Unidade 2. 2 Mancais

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MancaisMancais
s eixos das máquinas geralmente trabalham assentados em apoios.
Quando um eixo gira em um apoio, transmite a este os seus esforços e
produz atrito de escorregamento entre a superfície do eixo e a superfície
do apoio. Observe a foto abaixo.
Unidade 2
Os mancais têm a função de suportar os eixos que os atravessam e todo
o subconjunto móvel da máquina montado neste eixo. Eles restringem os
graus de liberdade do eixo, permitindo apenas o movimento de rotação
(em alguns casos movimento axial); garantem as folgas entre as partes
móveis e estacionárias da máquina; suportam os esforços radiais e/ou
axiais que atuam sobre o conjunto, bem como vibrações; e principalmen-
te reduzem o atrito, eliminando desgaste e aquecimento excessivos e di-
minuindo a perda de energia.
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Mancais
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Os mancais classificam-se de acordo com os esforços que suportam e
podem ser:
Radiais – Eles suportam cargas radiais e impedem o deslocamento do
eixo no sentido transversal. Não suportam cargas axiais
Axiais – Eles suportam cargas axiais e impedem o deslocamento do
eixo no sentido longitudinal. Não suportam cargas radiais
Mistos – Eles suportam cargas axiais e radiais e impedem o desloca-
mento do eixo tanto no sentido transversal quanto no longitudinal
Os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamentos.
Mancais de deslizamento
São, em geral, corpos cilíndricos ocos, que envolvem os eixos com uma de-
terminada folga (0,0006d a 0,001d) e suportam esforços radiais. Normal-
mente são peças bipartidas com ranhuras na parte interna (mancais bipar-
tidos), mas podem ser inteiriças (denominadas buchas). Quando têm pa-
redes delgadas, são chamadas de casquilhos. Observe a Figura 4.
A folga permite a
livre rotação, neutrali-
za pequenos desali-
nhamentos, compensa
dilatações, assim como
possibilita a entrada
do lubrificante e a for-
mação da película. Os
sulcos ou ranhuras, de
diferentes formatos e
localização, facilitam a
distribuição do lubrifi-
cante por toda a cir-
cunferência. São feitos
de materiais macios,
como o bronze e ligas
de metais leves.
FIGURA 4 MANCAIS DE DESLIZAMENTO
RANHURA
PARA ÓLEO
SUPERFÍCIE
RASPADA
CHANFROS DIREÇÃO
DA PRESSÃO
DO EIXO
DIREÇÃO
DE ROTAÇÃO
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Eles são fixados externamente em suportes ou internamente em cavi-
dades no equipamento. O uso de lubrificantes reduz o atrito de escorre-
gamento e melhora a eficiência da montagem, permitindo aumentar a ro-
tação do eixo. São usados em máquinas pesadas, com grandes carrega-
mentos ou em equipamentos de baixa rotação, pois a baixa velocidade evi-
ta superaquecimento dos componentes expostos ao atrito.
Existem mancais para esforços axiais, denominados mancais de escora,
horizontais e verticais. Nos horizontais, o eixo possui anéis de escora que
se ajustam aos rebaixos radiais do mancal. Nos verticais, o anel de escora
do eixo é apoiado no disco de encosto, estacionário. Veja a Figura 5.
Um tipo especial de mancal axial (denominado Kingsbury), para esfor-
ços severos em ambas as direções, é muito utilizado em unidades de
processo. Ele é um anel de escora, apoiado em sapatas oscilantes ou fi-
xas, montadas nos anéis de nivelamento (que fazem o papel das buchas).
Ver na Figura 5 o esquema do mancal axial que aparece ao lado.
