Slide - Mancais - 2024-1

Mancais Disciplina: Elementos de Máquinas II Prof. Alexandre Scari, Dr. Eng. ❑Tipos de mancais ❑Mancais de Deslizamento ▪ Lubrificação ❑ Mancais de Rolamento ▪ Nomenclatura / Classificações ▪ Sistema de designação ▪ Folgas / Distribuição de Cargas ▪ Tipos de Gaiolas ▪ Vida e Capacidade de Carga ▪ Exemplos de Falhas SUMÁRIO TIPOS DE MANCAIS ❑ Existem dois tipos básicos de movimento relativo entre superfícies: ▪ Rolamento; ▪ Escorregamento. ❑ Existem dois tipos de mancais: ▪ Mancais de Deslizamento; ▪ Mancais de Rolamento. MANCAIS DE DESLIZAMENTO Fonte: BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley, 8ª ed., Porto Alegre: Artmed/Bookman, 2011. Tipos de Lubrificação MANCAIS DE DESLIZAMENTO ❑ Hidrodinâmica: As superfícies da árvore e do mancal são separadas por uma película relativamente espessa de lubrificante, evitando o contato metal-metal. A película lubrificante é formada pelo movimento da árvore. Este tipo de lubrificação não requer injeção de óleo sob pressão; ❑ Hidrostática: A lubrificação é alcançada através da injeção do lubrificante sob pressão. Assim, as superfícies em movimento são separadas por uma película espessa de lubrificante; ❑ Elasto-hidrodinâmica: É a lubrificação de superfícies em movimento de rolamento; Tipos de Lubrificação Fonte: BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley, 8ª ed., Porto Alegre: Artmed/Bookman, 2011. MANCAIS DE DESLIZAMENTO ❑ Limite: As superfícies da árvore e do mancal são separadas por uma película extremamente fina de lubrificante. A espessura da película lubrificante é de escala microscópica. A perda da camada espessa de lubrificante (lubrificação hidrodinâmica) pode ser causada por diversos fatores, tais como: Aumento da temperatura de serviço, queda da velocidade do eixo, aumento da força atuante, etc... ❑ Sólida: Em aplicações onde a temperatura de serviço é muito alta, exige-se o uso de lubrificantes sólidos tais como grafite e bissulfeto de molibdênio. Tipos de Lubrificação Fonte: BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley, 8ª ed., Porto Alegre: Artmed/Bookman, 2011. MANCAIS DE ROLAMENTO Mancais de rolamentos são feitos para: ❑ Reduzir atrito; ❑ Suportar cargas; ❑ Guiar partes móveis. Nomenclatura Fonte: BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley, 8ª ed., Porto Alegre: Artmed/Bookman, 2011. MANCAIS DE ROLAMENTO Classificação em função dos elementos rolantes: • Esferas; • Rolos; Classificação em função do carregamento: • Axiais; • Radiais; • Combinadas; MANCAIS DE ROLAMENTO MANCAIS DE ROLAMENTO Fonte: SKF. Rolling bearings – general catalog, 2012. Sistema de designação MANCAIS DE ROLAMENTO Fonte: SKF. Rolling bearings – general catalog, 2012. Folgas / Distribuição das Cargas ❑ A distribuição de cargas num mancal de rolamento é dominada pela folga interna; ❑ Sem considerar a pré-carga, folga menor resulta em uma maior distribuição de cargas e, consequentemente, maior vida. Fonte: TIMKEN. Super Precision Bearings for Machine Tool Applications. MANCAIS DE ROLAMENTO Fonte: SNR. Catálogo Geral Industry, 2009. Tipos de Gaiolas Gaiolas moldadas em material sintético: ❑ O material mais empregado hoje é a poliamida 6/6 com fibras de vidro; ❑ Baixo coeficiente de atrito, elasticidade e boa resistência aos choques e vibrações; Gaiolas de chapa estampada (aço, latão): ❑ Numa peça ou em duas peças rebitadas, grampeadas ou soldadas. Essas gaiolas podem receber tratamento de superfície para melhorar o coeficiente de atrito; Gaiolas usinadas (resina fenólica, latão, alumínio): ❑ Geralmente para as gaiolas de grandes dimensões fabricadas em pequenas quantidades. MANCAIS DE ROLAMENTO Vida e Capacidade de Carga dos Rolamentos Fonte: SKF. Rolamentos, 2015. Capacidade de Carga Estática (Co): ❑ É a carga que gera a máxima deformação total permissível no rolamento; ❑ É usada para rolamentos com rotações n < 10 rpm ou oscilantes. Capacidade de Carga Dinâmica (C): ❑ É a carga que permite ao rolamento atingir uma vida nominal de 1.000.000 de revoluções, antes de surgir o primeiro sinal de fadiga; ❑ É usada para Rolamentos com rotações n ≥ 10 rpm; ❑ Todo rolamento possui uma capacidade de carga dinâmica catalogada. Obs.: Sempre deve-se consultar os catálogos de mancais de rolamentos dos fabricantes para obter as equações para as cargas dinâmica equivalente (P) e estática equivalente (P0), além dos valores das constantes (“X”, “Y”, etc) para cada tipo de mancal. MANCAIS DE ROLAMENTO Vida e Capacidade de Carga dos Rolamentos Rolamentos fixos de uma carreira de esferas Fonte: SKF. Rolamentos, 2015. MANCAIS DE ROLAMENTO Vida e Capacidade de Carga dos Rolamentos Rolamentos fixos de uma carreira de rolos cônicos Fonte: SKF. Rolamentos, 2015. EXERCÍCIO Para o rolamento de esferas 6317, a uma rotação de 2.000 rpm, calcule: a) A vida nominal do rolamento, em horas, para Fr = 6.500 N; b) A vida nominal do rolamento, em horas, para Fr = 6.500 N e Fa = 2.560 N. Fonte: SKF. Rolamentos, 2015. EXERCÍCIO Solução: Cálculos - letra "a" Carga dinâmica equivalente P := Fr = 6500 N Vida nominal do rolamento L10h := 10^6. 1/n1. (C/P)^3 = 83265,06 hr Cálculos - letra "b" fo Fa/C0 e X Y 0,172 0,19 0,56 2,3 0,345 0,22 0,56 1,99 0,689 0,26 0,56 1,71 1,03 0,28 0,56 1,55 1,38 0,3 0,56 1,45 2,07 0,34 0,56 1,31 3,45 0,38 0,56 1,15 5,17 0,42 0,56 1 6,89 0,44 0,56 1 Fatores de cálculo X := 0,56 Y := 1,99 Carga dinâmica equivalente P := X.Fr + Y.Fa = 8734,7 N Vida nominal do rolamento L10h := 10^6. 1/n1. (C/P)^3 = 34313,37 hr e := 0,22 Fa/Fr = 0,3938 f . Fa/C0 = 0,3449 Cond := if Fa/Fr ≤ e Menor else Maior Cond = 1 Maior MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). MANCAIS DE ROLAMENTO Exemplos de Falhas em Mancais de Rolamento Fonte: NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). EXERCÍCIO Considere o mancal de rolos cônicos TRB 32009 submetido aos seguintes esforços: ❑ Fa = 11.841,2 N; Fr = 8.619,7 N; n = 282,1 rpm. Fonte: SKF. Rolamentos, 2015. EXERCÍCIO Determine: a) A capacidade de carga dinâmica e a vida L10h; b) Verifique se existe algum mancal de rolamento de esferas de contato angular, com o mesmo diâmetro interno do TRB 32009, que fornece a mesma vida nominal que você encontrou na letra “a”; c) Caso a vida nominal encontrada na letra “b” tenha sido menor que a da letra “a”, selecione um mancal de rolamento de esferas de contato angular que forneça a mesma vida nominal do TRB da letra “a”, e compare seus diâmetros interno e externo. Explique essa diferença de tamanho. Sugestão: Utilize o catálogo da SKF, disponível em: https://www.skf.com/binaries/pub45/Images/0901d19680416a2b- 10000_2-PT-BR---Rolling-bearings_tcm_45-121486.pdf Fonte: SKF. Rolamentos, 2015. EXERCÍCIO Fonte: SKF. Rolamentos, 2015. ❑ BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley, 8ª ed., Porto Alegre: Artmed/Bookman, 2011. ❑ NKS. Rolamentos, 2013. Disponível em <http://www.nsk.com.br/upload/file/Cat%C3%A1logo%20Geral%20NSK(1).pdf> ❑ NTN. Care and Maintenance of Bearings (CAT. Nº. 3017/E). ❑ SKF. Rolling bearings, 2018. Disponível em <https://www.skf.com/binaries/pub12/Images/0901d196802809de-Rolling- bearings---17000_1-EN_tcm_12-121486.pdf> ❑ SKF. Rolamentos, 2015. Disponível em <https://catalogos.abecom.com.br/catalogos-skf/1-Catalogo-Geral- Rolamentos.pdf> ❑ SNR. Catálogo Geral Industry, 2009. ❑ TIMKEN. Super Precision Bearings for Machine Tool Applications. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS