Em aplicações de menor precisão, a utilização de um item económico pode muitas vezes ser uma boa escolha. É aconselhável avaliar a precisão necessária. Os custos podem potencialmente ser ainda mais reduzidos utilizando itens de Valor C. Os rolamentos lineares económicos podem, por exemplo, ser encontrados na loja MISUMI. Encontre estas variantes introduzindo o termo de pesquisa "económico" no campo de pesquisa. Também pode encontrar mais informações sobre isto no nosso artigo Rolamentos simples – Reduzir custos com produtos eficientes em termos de custos.
Por exemplo, estão disponíveis os seguintes rolamentos lineares económicos:
Instruções de instalação do rolamento de esferas linear
A instalação precisa dos rolamentos de esferas lineares é essencial para o funcionamento completo. O alinhamento exato dos componentes do rolamento também é importante para garantir um comportamento de funcionamento uniforme. É importante evitar a inserção forçada do eixo num ângulo no rolamento, uma vez que a grade esférica pode ser danificada.
Várias variantes de montagem são apresentadas abaixo:
Montagem com placas de paragem e espaçador
A manga espaçadora foi concebida para preencher com precisão o espaço entre os dois rolamentos criados pela profundidade do componente. Paragens evitam escorregamento.
As placas de paragem permitem designs flexíveis, independentemente do comprimento da caixa. Os rolamentos de esferas lineares e os eixos também podem ser instalados perto das faces finais. As placas de paragem também podem ser utilizadas para bloquear rolamentos de esferas lineares.
Montagem com anéis de retenção
Os rolamentos de esferas lineares retos estão normalmente equipados com uma ou duas ranhuras de anel. Se um anel de retenção for inserido na ranhura do anel, pode ser usado para fixar o rolamento que é encaixado por pressão no alojamento. Se o anel de retenção for inserido numa ranhura anular no alojamento, pode servir como um batente lateral e, assim, posicionar o rolamento de esferas linear de forma segura. A utilização de anéis de retenção é adequada para restrições de espaço e cargas médias.
Montagem com batentes
Os batentes também são utilizados para posicionar o rolamento de forma segura. O primeiro passo é inserir o rolamento de esferas linear nos orifícios de precisão correspondentes no alojamento. Os batentes e o compartimento são depois aparafusados em conjunto, o que faz com que o rolamento de esferas linear seja deslocado pelos batentes até que os batentes fiquem encostados à parede exterior do compartimento. Se for necessária compensação de comprimento adicional, também podem ser utilizados elementos espaçadores e compensação adicional.
Montagem com flange
A montagem de rolamentos de esferas lineares com flange é uma opção simples, mas estável. A placa de flange integrada garante alta rigidez e fixação confiável. Durante a instalação, é importante prestar atenção à direcção (através do orifício ou orifício roscado) e às superfícies de contacto. Existe sempre uma superfície de acoplamento para o alinhamento radial do rolamento de esferas linear.
Para uma integração otimizada dos rolamentos de esferas lineares, estes estão disponíveis nas versões face da flange, centro da flange e flange com guia, bem como em várias versões da flange.
Dica para técnicos: Montagem fácil com anel de fixação acoplado e alavancas de cames
A utilização de um anel de fixação ou alavanca de came torna a montagem particularmente fácil. Isto pode ser muito útil, especialmente ao alinhar, por exemplo, uma mesa de posicionamento para materiais em instalações manuais. O anel de fixação permite um posicionamento fácil e seguro da mesa de material, fixando manualmente os rolamentos de esferas lineares no eixo sem danificar o eixo linear.
Manutenção do rolamento de esferas linear
Os rolamentos de esferas lineares MISUMI são tratados com óleo inibidor de corrosão. O óleo inibidor de corrosão não afeta as massas lubrificantes dos rolamentos. Além disso, uma unidade de lubrificação MX pode ser usada para lubrificação contínua durante a operação. O seguinte mostra a eficácia das unidades de lubrificação MX e fornece instruções de manutenção adicionais.
Utilizar unidades de lubrificação MX
As unidades de lubrificação MX podem medir a lubrificação.
Foi realizado um teste a longo prazo na unidade de lubrificação MX sem manutenção.
- LMU12: Sem lubrificante/padrão
- LMU-MX12: Lubrificante MX e unidade de lubrificação
- Distância de viagem especificada em km
Foram utilizadas as seguintes condições de teste: Foram utilizados como amostra um rolamento de esferas linear LMU12 com óleo inibidor de corrosão e um rolamento de esferas linear LMUX12 com unidade de lubrificante MX. Outros parâmetros:
- Carga eficaz: 206 N (50% da classificação de carga dinâmica de 412 N)
- Velocidade média: 42 m/min (0,7 m/s)
- Lubrificante: massa lubrificante, apenas enchimento inicial (apenas LMU-MX12)
- Material do eixo: EN 1.3505 Equiv. 58HRC
- Funcionamento: funcionamento contínuo 24 horas
O resultado do teste de resistência: Com uma carga de teste eficaz de 50% da capacidade de carga, o design com a unidade de lubrificação MX alcançou uma saída contínua 2,5 vezes mais longa do que sem a unidade de lubrificação MX. Estes são valores de referência que não são considerados garantia do fabricante.
Erro de montagem – Orifícios de flange e rebaixamento ou orifício trespassante
A figura seguinte mostra o manuseamento correto e incorreto dos rolamentos de esferas lineares com flange e unidade de lubrificação:
As unidades de lubrificação MX nunca devem ser utilizadas como guia, como mostrado aqui na Figura (2). Isto pode danificar a caixa. Em vez disso, use um rolamento de esferas linear com flange e guia como mostrado aqui como um exemplo de montagem na Figura (3) ou mude para um design com uma flange de face terminal, que é mostrado como um exemplo de montagem na Figura (1). A desmontagem da unidade de lubrificação MX e rolamentos de esferas lineares causará erros e deve ser evitada.
Instruções gerais de lubrificação
As filas de esferas nos rolamentos de esferas lineares devem ser lubrificadas antes e durante a utilização. Isto reduz o atrito e o desgaste. A massa lubrificante cria uma camada entre as esferas e as superfícies de rolamento, o que evita simultaneamente a gripagem. As versões de massa lubrificante L, G e H estão disponíveis para requisitos específicos. Estes são adaptados a diferentes condições de funcionamento e cargas.
Uma placa LTBC também prolonga a vida útil dos rolamentos de esferas lineares e do eixo linear. O revestimento Black Chrome (LTBC) de baixa temperatura protege contra a corrosão e minimiza o reflexo. Saiba mais sobre superfícies de baixa reflexão, LTBC e outras opções neste blogue.