FIGURA 5 MANCAL AXIAL
COLAR DE ESCORA
SUPERFÍCIE REBAIXADA
RANHURAS DE RETORNO DO ÓLEO
DISCO FIXO DE APOIO
ANEL DE ASSENTO ESFÉRICO
CARGA
ROTAÇÃO
RANHURA DE DISTRIBUIÇÃO
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Os sistemas de lubrificação mais usados para mancais de deslizamen-
to são por gravidade (copos conta-gotas); por salpico (anel e colar); e por
sistema forçado (circulação). Observe na Figura 6 os sistemas de lubrifi-
cação dos mancais.
Mancais de rolamentos
Quando se necessita de mancais com maior velocidade e menor atrito, o
mancal de rolamentos é o mais adequado. Ele elimina o atrito de escorrega-
mento, introduzindo os rolamentos. Estes rolamentos reduzem ao máximo as
perdas de energia e são geralmente constituídos de dois ou mais anéis com
sulcos ou pistas, entre os quais são montados os rolamentos (esferas ou ro-
los), e a gaiola. Um dos anéis é montado no eixo e o outro no equipamento.
Os rolamentos, em sua maioria, são cilíndricos, com o anel externo
montado em caixas de suporte padronizadas ou no próprio corpo da má-
quina, e o anel interno montado diretamente no eixo.
FIGURA 6 SISTEMAS BÁSICOS DE LUBRIFICAÇÃO
Lubrificação manual
Copo com torcida ou mecha
Lubrificação com agulha ou vareta
Copo conta-gotas
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A gaiola mantém as esferas ou os rolos separados uns dos outros quando
o rolamento está trabalhando. Em alguns casos o eixo é fixo, e a peça gira,
como em polias, sendo normalmente produzidos em aços de diferentes
ligas, dependendo da aplicação.
Quanto aos rolamentos, os mancais de rolamentos podem ser:
De esferas
Os rolamentos são esferas e apropriados para rotações mais elevadas
De rolos
Os rolamentos podem ser cilíndricos, cônicos ou barriletes (abaulados).
Estes rolamentos suportam cargas maiores e devem ser usados em velo-
cidades menores
De agulhas
Os rolamentos, de pequeno diâmetro e grande comprimento, são reco-
mendados para mecanismos oscilantes, com cargas elevadas e choques,
onde o espaço radial é limitado.
Na lubrificação de mancais de rolamentos, são usados óleos ou graxas.
As graxas são os lubrificantes mais usados, para aplicações normais ou
para ambientes muito agressivos (presença de poeira ou gases corrosivos).
Os óleos são para aplicações de altas rotações e temperaturas e para eles,
normalmente, não é necessária a lubrificação forçada. Eles são aplicados
por gravidade, por imersão ou por anéis em banho de óleo.
A lubrificação insuficiente implica desgaste prematuro e em excesso
implica aquecimento, espuma e consumo de potência excessivos.
Vantagens
Menor atrito e aquecimento
Baixa exigência de lubrificação
Intercambialidade
Não há desgaste do eixo
Pequeno aumento da folga durante a vida útil
COMPARAÇÃO COM OS MANCAIS DE DESLIZAMENTO E SELEÇÃO
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Desvantagens
Maior sensibilidade a choques
Maiores custos de fabricação
Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo
Não suportam cargas tão elevadas quanto os mancais de deslizamento
Ocupam maior espaço radial
Os mancais de rolamentos são selecionados conforme as medidas do
eixo; o diâmetro interno e externo; a largura; o tipo de solicitação e de
carga; e a rotação.
Rolamentos rígidos
de esferas
São particularmente versáteis,
de construção simples, não-se-
paráveis, capazes de operar em
altas velocidades e robustos em
operação, exigindo pouca ma-
nutenção. Devido a essas propri-
edades e seu preço favorável,
eles são os tipos mais utilizados.
Rolamentos de
rolos cilíndricos
São de uma carreira de rolos e
com gaiola, as quais podem su-
portar cargas radiais pesadas e
operar em altas velocidades.
