Guia para seleção e manutenção de rolamentos autocompensadores de deslizamento

No vasto mundo do projeto mecânico, existe um componente despretensioso, porém crítico, que resiste silenciosamente a pressões tremendas e, ao mesmo tempo, garante a operação suave do equipamento: a rótula esférica. Assim como as articulações humanas permitem movimentos flexíveis, estes rolamentos servem como “juntas” de máquinas, garantindo-lhes a capacidade de se moverem livremente sob condições de trabalho complexas.

As rótulas esféricas são elementos de rolamento prontos para montagem que consistem em um anel interno esférico e um anel externo relativamente móvel. Seu design exclusivo permite movimentos de ajuste espacial entre eixos e mancais, incluindo:

• Movimento rotacional:Permite que os componentes girem dentro de uma determinada faixa de ângulo.
• Movimento de inclinação:Permite que os componentes se inclinem dentro de ângulos específicos.
• Movimento oscilante:Permite movimentos oscilantes alternativos.
• Capacidade de auto-alinhamento:Compensa o desalinhamento do eixo causado por erros de fabricação ou instalação.

Ao contrário dos rolamentos (como os rolamentos de esferas), os rolamentos autocompensadores de deslizamento transmitem cargas estáticas e dinâmicas (incluindo cargas alternadas) diretamente através das superfícies deslizantes, classificando-os como rolamentos deslizantes. Quando combinados com caixas de rolamentos, eles formam unidades completas prontas para montagem, comumente conhecidas como terminais de rótula.

Com base nos materiais dos pares de atrito, as rótulas esféricas são categorizadas em vários tipos principais:

• Liga de aço/cobre:Requer lubrificação e manutenção. Adequado para cargas alternadas, movimentos rotacionais médios a grandes e velocidades de deslizamento moderadas.
• Aço/aço:Semelhante à liga de aço/cobre, requer lubrificação para condições de trabalho comparáveis.
• Composto de aço/PTFE:Livre de manutenção devido às propriedades autolubrificantes do PTFE. Ideal para cargas unidirecionais e cargas de impacto pequeno a médio. Os ângulos máximos de inclinação não devem ser excedidos.

Os fabricantes oferecem rótulas especializadas, incluindo versões com anéis externos alargados (tipo S) e diversas séries de tamanhos (K, E, G, W). As opções incluem tipos isentos de manutenção (revestidos com PTFE) ou com necessidade de manutenção (relubrificáveis), disponíveis em aço inoxidável, aço para rolamentos, aço de corte livre ou materiais temperados de alta resistência, com ou sem vedações.

Uma variante exclusiva incorpora elementos rolantes, funcionando de forma semelhante aos rolamentos autocompensadores de esferas ou rolos. Eles seguem os padrões de rolamentos autocompensadores de dimensões, ao mesmo tempo que adotam padrões de rolamentos para classificações de carga, tornando-os adequados para cargas alternadas, grandes movimentos rotacionais em velocidades médias-altas e rotações completas.

As rótulas esféricas estão em conformidade com a norma DIN ISO 12240-1, que padroniza séries de tamanhos, dimensões, tolerâncias e folga interna radial. Embora o padrão permita ampla variação em pares de atrito, materiais e tratamentos de superfície, as convenções de marcação, classificações de carga e cálculos de vida útil permanecem específicos do fabricante. Apesar dos desafios iniciais de intercambialidade, normalmente existem alternativas adequadas entre os fabricantes.

Esses rolamentos atendem a diversos setores, incluindo construção de fábricas, máquinas de panificação, sistemas de transporte, equipamentos agrícolas, processamento de alimentos, máquinas têxteis, robótica, construção de estradas, fabricação de veículos, veículos ferroviários, tecnologia médica e processamento de rações. Soluções personalizadas estão disponíveis para aplicações especializadas através da colaboração com parceiros técnicos.

Como elementos de rolamento deslizante prontos para montagem, as rótulas esféricas apresentam anéis internos e externos esféricos que permitem rotação, inclinação e articulação sem pressão nas bordas. Eles acomodam o desalinhamento estruturalmente necessário e compensam os desvios relacionados à fabricação.

Os critérios de seleção incluem capacidade de carga, cargas operacionais e requisitos de vida útil e segurança operacional. A capacidade de carga é indicada pelas cargas nominais nas tabelas de dimensões, embora esses valores variem entre os fabricantes devido à ausência de definições padronizadas.

