Uma definição de trabalho
Um rolamento sustenta uma peça em movimento e a restringe ao movimento desejado. Na maioria das máquinas, isso significa um eixo rotativo: o rolamento mantém o eixo em seu centro, suporta as forças que atuam sobre ele e o deixa girar com o mínimo possível de atrito e desgaste. Sem rolamentos, o eixo se esfregaria diretamente no alojamento, aqueceria, se desgastaria e acabaria travando.
O termo abrange uma ampla gama de peças, desde uma bucha de bronze na dobradiça de uma porta até um rolamento autocompensador de rolos do tamanho de uma roda de carro em um britador. Os engenheiros os dividem em duas grandes famílias. Os rolamentos de rolagem colocam esferas ou rolos entre dois anéis, de modo que as superfícies rolam em vez de deslizar. Os mancais de deslizamento, também chamados de mancais lisos ou buchas, não têm elementos rolantes: o eixo desliza sobre uma superfície de baixo atrito, como bronze, uma camada de polímero ou uma película de óleo. A maior parte das perguntas dos compradores sobre rolamentos diz respeito aos rolamentos de rolagem, por isso o foco aqui é esse; os mancais de deslizamento têm página própria.
As quatro peças de um rolamento de rolagem
Um rolamento de rolagem típico tem quatro peças. Cada uma delas é um processo de fabricação distinto e, muitas vezes, um fornecedor distinto, razão pela qual os polos de rolamentos na China incluem fabricantes especializados em esferas, gaiolas e vedações, além de rolamentos completos.
| Peça | Função | Material habitual |
|---|---|---|
| Anel interno | Fica sobre o eixo e gira com ele na maioria dos projetos | Aço cromo de alto carbono, como GCr15 / 52100 |
| Anel externo | Fica no alojamento; contém a pista externa | O mesmo aço, temperado e retificado |
| Elementos rolantes | Esferas ou rolos que transmitem a carga entre os anéis | Aço cromo; cerâmica nos rolamentos híbridos |
| Gaiola | Mantém os elementos rolantes igualmente espaçados | Aço estampado, latão usinado ou nylon com fibra de vidro |
Muitos rolamentos acrescentam vedações ou blindagens nas laterais para reter a graxa e impedir a entrada de sujeira, além da própria graxa. Um rolamento vedado costuma vir lubrificado para toda a vida útil; um rolamento aberto depende de óleo ou graxa fornecidos pela máquina.
Por que rolar vence deslizar na maioria dos eixos
O contato de rolagem exige muito menos força para iniciar o movimento do que o contato de deslizamento. Por isso, um rolamento de rolagem parte com facilidade, trabalha frio em alta velocidade e mantém o atrito quase constante numa ampla faixa de rotações. Ele também é previsível: a vida nominal pode ser calculada a partir da carga e da rotação pelo método da ISO 281, o que permite ao projetista dimensionar um rolamento para, por exemplo, 20.000 horas de operação. Esse cálculo é abordado em vida do rolamento e L10.
Os mancais de deslizamento ainda levam vantagem em alguns casos. Eles toleram bem choques e contaminação, ocupam pouco espaço radial, funcionam em silêncio e podem ser mais baratos em articulações simples e lentas. Os virabrequins de motores, por exemplo, trabalham sobre mancais lisos com película de óleo, porque uma película de óleo pressurizada suporta cargas muito elevadas.
Cargas: radial, axial e combinada
A pergunta mais útil ao escolher um rolamento é: em que direção a carga empurra?
- A carga radial atua em ângulo reto com o eixo, como o peso de uma polia ou a tração de uma correia. Os rolamentos de esferas de sulco profundo e os rolamentos de rolos cilíndricos são feitos para ela.
- A carga axial, também chamada de empuxo, atua ao longo do eixo, como o empuxo de uma hélice ou de uma engrenagem helicoidal. Os rolamentos axiais de esferas e os rolamentos axiais de rolos suportam apenas carga axial.
