Os principais tipos de rolamentos mecânicos são os rolamentos de esferas, os rolamentos de rolos e os mancais lisos. Entre os modelos de elementos rolantes mais comuns estão os rolamentos de esferas de canal profundo, de contato angular, autocompensadores e axiais, além dos rolamentos de rolos cilíndricos, cônicos, esféricos e de agulhas. Cada configuração atende a uma combinação específica de carga, velocidade e requisitos de alinhamento.
Denominações como rolamento linear, coroa de giro, seguidor de came e rolamento montado descrevem o tipo de movimento, a aplicação ou a forma de montagem. Essas categorias se sobrepõem: um mancal tipo pedestal pode alojar um rolamento de esferas, enquanto uma coroa de giro pode utilizar esferas ou rolos. Não existe um número fixo e único de tipos de rolamentos, a menos que o critério de classificação seja definido.
Como os rolamentos são classificados?
Um rolamento ou mancal sustenta e guia o movimento relativo entre componentes da máquina, ao mesmo tempo em que transmite carga. O critério de seleção deve começar pela forma como esse movimento é suportado e, em seguida, ser refinado pela direção da carga e pela construção do componente.
Os rolamentos de elementos rolantes utilizam esferas ou rolos entre os caminhos de rolagem. Os rolamentos de esferas costumam ser a escolha inicial para aplicações com baixa fricção; já os rolamentos de rolos geralmente oferecem maior capacidade de carga em um envelope dimensional semelhante. O desempenho real depende do projeto específico.
Os mancais lisos suportam o movimento de deslizamento entre superfícies. Nessa categoria estão os casquilhos, as arruelas de encosto e os mancais esféricos lisos. Alguns exigem fornecimento externo de lubrificante; outros utilizam material autolubrificante.
Os mancais de filme fluido sustentam o movimento sobre uma película de óleo ou gás. Os mancais magnéticos utilizam forças magnéticas. Trata-se de alternativas especializadas, e não de novas variantes de rolamentos de esferas ou de rolos.
Em eixos rotativos, a carga radial atua perpendicularmente ao eixo; a carga axial, ou de encosto, atua ao longo dele. Um momento de tombamento tende a inclinar o conjunto. Veja o guia sobre carga radial versus axial para exemplos de direção de carga.
Comparação dos tipos de rolamentos: cargas, aplicações e limitações
Use esta tabela para reduzir as opções de projeto e, em seguida, consulte os dados específicos do produto. Esta não é uma tabela de capacidade de carga nem de limite de velocidade. A capacidade axial depende do rolamento exato e da sua configuração de montagem.
Tipos de rolamentos de esferas
Rolamentos de esferas utilizam elementos rolantes esféricos. Suas pequenas áreas de contato podem proporcionar baixa fricção, mas a velocidade de operação e a capacidade de carga ainda dependem do tamanho, da geometria interna, da gaiola, das vedações e da lubrificação. Os quatro modelos a seguir diferem principalmente pela geometria dos caminhos de rolagem e pela direção da carga.
Rolamentos de esferas de canal profundo
Rolamentos de esferas de canal profundo suportam cargas radiais e cargas axiais em ambos os sentidos. São amplamente utilizados em motores elétricos, ventiladores, eletrodomésticos e máquinas em geral, nos quais baixa fricção e construção compacta são fatores importantes.
Não trate a capacidade axial como equivalente à capacidade radial. Verifique a carga axial admissível, a folga interna e a velocidade de operação do rolamento exato. Esses rolamentos também exigem bom alinhamento entre eixo e mancal.
Rolamentos de esferas de contato angular
rolamentos de esferas de contato angular Utilizam um ângulo de contato para suportar cargas combinadas radiais e axiais. Um rolamento de uma fileira normalmente suporta carga axial em apenas uma direção. Pares opostos ou projetos adequados de duas fileiras podem suportar cargas axiais em ambas as direções.
