Rolamento radial ou rolamento axial: Qual usar? Quais as diferenças?

Uma das principais formas de classificar um rolamento é de acordo com a direção da carga que ele pode suportar. Dessa forma, o rolamento pode ser do tipo rolamento axial ou rolamento radial.

Mas, o que isso significa na prática?

Antes de tudo, o rolamento é um elemento de máquina. Ele permite que eixos girem com pouco atrito. E isso só é possível devido aos elementos rolantes que ele possui.

No entanto, quase sempre é submetido a cargas e esforços. Logo, saber qual carga exerce sobre eles, permite dimensioná-lo da maneira correta.

Quer saber mais sobre as principais diferenças entre os rolamentos axiais e radiais? 

Estas e outras dúvidas você vai conferir nesse artigo. Veja tudo sobre o assunto e entenda melhor qual modelo usar.

Vamos começar explicando a diferença entre eles.

Qual a diferença entre rolamento axial e radial?

Carga radial

O rolamento radial, é projetado para suportar cargas que exercem força na direção perpendicular ao eixo (na direção de seu raio). Na carga radial ocorre exatamente isso, força paralela ao raio ou perpendicular ao eixo.

Carga Axial

Já no rolamento axial, a carga é exercida na mesma direção do eixo. Chamada de carga axial ou carga de impulso. Uma carga axial cria força paralela ao eixo ou perpendicular ao raio.

Apesar de a classificação principal ser rolamentos axiais e radiais, existem rolamentos que suportam cargas combinadas (nas duas direções).

Agora que você já sabe o conceito, vamos ver os principais modelos e como funciona cada um deles.

Tipos de rolamento axial

O rolamento axial de esferas apresenta duas formas construtivas básicas.

Rolamento Axial de Esferas de Escora Simples

O rolamento axial de esferas de escora simples suporta carga axial em apenas um sentido.

É composto por dois anéis e uma única carreira de esferas com gaiola.

Os anéis têm um canal e a gaiola tem as esferas embutidas nela.

O anel instalado no eixo recebe a denominação de anel interno. Consequentemente, o anel instalado no alojamento é denominado de anel externo.

Rolamento Axial de Esferas de Escora Dupla

Os rolamentos axiais de esferas de escora dupla suportam cargas em ambos os sentidos.

São constituídos por um anel de eixo, dois anéis de caixa, dois conjuntos axiais de gaiolas e esferas e o anel central (anel intermediário) que é o instalado no eixo.

É possível montar as várias partes separadamente.

Rolamento axial de rolos cilíndricos

Os rolamentos axiais de rolos são projetados para aguentar altas cargas na direção axial, além de carga de impacto. No entanto, eles não devem ser submetidos a nenhuma carga radial.

Os rolos são projetados com uma curva suave em suas extremidades para evitar uma concentração de tensão no ponto de contato dos rolos com a pista.

Há duas variações de construção neste tipo de rolamento industrial:

1. Rolamento axial de rolos de escora simples: é o modelo padrão para rolamentos axiais de rolos cilíndricos e recebe esse nome por suportar a carga axial em apenas um dos sentidos do eixo.
2. Rolamento axial de rolos de escora dupla: como o nome diz, este tipo suporta cargas nos dois sentidos ao longo do eixo. Este rolamento pode ser montado através de dois conjuntos de gaiola e rolos cilíndricos axiais e duas arruelas de eixo ou de mancal, mais uma arruela intermediária.

Rolamento axial de agulhas

Esse tipo de rolamento axial é fabricado com uma gaiola que permite a adição de vários rolos de agulha aos rolamentos. Assim, garante suporte a altas cargas axiais.

Devido ao pequeno diâmetro desse tipo de rolo, rolamentos axiais de agulhas ocupam pouquíssimo espaço sobre o eixo.

Em sua forma padrão os rolamentos de agulha podem suportar cargas em apenas uma direção, mas se forem combinados aos pares, com uma arruela intermediária, pode-se construir um rolamento axial de agulhas de dupla escora.

Alguns modelos de rolamentos axiais de agulhas vêm com um flange centralizador que serve para posicionar a arruela de forma correta sobre o eixo e facilitar a montagem da mesma sobre o mancal. Esses modelos podem ser combinados com rolamentos radiais de agulha para suportar cargas nas duas direções.

Rolamento axial autocompensador de rolos

Este tipo de rolamento axial apresenta rolos assimétricos e consegue suportar tanto cargas axiais quanto radiais durante o serviço.