As rótulas esféricas padrão operam efetivamente entre -10°C e +80°C. As faixas de temperatura para versões seladas (RS) e designs de elementos rolantes são especificadas na documentação técnica.

• Classificação de carga estática (C0):A carga estática radial não causa deformação permanente quando estacionária, assumindo temperatura ambiente normal e suportando adequadamente os componentes circundantes.
• Classificação de carga dinâmica (C):Usado para estimar a vida útil sob cargas dinâmicas, embora a capacidade real dependa de fatores como tipo de carga, ângulos de rotação/inclinação, perfis de velocidade, folga do rolamento, atrito, lubrificação e temperatura.

• Classificação básica de carga estática (C0):Corresponde à carga que causa 0,0001 vezes o diâmetro do elemento rolante em deformação permanente.
• Classificação básica de carga dinâmica (C):Representa a carga na qual 90% dos rolamentos idênticos atingem 1 milhão de rotações antes da falha por fadiga da superfície de rolamento.

A seleção do tamanho do rolamento deve considerar cargas, direção (radial, axial ou combinada) e tipo especificados. Em comparação com as caixas terminais de rótula, as rótulas autocompensadoras apresentam maior capacidade de carga estática. O carregamento dinâmico requer verificação através de cálculos de vida útil.

• Rolamentos deslizantes que exigem manutenção
• Rolamentos deslizantes isentos de manutenção
• Rolamentos de elementos rolantes

Tolerâncias padronizadas se aplicam às dimensões do anel externo (diâmetro, largura) e às dimensões do anel interno, observando que os anéis externos bipartidos podem perder temporariamente a circularidade até serem instalados em furos de mancal de precisão.

Definido como a liberdade de movimento radial e axial do anel interno, com folga axial normalmente excedendo a folga radial. As faixas de folga específicas variam entre os designs de elementos deslizantes e rolantes.

Os ângulos máximos de inclinação nunca devem ser excedidos durante a instalação ou operação para evitar danos ao rolamento ou falha da vedação/arruela. Os projetos devem restringir o movimento dentro de ângulos especificados sem aplicar forças excessivas no alojamento, garantindo especialmente uma folga de vedação adequada (especialmente para modelos 2RS).

Como componentes de precisão prontos para montagem, os rolamentos autocompensadores exigem um manuseio cuidadoso:

1. Mantenha a embalagem original até a instalação para preservar a lubrificação.
2. Nunca transmita forças de instalação/remoção através das pistas dos rolamentos para os alojamentos.
3. Certifique-se de que o deslizamento ocorra apenas entre as superfícies interna/externa do anel — e não entre os rolamentos e os eixos/alojamentos — usando ajustes interferentes adequados.

Os ajustes recomendados equilibram as necessidades de interferência, evitando alterações excessivas de folga devido à expansão/contração da pista. Verifique o aperto da conexão, pois os ajustes padrão podem exigir ajustes para aplicações específicas.

A instalação deve respeitar os limites máximos de força para garantir o assentamento adequado do rolamento.

Os rolamentos de pares de fricção metálicos requerem lubrificação periódica para uma vida útil ideal. A graxa inicial é suficiente para cargas muito leves. A eficácia da lubrificação depende da magnitude/tipo de carga (constante, pulsante, alternada), ângulo de rotação e velocidade de deslizamento. Os testes mostram que pequenos ângulos de rotação e velocidades de deslizamento extremas prejudicam a formação de filme lubrificante, assim como o carregamento unidirecional versus cargas alternadas.

Para uma distribuição ideal, lubrifique os rolamentos em condições sem carga. Observe que os fabricantes normalmente fornecem rolamentos apenas com revestimentos anticorrosivos, exigindo lubrificação inicial antes do comissionamento ou imediatamente após a instalação.

• Pares aço/bronze:Use graxa de alta pressão à base de lítio, resistente à corrosão (-20°C a +110°C). Lubrificantes sólidos melhoram o desempenho em limites superiores de temperatura.
• Pares aço/aço:Graxa de alta pressão resistente à corrosão à base de sabão de lítio, com óleo base de alta viscosidade e aditivos de dissulfeto de molibdênio.
• Pares de aço/PTFE:Naturalmente de baixo atrito e livre de manutenção.
• Rolamentos de elementos rolantes:Pré-lubrificado com graxa de sabão de lítio.

Para sistemas de lubrificação centralizados, controle cuidadosamente a dosagem – especialmente para versões vedadas – para evitar o deslocamento da vedação devido à sobrepressão.