Um ângulo de contato maior, em geral, favorece a capacidade axial, enquanto ângulos menores são frequentemente empregados em projetos de alta velocidade. A disposição dos rolamentos e a pré-carga influenciam a rigidez, a geração de calor e a vida útil; esses parâmetros devem ser definidos pelo cálculo da aplicação, e não por uma regra genérica.
Rolamentos autocompensadores de esferas
rolamentos autocompensadores de esferas Possuem duas fileiras de esferas e uma pista esférica comum no anel externo. Essa geometria admite um ângulo limitado entre os anéis interno e externo. São indicados principalmente para cargas radiais, em aplicações nas quais a flexão do eixo ou o alinhamento de montagem é uma preocupação.
Sua capacidade axial é limitada. Verifique o desalinhamento admissível para o projeto exato, inclusive as restrições impostas por vedações e componentes adjacentes. A autoalinhamento não corrige ajuste inadequado do eixo nem alojamento danificado.
Rolamentos axiais de esferas
Convencionais rolamentos axiais de esferas Suportam carga axial e não suportam carga radial. Os modelos de simples efeito posicionam o eixo em uma única direção axial; os de dupla ação podem posicioná-lo em ambas.
É necessário um rolamento radial separado quando houver forças radiais. Verifique os limites de carga mínima e de velocidade, pois carga insuficiente ou velocidade excessiva podem causar comportamento de rolamento inadequado e geração de calor.
Rolamentos miniatura, de seção fina, flangeados e cerâmicos
Essas denominações descrevem tamanho, proporções, recursos de montagem ou materiais. Não devem ser listadas como alternativas mutuamente excludentes aos projetos de ranhura profunda e de contato angular.
Os rolamentos miniatura são indicados para mecanismos e instrumentos de pequeno porte. O tamanho reduzido, por si só, não define precisão, velocidade ou capacidade de carga.
Rolamentos de seção fina reduzem o espaço ocupado e a massa ao redor de um furo grande. Anéis finos são sensíveis à geometria de apoio e à distorção induzida pelo ajuste; uma seção fina não significa automaticamente alta velocidade ou alta precisão.
Rolamentos de esferas com flange contam com um flange no anel externo, que auxilia no posicionamento do rolamento contra um ressalto do alojamento. Isso difere de um rolamento fornecido em um alojamento flangeado separado.
Rolamentos de cerâmica incluem rolamentos híbridos com esferas de cerâmica e anéis metálicos, além de versões totalmente cerâmicas. Em um rolamento híbrido, os anéis metálicos ainda limitam a resistência à corrosão. A capacidade de temperatura e velocidade também depende das gaiolas, dos vedadores, da lubrificação e dos ajustes.
Tipos de Rolamentos de Rolos
Rolamentos de rolos utilizam rolos cilíndricos, cônicos, de forma barril ou de agulha. Suas regiões de contato alongadas frequentemente proporcionam maior capacidade de carga e rigidez do que um rolamento de esferas comparável. Isso não significa que todo rolamento de rolos seja lento: alguns projetos de rolamentos de rolos cilíndricos operam em altas velocidades.
Rolamentos de Rolos Cilíndricos
Rolamentos de rolos cilíndricos são, principalmente, rolamentos para cargas radiais, utilizados em redutores, motores e máquinas-ferramenta. A disposição dos ressaltos determina se permitem deslocamento axial ou se realizam o posicionamento axial.
Os projetos N e NU permitem deslocamento axial relativo dentro do rolamento e são comumente utilizados na posição não localizadora. Os projetos NJ podem suportar carga axial limitada em um sentido. Os projetos NUP podem posicionar o eixo nos dois sentidos, dentro de seus limites de carga axial. Não interprete uma capacidade de carga radial como capacidade axial.
Rolamentos de Rolos Cônicos
Rolamentos de rolos cônicos suportam cargas combinadas radiais e axiais. Um rolamento de uma carreira suporta carga axial em um sentido e gera força axial sob carga radial. Rolamentos montados em oposição são comumente usados para reagir a essas forças e posicionar o eixo nos dois sentidos.
