Rolamento de esferas

As esferas rolam entre dois anéis e apoiam um veio em rotação. A produção industrial exige superfícies duras e geometria controlada; um modelo de madeira rodado à mão mostra o movimento.

O que é

Um rolamento de esferas apoia um veio e permite que este rode dentro de um suporte. O anel interior acompanha o veio; o anel exterior fica alojado no suporte. Entre ambos, as esferas percorrem ranhuras circulares chamadas pistas de rolamento. Uma gaiola mantém a separação entre elas, limita o contacto entre esferas vizinhas e orienta o seu movimento.

A estampa mostra um rolamento radial moderno em aço. Numa máquina, a escolha depende das forças, da velocidade, da montagem e do ambiente. A capacidade de carga resulta da geometria, do aço e dos ensaios do fabricante, pelo que um rolamento que roda suave entre os dedos pode não servir para o trabalho.

Como funciona

A película está ampliada fora de escala; a carga passa pelos contactos entre a esfera e as pistas.

Quando o veio arrasta o anel interior, as esferas rodam sobre si próprias e deslocam-se em torno do eixo. Pequenas zonas de contacto transmitem a força de um anel para o outro. A gaiola conserva o espaçamento, e são as esferas e as pistas que suportam a carga. As ranhuras guiam as esferas, enquanto a montagem mantém os anéis coaxiais. Uma marca numa pista ou uma esfera demasiado grande chega para perturbar esse movimento regular.

O rolamento reduz o atrito de um veio que deslizaria num apoio liso, mas ficam algumas perdas. Há deslizamentos locais, deformações e resistência do lubrificante, e os vedantes de contacto acrescentam atrito. O óleo ou a massa lubrificante têm de ser adequados ao serviço, e o excesso aquece o rolamento. Poeiras, desalinhamento e folga inadequada gastam pistas e esferas.

Como fazer

O demonstrador roda apenas à mão e não suporta qualquer carga útil.

Para observar o princípio, comprar um lote de esferas de aço com referência identificável e diâmetro declarado pelo fornecedor. Guardar esses dados e medir as esferas antes de desenhar as peças. Tornear dois anéis concêntricos de madeira dura com pistas opostas, arredondadas e lisas. Prever um conjunto desmontável para introduzir as esferas. Fechar depois sobre elas as placas laterais com dobradiça, com tudo parado, para que não possam escapar. Uma gaiola fina de madeira, com aberturas para as esferas, mantém a separação sem as apertar nem roçar fortemente nos anéis.

Montar o veio e os anéis no mesmo eixo. Verificar em repouso todas as fixações e a retenção das esferas, depois rodar devagar à mão. Se houver um ponto de prisão, parar e desmontar para procurar a causa. Pode juntar-se uma gota de óleo leve, se a madeira o tolerar.

Nunca motorizar o demonstrador, instalá-lo num veículo, usá-lo para elevar cargas ou apoiar uma pessoa. As esferas pequenas podem ser engolidas ou projetadas se a retenção falhar. No torno, prender bem a peça, usar óculos e recolher o cabelo e as mangas. Não aproximar luvas nem instrumentos de medição de uma peça em rotação. A retificação e os tratamentos térmicos exigem uma oficina equipada.

A produção industrial segue uma cadeia mais longa. O torno desbasta os anéis e as ranhuras. Os esboços das esferas são conformados, tratados termicamente de acordo com o aço, retificados e lapidados. Controlam-se dimensões, circularidade, coaxialidade e acabamento superficial, e as esferas são separadas por tamanho antes da montagem, da lubrificação e da verificação da folga. O ensaio manual mostra apenas que o modelo roda sem prender nem perder esferas; não dá velocidade admissível, resistência à fadiga nem capacidade de carga.

História e evolução

Esferas desiguais ao lado das esferas do mesmo diâmetro e bem redondas que a máquina de Fischer produzia em série.

Em 1794, Philip Vaughan patenteou rolamentos de esferas para eixos de carruagens, com esferas de ferro fundido acabadas à mão. Em 1872, Friedrich Fischer abriu em Schweinfurt uma oficina de reparação de máquinas de costura e bicicletas, e comprava esferas inglesas caras e de tamanhos desiguais. Em 1883 construiu uma máquina de retificar que produzia em série esferas do mesmo diâmetro e bem redondas. As fontes divergem quanto ao material: a Schaeffler fala de ferro fundido temperado, a história empresarial publicada pela Gale de aço temperado. A patente da máquina melhorada chegou em 1890.

A construção de bicicletas fez crescer a procura de esferas uniformes, e os automóveis e a maquinaria alargaram depois o mercado. Hoje muitas esferas nascem de troços curtos de arame prensados em esboços antes da retificação e da lapidação. Rolos, agulhas e esferas cerâmicas servem usos específicos. A duração do rolamento continua a depender do fabrico, da montagem, de uma lubrificação adequada e da proteção contra a sujidade.