Rolamentos de rolos de agulhas: 60 anos e ainda evoluindo

Jul 20, 2023

Embora o projeto básico de um rolamento de rolos de agulhas não tenha mudado muito nos últimos 60 anos, os desenvolvimentos contínuos resultaram em novos projetos de gaiolas que fornecem cinco vezes a vida útil e o dobro da classificação de carga estática de suas contrapartes originais. já estará familiarizado com as vantagens técnicas fornecidas por um rolamento de rolos de agulhas – a capacidade de lidar com cargas relativamente altas em um envelope de design compacto. Esta vantagem técnica tornou o rolamento de rolos de agulhas a escolha preferida de rolamento em uma ampla variedade de aplicações de transmissão de energia industrial e automotiva ao longo dos anos. Um rolamento de rolos de agulhas é um rolamento que usa pequenos rolos cilíndricos. Esses rolos são usados ​​para reduzir o atrito de uma superfície rotativa. Em comparação com os rolamentos de esferas, os rolamentos de rolos de agulhas têm uma grande área de superfície que está em contato com os munhões da pista do rolamento. A estrutura típica de um rolamento de rolos de agulhas compreende uma pista interna (ou às vezes apenas um eixo), uma gaiola de agulhas que orienta e contém os rolos de agulhas, os próprios rolos de agulhas e uma pista externa. Existem muitos projetos diferentes de rolamento de rolos de agulhas, incluindo copo estirado, pista de precisão, rolo com gaiola e rolo axial. Aqui, consideramos o tipo de rolo com gaiola. A função de um rolamento de rolos de agulha com gaiola é suportar cargas radiais e velocidades de rotação. Aqui, uma gaiola guia e retém os rolos. Os projetos com gaiolas normalmente vêm em projetos de fileira simples e dupla, com uma ampla variedade de materiais de gaiola disponíveis, incluindo aço, plástico (PA66) e alumínio. Projetos de rolamentos de várias carreiras aumentam a capacidade de carga. Gaiolas, sejam de aço ou plástico, podem ser feitas em uma variedade de construções diferentes, incluindo gaiola sólida, bipartida simples e metades bipartidas (duas peças). Essas gaiolas também podem incorporar passagens de lubrificação e outros recursos personalizados. Aplicações típicas para rolamentos de agulhas com gaiola são caixas de engrenagens, sistemas de transmissão de energia automotiva, motores de dois e quatro tempos, conjuntos de engrenagens planetárias e compressores de ar. Independentemente de qual tipo dos quatro tipos principais de rolamento de rolos de agulhas é selecionado para uma aplicação, os engenheiros devem considerar uma variedade de fatores antes de tomar sua decisão o mais cedo possível na fase de projeto: o envelope de tamanho/projeto, tipo de carga, capacidade de carga, velocidade, temperatura, desalinhamento, alojamento e especificações do eixo, vida útil e requisitos de lubrificação. Em 1949, no final da Segunda Guerra Mundial, os fundadores da INA (agora The Schaeffler Group), Dr. Georg Schaeffler e seu irmão, Wilhelm, inventaram um novo tipo de rolamento de agulhas, o Rolamento de rolos de agulhas com gaiola INA. Foi durante a fabricação de rolamentos para o exército dos EUA que Georg Schaeffler considerou pela primeira vez como superar as desvantagens dos rolamentos de rolos de agulhas completos. Naquela época, os projetos de rolamentos com corpos rolantes tendiam a entortar, especialmente em altas velocidades de operação, e assim sofriam de um aumento na resistência ao atrito (calor). Além disso, o rolamento travou facilmente onde a folga era apertada. A solução do Dr. Georg Schaeffler em 1949 foi guiar as agulhas axialmente em uma gaiola. O rolamento de rolos de agulhas com gaiola superou essas desvantagens enquanto também oferecia altas velocidades e baixo atrito. Trabalhando com uma equipe de engenheiros da INA, Georg desenvolveu a ideia até que estivesse pronta para produção em massa e então partiu com seu irmão munido de uma caixa de amostras para convencer os clientes das vantagens de seu novo rolamento de agulhas.Durante os primeiros anos, O desenvolvimento da INA esteve intimamente ligado à indústria automóvel. De fato, o primeiro alvo para o rolamento de agulhas com gaiola foi a indústria automotiva e alguns dos primeiros clientes a se converterem à nova tecnologia foram a Mercedes Benz e a Adler Motorcycles. O negócio de rolamentos da INA realmente começou. Em pouco tempo, o rolamento de agulhas com gaiola do Dr. Schaeffler tornou-se um elemento essencial em muitos projetos de máquinas e plantas automotivas e industriais. É