As aplicações típicas incluem cubos de roda, redutores industriais e eixos submetidos a cargas elevadas. A folga axial ou a pré-carga corretas são essenciais; um ajuste excessivamente apertado pode aumentar o calor, enquanto uma folga excessiva pode reduzir a rigidez.
Rolamentos de rolos esféricos
Rolamentos de rolos esféricos Normalmente, utilizam duas fileiras de rolos de perfil abaulado e uma pista esférica no anel externo. Suportam cargas radiais elevadas, cargas axiais nos dois sentidos e uma quantidade limitada de desalinhamento angular.
São úteis em transportadores, britadores e equipamentos de processo pesado, nos quais a flexão do eixo é difícil de eliminar. O desalinhamento admissível, a carga mínima, a folga interna e a velocidade permanecem específicos de cada rolamento e das condições de operação.
Rolamentos de agulhas
Radiais Rolamentos de agulhas utilizam rolos alongados para suportar cargas radiais em uma seção radial reduzida. São adequados para transmissões compactas, articulações e mecanismos com espaço limitado no alojamento.
Não se deve presumir que um rolamento radial de agulhas suporte carga axial. Existem rolamentos axiais de agulhas separados e versões combinadas para outras exigências de carga. Se o eixo trabalhar diretamente sobre os rolos, sua dureza, acabamento superficial e geometria devem atender aos requisitos da pista de rolamento.
Rolamentos axiais de rolos
Os rolamentos axiais de rolos são destinados a cargas axiais elevadas, mas sua capacidade de suportar carga radial varia. Os rolamentos axiais de rolos cilíndricos e de agulhas são, em geral, projetos para carga axial. Rolamentos axiais de rolos esféricos podem suportar carga axial em conjunto com carga radial, dentro dos limites especificados pelo fabricante, e acomodar um desalinhamento limitado.
Rolamentos de rolos cruzados
Rolamentos de rolos cruzados utilizam orientações alternadas dos rolos para suportar cargas radiais, axiais e de momento em uma configuração compacta. São aplicados em mesas giratórias, juntas de robôs e equipamentos de posicionamento.
Sua rigidez depende em conjunto do rolamento, da pré-carga, dos assentos de montagem e da estrutura de fixação. A distorção do alojamento ou o aperto incorreto dos parafusos pode comprometer a precisão de funcionamento, mesmo quando o rolamento em si é preciso.
Mancais de deslizamento: modelos de bucha, axial e esferico
Mancais de deslizamento apoiam contato por deslizamento, e nao por rolamento. Uma bucha de deslizamento suporta um eixo radialmente; uma arruela de encosto suporta carga axial; um mancal autocompensador de deslizamento permite movimento angular entre superficies esfericas conjugadas. Um mancal autocompensador de deslizamento e diferente de um rolamento de rolos esfericos.
Os materiais incluem bronze, polimeros de engenharia e composições com suporte metalico. Os mancais de deslizamento sao frequentemente indicados para movimento oscilante, espaco de montagem reduzido ou aplicacoes em que se prefira uma superficie de deslizamento simples e substituivel. Os mancais de escora com filme fluido constituem outro arranjo de mancal de deslizamento e podem atender equipamentos de alta velocidade quando o sistema de lubrificacao e corretamente projetado.
Verifique a pressao no mancal, a velocidade de deslizamento, a temperatura e os limites de pressao-velocidade do material. Nao prescreva graxa para todo mancal de deslizamento: alguns revestimentos sao projetados para operacao a seco, enquanto outros exigem suprimento definido de lubrificante.
Para materiais e construcao de buchas, consulte o guia de buchas de deslizamento.
Mancais lineares, unidades montadas, rolamentos de giro e seguidores de came
Essas categorias de produto descrevem como um rolamento e utilizado ou instalado. Elas podem conter elementos rolantes ou de deslizamento e, por isso, se sobrepoem as classificacoes apresentadas acima.
