O que torna o rolamento correto crucial para o desempenho da máquina? A seleção de um rolamento implica ter em conta as restrições de espaço, a capacidade de carga, a velocidade de rotação, a precisão, a rigidez e os níveis de ruído. Este artigo analisa os factores essenciais que os engenheiros devem avaliar para otimizar a seleção de rolamentos para várias aplicações. Os leitores obterão informações sobre como escolher o tipo e as especificações correctas de rolamentos para aumentar a eficiência e a longevidade das máquinas.
Diversos tipos de rolamentos têm características diferentes devido às suas diferentes concepções.
Devido à variabilidade e complexidade dos locais de instalação específicos e das aplicações de rolamentos, não existe um modo fixo para selecionar um tipo de rolamento.
Para se adaptar à posição de instalação específica e às condições de aplicação de um determinado anfitrião, recomenda-se que considere de forma abrangente os seguintes factores principais ao selecionar um tipo de rolamento.
Na conceção mecânica, o tamanho do eixo é normalmente determinado em primeiro lugar e, em seguida, o rolamento é selecionado com base no tamanho do eixo.
Geralmente, os rolamentos de esferas são utilizados para veios pequenos. Os rolamentos de rolos cilíndricos, os rolamentos de rolos autocompensadores e os rolamentos de rolos cónicos são utilizados para veios grandes (embora também possam ser utilizados rolamentos de esferas).
Se o espaço radial do instalação de rolamentos é limitada, deve ser utilizada uma chumaceira com uma altura de secção radial mais pequena.
Exemplos de tais rolamentos incluem os rolamentos de agulhas, algumas séries de rolamentos rígidos de esferas, rolamentos de esferas de contacto angular, rolamentos de rolos cilíndricos ou de rolos autocompensadores e rolamentos de paredes finas.
Se o espaço axial da posição de instalação da chumaceira for limitado, pode ser utilizada uma chumaceira com uma largura mais pequena.
O tamanho da carga é normalmente o fator decisivo na seleção do tamanho do rolamento.
A capacidade de carga dos rolamentos de rolos é maior do que a dos rolamentos de esferas com as mesmas dimensões.
Geralmente, os rolamentos de esferas são adequados para cargas leves ou médias, enquanto os rolamentos de rolos são adequados para suportar cargas pesadas.
Para cargas radiais puras, podem ser escolhidos os rolamentos rígidos de esferas e os rolamentos de rolos cilíndricos.
Para cargas axiais puras, podem ser seleccionados rolamentos axiais de esferas e rolamentos axiais de rolos cilíndricos.
Quando existe uma combinação de cargas radiais e axiais, são geralmente seleccionados os rolamentos de esferas de contacto angular ou os rolamentos de rolos cónicos.
Se a carga radial for grande e a carga axial for pequena, podem ser seleccionados os rolamentos rígidos de esferas e os rolamentos de rolos cilíndricos com nervuras nos anéis interior e exterior.
Se houver uma grande deformação do eixo ou do casco e um mau alinhamento, podem ser seleccionados os rolamentos autocompensadores de esferas e os rolamentos autocompensadores de rolos.
Se a carga axial for grande e a carga radial for pequena, podem ser seleccionados rolamentos axiais de esferas de contacto angular e rolamentos de esferas de contacto de quatro pontos.
Se for necessário um desempenho de alinhamento automático, podem ser seleccionados rolamentos axiais de rolos autocompensadores.
A velocidade de funcionamento de um rolamento depende principalmente da sua temperatura de funcionamento admissível.
As chumaceiras com baixa resistência ao atrito e menor aquecimento interno são adequadas para o funcionamento a alta velocidade.
Quando suportam apenas cargas radiais, os rolamentos rígidos de esferas e os rolamentos de rolos cilíndricos podem atingir velocidades mais elevadas.
Se suportar cargas combinadas, devem ser seleccionados rolamentos de esferas de contacto angular.
Os rolamentos de esferas de contacto angular de alta precisão com um design especial podem atingir velocidades muito elevadas.
A velocidade de rotação das chumaceiras de impulso é inferior à das chumaceiras radiais.
Para a maioria das máquinas, os rolamentos com tolerância de grau 0 são suficientes para satisfazer os requisitos do motor principal.
No entanto, quando existem requisitos rigorosos quanto à precisão de rotação do eixo, tais como fusos de máquinas-ferramentas, máquinas e instrumentos de precisão, devem ser seleccionados rolamentos rígidos de esferas, rolamentos de esferas de contacto angular, rolamentos de rolos cónicos, rolamentos de rolos cilíndricos e rolamentos axiais de esferas de contacto angular com níveis de tolerância mais elevados.
A rigidez de um rolamento é determinada pela sua deformação elástica sob carga. Em geral, esta deformação é muito pequena e pode ser ignorada. Mas em algumas máquinas, como os sistemas de fusos de máquinas-ferramentas, a rigidez estática e a rigidez dinâmica do rolamento têm uma grande influência nas características do sistema.
