Introdução Aos Rolamentos De Esferas

Como engenheiro, você sabe como é importante ser preciso, preciso e confiável.

Mas você já pensou em quanto o simples rolamento de esferas contribui para essas importantes qualidades em uma ampla gama de usos de engenharia? Os rolamentos de esferas são usados ​​em tudo, de carros a naves espaciais, de dispositivos médicos a robôs.

Eles permitem que as peças se movam livremente e reduzem o atrito entre as partes móveis e fixas.

Seja você um novo estudante de engenharia ou um engenheiro experiente que deseja aprender mais, este artigo irá apresentá-lo ao mundo dos rolamentos de esferas e explicar por que eles são tão importantes em tantas áreas da engenharia.

Então apertem os cintos e vamos começar esta interessante viagem ao mundo dos rolamentos de esferas.

Introdução aos rolamentos de esferas

Definição formal:

Um rolamento antifricção permite o movimento livre entre partes móveis e fixas por meio de esferas confinadas entre os anéis externo e interno.

Os rolamentos de esferas são uma parte importante de muitas indústrias, como transporte, eletrônica, manufatura e o processo de transformar papel em diferentes tipos de papel.

O trabalho de um rolamento de esferas é reduzir o atrito e suportar cargas radiais e axiais.

Ele faz isso usando pelo menos duas pistas para manter as bolas no lugar e passar as cargas pelas bolas.

Na maioria das vezes, uma pista é fixa e a outra é presa ao conjunto ou eixo que está se movendo.

Quando o anel interno gira, as esferas rolam pela pista interna.

O anel externo, por outro lado, permanece imóvel.

Esse movimento de rolamento reduz o atrito e torna o movimento suave.

Como funcionam os rolamentos de esferas

A ideia por trás de um rolamento é simples: é melhor que as coisas rolem do que deslizem.

Os rolamentos reduzem o atrito usando esferas ou rolos de metal liso e superfícies metálicas lisas tanto na parte interna quanto na externa do rolamento.

Essas bolas ou roletes "suportam" o peso, o que permite que o aparelho gire com facilidade.

A maioria dos rolamentos de esferas é feita juntando quatro partes:

  • Um grande anel externo (ou uma pista externa que não se move).
  • Um anel interno menor (ou pista interna rotativa) que é anexado ao conjunto rotativo ou eixo.
  • Filas de bolas presas entre as pistas de dois anéis.
  • Uma gaiola ou divisor que mantém as bolas no lugar e evita que elas se toquem.

Tipos comuns de rolamentos de esferas

Com base em como eles são feitos, existem dois tipos de rolamentos de esferas:

  • Tipos Conrad: Esses rolamentos têm uma única linha de esferas entre duas pistas.

Eles podem lidar com cargas radiais e axiais, mas a quantidade de carga axial que podem suportar é geralmente limitada.

Tipos de capacidade máxima: esses rolamentos têm mais esferas do que os tipos Conrad, portanto, podem suportar cargas mais pesadas na direção radial.

Mas eles não são tão bons em lidar com cargas axiais.

Os rolamentos de esferas também podem ser divididos em três tipos com base em quanto peso eles podem suportar.

  • Rolamentos radiais: Esses rolamentos suportam cargas perpendiculares ao eixo de rotação.
  • Rolamentos axiais: Esses rolamentos suportam cargas paralelas ao eixo de rotação e são chamados de cargas axiais.

Os rolamentos de contato angular podem suportar cargas radiais e axiais ao mesmo tempo.

Descubra a emoção dos rolamentos de esferas na engenharia

Ainda difícil de entender? Deixe-me mudar um pouco o ponto de vista:

Quer tornar seu trabalho de engenharia mais interessante? Quer tornar seu projeto mais recente mais interessante? Bem, sabemos exatamente o que fazer: esqueça algoritmos complicados, novos materiais e tecnologia de ponta.

Não, um bom e velho rolamento de esferas é tudo o que você precisa para realmente agitar as coisas.

Sim, aquelas minúsculas esferas que permitem o movimento livre entre as partes que se movem e as que não se movem.

Parece chato, não é? Bem, você está errado.

Porque, como estamos prestes a descobrir, os rolamentos de esferas podem ser a parte mais ironicamente empolgante do mundo da engenharia.

Ok, isso foi apenas uma piada feita para parecer um anúncio de TV.

