O que é um rolamento de ar?
ConsequênciaAcredito que todos estejam familiarizados com o rolamento a ar, um componente essencial das máquinas e equipamentos modernos. Mas o que é um rolamento a ar?
rolamento de gásMancal de deslizamento que utiliza gás como lubrificante. O lubrificante gasoso mais comum é o ar, mas nitrogênio, argônio, hidrogênio, hélio ou dióxido de carbono também podem ser usados conforme a necessidade.
Em compressores de gás, expansores e circuladores, o fluido de trabalho é frequentemente usado como lubrificante.
O termo "mancal de ar" refere-se ao tipo de mancal que suporta a carga com a ajuda da película de ar pressurizada formada entre as superfícies do par deslizante do mancal, sendo que, durante o funcionamento, as superfícies do par deslizante ficam completamente separadas pela película de ar.
Os mancais de ar pertencem à categoria de mancais de deslizamento hidráulicos, que são lubrificados por um fluido durante o funcionamento, sendo o ar o meio lubrificante.
Classificação de mancais de ar
De acordo com o mecanismo de formação da película de ar pressurizada, os mancais de ar são divididos principalmente em duas categorias: mancais aerodinâmicos e mancais aerostáticos.
A película de ar pressurizado do mancal aerodinâmico é formada pela entrada de ar na área de convergência entre as superfícies dos pares deslizantes, devido ao movimento mútuo destes. Essa película de ar tem formato aproximadamente de cunha. Como os mancais aerodinâmicos não necessitam de uma fonte de ar externa, também são chamados de "mancais autoacionados".
A película de ar pressurizado do mancal aerostático é formada pela introdução de ar comprimido externo através do orifício entre as superfícies do par deslizante. Os mancais aerostáticos requerem um suprimento de ar externo limpo.
Características do rolamento de ar
(1) Resistência ao atrito extremamente baixa
Como a viscosidade do gás é muito menor que a do líquido, a viscosidade do ar à temperatura ambiente é apenas 1/5000 da do óleo mecânico nº 10, e a resistência ao atrito do mancal é diretamente proporcional à viscosidade, portanto o atrito dos mancais a gás é menor que o dos mancais lubrificados a líquido.
(2) Ampla gama de velocidades aplicáveis
A resistência ao atrito do mancal a gás é baixa, a elevação de temperatura também é baixa, não ultrapassando 20 a 30 °C mesmo em velocidades de até 50.000 rpm e até 1,3 milhão de rpm. Mancais hidrostáticos podem ser usados também em velocidades muito baixas, inclusive em velocidades nulas.
(3) Ampla gama de temperaturas aplicáveis
O gás permanece gasoso em uma ampla faixa de temperaturas, e sua viscosidade é minimamente afetada pela temperatura (a viscosidade aumenta ligeiramente com o aumento da temperatura, por exemplo, de 20°C a 100°C, a viscosidade do ar aumenta em 23%), portanto, os mancais a gás podem ser usados em uma faixa de temperatura de -265°C a 1650°C.
(4) Baixa capacidade de carga
A capacidade de carga do mancal hidrodinâmico é diretamente proporcional à viscosidade, e a capacidade de carga do mancal pneumático é apenas alguns milésimos da capacidade de carga de um mancal hidrodinâmico de mesmo tamanho. Devido à compressibilidade do gás, existe um limite para a capacidade de carga do mancal dinâmico a gás, e a carga por unidade de área projetada só pode ser aumentada até 0,36 MPa.
(5) Requisitos de alta precisão de processamento
Para melhorar a capacidade de carga e a rigidez da película de ar dos mancais a gás, geralmente utiliza-se uma folga inferior a 0,015 mm em comparação com a dos mancais lubrificados a líquido, sendo necessário, consequentemente, melhorar a precisão das peças.
Aplicação de mancais de ar
O rolamento a ar é um novo tipo de rolamento que utiliza a energia potencial elástica do ar para desempenhar uma função de suporte.
O único lubrificante utilizado é o ar; portanto, a tecnologia de mancais de ar é ideal para peças que devem estar livres de contaminação ou para ambientes de trabalho.
Nos mancais de ar, as esferas são substituídas por almofadas de ar. Talvez uma das aplicações mais conhecidas dos mancais de ar seja em aerobarcos.
Um enorme ventilador sopra ar por baixo do aerobarco, bloqueando a saída de ar através de uma "saia" de borracha elástica. A alta pressão do ar gerada sob o aerobarco sustenta o peso do casco, fazendo com que ele flutue sobre a almofada de ar.
A aplicação de mancais a gás está se tornando cada vez mais ampla e tem sido estudada extensivamente. Atualmente, os mancais a gás podem ser utilizados em máquinas têxteis, máquinas para cabos, máquinas-ferramenta para instrumentos, giroscópios, separadores centrífugos de alta velocidade, brocas odontológicas, refrigeradores que operam em baixas temperaturas, expansores de hidrogênio e circuladores de gás que operam em altas temperaturas.
Data da publicação: 28/03/2025
