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Castro,J.T.P.
Castro,J.T.P.
Mancais de Deslizamento
©Jaime Tupiassú Pinho de Castro
Departamento de Engenharia Mecânica PUC-Rio
10/08/2012
Castro,J.T.P.
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Mancais de Deslizamento
mancais são os elementos de suporte ou de apoio que permitem o movimento dos componentes estruturais (como eixos e bielas, e.g.) durante seu serviço normal
os mancais podem operar com movimentos relativos de rotação (entre os virabrequins e os blocos de motores de combustão interna, e.g.), de translação (no barramento de um torno, e.g.), ou de oscilação (entre o pino de um pistão e a cabeça da sua biela, e.g.)
pode-se também classificar os mancais como radiais ou de escora (estes suportam primariamente cargas axiais como, e.g., o peso de uma turbina numa hidroelétrica)
os mancais radiais que se movem durante sua operação (como, e.g., os pés das bielas em motores de combustão interna) são às vezes chamados de munhões
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nos mancais de rolamento, a carga é transmitida através de esferas, de rolos cilíndricos, cônicos ou toroidais, ou de agulhas que rolam sobre pistas apropriadas
estes mancais só são viáveis economicamente porque são fabricados em máquinas especiais de alta produção, e são sempre especificados seguindo os procedimentos que os fabricantes recomendam em seus catálogos
assim, os rolamentos são escolhidos e não projetados ao se desenhar uma máquina ou equipamento
já nos mancais de deslizamento a carga é transmitida diretamente de um componente estrutural para o outro (sem passar por elementos intermediários como nos rolamentos), que se movem com deslizamento relativo
desta forma, todos os mancais de deslizamento requerem algum tipo de lubrificante para minimizar o atrito e, ao contrário dos rolamentos, podem ser (e em geral são) fabricados como qualquer outro elemento de máquinas
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virabrequins de 2 motores de 4 cilindros, ambos com 4 
 munhões e 5 mancais de apoio, todos de deslizamento
 (notar os furos para a passagem do lubrificante)
eixo de manivelas (também
 chamado de virabrequim ou
 girabrequim) de um motor de
 2 cilindros, com as bielas e 3 
 mancais de rolamento
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pistões e bielas de um motor
 de combustão interna (usados)
nos pés e cabeças das bielas 
 são montadas bronzinas (ou 
 casquilhos) de metal macio, 
 como as mostradas na figura 
 abaixo (notar os furos para a 
 passagem do lubrificante)
eixos de cames (ou de comando 
 de válvulas, como o mostrado 
 abaixo) freqüentemente também
 usam mancais de deslizamento
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buchas de bronze, um material tradicional muito usado na prática (tanto na forma densa em mancais hidrodinâmicos, como na sinterizada porosa em mancais auto-lubrificados), e suportes típicos para mancais de deslizamento
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Lubrificantes
os lubrificantes são substâncias usadas para facilitar o deslizamento, diminuindo o atrito e o desgaste 
podem ser sólidos (grafite, MoS2, teflon), pastosos (graxas, vaselina, lanolina) ou líquidos (óleos lubrificantes)
os óleos lubrificantes podem ser vegetais (azeite, óleos de mamona, palma, soja, etc.), de origem animal (óleo de baleia), minerais (derivados de petróleo), sintéticos (poliglicóis, silicones ou diésteres, e.g.), ou mistos
as principais características dos óleos lubrificantes são a viscosidade, o índice de viscosidade e a densidade 
a viscosidade mede a resistência ao cisalhamento ou ao fluxo do fluido (os fluidos mais viscosos escorrem mais devagar e têm maior capacidade de manter-se entre duas superfícies móveis, mas dissipam mais energia ao fluir)
o índice de viscosidade mede a (em geral significativa) variação da viscosidade com a temperatura Q
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a densidade é importante para indicar a contaminação ou a deterioração de um lubrificante