Agora vamos voltar para a explicação.

Componentes e tipos de rolamentos de esferas

Tipos de rolamentos de esferas

Rolamentos de esferas são conjuntos mecânicos compostos de peças rolantes e, na maioria das vezes, pistas internas e externas.

Eles podem ser usados ​​para eixos que giram ou se movem em linha reta.

Existem diferentes tipos de rolamentos de esferas e cada um tem suas próprias características e usos.

  • Rolamentos rígidos de esferas.

O tipo mais comum de rolamento de esferas é aquele com sulco profundo.

Eles têm sulcos profundos para as pistas, e os anéis interno e externo têm arcos circulares um pouco maiores que as esferas.

Esse projeto permite que os rolamentos suportem cargas radiais e axiais e operem em altas velocidades enquanto carregam cargas axiais limitadas, cargas axiais ou ambas.

Os rolamentos rígidos de esferas podem ser usados ​​em muitas coisas diferentes, como ventiladores, motores, máquinas industriais, rodas de carros e ferramentas domésticas.

Rolamentos de esferas com contato angular.

Os rolamentos de esferas de contato angular são bons para cargas combinadas onde as forças radiais e axiais precisam ser transferidas.

Eles são feitos para lidar com cargas radiais e axiais, o que os torna perfeitos para situações em que ambos os tipos de cargas são comuns.

Esses rolamentos podem receber muita força em uma direção, e alguns rolamentos de linha única são feitos para serem montados em pares para tirar o máximo proveito deles.

Eles são frequentemente usados ​​em bombas, compressores, motores elétricos, agricultura, indústria química, indústria em geral, serviços públicos e muitas outras aplicações industriais.

  • Rolamentos de esferas que se alinham.

A melhor maneira de absorver forças radiais é com rolamentos autocompensadores de esferas.

Eles são feitos para ter duas fileiras de bolas e uma pista para todas as bolas no anel externo.

Esse projeto exclusivo permite que o rolamento se auto-alinhe e compense qualquer desalinhamento entre o eixo e o alojamento.

Isso torna menos provável que o desalinhamento cause danos.

Os rolamentos autocompensadores de esferas são frequentemente usados ​​em máquinas de impressão, máquinas têxteis e ferramentas agrícolas.

  • Rolamentos de esferas de torque.

Os rolamentos axiais de esferas são feitos para trabalhar com cargas que empurram na mesma direção do eixo do rolamento.

Eles podem lidar com cargas axiais porque possuem uma parte rolante que é uma esfera ou um cilindro.

Na maioria das vezes, esses rolamentos são usados ​​em coisas como transmissões de carros, sistemas aeroespaciais e máquinas-ferramentas.

  • Rolamentos de esferas feitos de cerâmica.

Os rolamentos de esferas de cerâmica são feitos da mesma forma que os rolamentos de esferas de aço, mas em vez de esferas de aço, eles usam esferas feitas de nitreto de silício cerâmico (Si2N4).

Os rolamentos de esferas de cerâmica são melhores do que os rolamentos de esferas de aço de várias maneiras, inclusive porque são mais fáceis de rolar porque suas superfícies são mais lisas e seus tamanhos são mais uniformes.

Eles também são mais duráveis ​​porque são mais duros que o aço e perdem menos energia devido ao menor atrito, o que permite que os equipamentos funcionem com mais eficiência e por mais tempo.

Os rolamentos de esferas de cerâmica são frequentemente usados ​​em aplicações de alto desempenho, como aeroespacial, carros de corrida e máquinas industriais de ponta.

Componentes de rolamentos de esferas

Os rolamentos de esferas têm três partes principais: um anel interno, um anel externo e algo que rola.

A parte que se move é uma bola ou um rolo, e ela se move ao longo da pista ou caminho feito nos anéis externo e interno.

O retentor ou separador de bolas evita que as bolas se esfreguem umas nas outras, para que possam se mover livremente.

Os rolamentos de esferas mantêm as esferas no lugar e passam cargas através delas usando pelo menos duas pistas para manter as esferas no lugar.

Uma pista é conectada à parte que gira (como um eixo ou cubo) e a outra é fixa (como uma carcaça).

Os rolamentos de esferas têm atrito muito baixo porque usam atrito de rolamento em vez de atrito de deslizamento.

