Apoios de Eixos e Veios: Mancais de Deslizamento e Rolamentos, Trabalhos de Engenharia Mecânica

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ÍNDICE

• INTRODUÇÃO
• 1. Apoios de eixos e veios em transmissões mecânicas
  • 1.1 Generalidades
  • 1.2 Características do mancal de deslizamento
  • 1.3 Características do mancal de elementos rolantes
• 2. Tipos de mancais de elementos rolantes
  • 2.1 Classificação dos rolamentos quanto ao esforço suportado
  • 2.2 Classificação dos rolamentos quanto aos seus elementos rolantes
• 3. Falhas dos mancais de elementos rolantes
• 4. Cálculo de projeção
• 5. Aplicação dos mancais em máquinas
• CONCLUSÃO
• REFERÊNCIAS

1. Apoios de eixos e veios em transmissões mecânicas 1.1 Generalidades "As máquinas, mesmo as mais complicadas, podem ser decompostas em várias máquinas simples. Nela cada elemento transmite ou recebe o próprio movimento por meio de mecanismos chamados transmissões." (Escola Estadual de Educação Profissional, p. 24). Dentre os diversos elementos que compõem as máquinas, encontramos os elementos de apoio. De acordo com MORO e AURAS (2006, p. 26), os elementos de apoio são elementos que suportam (apoiam) outros elementos de máquinas. São constituídos por guias e mancais (buchas e rolamentos). Os mancais são destinados especialmente aos elementos giratórios duma máquina, ou seja, usados como suporte ou guia para os eixos e árvores. No ponto de contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal, ocorre atrito. Dependendo, os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento. A escolha entre um mancal e outro dependerá da solicitação de esforços, tendo em conta o benefício e os custos envolvidos na aplicação de cada tipo. Segundo MORO e AURAS (2006, p. 28), os mancais podem ser classificados como mancais de deslizamento (buchas) ou mancais de rolamento. O primeiro tipo é utilizado para máquinas pesadas ou equipamentos de baixa rotação, pois a baixa velocidade evita superaquecimento e desgaste pelo grande atrito. A vantagem desse elemento é o baixo custo. O segundo caso possui um custo mais elevado, mas é utilizado para velocidades de média a altíssimas, devido ao baixo atrito gerado pela rolagem dos elementos rolantes. 1.2 Características do mancal de deslizamento Os mancais desempenham um papel essencial em diversas aplicações mecânicas, fornecimento de suporte e conveniência o atrito entre elementos rotativos. Cada tipo apresenta características específicas que impactam o desempenho, eficiência e durabilidade de sistemas mecânicos. Geralmente, os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada num

suporte. Esses mancais são usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, porque a baixa velocidade evita superaquecimento dos componentes expostos ao atrito. Figura 01 - Mancal de deslizamento. Fonte: GORDO e FERREIRA (2000) De acordo com GORDO e FERREIRA (2000), "as buchas são elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica, ocos que envolvem os eixos, permitindo-lhes uma melhor rotação. Nos casos em que o eixo desliza dentro da bucha, deve haver lubrificação. Podem ser fabricadas de metal antifricção ou de materiais plásticos. Normalmente, a bucha deve ser fabricada com material menos duro que o material do eixo." "Metal antifricção é uma liga de cobre, zinco, estanho, chumbo e antimônio. É conhecido também por metal patente ou metal branco." (GORDO e FERREIRA, 2000). Figura 02 - Bucha do mancal. Fonte: GORDO e FERREIRA (2000) De acordo com o tipo de esforço, os mancais de deslizamento ou de bucha podem

2. Tipos de mancais de elementos rolantes Como foi descrito anteriormente, os mancais de rolamento constituem uma evolução em relação aos mancais de deslizamento os, pelo facto de ser aplicado um rolamento que fará a absorção das peras por atrito. Geralmente, os mancais de rolamentos são classificados mediante o tipo de rolamento nele aplicado. Por sua vez, de acordo com Escola Estadual de Educação Profissional, (p. 51), os rolamentos classificam-se quanto ao esforço suportado (radiais, axiais e mista) e quanto aos seus elementos rolantes (de esfera de rolo e de agulha). De acordo com MORO e AURAS (2006, p. 32), a normalização do rolamento é feita pelo diâmetro interno (diâmetro do eixo). E para cada diâmetro são definidas séries com base nas cargas a serem aplicadas (leves, médias ou pesadas). São classificados em: radiais, axiais e mistos. 2.1 Classificação dos rolamentos quanto ao esforço suportado Radiais - Não suportam cargas axiais e impedem o deslocamento no sentido transversal ao eixo. Axiais - Não podem ser submetidos a cargas radiais. Impedem o deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo. Mistas - Suportam tanto carga radial como axial. Impedem o deslocamento tanto no sentido transversal quanto no axial. Figura 05: Esforços sujeitos aos elementos rolantes.

Fonte: MORO e AURAS (2006) "Conforme a solicitação, os mancais de rolamentos apresentam uma infinidade de tipos para aplicação específica como: máquinas agrícolas, motores elétricos, máquinas, ferramentas, compressores, construção naval e outros." (GORDO e FERREIRA, 2000). 2.2 Classificação dos rolamentos quanto aos seus elementos rolantes Quanto aos elementos rolantes, os rolamentos podem ser: De esferas - os corpos rolantes são esferas. Apropriados para rotações mais elevadas. De rolos - os corpos rolantes são formados de cilindros, rolos cônicos ou barriletes. Esses rolamentos suportam cargas maiores e devem ser usados em velocidades menores. De 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. Figura 06: Rolamento de esfera, de rolos e de agulha, respetivamente. Fonte: Escola Estadual de Educação Profissional

3. Falhas dos mancais de elementos rolantes De acordo com MORO e AURAS (2006, p. 35), as falhas comuns ocorrem por desgaste, fadiga e falhas mecânicas. O desgaste pode ser causado por: deficiência de lubrificação, a presença de partículas abrasivas, a oxidação (ferrugem), desgaste por patinação (girar em falso) e por brinelamento.

 Pré-cargas, se requeridas, são fornecidas.” “Testes realizados pelos fabricantes, baseados em teorias estabelecidas mostra que a vida em fadiga dos mancais de rolamento é inversamente proporcional ao valor da carga elevada ao cubo mara mancais de esferas, e uma potência 10/3 mara mancais de rolos.” (NORTON, 2013). Vida em fadiga para mancais de esferas:

L 10 = (

C

P)

3 Vida em fadiga para mancais de rolos:

L 10 = (

C

P)

10 3 Onde: L 10 = Vida em fadiga em milhões de ciclos; C = Carga constante aplicada; P = Carga dinâmica básica do mancal especificado, definido em catálogo.

5. Aplicação dos mancais em máquinas Os mancais de elementos rolantes são versáteis e encontram aplicações em uma ampla gama de indústrias, desde automotiva até aeroespacial e industrial. Um dos exemplos de aplicação dos mancais de rolamento na indústria é no apoio do veio do alternador do gerador de corrente elétrica acionado por motor de combustão interna.

CONCLUSÃO

Com a realização deste trabalho, escrito com atenção considerável sobre o assunto proposto pelo tema, é possível afirmar que a escolha entre mancais de rolamento e mancais de penetração depende das necessidades específicas de cada aplicação. No entanto, a distribuição uniforme das cargas pelos elementos rolantes permite que esses mancais suportem cargas mais pesadas e reduzam significativamente o atrito e o desgaste, resultando em maior eficiência e vida útil prolongada em comparação com os mancais de penetração. Com este aprendizado, os autores poderão atuar no campo de modo a reduzir consideravelmente o desgaste prematuro das dos mancais e evitar prejuízos no desempenho das máquinas e, garantindo a confiabilidade das mesmas nas empresas e na cadeia de produção em que os autores deste trabalho possam atuar. Além dos conhecimentos científicos adquiridos que foi o objetivo principal deste trabalho, permitiu igualmente aos autores melhorar as habilidades de pesquisa e elaboração de trabalhos científicos.