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Como funcionam os rolamentos

Como funcionam os rolamentos? Já alguma vez se perguntou como é que coisas como as rodas dos patins em linha e os motores eléctricos giram tão suave e silenciosamente? A resposta pode ser encontrada numa pequena máquina chamada rolamento.

Os rolamentos tornam possível muitas das máquinas que utilizamos todos os dias. Sem os rolamentos, estaríamos constantemente a substituir peças que se desgastam devido à fricção. Neste artigo, vamos aprender como funcionam os rolamentos, ver alguns tipos diferentes de rolamentos e explicar as suas caraterísticas comuns e explorar outras utilizações interessantes dos rolamentos.

Os princípios básicos

O conceito por detrás de um rolamento é muito simples: As coisas rolam melhor do que deslizam. As rodas do seu carro são como grandes rolamentos. Se tivesses algo como esquis em vez de rodas, o teu carro seria muito mais difícil de empurrar na estrada.
Isto porque, quando as coisas deslizam, o atrito entre elas provoca uma força que tende a abrandá-las. Mas se as duas superfícies puderem rolar uma sobre a outra, o atrito é muito reduzido.

As chumaceiras reduzem o atrito através de esferas ou rolos metálicos lisose uma superfície metálica interior e exterior lisa para as esferas rolarem. Estas esferas ou rolos "suportam" a carga, permitindo que o dispositivo gire suavemente.

Cargas de suporte

Normalmente, os rolamentos têm de lidar com dois tipos de carga, radial e axial. Dependendo do local onde o rolamento está a ser utilizado, pode receber todas as cargas radiais, todas as cargas axiais ou uma combinação de ambas.
Os rolamentos do motor elétrico e a polia da imagem à direita enfrentam apenas uma carga radial. Neste caso, a maior parte da carga provém da tensão na correia que liga as duas polias.

Este rolamento à direita é como o de um banco de bar. É carregado apenas por impulso, e toda a carga provém do peso da pessoa sentada no banco.

O rolamento acima é como o que se encontra no cubo da roda do seu carro. Este rolamento tem de suportar tanto uma carga radial como uma carga axial. A carga radial provém do peso do automóvel, a carga axial provém das forças de curvatura quando se faz uma curva.

Tipos de rolamentos

Existem muitos tipos de rolamentos, cada um utilizado para diferentes fins. Estes incluem rolamento de esferass, rolamentos de rolos, rolamentos axiais de esferas, rolamentos axiais de rolos rolamentos e rolamentos cónicos chumaceiras de rolos axiais.
Rolamento de esferas
Os rolamentos de esferas, como mostrado à esquerda, são provavelmente os mais tipo comum de rolamento. Encontram-se em tudo, desde patins em linha a discos rígidos. Estes rolamentos podem suportar cargas radiais e axiais, e são normalmente encontrados em aplicações onde a carga é relativamente pequena.
Num rolamento de esferas, a carga é transmitida da pista exterior para a esfera e da esfera para a pista interior. Uma vez que a esfera é uma esfera, só entra em contacto com a pista interior e exterior num ponto muito pequeno, o que a ajuda a rodar muito suavemente. Mas também significa que não há muita área de contacto a suportar essa carga, pelo que, se o rolamento for sobrecarregado, as esferas podem deformar-se ou esmagar-se, arruinando o rolamento.
Rolamentos de rolosOs rolamentos de rolos, como o ilustrado à direita, são utilizados em aplicações como os rolos de correias transportadoras, onde têm de suportar cargas radiais pesadas. Nestes rolamentos, o rolo é um cilindro, pelo que o contacto entre a pista interior e exterior não é um ponto, mas uma linha. Isto distribui a carga por uma área maior, permitindo que o rolamento suporte cargas muito maiores do que um rolamento de esferas. No entanto, este tipo de rolamento não foi concebido para suportar grandes cargas de impulso.

Uma variação deste tipo de rolamento, designada por rolamento de rolos de agulhas, utiliza cilindros com um diâmetro muito pequeno. Isto permite que o rolamento se encaixe em locais apertados.

Rolamentos axiais de esferasOs rolamentos de esferas, como o apresentado à esquerda, são utilizados principalmente em aplicações de baixa velocidade e não suportam muita carga radial. Os bancos de bar e as mesas giratórias Lazy Susan utilizam este tipo de rolamento.
Rolamentos axiais de rolosAs rodas dentadas, como a ilustrada à direita, podem suportar grandes cargas axiais. Encontram-se frequentemente em conjuntos de engrenagens, como nas transmissões de automóveis, entre as engrenagens e entre a caixa e os veios rotativos. As engrenagens helicoidais utilizadas na maioria das transmissões têm dentes angulares - isto provoca uma carga axial que tem de ser suportada por um rolamento.

Rolamentos de rolos cónicos pode suportar grandes cargas radiais e de impulso.

Os rolamentos de rolos cónicos são utilizados em cubos de automóveis, onde são normalmente montados aos pares em direcções opostas, de modo a poderem suportar o impulso em ambas as direcções.