Mancais TECNÓLOGO EM MECATRÔNICA Elementos de Máquinas Professor: André Kühl andre.kuhl@ifsc.edu.br
Introdução à Mancais O mancal pode ser definido como suporte ou guia em que se apóia o eixo; No ponto de contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal, ocorre atrito; Dependendo da solicitação de esforços, os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento.
Mancais de Deslizamento Em geral, os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada num suporte; São usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, porque a baixa velocidade evita superaquecimento dos componentes; O uso de buchas e de lubrificantes permite reduzir o atrito e melhorar a rotação do eixo; As buchas são cilindros ocos que envolvem os eixos, permitindo melhor rotação. São feitas de materiais macios, como bronze e ligas de metais leves.
Mancais de Rolamento Esse tipo de mancal utiliza um elemento rolante (rolamento) ao invés de uma bucha, no contato eixo-suporte; Em geral, permitem maior velocidade e menos atrito; Os rolamentos minimizam a perda de energia por atrito, causado pela rotação do eixo; Os rolamentos são classificados em função dos seus elementos rolantes:
Rolamento x Deslizamento Existem situações que só os mancais de deslizamento podem ser usados, outras em que só o de rolamentos são indicados e ainda situações que ambos correspondem de forma adequada; Nesse último caso, a decisão implicará na propriedade de maior importância para cada aplicação.
Classificação dos Mancais
Definição: Mancais de Rolamento São elementos de máquinas caracterizados pela existência de corpos rolantes entre anéis, destinados a suportar cargas e permitir movimento com atrito reduzido; Importância: Na construção da maioria dos equipamentos é fundamental o uso de rolamentos. Atualmente, cerca de 98% dos equipamentos usam mancais de rolamentos.
Tipos de Elementos Rolantes a) Esferas: os corpos rolantes são esferas. Suportam baixas cargas, porém permitem rotações elevadas. b) Rolos: os corpos rolantes são cilindros, rolos cônicos ou barriletes. Suportam cargas maiores e velocidades menores.
Tipos de Elementos Rolantes c) Agulhas: os corpos rolantes são de pequeno diâmetro e grande comprimento. São recomendados para mecanismos oscilantes, onde a carga não é constante e o espaço radial é limitado.
Componentes dos Rolamentos
Vantagens x Desvantagens dos Rolamentos Vantagens: Menor atrito e aquecimento; Baixa exigência de lubrificação; Intercambiável internacionalmente; Não há desgaste do eixo; Pequeno aumento de folga durante vida útil. Desvantagens: Maior sensibilidade aos choques; Maiores custos de fabricação; Não suporta cargas tão elevadas quanto os mancais de deslizamento; Ocupa maior espaço radial;
Tipos de Mancais de Rolamento
Fabricação de Rolamentos http://www.youtube.com/watch?v=7ngjo2wsy0g Tipos de Rolamentos http://www.youtube.com/watch?v=n6cpxfts4c4
Critério de Seleção Vários são os fatores que deverão ser levados em consideração na seleção do tipo de rolamento. Dentre os quais: a) Diâmetro do furo; b) Capacidade de carga e vida; c) Atrito; d) Velocidades permissíveis; e) Folga interna ou pré-carga; f) Temperatura; g) Lubrificação.
Diâmetro - Especificações Diâmetros de 1 a 9 mm Diâmetros < 20 mm
Diâmetro - Especificações Diâmetros de 20 mm ou acima Diâmetros > 490 mm
Demais Dimensões X X X X X Símbolo do furo Símbolo diâmetro externo Símbolo da largura Símbolo do tipo do rolamento
Capacidade de Carga Dinâmica Usada pára cálculos envolvendo rolamentos carregados dinamicamente. Ela expressa a carga que permitirá atingir uma vida nominal de 1.000.000 de revoluções. A capacidade de carga estática C 0 é usada quando os rolamentos giram a rotações muito baixa, estando submetidos a movimentos lentos e ficam estacionários sob carga em certo períodos.
Vida do Rolamento A vida de um rolamento é definida como sendo o número de revoluções que o rolamento pode atingir antes que se manifeste o primeiro sinal de fadiga (descascamento) em um de seus anéis ou em um de seus corpos rolantes Magnitude da carga: normalmente é o fator que determina o tamanho do rolamento! Rolamento de rolos são capazes de suportar cargas maiores que o rolamento de esferas, com as mesmas dimensões externas.
Folga Interna A folga interna de um rolamento é definida como a distância total que um anel pode ser movido em relação ao outro nas direções radial e axial. É necessário distinguir entre a folga antes e depois da montagem, pois quando o rolamento atinge sua temperatura de trabalho, a folga inicial acaba diminuindo por causa da dilatação.
Atrito O coeficiente de atrito pode ser obtido de forma tabelada, de acordo com o tipo de rolamento. Quando menor o atrito, menos perda de energia e menor o aumento da temperatura de trabalho.
Velocidades A rotação máxima permissível varia em função do tipo de rolamento, da dimensão, do tipo e material da gaiola, carga aplicada e método de lubrificação.
Temperatura Os anéis dos rolamentos podem ser dimensionalmente estabilizados para trabalhar nas seguintes temperaturas:
Lubrificação Os principais tipos de lubrificação nos rolamentos são vedadores e blindagens.
Dimensionamento Para dimensionar um rolamento é importante definir o tipo de solicitação ao qual estará submetido: estática ou dinâmica; Também, é necessário definir o tipo de esforço que o rolamento estará submetido: axial e/ou radial