Os anéis e rolamentos de esferas são feitos com altas tolerâncias e redondezas, e são muito polidos para tornar a rotação suave.

Isso reduz o torque ou a resistência ao giro causada pelo atrito.

O uso do rolamento também afeta sua largura.

Por exemplo, rolamentos de seção fina são usados ​​quando não há muito espaço.

A diferença de diâmetro e largura entre as pistas externa e interna é mínima.

Isso torna possível fazer pequenos desenhos.

Fabricação e Manutenção de Rolamentos de Esferas

Fabricação de rolamentos de esferas

Rolamentos de esferas são partes importantes de muitas máquinas e ferramentas industriais que giram, como rodas de carro, fusos de máquinas-ferramenta e bombas.

A maioria dos rolamentos de esferas é feita de aço cromo com alto teor de carbono, também chamado de aço cromo, porque é barato e dura muito tempo.

Mas os rolamentos também podem ser feitos de coisas como aço inoxidável, cerâmica, plástico ou até mesmo vidro.

Os rolamentos de esferas são feitos em um processo que inclui etapas como modelagem, corte, lavagem, desmagnetização, tratamento térmico, retificação, afiação, lapidação e montagem de tudo.

O primeiro passo é cortar um fio ou haste em lesmas, que são pequenos pedaços.

A quantidade de material necessária para o slug é um pouco mais do que o necessário para o rolamento de esferas acabado.

A lesma é então transformada em uma bola através de uma série de etapas de polimento e polimento.

Depois disso, as bolas são tratadas com calor para torná-las mais fortes.

As últimas etapas são a retificação e lapidação, que lhes dão o tamanho e acabamento final.

Normalmente, a gaiola das esferas é feita de aço fino, mas alguns rolamentos agora usam gaiolas de plástico moldado porque são mais baratas e causam menos atrito.

Mas as gaiolas de plástico são mais usadas em aplicações de baixa carga e baixa velocidade, enquanto as gaiolas de aço ainda são amplamente utilizadas em muitas aplicações industriais.

O aço inoxidável AISI 440C, assim como outros tipos de aço inoxidável, cerâmica e vidro também são usados ​​para fazer esferas de rolamento.

As bolas de cerâmica são boas para uso em ambientes muito corrosivos ou com temperaturas muito altas.

Diferentes tipos de plástico são bons a muito bons em resistir à corrosão, mas são bons apenas para carga baixa e baixa velocidade.

Manutenção e Substituição de Rolamentos de Esferas

Problemas e falhas de rolamentos acontecem com bastante frequência, mas podem ser interrompidos ou corrigidos seguindo algumas etapas.

Os rolamentos de esferas geralmente apresentam problemas com lubrificação, altas temperaturas, contaminação, manuseio e instalação inadequados, sobrecarga, desalinhamento, encaixe incorreto e corrosão.

Para evitar que esses problemas comuns aconteçam, você deve lubrificar a máquina da maneira indicada pelo fabricante.

Os selos devem ser verificados frequentemente para garantir que não estejam quebrados ou não estejam funcionando.

Certifique-se de que o eixo e a carcaça do mancal estejam alinhados corretamente para evitar desalinhamento.

Certifique-se de que o rolamento se encaixe bem em um eixo de tamanho certo.

As verificações de manutenção devem ser feitas regularmente para encontrar quaisquer problemas antes que eles piorem.

Vários sons e sinais podem ajudá-lo a descobrir se um rolamento de esferas está quebrado.

O sinal mais comum é um som áspero e rangido vindo do rolamento da roda que muda dependendo da velocidade do carro.

Outros sons incluem zumbidos, estrondos ou rosnados que ficam mais altos quando o veículo acelera ou vira.

Um rolamento de roda ruim também pode fazer ruídos como chilrear, guinchar ou rosnar que acontecem em ciclos.

Existem outros sinais de um rolamento de esferas ruim além de como soa.

Alguns deles são muito folgados quando o volante balança de um lado para o outro, o carro fica muito solto, o volante puxa e o carro fica muito quente.

Quando o rolamento está muito gasto e prestes a quebrar, você também pode notar que o carro não anda bem ou que os pneus se desgastam em diferentes lugares.

Quanto custa substituir um rolamento de esferas depende da marca e modelo do carro, onde ele está e quanto o mecânico cobra.

O rolamento em si geralmente custa entre $ 50 e $ 200, dependendo do tipo e qualidade (no momento da escrita).

