Rolamentos lineares e eixos. Por que uma folga entre eles é benéfica?

Rolamentos lineares e eixos não deixam de ser um tipo de guias lineares. Quando pensamos em guias e eixos lineares sempre vem a mente as palavras precisão, rigidez e retilineidade. A palavra precisão na metrologia é a definida como o grau de variação de resultados de uma certa medição. Não é o mesmo que exatidão, que se refere à conformidade com o valor real. A precisão tem como base o desvio-padrão de uma série de repetições da mesma análise

Nas guias lineares utilizamos um termo chamado retilineidade, esse termo indica o erro máximo entre duas paralelas, ou seja entre a linha e a medida indicada e simétrica à linha ideal. Os desvios são chamados de tolerâncias geométricas e são definidas pela norma ABNT 6409 e a rugosidade da superfície pela norma ABNT 6405, baseadas respectivamente nas normas técnicas DIN 620 e 7184.

Os eixos lineares de “precisão” são retificados, oferecendo um baixo grau de rugosidade. As tolerâncias nos eixos retificados são em geral  g6 , h7 e isso garante o deslizamento de uma bucha ou rolamento linear de esferas G6 ou H7 com uma mínima pressão.

Um dos motivos que inviabilizavam o uso de eixos e rolamentos lineares em muitas aplicações é a carga ou o desvio de paralelismo entre o par de eixos, chamados de desalinhamentos. Sistema linear desalinhado significa mais atrito, consequentemente os rolamentos necessitam de maior força para o rolar das esferas dos rolamentos lineares  ou deslize das buchas.  Não muito raro em algumas aplicações com desalinhamento alto, eixos longos ou carga alta, ocorre o travamento do sistema.

Como nem sempre é possível ter o controle das variáveis acima durante a instalação os fabricantes de eixos e rolamentos evoluíram os projetos dos rolamentos lineares para que absorvessem o desalinhamento ao longo do curso. como visto na imagem abaixo:

Vista em Corte de Um rolamento Linear com bucha de esferas – Imagem retirada do Catálogo Thomson RounRail linear Guides

As buchas de esferas, ou melhor os rolamentos lineares, os mais modernos são construídos com um grau de liberdade para um auto alinhamento. Os componentes que promovem um auto alinhamento universal são três e são chamados movimentos “rock”, “roll” e “yaw”.

O primeiro movimento: “rock” – A placa de apoio é projetada para um grau de liberdade de 0,5 ° sobre o anel externo retificado de precisão endurecido (Figuras 3 e 4). Este recurso permite que o rolamento linear absorver o desalinhamento causado por imprecisões no alinhamento. Esta capacidade de balanço fornece entrada e saída suaves das esferas de precisão dentro e fora dos canais da zona de carga, garantindo uma baixa constante coeficiente de fricção. Ao compensar o desalinhamento, cada esfera na área de carga é uniformemente carregada fornecendo a máxima capacidade de carga

Vista de um Movimento “Rock”em um Rolamento Linear – Imagem retirada do Catálogo Thomson Roundrail Linear Guides

O segundo movimento “roll” é a capacidade das esferas rolarem pelas pistas da zona de carga. As pistas, os canais são desenvolvidos com um pequeno raio interno de modo que as esferas tenham liberdade para compensar o desalinhamento torsor e distribuir uniformemente a carga.

Vista interna de um rolamento linear exercendo o movimento roll – Imagem retirada do Catálogo Thomson RoundRail Linear Guides

O terceiro movimento é o “Yaw” e esse movimento é possível devido a liberdade que a placa das pistas de esferas permite com as características dos dois movimentos acima citado (Rock e roll). Os rolamentos lineares que têm essa liberdade absorvem a inclinação causada pelo desalinhamento. O resultado é um coeficiente de atrito baixo e constante.

Vista interna em corte de um rolamento linear exercendo o movimento “Yaw” – Imagem Retirada do Catálogo Thomson RoundRail Linear Guides

Bem! com o conhecimento dos componentes responsáveis pelo autoalinahmento conclui-se que uma capacidade de absorção de 0,5 grau em sistemas de eixos e rolamentos não é de todo maléfico. É graças a esse sistema que conseguimos ter movimentos suaves de baixo atrito em eixos lineares com ou sem suporte utilizando eixos lineares. Obviamente se o desalinhamento é maior que meio grau essa eficiência vai se perdendo e em casos mais graves podem chegar ao travamento do sistema linear de eixos e buchas de esferas (rolamento linear).

kalatec: Linha completa de eixos e rolamentos lineares

Referências  bibliográficas: https://www.thomsonlinear.com/downloads/bearings_guides/RoundRail_LinearGuides_Components_cten.pdf