Tal como os mancais lisos, também os rolamentos permitem reduzir o atrito entre duas peças em movimento de rotação. Os rolamentos encontram-se classificados segundo a direção da força aplicada, que pode ser axial ou radial. São mecanismos compostos por corpos rolantes, geralmente esferas, rolos cilíndricos ou cónicos, ou ainda agulhas.
O rolamento é um componente mecânico cuja função consiste em guiar o movimento de rotação das partes de um conjunto. O rolamento permite, então, a rotação de uma peça em relação a outra. Assim, os rolamentos são componentes de alta precisão que tornam possível que partes de uma máquina se desloquem a velocidades diferentes, transportando com eficácia cargas bastante significativas. Devem possuir uma longa duração de vida e oferecer alta precisão, bem como a possibilidade de trabalhar a grande velocidade com o mínimo de ruído e de vibração possíveis. Estes mecanismos são utilizados em áreas tão diversas como a indústria automóvel, o setor aeroespacial, os equipamentos de construção e as máquinas-ferramentas, para citar apenas alguns exemplos.
De entre os vários tipos de rolamentos, destacam-se quatro principais: os rolamentos de esferas, os rolamentos de rolos cilíndricos, os rolamentos de rolos cónicos e os rolamentos de agulhas.
Embora os mais comuns sejam os rolamentos de esferas, cada um destes tipos apresenta vantagens e desvantagens. Por isso, recomendamos que compare os diferentes rolamentos, a fim de saber qual será o mais adequado ao uso previsto.
Tipos de rolamentos
Para escolher um rolamento, há vários fatores importantes a considerar. O primeiro fator diz respeito à carga que um rolamento pode suportar. Existem dois tipos de carga:
– carga axial: paralela ao eixo de rotação
– carga radial: perpendicular ao eixo de rotação
Um rolamento é concebido para suportar cargas axiais ou cargas radiais. Contudo, certos rolamentos podem ser submetidos simultaneamente a esforços radiais e axiais: são os chamados rolamentos combinados. Se necessitar de um rolamento que suporte cargas combinadas, poderá optar por um rolamento de rolos cónicos. Se precisar de um rolamento capaz de suportar uma elevada carga radial, recomendamos-lhe um rolamento de rolos cilíndricos. No entanto, se o rolamento não tiver que suportar cargas muito grandes, poderá ser suficiente um rolamento de esferas, que geralmente não é tão caro.
A velocidade de rotação é um outro elemento a ter em conta. Alguns rolamentos são projetados para suportar altas velocidades. A existência de uma gaiola nos rolamentos de rolos cilíndricos e nos rolamentos de agulhas permite alcançar velocidades mais elevadas do que os rolamentos sem gaiola. De notar, porém, que a escolha de mais velocidade poderá implicar menor capacidade de carga.
Deve, ainda, levar em linha de conta a eventual existência de desalinhamentos. Certos tipos de rolamentos, como os de duas carreiras de esferas, não são adequados para estes casos. Portanto, é fundamental tomar atenção ao tipo de construção do rolamento: os rolamentos série Y e os rolamentos autocompensadores podem facilmente absorver esses defeitos de alinhamento. Será aconselhável optar por um rolamento de autoalinhamento , que permitirá corrigir automaticamente esses defeitos causados pela flexão do eixo ou por erros de instalação.
Também as condições de utilização são de grande importância para a escolha do rolamento ideal. Nesse sentido, é necessário analisar o ambiente de trabalho em que o mecanismo será usado. O rolamento poderá vir a estar sujeito a interferências de vária ordem. Determinadas aplicações podem originar ruídos, impactos e/ou vibrações. Portanto, o mecanismo deverá suportar esses impactos, por um lado, e, por outro, não constituir um obstáculo.
Um outro elemento essencial a ter em consideração é a vida útil do rolamento. Vários fatores, tais como a velocidade e o uso repetido, podem afetar a longevidade de um rolamento.
A escolha da vedação adequada é fundamental para o funcionamento correto e durável do rolamento, pois é aquela que protege o rolamento de impurezas e de agentes externos, como partículas, água, fluidos corrosivos ou ainda um lubrificante usado. Essa escolha deve fazer-se com base no tipo de lubrificante utilizado, nas condições ambientais (e, portanto, no tipo de interferências), na pressão do fluido e na velocidade de rotação. A pressão do fluido é de importância primordial: se a pressão for alta (entre 2 e 3 bares, por exemplo), o ideal é um selo mecânico. Relativamente ao tipo de lubrificante, para a lubrificação com graxa, as soluções mais utilizadas são os defletores ou as vedações tipo Z, os canais usinados ou ranhurados. Já na lubrificação a óleo, a vedação possui frequentemente uma ranhura para a recuperação do óleo.
As condições de trabalho podem também influir na escolha do rolamento, em particular no tipo de montagem do mesmo. Deve-se ter em conta o grau de rigidez e de precisão que a aplicação irá exigir. Em certos casos, poderá aplicar-se uma pré-carga no conjunto do rolamento, a fim de aumentar a sua rigidez. Além disso, a pré-carga será benéfica em termos de vida útil e do nível de ruído do rolamento. Salienta-se que, para escolher a pré-carga (radial ou axial), é necessário antes aferir o grau de rigidez de todas as partes do conjunto através de um software específico ou de testes.
Entre os critérios de escolha, encontra-se igualmente a questão do material que será mais apropriado para o rolamento que procura. Existem rolamentos de metal, de plástico e de cerâmica. O material do rolamento deve ser selecionado em função da aplicação a que este se destina. Recomendamos que opte pelo rolamento mais resistente à compressão. Convém, contudo, referir que o material utilizado num rolamento tem influência no seu preço.