Dependendo de quão difícil é o trabalho e quanto o mecânico cobra por hora, os custos de mão de obra podem adicionar US$ 100 a US$ 200 ao custo total.

Além disso, se a substituição alterar a forma como o carro está alinhado, pode ser necessário um serviço extra de alinhamento, que pode custar entre US$ 60 e US$ 100.

Se você não tem muita experiência em consertar carros, não tente substituir um rolamento por conta própria.

Benefícios e Aplicações dos Rolamentos de Esferas

Os rolamentos de esferas são muito usados ​​na engenharia quando é necessário um movimento suave e preciso.

Fricção reduzida e maior eficiência

O maior benefício dos rolamentos de esferas é que eles reduzem o atrito e tornam as coisas mais eficientes.

Os rolamentos de esferas têm um coeficiente de atrito menor do que os rolamentos deslizantes, o que significa que precisam de menos energia para funcionar.

Isso os torna perfeitos para usos de alta velocidade em indústrias como máquinas, carros e viagens espaciais.

Como há menos atrito, há menos calor do contato entre as superfícies.

Isso significa que os rolamentos se desgastam menos e duram mais.

Melhor desempenho e durabilidade

Os rolamentos de esferas podem fazer com que o equipamento funcione melhor e dure mais tempo quando são usados ​​nele.

Eles evitam o desgaste do equipamento, reduzindo o atrito e a vibração que podem danificá-lo com o tempo.

Como os rolamentos de esferas reduzem o desgaste, eles também reduzem a necessidade de manutenção e substituição de equipamentos, o que economiza tempo e dinheiro.

Os rolamentos de esferas também são menos propensos a quebrar porque seu projeto distribui a carga uniformemente pelos corpos rolantes.

Aplicações de rolamentos de esferas

Os rolamentos de esferas são usados ​​em uma ampla gama de tarefas de engenharia, incluindo, entre outros:

Os rolamentos de esferas são usados ​​em diferentes partes dos carros, como motores, transmissões e rodas.

Rolamentos de esferas são usados ​​em motores, trens de pouso e sistemas de controle de aviões na indústria aeroespacial.

Os rolamentos de esferas são usados ​​em máquinas-ferramentas, bombas e motores elétricos na indústria de máquinas.

Na indústria de robótica, as juntas e atuadores são feitos com rolamentos de esferas.

  • Equipamento médico: Rolamentos de esferas são usados ​​em vários equipamentos médicos, como brocas odontológicas e aparelhos de ressonância magnética.

Dobradiças de rolamento de esferas

Os rolamentos de esferas também são usados ​​na construção, especialmente na forma de dobradiças de rolamento de esferas.

Os rolamentos ocultos entre as juntas dessas dobradiças facilitam a abertura e o fechamento de portas com menos atrito.

Isso é especialmente útil para portas mais pesadas, como as de entrada ou as que se fecham automaticamente.

As dobradiças de rolamento de esferas são dobradiças resistentes que tendem a durar mais do que as dobradiças normais.

Isso os torna a melhor escolha para usos comerciais onde a durabilidade é importante.

O que é rolamento? Tipos de rolamentos e como eles funcionam?

Dica: Ative o botão de legenda se precisar. Escolha “tradução automática” no botão de configurações, se você não estiver familiarizado com o idioma falado. Pode ser necessário clicar primeiro no idioma do vídeo antes que seu idioma favorito fique disponível para tradução.

Conclusão

Ao terminarmos de aprender sobre rolamentos de esferas, vale a pena pensar um pouco sobre o quanto essas pequenas peças mudaram o mundo da engenharia.

Eles podem parecer peças pequenas e comuns, mas muitas das máquinas e dispositivos que usamos todos os dias não funcionariam sem eles.

Os rolamentos de esferas são os heróis desconhecidos da engenharia moderna.

Eles são usados ​​em tudo, desde o motor do seu carro até os movimentos de um robô cirúrgico.

Portanto, da próxima vez que vir um rolamento de esferas, pare por um momento e pense em quanto ele ajudou a tornar nosso mundo uma maravilha tecnológica.

E enquanto você continua empurrando os limites do que é possível em seu próprio trabalho de engenharia, deixe o simples rolamento de esferas lembrá-lo de quão poderosas até mesmo as menores e que parecem ser as partes menos importantes podem ser.

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