Como funcionam os rolamentos de elementos rolantes

Talvez alguns dos componentes mais abundantes em diversos setores industriais sejam os rolamentos, mais especificamente os rolamentos de elementos rolantes. Esses rolamentos são encontrados em tudo, desde motores elétricos até caixas de engrenagens e sistemas de transporte. Basicamente, se um eixo precisa girar, ele pode ser (e na maioria das vezes é) suportado por um rolamento de elementos rolantes. O que algumas pessoas não percebem é que a composição real desses dispositivos pode ser bastante diferente com base na aplicação.

Os rolamentos de elementos rolantes são compostos por duas pistas separadas por um grupo de rolos. A forma desses rolos determina a carga que um determinado rolamento pode suportar, bem como os requisitos de lubrificação.

O primeiro tipo de rolo que vamos discutir é um dos tipos mais comuns – o rolamento de esferas. Os rolamentos de esferas vêm em tantos tamanhos, materiais e acabamentos quanto se possa imaginar. Isso proporciona uma incrível flexibilidade em seu uso. As esferas nesses rolamentos simplesmente rolam entre as duas pistas, e não importa em que direção os elementos estejam posicionados.

Como o nome sugere, os rolamentos de rolos cilíndricos são cilindros que são dispostos entre as pistas interna e externa. Esses cilindros, que têm a forma de latas de refrigerante, rolam ao longo de seus lados nas pistas das pistas. Os elementos só podem rolar ao longo de um único eixo, ao contrário das esferas, que podem rolar em qualquer direção.

Os rolamentos de rolos esféricos são muito semelhantes aos elementos de rolos cilíndricos, com uma exceção – eles são arredondados em torno de sua parte central. Em vez de serem cilindros perfeitos, os rolamentos de rolos esféricos são arredondados, de modo que os lados do cilindro não são mais paralelos entre si. Isso lhes proporciona uma área de contato maior com a pista do que um elemento cilíndrico de mesmo comprimento.

Os rolamentos de rolos de agulhas têm um diâmetro menor do que os exemplos anteriores, mas também possuem mais comprimento. Esses elementos são cilindros perfeitos, mas são esticados a ponto de se assemelharem a agulhas. Embora pequenos em diâmetro, eles compensam a área de superfície no comprimento que abrangem.

Com os rolamentos de rolos cônicos, uma extremidade de seus elementos tem um diâmetro maior do que a outra. Isso lhes confere uma estrutura ligeiramente cônica e permite que os elementos rolem ao longo de um plano diagonal. Os ângulos criados por esses elementos permitem que eles suportem tanto carga axial quanto radial.

Todos os tipos de elementos mencionados acima estão disponíveis em várias disposições diferentes. Alguns rolamentos possuem apenas uma única fileira de elementos, enquanto outros utilizam várias fileiras. Gaiolas são usadas em certos rolamentos para separar os elementos e manter seu espaçamento constante. Vedações são outro item que pode ser personalizado nos rolamentos. Todas essas características fazem diferença na funcionalidade do rolamento, assim como em sua vida útil.

Os elementos rolantes passam por um regime de lubrificação conhecido como lubrificação elastohidrodinâmica. Nesse regime, o filme de fluido geralmente é inferior a um mícron, e pressões de até 500.000 libras por polegada quadrada não são incomuns. O óleo momentaneamente se transforma em um sólido e deforma elasticamente o elemento rolante e a superfície correspondente. Qualquer contaminação pode interferir nesse processo, com resultados devastadores. Partículas presentes na zona de carga causam degradação da superfície das superfícies correspondentes e podem levar à geração de mais partículas desgastadas.

8 Fatores que Afetam a Seleção do Lubrificante

1. Velocidade do rolamento
2. Tamanho do rolamento
3. Tipo de rolamento
4. Carga
5. Temperatura de operação mais baixa e mais alta
6. Condições ambientais (poeira, sujeira, umidade, etc.)
7. Facilidade de aplicação
8. Torque

Os óleos possuem uma propriedade conhecida como coeficiente de viscosidade sob pressão. Isso é uma medida de quão bem eles podem momentaneamente se transformar em um sólido. A água não possui essa propriedade e, portanto, pode levar a condições de limite quando está presente em rolamentos de elementos rolantes. É importante monitorar os níveis de água no óleo lubrificante para evitar que isso ocorra. Em alguns casos, os rolamentos podem perder 70% de sua vida útil devido à água antes mesmo do óleo ficar turvo.

58% dos profissionais de lubrificação utilizam rolamentos de esferas em suas instalações, com base nos resultados de uma pesquisa realizada pelo machinerylubrication.com.

Existem dois tipos de cargas às quais os rolamentos são submetidos: cargas radiais e cargas axiais. Cargas radiais são experimentadas como forças de cisalhamento. Essas cargas atuam nas pistas do rolamento, ao contrário das cargas axiais, que são forças que empurram em direção à face do rolamento.

Em outras palavras, a carga radial de um motor elétrico seria qualquer carga que empurra o eixo do motor para cima ou para baixo, enquanto a carga axial seria qualquer carga que empurra o eixo de volta para dentro do motor. A quantidade e o tipo de cargas que o rolamento está suportando determinam o tipo de rolamento necessário, bem como os elementos rolantes em seu interior.

Compreender os princípios básicos de como os rolamentos de elementos rolantes funcionam e seu design pode ajudar a aumentar a confiabilidade em sua planta. Determinar o tipo de cargas que você deseja que o rolamento suporte, assim como as condições ambientais, irá auxiliá-lo ainda mais na seleção do rolamento adequado. As possibilidades de rolamentos são infinitas, então você pode ter certeza de que existe um que é perfeitamente adequado para a sua aplicação.