Discursiva Elementos - Maquinas

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FACULDADE PITÁGORAS DE TEIXEIRA DE FREITAS 
VINICIUS DIAS DOS SANTOS 
MANCAL DE DESLIZAMENTO AUTOCONTIDO 
TEIXEIRA DE FREITAS 
NOVEMBRO/2017
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FACULDADE PITÁGORAS DE TEIXEIRA DE FREITAS 
VINICIUS DIAS DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANCAL DE DESLIZAMENTO AUTOCONTIDO 
 
 
 
Trabalho solicitado na disciplina de 
Elementos de Máquinas – Blended, como 
avaliação parcial do 2º Bimestre do 8º 
Período no curso de Engenharia Mecânica, 
sob orientação online e presencial com o 
Professor Emerson Burmann Langkamer. 
 
 
 
 
TEIXEIRA DE FREITAS 
NOVEMBRO/2017 
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SUMÁRIO 
 
Introdução ....................................................................................................................3 
Definição ......................................................................................................................4 
Descrição do projeto ....................................................................................................5 
Desenvolvimento .........................................................................................................6 
Conclusão ..................................................................................................................11 
Referências ................................................................................................................12 
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INTRODUÇÃO 
 
O presente relatório tem o objetivo de apresentar uma situação em que se 
instalará um mancal de deslizamento autocontido em uma situação hipotética. Com 
intuito de fazê-lo, dimensionarei as variáveis que atuarão no mancal. 
 
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DEFINIÇÃO 
 
Mancais de deslizamento são elementos de máquinas próprios para servir de 
apoio a eixos rotatórios, diferente dos mancais de rolamento, estes tipos de mancais 
não possuem partes móveis, sofrendo atrito diretamente na superfície enquanto o eixo 
aplica uma carga axial. 
Os mancais de deslizamento são escolhidos principalmente para equipamentos 
que exigem baixa rotação de um eixo, pois são relativamente fáceis de montar ou 
desmontar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Mancal de Deslizamento 
 
Os mancais de deslizamento autocontido são constituídos de: 
Base – que pode ser construída de ferro fundido ou aço a depender da aplicação; 
Buchas – podem ser construídas de ferro, alumínio, bronze, prata, plásticos de 
engenharia e ligas de cobre e chumbo; 
Tampa – Que projete todo o sistema, evitando aquisição de impurezas que venham 
atrapalhar o sistema de lubrificação; 
Furo do eixo – lugar próprio para a inserção do eixo giratório; 
Copo de lubrificação – Onde será depositado o lubrificante próprio. 
 
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DESCRIÇÃO DO PROJETO 
 
A empresa brasileira “XTECDISAN” pretende fabricar uma turbina que usará um 
eixo central de 75 mm de diâmetro, exercendo uma carga axial no mancal de 2 kN e 
girando a 720 rpm. Ela contratou o Engenheiro Mecânico, Recém formado na 
Faculdade Pitágoras de Teixeira de Freitas, Sr. Vinicius Dias para dimensionar o 
mancal de deslizamento necessário demonstrando as relações entre as variáveis. 
 
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 DESENVOLVIMENTO 
 
O mancal a ser utilizado nesse projeto será o de deslizamento, trata-se de um 
elemento de máquina que trabalha sob constante atrito, seu bom funcionamento 
depende da película lubrificante, que se forma a partir do movimento das partes, 
reduzindo o atrito e o calor gerado, este lubrificante fica contido dentro da carcaça do 
mancal, por isso chamamos de autocontidos. 
Utilizaremos os gráficos de Raimondi e Boyd para determinar as dimensões e 
variáveis deste mancal. 
 Para o dimensionamento, devemos fazer as seguintes considerações sobre os 
dados fornecidos: 
Eixo de 75	��	de diâmetro => ���� = 
��
��/2	 = 75/2 = 37,5	�� 
Espaço para o comprimento do mancal � = 36	��	(�������) 
Viscosidade do óleo lubrificante μ = 0,0185	��. 	(�������) 
720	�!�/60 = 12	�! ; 
Carga de 2	"#	$	1000	 = 	2000	%�&
�%; 
Irei adotar uma folga radial '	 = 		0,05	��. 
Razão �/
 = 36/75 = 0,48 
Relação �/' = 37,5/0,05	 = 750 
 
Primeiro determinaremos a Pressão Nominal no mancal: 
� = )2 ∗ � ∗ 	ι 
Onde, 
� = ��� ã�	%���%��; 
) = .��/�; 
� = 0���	
�	��$�	(��	��
�� ); 
1 = 2 !�ç�	
�	'��!����%
�	
�	��%'��	(��	��
�� ). 
� = 20002 ∗ 0,0375 ∗ 	0,036 = 740740	�� 
 
Calculamos o torque de atrito usando a equação: 
4 = 4 ∗	5
6 ∗ �7 ∗ 	ι ∗ μ ∗ N
' 
7 
 
Onde, 
4 = 4��9:�	
�	�
��
�;	
� = 0���	
�	2�$�	(��	��
�� );	
μ = Viscosidade	do	óleo;	
	ι = Espaco	do	comprimento	do	mancal	(em	metros);	
' = K��/�	��
���	(��	��
�� )	
# = É	�	��
�çã�	!��	 �/:%
�. 
 