Critérios de escolha de um rolamento
Os rolamentos de esferas são geralmente adequados ao contacto radial, o que significa que serão de grande utilidade se a força que deve entrar em contacto com o rolamento for perpendicular ao seu eixo de rotação. No entanto, os rolamentos de esferas de duas carreiras são concebidos para o contacto angular. Por outro lado, se pretender usar um rolamento de esferas para uma carga axial, é importante saber que este tipo de mecanismo suporta apenas cargas axiais moderadas, embora seja possível contornar esta limitação optando-se por uma construção com duas carreiras de esferas. De baixo custo, os rolamentos de esferas são também os mais compactos, o que faz com que este tipo de rolamentos seja o mais comummente utilizado.
Aconselhamos vivamente a utilização de rolamentos de esferas para mancais de pequenas dimensões que operem a altas velocidades.
Os rolamentos de rolos cilíndricos permitem suportar cargas radiais elevadas e, por vezes, extremamente elevadas. Existem vários tipos de rolamentos de rolos cilíndricos, que diferem quanto ao número de carreiras de rolos (uma, duas ou quatro) e à existência ou não de uma gaiola. Uma gaiola permite a um rolamento suportar cargas radiais substanciais e uma velocidade elevada. Por outro lado, a ausência de gaiola permite-lhe ter mais carreiras de rolos e, consequentemente, suportar cargas radiais ainda maiores. O único inconveniente dos rolamentos de rolos cilíndricos sem gaiola é o facto de não tolerarem velocidades tão elevadas quanto os rolamentos com gaiola.
Os rolamentos de rolos cilíndricos distinguem-se, ainda, pela sua elevada robustez e longa vida útil. Ademais, alguns rolamentos são também capazes de suportar cargas axiais, desde que os seus anéis externos e internos não possuam um ombro. Caso contrário, não será possível utilizar o rolamento para suportar uma carga axial.
Os rolamentos de rolos cónicos conseguem suportar cargas radiais, axiais e combinadas (isto é, simultaneamente radiais e axiais). Graças à sua robustez, possuem habitualmente uma elevada capacidade de carga. Se estiver indeciso entre um rolamento de esferas e um rolamento de rolos cónicos, é importante saber que este último pode suportar cargas maiores do que um rolamento de esferas com as mesmas dimensões.
Assim, o rolamento de rolos cónicos é indicado para aplicações como fusos de máquinas, transmissões de veículos (de automóveis a barcos, passando por helicópteros), ou ainda mangas de eixo de rodas de carros e de camiões.
À semelhança dos rolamentos de rolos cilíndricos, também os rolamentos de agulhas podem ou não ser compostos por uma gaiola. A vantagem do rolamento de agulhas com gaiola é suportar velocidades muito elevadas, enquanto a do mecanismo sem gaiola é poder suportar cargas radiais ou axiais bastante significativas. De referir que estes são rolamentos de pequenas dimensões, pelo que não ocupam muito espaço. Quanto às suas aplicações, são regularmente utilizados em caixas de velocidades, por exemplo.
Os rolamentos podem ser rígidos, autocompensadores ou da série Y. Os rolamentos rígidos são os mais comuns. Os rolamentos Y, por sua vez, são rolamentos rígidos que podem, tais como os rolamentos autocompensadores, acomodar eficazmente um desalinhamento inicial.
O que os distingue dos rolamentos autocompensadores de esferas e de rolos é o facto de terem um ângulo de desalinhamento permissível de menor amplitude. Assim, quando forem previstos erros de alinhamento maiores, deve selecionar-se um rolamento com um ângulo de desalinhamento permissível superior.
Há um outro fator a ter em conta: dependendo das aplicações, poderá ser necessário um eixo rotativo (no caso dos rolamentos das rodas motrizes dos automóveis, por exemplo) ou um cubo de roda rotativo (como nos rolamentos das máquinas de lavar roupa).
Em seguida, quando se opte pela montagem de rolamentos em pares, há que ponderar o tipo de montagem. Para dois rolamentos muito próximos um do outro, deve privilegiar-se a montagem com disposição em O, isto é, face a face, para que não interfiram no funcionamento um do outro. Quando não for esse o caso, pode-se dispor os rolamentos em X, ou seja, costas contra costas.
Por último, atente-se nas dimensões destes mecanismos. Cada rolamento possui dimensões específicas, que são expressas em milímetros e definidas por normas internacionais. Convém prestar atenção ao diâmetro do furo do rolamento, isto é, ao seu diâmetro interno (simbolizado pela letra d), ao diâmetro externo (simbolizado pela letra D) e à largura (simbolizada pela letra B).
Tipos de construção e dimensões dos rolamentos
A escolha do tipo de lubrificante é um fator de importância primordial para garantir o bom funcionamento dos rolamentos e prolongar a sua vida útil. O lubrificante tem as seguintes funções:
Há duas opções de lubrificação: graxa e óleo.
De um modo geral, a lubrificação com graxa é, sem dúvida, a escolha mais simples e eficaz, pois assegura todas as funções supramencionadas, bem como o funcionamento do rolamento com pouca manutenção. Contudo, se o rolamento se destinar a uma máquina lubrificada a óleo, recomenda-se a utilização do mesmo tipo de lubrificante no rolamento.
A escolha do lubrificante depende sempre de três fatores: a carga, o modo de funcionamento (contínuo ou intermitente) e a velocidade de rotação. Se o rolamento estiver sujeito a cargas pesadas, o funcionamento for contínuo e a velocidade de rotação elevada, então a lubrificação a óleo é a solução ideal para garantir o bom funcionamento dos corpos rolantes. Pelo contrário, em caso de cargas leves e velocidade reduzida, a graxa será amplamente suficiente.
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