as principais funções dos lubrificantes são:
diminuir o atrito entre as superfícies deslizantes
evitar o contato metal/metal nos mancais
vedar as folgas nos anéis de segmento para diminuir a perda de pressão nos cilindros em motores e máquinas
auxiliar na refrigeração do mancal e da máquina 
reduzir o desgaste nas paradas e partidas
evitar a corrosão e a formação de sedimentos 
dissolver e aprisionar contaminantes 
as 3 primeiras funções dependem mais da viscosidade do lubrificante e as 4 últimas dos aditivos que contenha
os óleos lubrificantes comerciais, que podem conter até 10% de aditivos, são classificados pela viscosidade (padrão SAE é usual) e pelos aditivos adicionados ao óleo base (em geral mineral, seguindo padrão API) 
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a SAE classifica óleos pelo uso (motores ou engrenagens) e pela viscosidade, que é dividida em três categorias 
óleos de verão (SAE 20, 30, 40, 50, 60)
óleos de inverno (SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) 
óleos multiviscosos (ou mais precisamente multigrau, tipo SAE 20W-40), cuja viscosidade é igual a dos óleos W na Q de referência baixa e a dos de verão na Q alta 
o número vem da primeira norma SAE, e é relacionado ao tempo de fluxo a 100oC no viscosímetro Saybolt, em s
os principais aditivos são detergentes (dissolvem a borra e a sujeira), anticorrosivos (inibem os ácidos da combustão), antioxidantes (protegem o óleo em altas temperaturas), antiespumantes (para evitar a formação de bolhas, o que melhora a lubrificação e a refrigeração), extrema-pressão (melhoram a lubrificação e diminuem o desgaste quando há contato metal-metal), além dos agentes para diminuir a variação da viscosidade com Q
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a API classifica os óleos pela aplicação usando as letras S (de service station, óleos para motores a gasolina, gás ou álcool de 4 tempos), T (para motores a gasolina de 2 tempos) ou C (de comercial, para motores diesel), e pela qualidade dos aditivos usando outra letra após o S, o T ou o C, e.g. SJ, TA ou CD
o óleo SL é melhor que o SJ, que é melhor que o SH, etc.
há produtos enquadráveis em mais de uma classe API, do tipo “atende ao serviço API SF/CC”, e.g.
os óleos S no mercado atual são o SJ, SL e o novo SM (os óleos de classe até SH são obsoletos)
os óleos T são o TA, TB ou TC (mas são pouco usados)
e os óleos C são CF (para motores diesel de 4 tempos aspirados ou turbinados), CF-2 (para motores diesel de 2 tempos aspirados ou turbinados ), CF-4 (4t turbo, alta rotação, diesel com teor de S < 0,5%), CG-4, CH-4 e o novo CI-4 (os óleos de classe até CE estão obsoletos) 
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graxas são produtos pastosos tixotrópicos (cuja viscosidade inicial alta cai quando cisalhada) compostos por óleos (que são os lubrificantes), agentes espessantes, em geral um sabão à base de Ca, Na ou Li (às vezes Al), e aditivos
o sabão é um sal metálico de um ácido graxo que retém o óleo e forma por polaridade uma película superficial ou camada limite que também ajuda na lubrificação
as graxas de sabão de Ca são mais baratas e insolúveis em água, mas só resistem bem a Q baixas; as de Na não retém umidade e protegem contra a ferrugem, mas são solúveis em água; as de Li resistem bem à água e às Q mais altas, mas tendem a ser mais caras
aditivos típicos são anticorrosivos (derivados sulfonados de petróleo, sabões de Pb, cromatos ou aminas orgânicas), antidesgaste (compostos de S, Pb, P ou Cl, que resistem ao contato metal-metal sob alta pressão), adesivos (como o látex ou polímeros orgânicos viscosos), antioxidantes (aminas ou fenóis) e lubrificantes sólidos (como MoS2, grafite ou PTFE, que melhoram desempenho em Q alta)
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a Q de trabalho da graxa é limitada pela oxidação e pelo ponto de gota (ou de liquefação, tipicamente 200-250oC), e maior a Q menor a vida da graxa (muitas podem operar até 120oC, algumas até 150oC e poucas até 180oC)
há graxas betuminosas de alta aderência que misturam óleos minerais