4 = 4 ∗	5
6 ∗ 0,03757 ∗ 	0,036 ∗ 0,0185 ∗ 12
5 ∗ 10MN = 0,332	#.�	 
 
Definiremos o número de Sommerfeld através da equação: 
O = P�'Q
6
∗ μ ∗ #� 
O = (750)6 ∗ 0,0185 ∗ 12740740	 = 0,1685 
 
A partir do número de Sommerfeld o gráfico para a variável de espessura 
mínima, pode ser analisado, de acordo os dados obtidos até aqui: 
Figura 2. Fonte: Budynas e Nisbett (2016, Adaptado) 
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Obtemos o valor ℎS/'	 = 	0,28 e taxa de excentricidade T = 0,72, dos quais 
podemos definir: 
Espessura mínima da película: ℎS/'	 = 	0,28			 ∴ 				 ℎS = 0,28 ∗ 0,05 = 0,014	�� 
Excentricidade do eixo: T = �/'				 ∴ 		� = 	0,72 ∗ 0,05 = 0,036	�� 
 
Seguindo ainda a análise dos gráficos de Raimondi e Boyd, temos o diagrama 
de variável do coeficiente de atrito 
V
W K: 
Figura 3. Fonte: Budynas e Nisbett (2016, Adaptado) 
 
Obtemos a variável 
V
W K e podemos calcular o coeficiente de atrito: 
�
' K = 5,1			 ∴ 			750 ∗ 	K = 5,1			 ∴ 			K = 5,1/750 = 0,0068 
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Outra variável importante é a Posição de máxima pressão na película 
X
XYZ[
, a 
partir do número de Sommerfeld e a razão �/
: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Fonte: Budynas e Nisbett (2016, Adaptado) 
 
Podemos agora calcular a pressão máxima da película lubrificante: 
�
�\]^
= 0,31	 ∴ 			 �\]^ =
�
0,31 =
740740
0,31 = 2389483,87	�� 
 
Os resultados obtidos a partir dos gráficos foram: 
Espessura da película ℎS	0,014	��; 
Excentricidade do eixo � = 0,036	��; 
Coeficiente de atrito K = 0,0068 
Pressão máxima na película �\]^ = 	2389483,87	�� 
 A espessura mínima atende ao critério Trumpler, segundo a equação 
ℎS ≥ 0,00508 + 0,00004 ∗ 
	 ≥ 0,00508 + 0,00004 ∗ 75 ≥ 0,00808 
 Quando o eixo estiver em movimento, ele se ajustará à excentricidade, pois a 
folga adotada de 0,05	��	é maior que a excentricidade de 0,036	�� obtida a partir 
do gráfico. 
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Por fim devemos calcular a transferência de calor para as paredes do mancal, 
utilizando a equação: 
bcdVe] =	bWV ∗ f ∗ (4g − 4i) 
 
A ventilação não será forçada, então o coeficiente bWV será de 11,4 )/�6℃, f 
= Área do mancal, 4g é a temperatura máxima que é recomendada para o projeto de 
mancal de deslizamento, de 121	℃ e 4i= é a temperatura ambiente, que será 
considerada como 25	℃: 
bcdVe] = 	11,4 ∗ 8 ∗ 10M6 ∗ (121 − 25) = 87,55	) => 87,55	l/ 	 
 
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CONCLUSÃO 
 
As variáveis desse projeto foram explanadas de acordo a necessidade de 
fabricação do mancal de deslizamento para a empresa “XTECDISAN” (hipotética). É 
interessante ressaltar a atenção a todo tipo de variável possível, desde a qualidade 
do óleo até as condições do ambiente em que o elemento irá operar, para não haver 
falhas no funcionamento, prejudicando o desemprenho da produção. 
 
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REFERÊNCIAS 
 
BUDYNAS, Richard G., NISBETT, J Keith. Shigley’s Mechanical Engineering 
Design. 10th Edition. NewYork. McGraw-Hill Education. 2015. Disponível em 
https://www.amazon.com/Shigleys-Mechanical-Engineering-Design-McGraw-
Hill/dp/0073398209