O que é um rolamento?
Os rolamentos são uma família de componentes de máquinas projetados para reduzir o atrito entre as peças móveis e, ao mesmo tempo, apoiar o movimento relativo.
Com novos modismos surgindo quase a cada duas semanas, é quase certo que você já se deparou com um botão giratório de fidget em algum momento nos últimos anos. Esses minúsculos brinquedos giratórios tomaram o mundo de assalto, e nenhuma faixa etária ficou imune. Quando seus projetos não atraíram mais as pessoas excessivamente criativas, eles começaram a fazer suas próprias versões – escolhendo os rolamentos de esferas e embrulhando engenhocas sofisticadas de sua própria fabricação.
Os spinners Fidget são um brinquedo popular que usa rolamentos de esferas (Crédito da foto: ViChizh / Shutterstock)
Então, o que exatamente é um rolamento de esferas? Vamos descobrir!
Superfícies de rolamento
Um rolamento de esferas é um membro de uma família de componentes de máquina projetados para reduzir o atrito entre as partes móveis, ao mesmo tempo que suporta o movimento relativo.
Tipos de rolamentos
1. Rolamentos deslizantes
Os rolamentos deslizantes são a forma mais simples de rolamentos que compreendem superfícies planas ou ranhuradas nas quais os elementos da máquina podem deslizar. Eles são baratos para fabricar e podem suportar movimentos lineares e rotativos.
Pedestais contendo rolamentos deslizantes para o movimento do eixo com porta de lubrificação (tampa verde) (Crédito da foto: nayladen / Shutterstock)
O exemplo mais simples de um rolamento deslizante é um eixo em um furo. Ele pode girar dentro do furo em torno de seu próprio eixo ou pode executar um movimento linear ao longo dele. Sem rolamentos, o movimento do eixo no furo pode levar à erosão do eixo ou das paredes do furo.
Os rolamentos deslizantes rotativos são projetados como uma luva na qual o eixo gira. A luva se encaixa no orifício e suporta o movimento do eixo. Pode ser uma peça única (bucha) ou uma peça dividida (rolamento de munhão), dependendo da aplicação necessária.
Os rolamentos deslizantes lineares, por outro lado, permitem que o eixo se mova ao longo do furo. Os rolamentos deslizantes requerem lubrificação externa para reduzir o atrito entre as partes móveis.
Os blocos do motor usam rolamentos para permitir o movimento suave do virabrequim (Crédito da foto: aSuruwataRi / Shutterstock)
Eles são baratos para manter e podem ser feitos de uma variedade de materiais, como ferro fundido, Babbitt, bronze e outras ligas à base de zinco. As buchas também podem ser de borracha, dependendo da aplicação.
Alguns exemplos comuns de rolamentos deslizantes incluem:
- Virabrequins em motores de automóveis que usam rolamentos de munhão
- Dobradiças de porta que usam bucha
2. Rolamentos
Os rolamentos são a forma mais popular de rolamentos e são compostos de corpos rolantes encaixados em uma caixa, permitindo o movimento relativo entre os componentes da máquina. Os elementos rolantes podem ser esferas ou rolos cilíndricos, dependendo da aplicação dos rolamentos. Devido a ter uma área de contato maior, os rolamentos de elemento cilíndrico são capazes de suportar cargas mais altas do que seus correspondentes de elemento esférico de tamanho semelhante. Quando os elementos rotativos são dispostos em linha reta, eles podem ser usados para suportar o movimento linear e, quando dispostos em torno de uma circunferência, podem ser usados para suportar o movimento rotativo.
Os rolamentos podem ter elementos esféricos, cilíndricos e até mesmo circulares para reduzir o atrito entre as partes móveis (Crédito da foto: Maxx-Studio / Shutterstock)
Os rolamentos estão disponíveis em várias configurações, como rolamentos cônicos, rolamentos de agulha e rolamentos cônicos.
Os rolamentos são normalmente fabricados em aço inoxidável e aço cromo. No entanto, eles também podem ser fabricados a partir de nitreto de silício. Os rolamentos do elemento rolante devem ser lubrificados para desempenho ideal, mas rolamentos secos especialmente fabricados também podem ser usados para aplicações de alta temperatura. Embora sejam usados amplamente na vida cotidiana, muitas vezes podem passar despercebidos. Alguns exemplos de rolamentos incluem:
- Mecanismos de pedalada de bicicleta
- Controles deslizantes de gaveta
- Rodas de skate
3. Rolamentos de flexão
Tampas de caixas de hortelã como essas são exemplos comuns de rolamentos flexíveis (Crédito da foto: Robson90 / Shutterstock)
Ao contrário dos rolamentos mencionados acima, que reduzem a falha por atrito, há outra classe de rolamentos que trata das falhas devido a flexões repetidas. Esses rolamentos também são conhecidos como rolamentos de flexão. Eles conectam duas superfícies que se movem em relação uma à outra em um ângulo, isto é, dobrando ou alongando.