notável que o gênio da engenharia do rolamento de agulhas com gaiola do Dr. Schaeffler ainda esteja em uso em seu projeto original hoje. No entanto, o projeto original não ficou parado ao longo dos anos, mas foi aprimorado continuamente e adaptado para atender às demandas cada vez mais diversas. O rolamento de rolos de agulhas com gaiola INA deu uma contribuição significativa para o desenvolvimento de veículos menores, mais eficientes e econômicos. Ainda hoje seria difícil imaginar um sistema de transmissão automotiva que não usasse rolamentos de rolos de agulhas. Atualmente, os rolamentos de rolos de agulhas INA são fabricados em mais de 15.000 variantes, com novos designs personalizados para atender aos requisitos especiais das aplicações do cliente. os rolamentos de rolos de agulhas formam o núcleo da linha, especialmente com a recente introdução do padrão de qualidade premium X-life da Schaeffler. Os rolamentos de rolos de agulhas produzidos com a qualidade X-life agora oferecem um aumento de 13% na capacidade de carga dinâmica em comparação aos rolamentos convencionais, o que corresponde a um aumento de 50% na vida útil. e temperaturas mais baixas do rolamento, o que, por sua vez, resulta em um rolamento mais eficiente em termos de energia. Além disso, o aumento na capacidade de desempenho permite que o rolamento seja reduzido para a aplicação, com reduções correspondentes no peso do rolamento e seus requisitos de espaço. podem ser adquiridos com o uso de novos revestimentos e materiais de rolamentos. Um projeto atualmente em andamento na Divisão Automotiva da Schaeffler envolve o redesenho de um conjunto de engrenagens planetárias de alta velocidade para uma caixa de câmbio automática em um novo veículo de passageiros elétrico híbrido.Stewart Davies, Engenheiro de Aplicação Sênior na Schaeffler (Reino Unido) Ltd comenta: "A indústria automotiva hoje está sob pressão crescente para produzir veículos mais eficientes em termos de combustível com menores emissões de CO2. Um método para conseguir isso é melhorar o consumo de combustível do veículo reduzindo o atrito em todo o acionamento trem. Isso significa reduzir o peso do veículo como um todo reduzindo o peso de componentes individuais." em jogo."Davies diz que um projeto especial de gaiola para o rolamento de rolos de agulhas e recursos aprimorados que melhoram as características de fluxo de lubrificação do rolamento resultaram em um design de rolamento de menor atrito, o que permitiu que o conjunto de engrenagens planetárias do cliente para os diferenciais elétricos a ser reduzido em tamanho, pesando 17 por cento menos do que o sistema original. Os rolamentos, em combinação com o fluxo de óleo otimizado através do transportador, permitiram velocidades de operação 20 por cento mais altas (até 8.000 rpm). menor para acomodar o eixo e o orifício do alojamento da engrenagem é acabado para suportar uma pista de rolamento. Caso contrário, seria necessário um anel externo ou interno", explica Davies. . Isso inclui designs de divisão única, tipos de meia concha e divisão única com conexões de barra de mola diagonal. No final dos anos 1980 até o início dos anos 1990, as melhorias no design da gaiola foram focadas em designs mais finos com massa reduzida. Outras melhorias incluíram novos recursos de projeto que ajudaram a mover o lubrificante de forma mais eficaz em todas as áreas do rolamento, levando a um melhor fluxo de óleo. Originalmente, as gaiolas foram projetadas simplesmente para guiar os corpos rolantes. No entanto, mais recentemente, os rolamentos de rolos de agulhas estão sendo fornecidos com designs de gaiola muito aprimorados, incluindo, por exemplo, gaiolas especiais com pré-processamento. A precessão não apenas ajuda a espalhar o desgaste entre todos os rolos, mas também distribui o lubrificante ao redor do rolamento. 'Falso brinell' é um modo de falha típico para rolamentos de rolos de agulhas com gaiola, particularmente em aplicações de transmissão de energia. Esses modos de falha são comumente causados ​​por microvibração e movimentos entre os corpos rolantes e os munhões da pista, criando condições de contato metal-metal. oferecem capacidades de carga estática até 25% maiores para um rolamento de tamanho semelhante, o que equivale a mais do que o dobro da classificação de carga dinâmica. Para aplicações com pequenos movimentos múltiplos, a vida útil do rolamento geralmente aumenta de três a cinco vezes. Para obter mais informações, visite www.schaeffler.co.uk