Mancais de Máquinas II

Prévia do material em texto

1
MANCAIS
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II
Gabriel Machado e Maria Paula Martins Alves
2
SUMÁRIO
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
1. Introdução
2. Tipos de Mancais;
3. Vida de Mancais;
4. Carga, vida e confiabilidade;
5. Carregamento combinado: Radial e Axial;
6. Carregamento variável;
7. Seleção de Mancais.
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
3
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
INTRODUÇÃO
‣ O que é Mancal?
‣ O carro de boi.
4
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
TIPOS DE MANCAIS
‣ Dependendo da solicitação de esforços, os mancais podem ser de 
deslizamento ou de rolamento.
‣ Geralmente, os mancais de 
deslizamento são constituídos de 
uma bucha fixada num suporte, 
eles são usados em máquinas 
pesadas ou em equipamentos de 
baixa rotação.
5
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
MANCAIS DE DESLIZAMENTO
6
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
MANCAIS DE ROLAMENTO
‣ Quando necessitar de mancal com maior velocidade e menos atrito, o 
mancal de rolamento é o mais adequado.
‣ Os rolamentos são classificados em função dos seus elementos 
rolantes. Os rolamentos classificam-se de acordo com as forças que 
eles suportam. Podem ser radiais, axiais e mistos:
7
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
MANCAIS DE ROLAMENTO
‣ O termo mancais de rolamento 
é utilizado para descrever 
aquela classe de mancal na 
qual a carga principal é 
transferida por elementos em 
contato rolante ao invés de 
contato deslizantes.
‣ Tipos: de esferas, rolos e de 
agulhas.
8
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
MANCAIS DE ROLAMENTO
9
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
MANCAIS DE ESFERAS
‣ Várias esferas de aço endurecidas presas entre duas pistas, interior e 
exterior para mancais radiais, ou superior e inferior para mancais axiais.
10
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
‣ Rolos retos, cônicos ou abaulados que correm entre pistas.
MANCAIS DE ROLOS
11
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
‣ Os rolamentos de agulha são de pequeno diâmetro e grande 
comprimento.
MANCAIS DE AGULHAS
12
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
MANCAIS DE ROLAMENTO
13
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
MANCAIS DE ROLAMENTO
15
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
‣ Em elementos mecânicos é usual a necessidade de se apoiarem os eixos em mancais, que podem ser de dois 
tipos, ou seja, de rolamento ou de deslizamento. Sobre esses elementos, analise as afirmativas a seguir.
I. Os mancais de rolamento, em comparação aos mancais de deslizamento, têm menor sensibilidade ao choque.
II. Os mancais de deslizamento sofrem menor atrito e aquecimento do que os mancais de rolamento.
III. Os mancais de rolamento, usualmente, não suportam cargas tão elevadas quanto os mancais de deslizamento.
Assinale:
A se somente a afirmativa I estiver correta.
B se somente a afirmativa II estiver correta.
C se somente a afirmativa III estiver correta.
D se somente as afirmativas I e II estiverem corretas.
E se somente as afirmativas I e III estiverem corretas.
QUESTÃO
16
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
VIDA DO MANCAL
‣ Medidas comuns de vidas para mancais são: 
‣ Número de revoluções do anel interno até a primeira evidência 
tangível de fadiga;
‣ Número de horas de uso a uma velocidade angular padrão até a 
primeira evidência tangível de fadiga.
17
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
VIDA DO MANCAL
‣ Quando grupos nominalmente idênticos são testados pelo 
critério vida-falha a diferentes cargas os dados são postos em 
um gráfico: 
 
18
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
VIDA DO MANCAL
‣ Ao selecionar um rolamento é necessário relacionar a carga desejada e as 
exigência da vida útil: 
 
19
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARGA, VIDA E CONFIABILIDADE
‣ A carga desejada não é a carga de teste do fabricante ou entrada do 
catálogo : 
 
20
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARGA, VIDA E CONFIABILIDADE
‣ Ao longo de uma linha de carga constante(AB): 
‣ Resolvendo para : 
 
‣ Fazendo a substituição de na equação de : 
 
21
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
‣ Considerando : 
 
‣ O fator operacional faz o papel de um fator de segurança para 
incrementar a carga do projeto e levar em conta a sobrecarga e as 
incertezas.
 
CARGA, VIDA E CONFIABILIDADE
22
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO COMBINADO: RADIAL E AXIAL‣ Um mancal capaz de resistir a carregamento radial 
e carregamento de empuxo
‣ Mancal de esferas
‣ Rotação do anel interno e externo 
V - Fator de rotação
V = 1, se o anel interno rotaciona
V = 1,2, se o anel externo gira
23
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO COMBINADO: RADIAL E AXIAL
‣ O fator de 1,2 para a rotação do anel externo é 
apenas um reconhecimento de que à vida é 
reduzida sob essas condições
24
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO COMBINADO: RADIAL E AXIAL
‣ Recomendações da ABMA
‣ Identificação dos mancais
○ Cobre todos os mancais de esferas, rolos retos e rolos 
esféricos
○ Não está incluso os mancais de polegadas ou de rolos 
cônicos
○ Apresentam dois dígitos: o primeiro é referente à largura e 
o segundo referente ao diâmetro externo
25
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO COMBINADO: RADIAL E AXIAL
26
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO COMBINADO: RADIAL E AXIAL
‣ Analisar todas as tabulações para assegurar um 
suporte adequado para o mancal
‣ Geralmente os fabricantes já colocam em seu 
manual o mancal que deve ser utilizado, mas é 
necessário para o desenhador da seleção de 
mancais um certo conhecimento para que se 
observe a presença de desvios.
27
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO COMBINADO: RADIAL E AXIAL
28
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO COMBINADO: RADIAL E AXIAL
29
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO VARIÁVEL
‣ Pode apresentar:
○ Carregamento constante por partes em um padrão 
cíclico
○ Carregamento variável de forma contínua em um 
padrão cíclico
○ Variação aleatória
‣ A equação relacionada a vida do mancal pode ser 
escrita da seguinte forma:
30
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO VARIÁVEL
31
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
CARREGAMENTO VARIÁVEL
‣ Considerando o ciclo contínuo por partes, seguindo 
a segunda imagem do slide anterior;
32
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De esferas e rolos cilíndricos;
33
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
34
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
35
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
36
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
37
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
38
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De esferas e rolos cilíndricos;
39
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Vai poder suportar ambas as cargas: axial e 
radial
○ OBS: Contudo mesmo que não exista uma 
carga de empuxo (axial), a carga radial vai 
induzir uma reação axial dentro do mancal por 
causa do cone
40
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Teremos para C10, xd, Ld de acordo com 
Timken:
41
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Tabelas necessárias
42
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Tabelas necessárias
43
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Tabelas necessárias
44
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Tabelas necessárias
45
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Tabelas necessárias
46
Escola Politécnica de Pernambuco_________________________________________________________________________________________________________________________Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
47
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
○ Encontrando as reações
48
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
49
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
50
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
SELEÇÃO DE MANCAIS
‣ De rolos cônicos
51
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
BIBLIOGRAFIA
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
‣ Apostila Elementos de Máquinas IFES;
‣ Elementos de máquinas - Shigley 10° Ed;
‣ Elementos de máquinas - Shigley 8° Ed;
‣ Projeto de Máquinas 4ª Ed. Norton.
52
Escola Politécnica de Pernambuco_______________________________________________________________________________________________________________________
__Universidade de Pernambuco
ELEMENTOS DE MÁQUINAS II - PROF. GEORGE AZEVEDO
OBRIGADO PELA 
ATENÇÃO !!!