Aula Mancais Rolamento - Elementos de máquinas 2 (UFMG)

Universidade Federal de Minas Gerais - Escola de Engenharia

Mancais de Rolamento

Prof. Alexander Mattioli Pasqual DEMEC – sala 3220 E-mail: [email protected]

Graduação em Engenharia Mecânica EMA100 – Elementos de Máquinas II


Prof. Alexander M. Pasqual

Introdução

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Mancais Rota7vos “Para o projetista de uma máquina, todos os mancais são claramente apenas males necessários, não contribuindo em nada para o produto ou a função da máquina; e quaisquer virtudes que possam ter são apenas de valor negativo. O mérito deles consiste em absorver a menor potência possível, desgastando-se o mais devagar possível, ocupando o menor espaço possível e custando o menos possível.” (A. G. M. Michell)

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Definição: Mancais rotativos são elementos que permitem somente um grau de liberdade em movimentos de rotação, os quais envolvem a transmissão ou absorção de forças radiais e/ou axiais. Dividem-se em duas categorias: 1.  Mancais de rolamento: a transferência de carga entre o eixo e a caixa do

mancal é feita por elementos em contato rolante;

2.  Mancais de deslizamento: a transferência de carga entre o eixo e a caixa do mancal é feita por elementos em contato de deslizamento.

Mancais Rota7vos

mancais (rolamentos) eixo/árvore

eixo/árvore mancal (bucha)

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Vantagens e Desvantagens dos Mancais de Rolamento Ø  Vantagens: •  Atrito baixo na partida e bom durante a operação; •  Podem suportar cargas combinadas axial e radial; •  Menos sensíveis às interrupções de lubrificação; •  Sem instabilidades auto-excitadas; •  Partida boa em baixas temperaturas; •  Permitem selar lubrificante dentro do mancal e ser “lubrificado por vida útil”; •  Tipicamente, requerem menos espaço na direção axial.

Ø  Desvantagens: •  Podem falhar por fadiga; •  Requerem mais espaço na direção radial; •  Baixa capacidade de amortecimento (choques e vibrações); •  Níveis de ruído mais elevados; •  Requisitos de alinhamento mais severos; •  Custo mais elevado; •  Atrito em operação mais elevado.

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Generalidades

Ø  Mancais de rolamento ou mancais antiatrito: estes termos são usados de modo genérico para se referir a mancais em que a carga principal é transferida por elementos em contato rolante em vez de contato deslizante.

Ø  Atrito: num mancal de rolamento, o atrito de partida é superior ao de funcionamento, porém insignificante em comparação com o atrito de partida de um mancal de deslizamento. Parâmetros que afetam as características de fricção de um rolamento: carga, velocidade e viscosidade do lubrificante.

Ø  Padronização: mancais de rolamento são elementos de máquinas com um elevado grau de padronização.

Ø  Especificação de um mancal de rolamento: deve ser feita considerando: •  As restrições de espaço; •  As cargas de projeto; •  A vida útil desejada.

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Generalidades

Especialistas em rolamento devem possuir conhecimentos associados aos seguintes temas: •  Fadiga; •  Atrito; •  Calor; •  Corrosão; •  Cinemática; •  Propriedades dos materiais; •  Lubrificação; • Tolerâncias dimensionais; •  Montagem; •  Custo.

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Terminologia e Tipos de Rolamento

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Radial Axial

Esferas

Rolos

Classificação dos Mancais de Rolamento

Ø  Quanto à carga: •  Mancais radiais; •  Mancais axiais (ou de escora).

Ø  Quanto à geometria dos elementos rolantes: •  Mancais de esferas; •  Mancais de rolos.

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Terminologia Largura

Anel externo

Anel interno Fu

ro

Diâ

met

ro e

xter

no

Face

Raio de canto

Raio de canto

Costados

Pista do anel interno

Pista do anel externo

Retentor (separador ou gaiola)

Mancal radial de esferas. 10



Terminologia (SKF) 1. Anel interno 2. Anel externo 3. Corpo rolante: esfera, rolo cilíndrico, agulha, rolo cônico ou rolo autocompensador 4. Gaiola 5. Placa de vedação 6. Diâmetro externo do anel externo 7. Furo do anel interno 8. Diâmetro do ressalto do anel interno 9. Diâmetro do ressalto do anel externo 10. Ranhura do anel de retenção 11. Anel de retenção 12. Face lateral do anel externo 13. Ranhura de ancoragem do vedante 14. Pista do anel externo 15. Pista do anel interno 16. Ranhura de vedação 17. Face lateral do anel interno 18. Chanfro 19. Diâmetro médio do rolamento 11



Alguns Tipos de Rolamento de Esferas

Radial, com (capacidade máxima) ou sem (ranhura profunda) rasgo de entrada.

Radial, contato angular.

Radial, carreira dupla.

Radial, autocompensador.

Radial, carreira dupla, contato angular.

Axial.

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Alguns Tipos de Rolamento de Rolos

Radial, rolos cilíndricos. Radial, rolos cônicos.

Radial, rolos cilíndricos, duas carreiras.

Radial, rolos de agulha.

Radial, rolos cônicos, duas carreiras.

Radial, rolos esféricos, autocompensador.

Axial, rolos cônicos.

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Terminologia para Arranjos de Rolamentos (SKF)

1. Rolamentos de rolos cilíndricos 2. Rolamento de esferas de quatro pontos de contato 3. Caixa 4. Eixo 5. Ressalto de encosto do eixo 6. Diâmetro do eixo 7. Chapa de fixação 8. Vedante de eixo radial 9. Anel espaçador 10. Diâmetro do furo da caixa 11. Furo da caixa 12. Tampa da caixa 13. Anel de retenção

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Fixação e Montagem

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Fixação dos Mancais de Rolamento

Anel interno preso por uma porca de fixação com arruela.

Anel interno preso por uma placa parafusada no topo do eixo.

Anel externo retido pela tampa da caixa.

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Anel externo retido por um anel rosqueado no furo da caixa.

Fixação por meio de anéis de retenção.

Anéis de retenção

Fixação combinada de anéis e porca.

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Anel interno retido com bucha de fixação e bucha de encosto.

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Montagem dos Mancais de Rolamento Ø  Arranjos de rolamentos em que os deslocamentos axiais “sem fricção” ocorrem dentro do rolamento:

Rolamento rígido de esferas

Rolamento de rolos cilíndricos

Rolamento de contato angular de 2 carreiras de esferas


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Montagem dos Mancais de Rolamento

Rolamentos de rolos cônicos

Rolamento de rolos cilíndricos Rolamento de rolos cilíndricos


Ø  Arranjos de rolamentos em que os deslocamentos axiais “sem fricção” ocorrem dentro do rolamento:

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Montagem dos Mancais de Rolamento Ø  Arranjos de rolamentos em que as alterações no comprimento do eixo são acomodadas entre o rolamento e o seu assento, o deslocamento axial ocorre entre o anel externo do rolamento e a caixa:

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Rolamentos rígidos de esferas Rolamentos autocompensadores de rolos

Folga 22




Rolamentos de esferas de contato angular

Rolamento rígido de esferas

Folga

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Montagem dos Mancais de Rolamento Ø  Arranjos em que o eixo está fixo axialmente em uma direção por um rolamento e na direção oposta por outro rolamento, são geralmente utilizados para eixos curtos:

Rolamentos de esferas de contato angular Rolamentos de rolos cônicos

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