Geralmente, os rolamentos de rolos têm maior rigidez do que os rolamentos de esferas. A rigidez de todos os tipos de rolamentos também pode ser melhorada através de um "pré-aperto" correto.
O ruído e a vibração do próprio rolamento são geralmente muito baixos. No entanto, para motores de pequena e média dimensão, máquinas de escritório, electrodomésticos e instrumentos que têm requisitos especiais em termos de ruído e estabilidade de funcionamento, são normalmente utilizados rolamentos de baixo ruído.
A configuração mais comum para os rolamentos consiste em instalar um conjunto de "rolamentos fixos" posicionados axialmente numa extremidade do eixo e um conjunto de "rolamentos flutuantes" axialmente móveis na outra extremidade para evitar que o eixo fique preso devido à expansão e contração térmicas.
O "rolamento flutuante" comummente utilizado é um rolamento de rolos cilíndricos sem nervuras no anel interior ou exterior. Neste momento, o ajuste entre o anel interno e o eixo, ou o ajuste entre o anel externo e o orifício do casco pode adotar um ajuste de interferência.
Por vezes, um rolamento rígido de esferas não separável ou um rolamento autocompensador de rolos pode ser selecionado como um rolamento flutuante, mas deve ser selecionado um ajuste de folga quando o anel interior é combinado com o eixo ou o anel exterior é combinado com o orifício da caixa durante a instalação, para garantir que o anel interior ou o anel exterior tem liberdade suficiente de movimento axial.
A resistência ao atrito de um rolamento de esferas é menor do que a de um rolamento de rolos, e a resistência ao atrito de um rolamento de contacto radial é menor sob carga radial pura.
Da mesma forma, sob carga axial pura, a resistência ao atrito de um rolamento de contacto axial é pequena. Sob a carga combinada, a resistência ao atrito de um rolamento de contacto angular cujo ângulo de contacto é próximo do ângulo de carga é a menor.
Nos instrumentos e máquinas que exigem um binário de atrito reduzido, é mais adequado escolher rolamentos de esferas ou rolamentos de rolos cilíndricos.
Além disso, os rolamentos de binário de baixa fricção devem evitar vedantes de contacto. Ao mesmo tempo, sugere-se a utilização de lubrificação por gotas de óleo, lubrificação por óleo e ar, ou outros métodos de lubrificação que favorecem a redução do desgaste.
Quando os rolamentos com furos interiores cilíndricos são utilizados em máquinas que requerem instalação e desmontagem frequentes, recomenda-se a utilização de rolamentos de esferas de contacto angular separáveis, rolamentos de rolos cónicos, rolamentos de rolos cilíndricos separáveis, rolamentos de rolos de agulhas e rolamentos axiais.
As chumaceiras com furos interiores cónicos podem ser instaladas no moente ou em moentes cilíndricos com a ajuda de mangas de fixação ou de mangas de desmontagem, tornando a instalação e a desmontagem mais práticas.
No processo de seleção de rolamentos, é essencial ter em conta factores como a durabilidade e a precisão para obter um desempenho e uma longevidade ideais. A durabilidade refere-se à capacidade de os rolamentos suportarem várias cargas e condições de funcionamento sem sucumbirem ao desgaste ou a falhas.
A precisão, por outro lado, diz respeito à exatidão da rotação de um rolamento e à minimização do ruído e da vibração durante o funcionamento.
Para garantir a durabilidade, é crucial selecionar o tamanho, o material e o tipo de rolamento adequados com base nos requisitos específicos e nas condições de funcionamento. A avaliação de factores como a velocidade, a temperatura e a lubrificação pode ter um impacto significativo na vida útil e no desempenho geral de um rolamento.
Além disso, a adesão a metodologias aprovadas pela ISO para o dimensionamento de rolamentos pode ajudar a garantir classificações de carga e expetativa de vida adequadas para uma determinada aplicação.
A precisão na seleção dos rolamentos é conseguida através da análise dos requisitos da aplicação, tais como a precisão de rotação desejada, a velocidade e as condições de carga. A seleção de rolamentos com tolerâncias e folgas adequadas, juntamente com vedação compatível e lubrificação adequada, contribui para uma maior precisão e fiabilidade.
Em conclusão, é necessário um conhecimento profundo dos critérios de seleção de rolamentos para uma implementação bem sucedida em várias indústrias. Ao considerar a durabilidade e a precisão no processo de seleção, os engenheiros e projectistas podem otimizar o desempenho do sistema e prolongar a vida útil dos rolamentos.
Como resultado, os potenciais problemas mecânicos e os processos de manutenção dispendiosos podem ser reduzidos, conduzindo, em última análise, ao sucesso global de inúmeros projectos e aplicações.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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