Selecao e Especificacao de Rolamentos e Mancais - Tipos e Aplicacoes

ELEMENTOS DE MÁQUINAS Seleção e especificação de rolamentos Mancais MANCAIS ESCORREGAMENTO ELEMENTOS ROLANTES FILME FLUIDO MAGNÉTICOS ESPECIAIS HIDRODINÂMICOS HÍBRIDOS HIDROSTÁTICOS Mancais Radiais Axiais Mistos Mancais Axiais Impedem o deslocamento na direção do eixo isto é absorvem esforços longitudinais Mancais Radiais Impedem o deslocamento na direção do raio isto é absorvem esforços transversais Mancais Mistos Tem simultaneamente os efeitos dos mancais axiais e radiais Mancais Deslizamento Rolamento Mancais Deslizamento Vantagens Maior resistência aos choques Menores custos de fabricação Tolerância grande carcaça e alojamento do eixo Suporta cargas muito elevadas Ocupa menor espaço radial Mancais Buchas Bronzinas Mancais Deslizamento Materiais bronze fosforoso bronze ao chumbo Latão ligas de alumínio metal antifricção ligas de cobre sinterizado com adição de chumbo ou estanho ou grafite em pó materiais plásticos como o náilon e o politetrafluretileno teflon Obs mancais sinterizados são autolubrificantes por serem mergulhados em óleo quente após sua fabricação Este processo faz com que o óleo fique retido na porosidade do material e com o calor do trabalho venha à superfície cumprir Mancais Rolamento Vantagens Menor atrito e aquecimento Pouca variação do coeficiente de atrito com carga e velocidade Baixa exigência de lubrificação Intercambialidade internacional Mantém a forma do eixo Aumenta pouco a folga durante a vida útil Cargas nos rolamentos Radial Axial Combinada Cargas nos rolamentos Radial Cargas nos rolamentos Axial Fa Cargas nos rolamentos Combinada Fr Fa Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de esferas podem suportar cargas compostas Rolamentos de rolos não suportam grandes cargas axiais mas apresentam geralmente capacidade de carga maior que os rolamentos de esferas Rolamentos de agulhas usados quando o espaço radial é reduzido Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de esferas Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de esferas Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de esferas Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de rolos Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de rolos Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de agulhas Tipos de rolamentos elementos rolantes Rolamento de agulhas Especificação de rolamentos Tipo de solicitação Carga estática n 10 rpm Carga dinâmica n 10 rpm Especificação de rolamentos Carga estática Capacidade de carga estática C0 carga que provoca no elemento rolante e na pista uma deformação de 110000 do diâmetro do elemento rolante 𝐶0 𝑓𝑠𝑃0 kN Onde 𝐶0 capacidade de carga estática kN 𝑃0 carga estática equivalente kN 𝑓𝑠 fator de esforços estáticos Especificação de rolamentos Carga estática equivalente 𝑃0 𝑃0 𝑋0𝐹𝑟 𝑌0𝐹𝑎 kN Onde 𝑃0 carga estática equivalente kN suposta resultante das cargas sobre o rolamento 𝑋0 fator radial catálogo 𝑌0 fator axial catálogo 𝐹𝑟 carga radial kN carga aplicada pelo eixo sobre o rolamento 𝐹𝑎 carga axial kN carga aplicada pelo eixo sobre o rolamento Especificação de rolamentos Fator de esforços estáticos 𝑓𝑠 coeficiente de segurança que evita a ocorrência de deformações plásticas nos pontos de contato entre elementos rolantes e pistas São indicados o seguintes valores 15 𝑓𝑠 25 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑥𝑖𝑔ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑑𝑎𝑠 10 𝑓𝑠 15 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑥𝑖𝑔ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑖𝑠 07 𝑓𝑠 10 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑒𝑥𝑖𝑔ê𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑧𝑖𝑑𝑎𝑠 Especificação de rolamentos Carga dinâmica Capacidade de carga dinâmica C carga sobre a qual 90 dos rolamentos alcançam 1000000 de rotações sem apresentar sinais de fadiga 𝐶 𝑓𝑙 𝑓𝑛𝑓𝑡 𝑃 kN Onde 𝐶 capacidade de carga dinâmica kN 𝑃 carga dinâmica equivalente kN 𝑓𝑙 fator de esforços dinâmicos catálogo 𝑓𝑛 fator de rotação catálogo 𝑓𝑡 fator de temperatura Especificação de rolamentos Carga dinâmica equivalente 𝑃 𝑃 𝑥𝐹𝑟 𝑦𝐹𝑎 kN Onde 𝑃 carga dinâmica equivalente kN suposta resultante das cargas sobre o rolamento 𝑥 fator radial catálogo 𝑦 fator axial catálogo 𝐹𝑟 carga radial kN carga aplicada pelo eixo sobre o rolamento 𝐹𝑎 carga axial kN carga aplicada pelo eixo sobre o rolamento Especificação de rolamentos Fator de temperatura 𝑓𝑡 para rolamentos expostos à altas temperaturas São indicados o seguintes valores Temperatura máxima de serviço C 120 200 250 300 Fator de temperatura 𝑓𝑡 10 073 042 022 Especificação de rolamentos Vida do rolamento Período no qual desempenha corretamente sua função sem desgaste por fadiga Duração até a fadiga 𝐿𝑛𝑎 𝑎1𝑎2𝑎3𝐿𝑛 h Onde 𝐿𝑛𝑎 duração até a fadiga h 𝑎1 fator de probabilidade 𝑎2 fator de matéria prima 𝑎3 fator das condições de serviço 𝐿𝑛 vida nominal do rolamento h Especificação de rolamentos Fator de probabilidade 𝑎1 prevê a probabilidade de falha do material devido à fadiga São indicados o seguintes valores Probabilidade de falha 10 5 4 3 2 1 Duração 𝐿10 𝐿5 𝐿4 𝐿3 𝐿2 𝐿1 Fatos 𝑎1 1 062 053 044 033 021 Especificação de rolamentos Fator único para matéria prima e condições de serviço 𝑎23 Calcular diâmetro médio 𝐷𝑚 𝐷 𝑑 2 Onde 𝐷𝑚 diâmetro médio mm 𝐷 diâmetro externo mm 𝑑 diâmetro interno mm Especificação de rolamentos Fator único para matéria prima e condições de serviço 𝑎23 Usar o diagrama 1 para obter a viscosidade relativa 𝜐1 Especificação de rolamentos Diagrama 1 Especificação de rolamentos Usar o diagrama 2 para obter a viscosidade de serviço do óleo lubrificante 𝜈 Especificação de rolamentos Diagrama 2 Especificação de rolamentos Calcular relação 𝜐 𝜐1 Usar o diagrama 3 para obter o fator 𝑎23 Especificação de rolamentos Diagrama 3 Especificação de rolamentos Diagrama 3 Campo I zona de transição para durabilidade permanente que vale para condições ideais de serviço Campo II define o que obtido na prática com uso de lubrificantes adequados e aditivos mais importante Campo III indica que pode haver um prolongamento da vida útil com melhor grau de limpeza lubrificação e vedação Especificação de rolamentos Diagrama 3 recomendações No campo II podese utilizar valores de 𝑎23 no limite superior se existirem baixos componentes de atrito por deslizamento boa limpeza nos condutos de lubrificação e uso de aditivos adequados Quando 𝜈 𝜈1 10 e houver risco de contaminação do lubrificante usar a limite inferior do campo II O campo II limitase a 𝜈 𝜈1 40 acima deste valor entrase no campo I no qual devese garantir rigorosa limpeza na aplicação Especificação de rolamentos Limitações no cálculo da duração o cálculo de 𝐿𝑛𝑎 somente corresponderá à duração do rolamento na pratica se A lubrificação admitida nos cálculos seja o que realmente acontece na prática Rotações e esforços admitidos nos cálculos corresponda às condições efetivas A temperatura de serviço deve ser admitida corretamente A contaminação do lubrificante deve ser minimizada em serviço Exemplo O rolamento fixo de uma carreira de esferas indicado na figura funcionará submetido a carga de 6 kN atuando com uma rotação de 450 rpm O diâmetro do eixo é de 45 mm e a temperatura de funcionamento estará em torno de 80C A viscosidade o óleo a 40C é de 200cSt Dentro destas condições especificar o rolamento e calcular sua vida útil admitindo probabilidade de falha de 5 e campo de atuação na faixa II Exemplo USF UNIVERSIDADE SÃO FRANCISCO