Apresenta grande número de rolos, para maior suporte de carga. O desenho curvo nas laterais dos rolos, em conjunto com a concavidade da pista, permite que o rolamento ajuste sua posição quando não há alinhamento do eixo.

O design desse tipo de rolamento varia de acordo com o tamanho dos rolos, sendo que os maiores são usados para aumentar a capacidade de suporte de carga da peça.

Os rolamentos com rolos de tamanho convencional têm gaiolas de aço (estampadas ou usinadas, do diâmetro do rolamento).

Figura 4 – rolamento autocompensador de rolos

Tipos de Rolamento radial

O rolamento de esfera é bastante versátil e é o tipo de rolamento industrial mais utilizado. Eles são apropriados para aplicações em alta velocidade e requerem pouca manutenção.

Esse tipo de rolamento apresenta algumas variações construtivas, como mostrado a seguir.

Figura 5 – rolamento radial de esferas em corte

Variação em número de carreiras

O mais comum é que o rolamento de esfera apresente apenas uma carreira de elementos rolantes, mas eles também podem vir com duas carreiras de esferas quando for necessário suportar maiores cargas durante a aplicação.

Rasgos de entrada

O rolamento rígido de esfera de uma carreia com rasgos de entrada possui em sua pista externa e interna da peça um rasgo que permite receber mais esferas do que um rolamento de esfera comum.

Quando comparado com esse tipo de rolamento, o rolamento de esfera com rasgos de entrada apresenta maior capacidade de suportar cargas radiais, mas sua capacidade de carga axial é limitada.

Forma de proteção das esferas

Os rolamentos de esferas podem vir com ou sem proteção para seus elementos rolantes. As proteções diferem de acordo com suas funções, sendo elas:

• Placas de proteção: são feitas de aço laminado (ou de aço inox, em rolamentos feitos deste mesmo material). A placa é presa à pista externa, e é utilizada em aplicações em que é a pista interna que gira.
• Vedação sem contato: Este tipo de vedação confere uma melhor proteção às esferas do que as placas de proteção, e podem trabalhar nas mesmas velocidades. A fresta entre o selo e a pista interna é extremamente estreita.
• Vedação de baixo atrito: Esta vedação também é feita de aço laminado e provê proteção ainda melhor do que as das vedações sem contato.

Rolamento radial de esfera de contato angular

Este tipo de rolamento radial apresenta pistas com formato tal que os pontos de contato das esferas com elas não são paralelos ao plano radial, formando um ângulo ɑ com ele, como mostra a Figura 6.

Devido ao contato em ângulo das esferas com as pistas interna e externa, o rolamento de esfera de contato angular pode suportar cargas radiais e axiais.

A capacidade de suporte de carga axial aumenta com ângulo de contato, que é o ângulo formado entre uma reta que cruza os dois pontos de contato da esfera (com a pista interna e a externa) e o eixo axial.

Figura 6 – ângulo de contato em rolamento de esfera de contato angular

Modelos de rolamentos de esferas de contato angular

Os três modelos de rolamento de esfera de contato angular mais comuns são os de uma carreira de esferas, duas carreiras de esferas e quatro pontos de contato.

Em comum aos três modelos há o fato de que todos são construídos de forma a maximizar o número de esferas nas carreiras, fazendo com que os três modelos apresentam alta capacidade de suporte de carga.

Além disso, todos eles também são apropriados para altas velocidades e acelerações bruscas.

Rolamento de esfera de contato angular com uma carreira:

Este modelo suporta cargas axiais, em um sentido. Por esta razão eles normalmente são montados aos pares.

Há três formas comuns de montagem:

#1 – montagem tandem é usada quando um rolamento apenas não é capaz de suportar a carga axial, essa montagem só suporta a carga em uma direção.

#2 – montagem em O, em que os rolamentos ficam pareados verso com verso, permite suporte de carga em ambos sentidos na direção axial. Nesta montagem a direção dos ângulos de contato ficam iguais aos dos rolamentos de duas carreiras, fazendo deste um arranjo bastante robusto.

#3 – montagem em X, em que os rolamentos ficam pareados face-a-face, também suporta a carga axial em ambos os sentidos, porém é menos robusta que é montagem em O. Em compensação, ela é menos sensível a desalinhamentos.

Figura 7 – arranjo tandem, em O e em X, respectivamente

Rolamento de esfera de contato angular com duas carreiras:

Este modelo suporta cargas axiais em ambos os sentidos. Além disso, eles suportam mais carga do que os rolamentos com uma carreira de mesmo diâmetro.

