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Stefan Niermann Diretor da Divisão de Tecnologia Linear drylin na igus GmbH igus®, Lda. Tel.: +351 226 109 000 · Fax: +351 228 328 321 info@igus.pt · www.igus.pt
Tal como acontece nos elementos de rotação, a mesma distinção é feita nos sistemas de guiamento linear: deslizantes ou com esferas. O sistema tradicional é o chamado guiamento linear de esferas. Graças à evolução dos plásticos de elevada performance é possível realizar sistemas de guiamento linear isentos de lubrificação, especialmente indicados para aplicações exigentes.
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Deslizamento ou rolamento? Comparação dos sistemas de guiamento linear deslizantes com os de rolamentos de esferas
Em termos históricos, os casquilhos deslizantes são o tipo mais antigo de casquilho. Os egípcios transportavam as grandes pedras das pirâmides em superfícies que eram lubrificadas com uma mistura especial de água e lama. Estas superfícies de deslizamento asseguravam um baixo atrito e umas cordas permitiam o guiamento linear do movimento de translação das pedras. A elevada superfície de contacto garantia uma grande capacidade de carga estática, no entanto, também provocava uma elevada resistência ao movimento que apenas era vencida com recurso à força humana e animal. Este princípio antigo ainda hoje é aplicado nos guiamentos das máquinas modernas.
Aquando da revolução industrial, os casquilhos deslizantes e os rolamentos de esferas metálicos aumentaram a sua importância. O desenvolvimento dos rolamentos de esferas baseou-se na redução do atrito e da força de acionamento necessária. As superfícies de contacto reduziram-se a pontos de contacto, levando a que se obtivessem sistemas de guiamento de baixo atrito. A geração de calor também foi reduzida graças à redução da fricção. Ao mesmo tempo, o desgaste e a lubrificação necessários eram baixos comparativamente com os casquilhos deslizantes da altura. Os elementos fundamentais em todos os rolamentos são os componentes de rolamento, geralmente fabricados em aço. Nos rolamentos lineares, as esferas são deslocadas axialmente em canais de rolamento, fazendo uma orbita recirculante no interior do alojamento
Figura 2. Deslizar versus rolar: as guias lineares drylin deslizam sobre polímeros de elevada performance. A elevada superfície de contacto distribui a força e permite o uso de guias e veios não endurecidos. Para além disso, as propriedades auto lubrificantes dos plásticos tribo otimizados Figura 1. Areia, poeiras ou outras partículas estranhas não ficam agarradas aos veios nem aos casquilhos
garantem a isenção de lubrificação e de
devido à ausência de lubrificantes. O funcionamento é efetuado sem problemas (Fonte: igus GmbH).
manutenção da aplicação (Fonte: igus GmbH).
Tabela 1. Prós e contras – casquilhos deslizantes / rolamentos de esferas para a tecnologia linear.
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Casquilhos lineares em polímero
Rolamentos de esferas lineares
+
Elevada capacidade de carga estática
+
+
Velocidade elevada
+
Baixo atrito Baixo desgaste
+
Resistente ao desgaste (tribopolímeros)
+
Baixa geração de calor
+
Resistentes a impactos
+
Precisão
+
Pressão superficial baixa (permite o uso de veios/guias macios ou não endurecidos)
-
Sensíveis às vibrações
+
Cursos longos
-
Ruidosos
+
Leves
-
Necessidade de lubrificação constante
+
Baixa vibração
-
Sensíveis a impactos
+
Baixo ruído
-
Limite de velocidade máxima
+
Isentos de manutenção
-
Propensos à corrosão
+
Isentos de lubrificação
-
Sensíveis à sujidade
+
Resistentes às influências externas (humidade, calor, químicos)
-
Sensíveis às influências externas (humidade, calor, químicos)
+
Elevada duração de vida
-
Manutenção regular
-
Menor precisão
-
Maior fricção
-
Maior coeficiente de atrito
=
económico
=
dispendioso
dução que exigem robustez e insensibilidade a ambientes com humidade, químicos ou sujidade, os polímeros deslizantes são a solução ideal – desde simples casquilhos a sistemas completos de guiamento. Uma das primeiras aplicações dos casquilhos deslizantes em polímeros técnicos foi na indústria da madeira, onde a combinação do serrim com os guiamentos de esferas tradicionais originavam paragens inesperadas e dispendiosas. Os rolamentos “gripavam” devido à mistura da lubrificação com o serrim, que removia a lubrificação do sistema. A igus foi uma das primeiras empresas especialistas em polímeros a aceitar este desafio de desenvolver sistemas de guiamento linear, isentos de lubrificação, e com baixo atrito e elevada duração de vida. Atualmente, as vantagens da tecnologia drylin abriram portas para a sua aplicação em muitas áreas de aplicação sensíveis. São instalados sistemas de guiamento linear que garantam uma elevada fiabilidade e que permitam velocidades elevadas e um mínimo ruído possível em ambientes com elevada exigência de higiene como na indústria médica ou alimentar, em salas limpas ou com temperaturas elevadas. Os sistemas de guiamento linear drylin também apresentam vantagens de design em relação
Figura 5. Deslizar sobre uma superfície ou rolar sobre um único ponto – a diferença de distribuição de cargas entre os casquilhos deslizantes e os rolamentos de esferas (Fonte: igus GmbH).
aos outros produtos da concorrência. A igus oferece casquilhos deslizantes com rasgos que permitem que a sujidade passe pelo seu interior, impedindo que esta se acumule na extremidade do curso do guiamento. Outra grande vantagem é que os elementos deslizantes podem ser facilmente substituídos e de forma muito económica sempre que o desgaste assim o exija. Os concorrentes que fabricam casquilhos lineares sem estes rasgos enfatizam muito a maior capacidade de carga devido à maior área de contacto, negligenciam o impacto que a ausência de rasgos tem na força de acionamento devido à acumulação de sujidade. Ao contrário deles, os investigadores da igus utilizam o seu próprio laboratório para obter a melhor relação possível entre a pressão superficial e um funcionamento fiável. A tecnologia dos casquilhos lineares foi alvo de um progresso significativo. Durante muito tempo os guiamentos de esferas foram a base dos atuadores lineares. No entanto, os polímeros de baixo atrito e de elevada performance estabeleceram um novo padrão em termos de isenção de lubrificação e de manutenção. Os casquilhos deslizantes são mais fáceis de montar, permitem um funcionamento mais fiável e também são mais económicos. Por estes motivos, os casquilhos deslizantes em polímero são os vencedores nesta discussão de “deslizar versus rolar”.