Mancais lineares
Mancais lineares orientam o movimento em linha reta. As opcoes incluem buchas com recirculacao de esferas em eixos redondos, guias lineares perfiladas com esferas ou rolos e buchas de deslizamento. A direcao do movimento nao e a direcao da carga: os conjuntos guia podem resistir a forcas transversais e, conforme a geometria, a cargas de momento.
Selecione de acordo com a direcao da carga, o espacamento dos carros, o suporte do trilho, o curso, a velocidade, a aceleracao e a contaminacao. Uma carcaça ao redor de uma bucha linear e apenas um formato de montagem, e nao um principio distinto de elemento rolante.
Rolamentos montados
Rolamentos montados combinam um rolamento com uma carcaça e um sistema de travamento do eixo. Os mancais de apoio sao fixados sobre uma superficie de suporte; as unidades flangeadas sao aparafusadas a uma face; as unidades com esticador permitem ajuste de posicao, como no tensionamento de transportadores.
Verifique o rolamento inserto, a resistência da caixa, a tolerância do eixo e o método de fixação como um conjunto. A capacidade de autoalinhamento na instalação, presente em algumas unidades insertadas, não significa que a unidade possa suportar deflexão ilimitada do eixo durante a operação.
Rolamentos de giro
Rolamentos de giro Suportam rotação de grande diâmetro e, com frequência, conduzem simultaneamente cargas axiais, radiais e de tombamento. Os projetos mais comuns utilizam esferas de quatro pontos de contato, rolos cruzados ou múltiplas fileiras de rolos. Podem apresentar dentado interno, dentado externo ou não possuir engrenamento.
A seleção exige considerar a condição combinada de carga, a rigidez do suporte, os parafusos de fixação, a precisão e o ciclo de trabalho. A título de exemplo, uma força de 1.500 N aplicada a uma distância perpendicular de 0,20 m gera um momento de 300 N·m. Esse momento deve ser incluído na avaliação de carga; ele não é o mesmo que o torque necessário para girar o conjunto.
Seguidor de came e roletes guia
Seguidores de came operam diretamente contra uma came ou trilho por meio de um anel externo espesso. Os seguidores do tipo pino incluem um pino de fixação integral. Os roletes guia do tipo forquilha são montados em um pino separado, apoiado pela estrutura ao redor.
Sua principal carga de trabalho é normalmente radial ao eixo do rolete. Qualquer carga axial admissível de guiamento é específica do projeto. Verifique a dureza do trilho, a tensão de contato, o alinhamento, o perfil do anel externo e a resistência do pino ou do parafuso, em vez de selecionar apenas com base na capacidade nominal interna do rolamento.
Alternativas Especializadas: Rolamentos de Filme Fluido e Magnéticos
Rolamentos de filme de óleo e de ar utilizam uma película fluida para separar as superfícies em movimento. Alguns geram a pressão de suporte pelo próprio movimento; outros exigem alimentação externa de pressão. Sua adequação depende do comportamento na partida, da rigidez, da carga e do sistema de suprimento do fluido.
Os rolamentos magnéticos sustentam um rotor por meio de forças magnéticas. A NASA discute seu potencial em aplicações nas quais a longa vida de operação ou a contaminação do lubrificante é uma preocupação em sua visão geral de mecanismos espaciais de levitação magnética. Esses sistemas exigem uma avaliação de projeto distinta da aplicada aos rolamentos convencionais de elementos rolantes.
Como Escolher o Tipo de Rolamento Adequado
Primeiro, defina a família de rolamentos; em seguida, confirme o código exato e o conjunto de suporte correspondente. As verificações a seguir evitam que uma comparação genérica resulte em uma especificação inadequada.
Defina o movimento e as cargas. Registre rotação ou deslocamento linear, forças radiais e axiais, momentos de tombamento, cargas de choque e reversões. Identifique se a carga axial atua em um único sentido ou em ambos.
Verifique todo o arranjo de rolamentos. Defina qual posição fará o posicionamento do eixo e qual permitirá a dilatação térmica. Avalie a deflexão do eixo, o alinhamento do mancal, a rigidez dos apoios e o espaço disponível.