O rolamento de flexão é feito de um material projetado para tolerar ciclos de tensão repetidos sem falha por fadiga. No entanto, estendê-lo além do limite tolerável repetidamente encurta seu ciclo de vida e pode fazer com que falhe prematuramente. Dependendo de sua aplicação, os rolamentos flexíveis podem ser feitos de vários materiais, como metais ou plásticos, e podem ter formato linear ou espiral.
Um exemplo comum de rolamento de flexão é a tampa articulada frequentemente vista em caixas plásticas contendo balas. Eles também são usados com vigas longas para permitir movimentos de vigas, como curvatura.
Por que usar um rolamento em primeiro lugar?
Quando as peças da máquina se movem em relação umas às outras, as superfícies que entram em contato sofrem erosão, resultando em perda de material. Isso altera as folgas necessárias entre eles, reduzindo a eficiência e até mesmo causando a falha completa da máquina.
Os rolamentos são superfícies de contato “sacrificiais” projetadas para serem fortes o suficiente para resistir a ciclos repetidos de atrito e calor, sendo mais fracos do que o componente da máquina com o qual estão em contato. Desta forma, a deterioração devido ao atrito é restrita apenas às superfícies do rolamento, evitando reparos caros.
Vida de um rolamento
A vida útil teórica do rolamento é freqüentemente representada pelo número L10. Isso se refere ao número de horas que um rolamento passa em serviço antes que 10% das superfícies do rolamento falhem.
No entanto, o número L10 é estritamente teórico, pois pressupõe condições operacionais ideais, como lubrificação ideal, ambiente livre de poeira e alinhamento adequado. No entanto, isso nem sempre é possível, o que torna muito difícil estimar a ‘vida útil instalada’ de um rolamento.
Uma nota sobre rolamentos não convencionais
1. Rolamentos de joias
Rolamentos de joias são usados principalmente no movimento do relógio (Crédito da foto: rck_953 e / Shutterstock)
Os rolamentos Jewel são tipos especiais de rolamentos deslizantes usados na construção de relógios mecânicos. As superfícies de apoio são revestidas com safira sintética ou rubi, o que ajuda a reduzir o atrito, mantendo a precisão dimensional do sistema.
2. Rolamentos magnéticos
Rolamentos magnéticos usam levitação para reduzir o atrito entre um eixo e seu alojamento (Crédito da foto: Orvar Belenus / Shutterstock)
Os rolamentos magnéticos são rolamentos sem atrito que utilizam a levitação por meio de um forte campo magnético. Embora ainda não tenham ganhado popularidade devido ao seu tamanho e altos custos, são uma tendência que vem por aí, pois podem funcionar a vácuo e sem lubrificação. Os rolamentos magnéticos estão se tornando cada vez mais populares em máquinas como compressores, turbinas, motores, geradores e bombas.
3. Rolamentos fluidos
A superfície das mesas de air hockey é um exemplo comum de superfícies de rolamento de fluido (Crédito da foto: Fer Gregory / Shutterstock)
Os mancais de fluido são outro exemplo de mancais sem contato, onde uma fina camada de fluidos pressurizados impede o contato entre as superfícies em movimento. A vantagem dos rolamentos fluidos é seu desgaste quase zero e operações silenciosas, tornando-os úteis para aplicações de alta velocidade e alta precisão.
Eles são comumente usados em motores de disco rígido. Outro exemplo comum de tais superfícies de apoio é uma mesa de air hockey, onde o disco ‘flutua’ em uma camada de ar que sai de pequenos orifícios na superfície da mesa!
Referências:
- Rolamentos de esferas e de rolos: Teoria, Design e Aplicação 3ª Edição de Johannes Brändlein
- Projeto de rolamentos em máquinas: Engenharia Tribologia e Lubrificação Kindle Edition por Avraham Harnoy
- Elementos de Máquina em Design Mecânico (Novidades no Comércio e Tecnologia) 6ª Edição, Edição Kindle por Robert L. Mott
