Mancais Autocontidos

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MANCAIS AUTOCONTIDOS
Os mancais de deslizamento, também chamados de buchas ou casquilhos, são geralmente de forma cilíndrica e não contém partes móveis.
 Segundo bearing technologyas (2003) configurações padrão incluem mancais cilíndricos, mancais flangeados para cargas axiais leves e radiais, anéis de encosto e anéis de encosto flangeados para cargas axiais pesadas e peças planas de diversas formas. Eles também podem ser fabricados para projetos personalizados, incluindo formas, recursos (canais, furos, entalhes, abas, etc.) e dimensões especiais.
São usados para movimentos deslizantes, rotativos, oscilatórios ou alternativos. Em aplicações de deslizamento eles funcionam como mancais deslizantes, tiras ou placas de desgaste. 
Nestas aplicações, as superfícies de deslizamento são geralmente planas, mas também podem ser cilíndricas, e o movimento é sempre linear em vez de rotativo. As aplicações giratórias envolvem superfícies cilíndricas e uma ou duas direções de movimento. As aplicações oscilantes e alternativas envolvem superfícies planas ou cilíndricas, mas movimentos bidirecionais.
A construção de mancais de deslizamento pode ser sólida ou com uma junta aberta (buchas calandradas) para facilitar a instalação. É importante combinar o mancal à aplicação. Cargas elevadas exigem mancais com maior área de contato e alta capacidade de carga. Mancais com lubrificantes sólidos são projetados para operar em temperaturas mais altas do que aqueles lubrificados a óleo ou graxa. E aplicações de alta velocidade exigem lubrificantes especiais para minimizar o acúmulo de calor e atrito.
Conforme Amauri Olívio (2017) quando temos uma condição em que os mancais mantêm o lubrificante (óleo) aquecido dentro do compartimento ou caixa do mancal, chamamos isto de mancais autocontidos. 
Esta condição do lubrificante ficar dentro da carcaça do mancal e este mesmo lubrificante serem resfriado no próprio local é uma solução muito utilizada em equipamentos industriais, tais como: ventiladores, motores, bombas etc.
Nesta condição de mancal autocontido, nossa maior preocupação é determinar qual será o nível de calor dissipado, para que o sistema não tenha superaquecimento, ou valores de temperaturas acima do calculado para o lubrificante do mancal. Assim, temos as equações especificas para determinar essas variáveis.
 Para melhorar a eficiência dos mancais autocontidos, é utilizado um canal circunferencial no centro do mancal, com um furo de entrada de óleo localizado do lado oposto da zona de suporte da carga.
Figura 1. 1
O canal de lubrificação circunferencial é interno e não externo assim a lubrificação dos mancais, virabrequim e biela é constante e não pulsativo. 
Para a fabricação do mancal autocontido deve considerar as seguintes variáveis:
 
Folga
Conforme o autor Amauri Olívio (20017) as seleções dos valores destas variáveis devem resultar na formação de uma película com uma espessura mínima, estabelecida no critério de projeto de Trumpler.
Devemos também nos ater aos processos de fabricação, tanto do eixo quanto do mancal, e aplicar as tolerâncias de fabricação (dimensionais e geométricas). 
A fórmula utilizada para a especificação correta da folga máxima é, C=h0/0.44, h0 é uma constante que pode ser consultada na tabela do Trumpler, de acordo com o diâmetro do eixo a espessura mínima vai variando.
Cargas e materiais
Em função de uma grande diversidade de aplicações, de cargas e de materiais envolvidos no projeto de mancais, a correta seleção do mancal torna-se difícil. Também não existe um único tipo de mancal para uma mesma aplicação.
Por isso voltamos a utilizar as informações coletadas e registradas de projetos consagrados e em uso nas indústrias.
Tipos de mancais
Os mancais apresentam várias formas possíveis de construção, que dependem da necessidade de projeto.
Mancais bipartidos são dispositivos desenvolvidos com alta tecnologia, e que têm como diferencial o alojamento bipartido, ou seja, essa peça é capaz de alojar rolamentos de diferentes diâmetros. E são muito utilizados, pois facilitam a montagem e desmontagem do conjunto.
Temos um tipo de mancal muito comum que é o mancal de escora ou mancal axial. Os mancais de escora são projetados para suportar cargas axiais sobre uma película de lubrificante entre as superfícies. Normalmente, a superfície inferior contém canais transversais com a função de manter a película lubrificante.
Fórmulas para a fabricação de um mancal 
Podemos apresentar alguns critérios importantes para o dimensionamento de mancais de deslizamento, usando algumas equações definidas por um projetista muito experiente, chamado Paul Robert Trumpler. Temos, então, para espessura mínima da película:
Onde: (h0) é a espessura mínima do filme de óleo, (d) é o diâmetro do eixo em mm. Para óleos, estabeleceu-se a seguinte restrição para a temperatura da película:
Normalmente, um mancal de deslizamento consiste em um eixo de aço retificado, girando contra uma bucha de material mais macio do que o eixo, e geralmente não ferroso (liga de bronze, por exemplo). Quando temos o sistema totalmente parado e vamos iniciar a partida sob carga, temos contato metal-metal.
Onde: ι = comprimento do mancal em mm, D = diâmetro do mancal em mm. Temos uma carga de partida (Wst em kPa), que será diferente da carga em funcionamento.
Analisando a variável viscosidade absoluta, tem-se que, nos estudos de Raimondi-Boyd, ela é considerada constante à medida que o lubrificante (óleo) atravessa pelo mancal. Porém, sabemos que durante o trabalho sobre o lubrificante a temperatura aumenta, alterando a viscosidade que, segundo as cartas de viscosidade, indicam uma queda de forma significativa com a temperatura. Para evitarmos isto, se adota uma viscosidade que atenda à condição de ser constante. Portanto, temos que estabelecer uma temperatura média (Tav) e um lubrificante que atenda a esta condição. Utilizamos, então, a equação em que T1 = temperatura de entrada do óleo em °C, e T2 = temperatura de saída do óleo em °C.
Quando temos uma condição em que os mancais mantêm o lubrificante (óleo) aquecido dentro do compartimento ou caixa do mancal, chamamos isto de mancais autocontidos. Esta condição do lubrificante ficar dentro da carcaça do mancal e este mesmo lubrificante serem resfriado no próprio local é uma solução muito utilizada em equipamentos industriais, tais como: ventiladores, motores, bombas etc.
Nesta condição de mancal autocontido, nossa maior preocupação é determinar qual será o nível de calor dissipado, para que o sistema não tenha superaquecimento, ou valores de temperaturas acima do calculado para o lubrificante do mancal. Assim, temos a equação acima.
Em que Hperda calor dissipado, em J /s; CR = coeficiente global combinado de transferência de calor por convecção e radiação, em W/(m2. oC); A = área superficial do compartimento de mancal em m2; Tb = temperatura superficial do compartimento, em °C; e T 8 = temperatura ambiente, em °C. Para o coeficiente global CR, = podemos usar para o ar parado o valor de 11,4 W/(m2 . oC) , e para o ar movimentado por uma hélice no eixo o valor CR 15,3 W/(m2 . oC).
Conclusão
Conclui se que os mancais de deslizamento são mais confiáveis em termo de durabilidade, a importância de um bom projeto para elaboração de um mancal com baixo custo, facilidade de montagem, usabilidade tipo de material, carga a suportar, etc. é extremamente importante para o sucesso do projeto.
Todas as fórmulas citadas à cima facilitam a elaboração do mancal e um bom profissional com certo conhecimento e vivencia na área de projeto facilita a construção do projeto.