Desenhados inicialmente por DaVinci, os rolamentos primitivos se multiplicaram durante a Revolução Industrial. Um grande impulso para uso de rolamentos, foi a invenção e o aperfeiçoamento da bicicleta.
O problema de estabelecer cubos de rodas, tem a mesma “idade” das mesmas: o conceito de roda, foi assimilado a partir de cargas rolando sobre troncos de árvores.
Mas, ao se tentar fixar rodas aos seus veículos primitivos, apareceu a necessidade dos mancais. Ao longo de séculos, os eixos evoluíram.
Até que a tecnologia dos mancais baseados em buchas de desgaste, bronzinas ou casquilhos, foi adotada como a ideal em termos de durabilidade, confiabilidade, e eficiência (atrito reduzido).
Tolerância a cargas
São os detalhes das aplicações que possibilitam definir os tipos de mancais de rolamento. Os esforços e o tipo de desempenho esperado, vão igualmente definir o porte dos rolamentos.
O conceito de tensão normal, usado em Resistência dos Materiais, é gêmeo idêntico do conceito de pressão, tanto que ambos são expressos em unidades de força distribuída por área.
Já o conceito de atrito, leva em consideração área de contato entre superfícies. Assim, se o atrito exercido sobre uma esfera, apoiada sobre uma superfície plana pode ser suposto muito baixo.
A tensão exercida por uma esfera sobre essa superfície, pode atingir valores imensos, devido à área extremamente reduzida no ponto de contato.
Num rolamento de esferas, o atrito de rotação é extremamente reduzido mas, dependendo do peso que esse rolamento sustentar, a tensão normal exercida pelas esferas, pode acabar sacrificando tanto as pistas de rolagem quanto as próprias esferas.
É intuitivo que o aumento do porte dos rolamentos (Mancais de Rolamento) aumenta a área de contato das esferas, aumentando o atrito mas reduzindo a tensão normal.
Ou seja, a pressão exercida sobre as superfícies, que pode acelerar o mútuo desgaste. Outros modos de compensar o aumento de tensão, são a adoção de rolamentos.
Estes apoiados sobre roletes (cilíndricos ou cônicos) ou multiplicar o número de esferas em contato simultâneo no ponto de aplicação da tensão.
Rolamento linear
Algumas aplicações mecânicas, como no uso do rolamento linear, podem exigir excursão de pontos de apoio sobre trilhos, que, caso não apresentem sistemas de alívio de atrito, podem apresentar desgaste elevado.
Comprometendo a precisão, eventualmente a funcionalidade do equipamento, que pode ser um torno, um CNC, uma fresa, entre outros.
Nesse tipo de aplicação, viabilizado por rolamento linear de esferas, as referidas esferas de rolamento assumem o papel das rodas, o que reduz consideravelmente as áreas de atrito, assim como perdas em transmissão.
Rolamentos Lineares Cilíndricos
Neste tipo de aplicação, o mancal necessita deslocar o cubo ao longo do eixo. Novamente, uma série de esferas proporciona apoio ao deslocamento, tanto axial quanto o orbital (circular).
Materiais usados para a confecção de Mancais de rolamento
A estrutura dos rolamentos, se compõe de três itens genéricos: os anéis, interno e externo, a gaiola e os elementos rolantes (esferas ou roletes).
Os anéis interno e externo, proporcionam a interface de sustentação entre a estrutura propulsora e a estrutura propelida e, internamente, sustenta os elementos rolantes, assegurando a distribuição de esforços sobre os mesmos.
A gaiola possibilita manter os elementos rolantes equidistantes, o que significa que a distribuição de esforços é recai sobre todos simultaneamente.
Enquanto evita atritos entre os mesmos e preserva a geometria do rolamento, tudo contribuindo para maior durabilidade deste. A gaiola pode ser composta de aço estampado, de bronze usinado ou injetada em polímero.
Os elementos rolantes, podem assumir diversos formatos, que são definidos no momento da aplicação: esferas, cilindros, cones, podendo também assumir formatos de setor cilíndrico.
O que viabiliza rolamentos, que absorvem desalinhamentos de transmissão momentâneos. Muitos rolamentos são abertos, dependem da lubrificação presente no conjunto mecânico (óleo ou graxa), bem como da vedação deste.
Outros modelos são fornecidos selados, confinados com a graxa original de fábrica, o que assegura lubrificação dentro da mais estrita especificação e durabilidade coerente com a escolha.
Aplicabilidade
É a Rolamentos FAG que nos proporciona uma visão das aplicações possíveis, para os rolamentos de alto desempenho e de precisão.
Assim, motores automotivos têm vários pontos de rotação que demandam mancais, como virabrequins e comandos de válvulas, não esquecendo acessórios secundários, como bombas injetoras, compressores, etc.
Também no ramo de fabricação de motores elétricos de uso geral, em tensão contínua ou alternada e motores elétricos dedicados, como os usados em ferramentas elétricas, eletrodomésticos, equipamentos de informática, entre outros.
No setor de geração de energia, que cobre desde geradores domiciliares, passando por geradores eólicos e evoluindo até usinas hidrelétricas. Segue abaixo relação complementar de setores:
- Motores Automotivos;
- Motores Elétricos;
- Geração de eletricidade;
- Transportes de massas;
- Aeroespacial;
- Instrumentação analítica/industrial;
- Implementos agrícolas;
- Construção civil/mineração.