Apesar dos últimos avanços em design industrial e tecnologia, as máquinas ainda dependem do humilde rolamento de esferas para manter tudo funcionando perfeitamente. Basicamente, os rolamentos são dispositivos que economizam energia. Eles limitam o atrito entre as peças móveis de todas as máquinas e, ao longo de centenas de anos, evoluíram continuamente em direção a uma maior eficiência e confiabilidade. Você não pode apontar um rolamento e dizer “este é o mais sem atrito”, então vamos dar uma olhada em algumas opções.
Construir rolamentos de esferas é arriscado. Como sempre há alguma variação durante a produção, as bolas devem ser ordenadas por tamanho. Um conjunto de esferas para um rolamento típico não deve variar em mais de um mícron de diâmetro. O mesmo se aplica às superfícies das pistas. Depois de terem sido endurecidos, retificados, lapidados e afiados, existem variações pequenas, mas mensuráveis, entre os diâmetros dos anéis da pista interna e externa. Na fabricação, todas as peças são medidas e as dimensões registradas, para que os anéis interno e externo possam posteriormente ser combinados com esferas de tamanho adequado para fornecer as folgas necessárias para atender às especificações técnicas exatas.
Os rolamentos convencionais geralmente usam gaiolas de aço para segurar e guiar as esferas, evitando que batam umas nas outras. As gaiolas de aço são os tipos mais baratos para rolamentos rígidos de esferas e os fabricantes estampam prontamente suas peças em chapa de aço, no perfil necessário, rebitam as duas metades e inserem e fixam as esferas.
Alguns fabricantes de rolamentos conhecidos usam gaiolas de polímero. Pesa menos e gera forças inerciais menores. E o material de poliamida reforçado com fibra gera menos atrito que o aço e é um tanto autolubrificante. A gaiola de polímero não é simplesmente uma cópia da versão em aço. Ele foi redesenhado para segurar melhor cada bola no lugar, reter e distribuir graxa onde for necessário. Isso guia as esferas com mais precisão e ajuda a minimizar o atrito do rolamento e a resistência ao rolamento. Infelizmente, tudo isso introduz mais atrito e, para combater isso, os rolamentos de esferas precisam ser lubrificados para que não emperrem e quebrem.
Uma empresa no Japão resolveu o problema de uma forma engenhosa e inovadora. Em vez de forçar a separação das bolas com uma gaiola ou retentor, eles inserem pequenos pontos na pista por onde as bolas rolam. Esses fragmentos aceleram e desaceleram um pouco as bolas assim, e o resultado final são bolas que nunca colidirão, mesmo sem uma gaiola. Isso significa 10 vezes menos atrito do que os rolamentos tradicionais e você nunca precisa lubrificá-los. Esse pequeno ajuste no design da tecnologia antiga pode resultar em máquinas industriais que quebram com muito menos frequência, rodas de carro que precisam de menos energia sustentada para avançar ou skates que rolam indefinidamente.
Este vídeo mostra isso claramente:
Até o lançamento no mercado dos novos rolamentos isentos de graxa, rolamentos cerâmicos eles são os mais sem atrito. Enquanto os rolamentos normais são feitos de aço inoxidável, os rolamentos cerâmicos são feitos de nitreto de silício cerâmico (Si2N4). A resistência ao rolamento é o principal trunfo promovido pelos ventiladores com rolamentos cerâmicos. (sem trocadilhos). Como os rolamentos cerâmicos são mais arredondados, com uma superfície mais lisa e um tamanho mais uniforme, o atrito é reduzido, o que pode ajudar a reduzir a energia necessária para girar as manivelas ou girar as rodas. Um rolamento de cerâmica também é mais duro que os rolamentos de aço (até 30%), o que melhora a durabilidade e também não enferruja, portanto não é necessária manutenção.
A maioria dos rolamentos cerâmicos vedados são, na verdade, rolamentos cerâmicos híbridos, combinando uma pista de aço com rolamentos de esferas cerâmicos. Os rolamentos totalmente cerâmicos usam pistas de cerâmica, que podem ser mais leves e proporcionar o menor atrito, mas têm um custo vitalício. Rolamentos de cerâmica não vedados podem ser usados para atualizar componentes que não usam rolamentos de cartucho, como cubos de copo e cone.