Verifique a rotação e o regime de trabalho. Considere os limites reais de velocidade do rolamento e as condições de operação. Inclua vedações, lubrificante, temperatura, aceleração, carga mínima e operação intermitente.
Calcule a capacidade de carga e a vida útil. No caso de rolamentos, verifique os requisitos dinâmicos e estáticos. A capacidade de carga de catálogo não é uma carga admissível universal de trabalho. Os mancais de deslizamento exigem uma avaliação distinta, baseada em seu material e nas condições de deslizamento.
Especifique os ajustes e a folga de operação. A interferência de montagem e as diferenças de temperatura alteram a folga interna. A pré-carga é uma decisão de aplicação, e não uma melhoria automática.
Planeje a lubrificação, a vedação e a manutenção. Adapte o lubrificante e a proteção ao nível de contaminação, à exposição à água e à temperatura. Siga a quantidade de enchimento especificada e o procedimento de relubrificação.
Por exemplo, um eixo com carga radial de 2 kN e carga axial de 1 kN não pode ser dimensionado simplesmente pela soma das forças e pela escolha de um rolamento com capacidade superior a 3 kN. A carga equivalente depende da geometria do rolamento e dos fatores de catálogo; o arranjo do eixo também precisa absorver a força axial. Consulte as capacidades de carga e as orientações sobre vida útil do rolamento antes de finalizar a seleção da peça.
Após selecionar a família, utilize a tabela de dimensões do rolamento para conferir o diâmetro interno, o diâmetro externo e a largura. Utilize o guia de designações de rolamentos para interpretar as designações e sufixos. A compatibilidade dimensional, por si só, não estabelece intercambiabilidade.
A manutenção depende do projeto do rolamento
Mantenha os rolamentos e os assentos de montagem limpos, aplique a força de instalação no anel que está sendo montado e utilize o lubrificante especificado. Verifique alterações de temperatura, vibração e ruído em relação à condição normal da máquina. Um único intervalo de manutenção não pode abranger um pequeno rolamento vedado de motor, um rolamento de rolos aberto e uma coroa de giro.
Os mancais de deslizamento exigem manutenção adequada ao seu material e ao regime de lubrificação. Em todos os projetos, inspecione as vedações, a fixação do eixo e os apoios ao redor, além do próprio mancal. Substituir um rolamento desgastado sem corrigir contaminação, desalinhamento ou ajuste inadequado pode repetir a falha.
Perguntas frequentes
Posso substituir um rolamento por outro tipo da mesma dimensão?
Não apenas pelas dimensões. Diferentes projetos internos podem alterar a direção da carga, o posicionamento axial, a rigidez e a folga necessária. Mesmo rolamentos com o mesmo diâmetro interno, diâmetro externo e largura podem exigir ombros de eixo distintos, procedimentos de montagem diferentes ou outra lubrificação. Verifique a designação completa e os requisitos da aplicação antes da substituição.
C3 significa que um rolamento é mais preciso?
Não. Em um rolamento ao qual se aplica essa classificação de folga, C3 identifica uma faixa de folga interna maior que a Normal. Isso não especifica a precisão de funcionamento. A folga e a precisão devem ser selecionadas separadamente, de acordo com os ajustes, a temperatura e os requisitos de precisão da máquina.
Uma classificação ABEC mais alta aumenta a capacidade de carga?
Não. As classes ABEC descrevem a precisão dimensional e de funcionamento dos rolamentos de esferas aplicáveis; elas não especificam diretamente a capacidade de carga, o desempenho de vedação nem a velocidade máxima de operação admissível. Compare as especificações do produto exato e as condições de operação, em vez de usar a classe de precisão como um indicador geral de desempenho.
Precisa de ajuda para selecionar um rolamento?
Informe as dimensões do eixo e do alojamento, as cargas radiais e axiais, a velocidade, o ciclo de trabalho, a temperatura de operação e as condições ambientais. Inclua a designação do rolamento em uso e o desenho de montagem, quando disponíveis. Entre em contato conosco para discutir opções de rolamentos adequadas.
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