Sem gaiola, eles podem su-
portarparticularmente cargas
radiais pesadas, mas não em
velocidades tão altas como os
rolamentos com gaiola. Obser-
ve o que você leu na Figura 8.
FIGURA 7 ROLAMENTOS
Rígidos de esfera
FIGURA 8 ROLAMENTOS
De rolos cilíndricos
ALGUNS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE MANCAIS DE ROLAMENTOS
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De rolos cônicos
Rolamentos de rolos cônicos
Eles têm as pistas dos anéis internos e exter-
nos cônicos, entre os quais os rolos cônicos são
dispostos, e adequados para cargas combinadas
(radial e axial). Ver Figura 9.
A capacidade de suportar carga axial dos
rolamentos é determinada pelo ângulo da pis-
ta do anel externo. Quanto maior este ângulo,
maior a capacidade de carga axial. Os rola-
mentos de rolos cônicos são do tipo separável.
Rolamentos de agulhas
Eles têm alta capacidade de suportar cargas e
são delgados, por isso, extremamente apropriados para aplicações onde
o espaço é limitado.
Rolamentos autocompensadores de esferas
Eles possuem duas carreiras de esferas e uma pista comum côncava no anel
interno. Os rolamentos são conseqüentemente autocompensadores e in-
sensíveis ao desalinhamento angular do eixo, em relação à caixa.
Rolamentos autocompensadores de rolos
Possuem duas carreiras de rolos com uma pista comum no anel externo.
As duas pistas do anel interno estão inclinadas, em ângulo, em relação
ao eixo do rolamento. Os rolamentos são auto-alinháveis e conseqüen-
temente insensíveis aos erros de alinhamen-
to do eixo em relação à caixa e à flexão do
eixo. Além das cargas radiais, os rolamentos
podem também suportar cargas axiais, atuan-
do em ambos os sentidos.
Rolamentos combinados de agulhas
São formados por um rolamento radial de agu-
lhas, combinado com um axial. Eles são ade-
quados para cargas axiais pesadas, velocidades
muito altas ou lubrificação inadequada. Obser-
ve a Figura 10.
FIGURA 9 ROLAMENTOS
FIGURA 10 ROLAMENTOS
Combinados de agulhas
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Rolamentos de esferas de contato angular
Possuem um encosto em cada anel, formando o ângulo das pistas com a
face do rolamento. São particularmente adequados para acomodação si-
multânea da ação da carga radial e axial.
Rolamentos axiais de agulhas
São rolamentos de escora compactos, simples e podem suportar somente
cargas axiais, atuando em sentido único.
Rolamentos axiais de esferas
São adequados para suportar car-
gas puramente axiais nas constru-
ções de direção simples e dupla.
Veja a Figura 11.
Rolamentos axiais de
rolos cilíndricos
Eles podem suportar cargas axiais
pesadas, são insensíveis a cargas de choque e proporcionam rigidez na dis-
posição dos rolamentos, o que requer pouco espaço axial.
Rolamentos axiais de rolos cônicos
Eles permitem arranjos de rolamentos axialmente muito compactos, que
podem suportar cargas axiais pesadas, sendo rígidos e insensíveis às car-
gas de choques.
Rolamentos axiais de
duas carreiras de esferas
de contato angular
São adequados para aplicações
em que a capacidade de suportar
alta carga, alta rigidez axial e bai-
xo atrito ao torque são importan-
tes. Podem suportar altas cargas
radiais e axiais, sendo capazes de
trabalhar em altas velocidades.
Observe a Figura 12.
FIGURA 11 ROLAMENTOS
Axiais de esfera de contato angular
FIGURA 12 ROLAMENTOS
Axiais de esferas
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De modo geral, um rolamento danificado freqüentemente apresenta uma
combinação de falhas em estágio primário e secundário.