- A carga combinada reúne as duas ao mesmo tempo. Os rolamentos de esferas de contato angular e os rolamentos de rolos cônicos foram projetados para ela, e é por isso que cubos de roda e eixos de saída de caixas de engrenagens os utilizam.
As esferas tocam a pista em um ponto, de modo que os rolamentos de esferas giram rápido e com baixo atrito, mas suportam menos carga. Os rolos tocam ao longo de uma linha, de modo que os rolamentos de rolos suportam cargas maiores em rotações menores. Essa troca orienta a maior parte das decisões de seleção e é comparada em rolamentos de esferas versus de rolos.
As principais famílias em resumo
| Família | Ponto forte | Aplicação típica |
|---|---|---|
| Esferas de sulco profundo | Versátil, silencioso, rápido | Motores, ventiladores, bombas, eletrodomésticos |
| Esferas de contato angular | Carga combinada, precisão | Bombas, fusos de máquinas-ferramenta |
| Rolos cilíndricos | Alta carga radial | Caixas de engrenagens, motores grandes |
| Rolos cônicos | Carga combinada pesada | Cubos de roda, eixos, redutores |
| Rolos autocompensadores | Carga pesada com desalinhamento | Mineração, máquinas de papel, peneiras vibratórias |
| Rolos de agulhas | Seção radial reduzida | Bombas de engrenagens, transmissões, balancins |
| Unidades com alojamento | Montagem fácil em estruturas | Transportadores, máquinas agrícolas |
O catálogo de produtos agrupa as 31 linhas atendidas por esta mesa em rolamentos de esferas, de rolos e especiais, componentes, e kits e acessórios.
Três mal-entendidos comuns
«Mesmo número, mesmo rolamento.» Uma designação define o tamanho e o projeto básico, não a qualidade. A limpeza do aço, o tratamento térmico, o acabamento da pista e o projeto da gaiola variam de uma fábrica para outra, e é isso que determina ruído e vida útil. O teste de amostras é a única comparação confiável.
«Vedado significa livre de manutenção para sempre.» Um rolamento vedado é lubrificado para a sua vida útil esperada em condições normais. Temperatura alta, rotação elevada ou um local úmido e empoeirado encurtam a vida da graxa, e o rolamento falha cedo mesmo que nada pareça errado por fora.
«Um rolamento mais apertado é um rolamento melhor.» A folga interna é escolhida de acordo com o ajuste e a temperatura da aplicação. Pouca folga após a montagem causa aquecimento e falha prematura; por isso os rolamentos de motores costumam ser especificados com C3 em vez de folga normal.
Como um rolamento é identificado
Os rolamentos padrão são identificados por uma designação como 6204-2RS C3. Os números indicam o tipo, a série de dimensões e o furo; os sufixos informam sobre vedações, folga interna, gaiola, classe de tolerância e graxa. Como as dimensões de contorno seguem a ISO 15, a designação define o furo, o diâmetro externo e a largura. Dois rolamentos com a mesma designação se encaixam no mesmo eixo e alojamento, embora possam diferir em qualidade do aço, ruído e vida útil. O guia de designações explica o sistema linha por linha.
O que o comprador deve informar ao fazer o pedido
Uma solicitação de cotação útil responde às perguntas que a fábrica fará de qualquer maneira:
- Designação ou, se for desconhecida, furo, diâmetro externo e largura.
- Vedação ou blindagem, folga interna e classe de tolerância.
- Material da gaiola e tipo de graxa, se importarem para rotação, temperatura ou ruído.
- Aplicação, carga, rotação e temperatura de trabalho em uma ou duas frases.
- Quantidade por designação, marcação e embalagem, e a data de entrega desejada.
Com essas informações, o fornecedor pode propor opções compatíveis e um MOQ de referência típico, em vez de uma lista de preços genérica. Envie-as pelo formulário de cotação.