Rolamento de esfera com quatro pontos de contato:

Este modelo também suporta cargas axiais nos dois sentidos, mas é mais estreito e ocupa menos espaço do que o rolamento com duas carreiras de esferas.

Rolamentos autocompensadores de esferas

O rolamento radial de esfera do tipo autocompensador consegue se ajustar a eixos que se desalinham ou sofrem deflexão em serviço.

Isso é possível devido ao formato esférico da pista externa, que permite que as duas carreiras de esferas deslizem em ângulos em relação ao plano radial do rolamento. No anel interno há duas pistas, uma para cada carreira.

Figura 8 – rolamentos autocompensadores se adaptam a desalinhamentos

Este tipo de rolamento sofre menos com atrito em comparação a outros modelos de rolamentos de esferas, podendo trabalhar em altas velocidades sem grande aumento de temperatura. Por causa disso, a vida útil destes rolamentos é mais extensa e os intervalos para sua manutenção podem ser mais espaçados.

A carga mínima de trabalho destes rolamentos é bem baixa e eles podem ser utilizados para reduzir ruídos e vibrações em máquinas.

Os rolamentos autocompensadores podem ser abertos ou vedados, como os rolamentos rígidos de esferas. Porém, uso de vedações reduz um pouco o ângulo de desalinhamento tolerado pelo rolamento.

Rolamentos radial de rolos cilíndricos

Esse tipo de rolamento de rolo utiliza cilindros como elementos rolantes. Eles apresentam alta capacidade de carga e rigidez.

Importante: Os rolamentos SKF possuem detalhes construtivos que aumentam sua qualidade.

Todos os modelos de rolamentos de rolos possuem um formato de flange aberto nos cantos de suas pistas que serve para formar um filme lubrificante durante o serviço, diminuindo o atrito. Além disso, o perfil em curva logarítmica suaviza a extremidade do cilindro, reduzindo a concentração de tensão neste ponto.

As principais variações construtivas nestes rolamentos são quanto aos números de carreiras (uma, duas ou quatro), e na presença ou não de gaiola. O aumento do número de carreiras leva a um maior suporte de carga radial.

Figura 9 – rolamentos com 1, 2 e 4 carreiras de cilindros

Rolamento Radial de rolos com ou sem gaiola

A presença de gaiolas permite que os rolamentos sejam submetidos a maiores velocidades e acelerações.

Os rolamentos sem gaiola devem ser usados em velocidades moderadas, mas em compensação ausência da gaiola permite adição de mais rolos, fazendo com que este design suporte cargas radiais ainda mais altas.

O rolamento de rolo cilíndrico de alta capacidade tem um design que permite um alto suporte de cargas, mas com a presença de uma gaiola. Assim, permitindo que ele também seja usado em aplicações de alta velocidade.

Os rolamentos de rolos cilíndricos também diferem com relação aos formatos dos flanges de seus anéis internos e externos. Podem ser integrados, não integrado ou ausente.

Essas variações servem para acomodar o rolamento sobre o eixo da forma mais apropriada, a depender da aplicação.

Rolamentos radial de agulha

Esse tipo de rolamento industrial apresenta rolos cilíndricos cujos diâmetros são bastante pequenos em relação aos seus comprimentos, por isso eles são chamados de agulhas.

Esta modificação objetiva reduzir os efeitos de picos de tensão e aumentar a vida útil do rolamento.

Estes rolamentos são bastante apropriados em aplicações nas quais o espaço disponível para o rolamento é mais limitado, devido ao diâmetro menor do rolo agulha.

Dessa forma, este rolamento consegue ter mais rolos na sua pista, o que aumenta sua robustez e sua capacidade de suporte de carga.

Os rolamentos radiais de agulha apresentam variações construtivas apresentadas a seguir.

Figura 10 – Rolamento de agulha

Rolamento de agulha com capa estampada

Este tipo de rolamento de agulha é o mais indicado quando o espaço é muito limitado. O anel externo deixa o rolamento profundo, acomodando os rolos por completo, e a espessura de sua parede é muito pequena.

Podem vir com aberturas dos dois lados, de um lado (usado apenas em extremidades de eixos), e com ou sem selos de proteção.

Em rolamentos de aberturas dos dois lados e sem selos, o número de rolos agulha pode chegar ao máximo, levando a uma alta capacidade de suporte de carga (mas como uma limitação de aplicação a velocidades moderadas).

Rolamentos de agulha combinados

Aqui, um rolamento de agulha radial é combinado com um rolamento axial, que pode ser um rolamento de esferas de contato angular, axial de esferas ou axial de rolos cilíndricos.

• A combinação do rolamento de agulha com o de esferas de contato angular suporta altas cargas radiais. As cargas axiais suportadas por este rolamento devem ser leves. Este rolamento combinado pode trabalhar em altas velocidades.
• Rolamento de agulha combinado com axial de esferas é apropriado em aplicações cuja carga radial é moderada e a carga axial é leve e em apenas um sentido. Os modelos com gaiolas podem trabalhar em velocidades mais altas.
• O rolamento de agulha combinado com axial de rolos cilíndricos vem sem pista interna, mas pode ser combinado com uma pista onde o eixo não puder ser tratado por endurecimento. Suporta cargas axiais em apenas um sentido.

Rolamentos de rolos cônicos

Os rolos deste rolamento têm a forma de tronco de cone, assim como os anéis internos e externos.

A lateral do cone forma um ângulo que normalmente varia entre 10 e 30 graus em relação a direção axial. Este ângulo é chamado de ângulo de contato e quanto maior ele for, maior será a capacidade de suporte de carga axial do rolamento.

Esta geometria permite que os rolamentos de rolos cônicos suportem tanto cargas radiais quanto axiais. Esse tipo de rolamento apresenta algumas variações construtivas que são mostradas a seguir.

Figura 11 – rolamento cônico de uma carreira, combinados (tandem) e de carreira dupla

Rolamentos de rolos cônicos de uma carreira

O design interno da pista em forma de cone, o formato dos elementos rolantes e seu acabamento superficial são feitos de modo a permitir que eles trabalham com menos atrito. Sendo assim, diminui a temperatura durante o serviço, reduz a necessidade do uso de lubrificação e de paradas de manutenção.

Rolamentos de rolos cônicos combinados

Como já foi dito, os rolamentos podem ser combinados aos pares em três tipos de arranjo: tandem, em X e em O. A configuração vai depender da aplicação do eixo.

Ela serve para posicionar e fixar o eixo na direção axial em ambos os sentidos, portanto pode ser fixado tanto na posição certa quanto na pré-carga apropriada.

O arranjo em X pode se adaptar a desalinhamentos e suporta cargas axiais em ambos os sentidos.

O arranjo em O também suporta ambas as cargas axiais, além de suportar momento de inclinação.

Já o arranjo em tandem só suporta carga axial em uma direção e é usado quando apenas um rolamento não é suficiente para suportar essa carga.

Rolamentos cônicos de carreira dupla

Esse tipo de rolamento tem várias características em comum com os dois tipos citados anteriormente, porém apresenta uma capacidade de suporte de carga maior devido à sua carreira de rolos extra.

Ele pode ser usado em aplicações onde há ação de cargas pesadas tanto na direção radial quanto na axial.

Rolamento autocompensador de rolos

Esse tipo de rolamento apresenta duas carreiras de rolos que ficam acomodados em pistas separadas do anel interno. Contudo, como a pista do anel externo é côncava, ela permite que os rolos se ajustem em caso de mudança de inclinação do eixo (em outras palavras, em caso de desalinhamento). Este tipo de rolamento suporta altas cargas tanto no sentido radial quanto no axial.

O design levemente curvado da lateral dos rolos desse rolamento, juntamente com o formato côncavo da pista, permite uma maior distribuição de tensões sobre o rolo. Evitando a concentração de tensões nas extremidades dos elementos rolantes.

O anel interno do rolamento tem certo grau de liberdade para girar em torno da direção radial se for necessário. Assim, ele acaba permitindo que os rolos presentes em regiões da pista sem carga se desloquem para áreas onde há carga, ou seja, ajudando a distribui-la de maneira sobre os elementos.

Figura 12 – rolamento autocompensador de rolo e sua capacidade de ajuste

Os rolamentos autocompensadores de rolos da SKF apresentam as seguintes variações de design:

#1 – Rolamento do tipo CA têm gaiola usinada em latão e contêm flanges de retenção em ambos os lados das carreiras. Estes flanges servem para manter os rolos no lugar durante a montagem ou manutenção, não sendo responsável pelo suporte de cargas vinda de nenhuma direção. Apresentam também um anel guia no anel interno.

#2 – Rolamento do tipo CC e E não possuem flanges, mas possuem um anel guia. Este anel fica localizado no anel interno no modelo CC e na gaiola no modelo E. As gaiolas de ambos os modelos são feitas de aço estampado.

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