Falhas em estágio primário
Desgaste
Endentações
Arranhamento
Deterioração de superfície
Corrosão
Dano por corrente elétrica
Falhas em estágio secundário
Descascamento
Trincas
FALHAS EM ROLAMENTOS
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Os mancais têm a função de suportar os eixos que o atravessam. Eles restringem os graus
de liberdade do eixo, permitindo apenas o movimento de rotação (em alguns casos
movimento axial); garantem as folgas entre as partes móveis e estacionárias da máquina e
suportam os esforços radiais e/ou axiais que atuam sobre o conjunto, bem como vibrações.
E principalmente reduzem o atrito, eliminando desgaste e aquecimento excessivos, assim como
a perda de energia. Os mancais classificam-se de acordo com os esforços que suportam.
MANCAIS 11
RESUMO
CLASSIFICAÇÃO
DOS MANCAIS
Radiais
1
MANCAIS DE
DESLIZAMENTO
São corpos cilíndricos ocos, que envolvem os
eixos com uma determinada folga e suportam
esforços radiais. São fixados externamente em
suportes, ou internamente em cavidades no
equipamento. O uso de lubrificantes reduz o
atrito de escorregamento. Existem mancais
para esforços axiais, denominados mancais de
escora, horizontais e verticais. Eles possuem
anéis de escora que se ajustam aos rebaixos
radiais do mancal ou se apóiam no disco de
encosto, estacionário.
Os sistemas de lubrificação mais usados para
mancais de deslizamento são:
Por gravidade
Por salpico
Por sistema forçado
2
Axiais Mistos
LUBRIFICAÇÃO DE MANCAIS
DE ROLAMENTOS
Na lubrificação de mancais de rolamentos, são
usadas as graxas, para aplicações normais ou
para ambientes muito agressivos, e os óleos,
para aplicações de altas rotações e
temperaturas. São aplicados por gravidade, por
imersão ou por anéis em banho de óleo.
4
MANCAIS DE
DESLIZAMENTO
São constituídos de dois ou mais anéis com sulcos
ou pistas, entre os quais são montados os
rolamentos (esferas ou rolos), e a gaiola. Um dos
anéis é montado no eixo e o outro no equipamento.
Quanto aos rolamentos, os mancais de
rolamentos podem ser:
De esferas
De rolos
De agulhas
3
COMPARAÇÃO COM OS MANCAIS
DE DESLIZAMENTO E SELEÇÃO
VANTAGENS
Menor atrito e aquecimento
Baixa exigência de lubrificação
Intercambialidade
Não há desgaste do eixo
Pequeno aumento da folga durante a vida útil
DESVANTAGENS
Maior sensibilidade a choques
Maiores custos de fabricação
Tolerância pequena para carcaça e
alojamento do eixo
Não suportam cargas tão elevadas quanto os
mancais de deslizamento
Ocupam maior espaço radial
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Tome NotaTome Nota
PRINCIPAIS TIPOS DE
MANCAIS DE ROLAMENTOS
Rolamentos rígidos de esferas
Rolamentos de rolos cilíndricos
Rolamentos de rolos cônicos
Rolamentos de agulhas
Rolamentos autocompensadores de esferas
Rolamentos autocompensadores de rolos
Rolamentos combinados de agulhas
Rolamentos de esferas de contato angular
Rolamentos axiais de agulhas
Rolamentos axiais de esferas
Rolamentos axiais de rolos cilíndricos
Rolamentos axiais de rolos cônicos
Rolamentos axiais de duas carreiras de
esferas de contato angular
7
OS MANCAIS DE ROLAMENTOS
SÃO SELECIONADOS CONFORME
As medidas do eixo
O diâmetro interno
O diâmetro externo
A largura
O tipo de solicitação
O tipo de carga
A rotação
6
MANCAIS 22
RESUMO
FALHAS EM
ROLAMENTOS
Desgaste
Endentações
Arranhamento
Deterioração de superfície
Corrosão
Dano por corrente elétrica
Descascamento
Trincas
8
Tome NotaTome Nota