Resumo mecânica aplicada - patric neis

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MANCAIS 
Mancal é um suporte de apoio que suporta elementos girantes de uma máquina. 
Mancal é o termo geral para designar um elemento de apoio que tem partes em movimento relativo. 
Os mancais podem rolar, escorregar ou fazer ambos simultaneamente. 
Um mancal plano é formado por 2 materiais que se esfregam entre si, como uma camisa ao redor de um eixo.
 Mancais são considerados elementos de apoio porque um eixo é dito apoiado sobre mancais. Os mancais classificam-se em duas categorias: mancais de deslizamento (ou escorregamento) e mancais de rolamento. 
MANCAL DE DESLIZAMENTO
 
Aplicação - suporte que liga o eixo a roda de uma carroça ou carro de boi máquinas pesadas e de baixa rotação utilizadas na indústria. Eletrodomésticos como o liquidificador, espremedor de frutas, ventilador sao exemplos de aplicação de mancais de deslizamento que utilizam bucha fixada num suporte 
Buchas 
Reduzem o atrito e o desgaste do eixo → devem ser feitas de materiais macios, como o bronze e ligas de metais leves. 
São o material de sacrifício do conjunto porque na manutenção dos mancais, as buchas são substituídas ao invés do eixo todo, que possui custo consideravelmente mais elevado. Desta forma, diz-se que as buchas facilitam a manutenção dos mancais.
São elementos de máquinas de forma cilíndrica ou cônica 
Devem ser fabricadas de metal antifricção (liga de cobre, zinco, estanho, chumbo e antimônio) para reduzir o atrito do conjunto. 
Devem ser fabricada com material menos duro que o eixo para absorver vibrações e fragmentos/partículas abrasivas na interface. Além disso, deve haver boa condição de lubrificação para que o atrito e o desgaste sejam minimizados. 
Servem para guiar brocas e alargadores nos dispositivos para furação (orienta auto posicionamento da ferramenta em ação na peça)
O próprio alojamento do mancal pode ser empregado para alojar a bucha, constituindo um mancal ou um rolamento. O alojamento é chamado simplesmente de mancal 
2. MANCAL DE ROLAMENTO = ROLAMENTO
Para aplicações mais precisas, de maior velocidade e de baixíssimo atrito - deslizar gera mais atrito que rolar (pq há maior superf de contato)
Possui 2 anéis concêntricos (anel interno e externo) que giram sobre um mesmo eixo. Entre esses anéis estão dispostos os elementos rolantes
Os elementos rolantes possuem maior dureza do que as pistas. Os elementos rolantes podem ser de esferas, roletes ou agulhas
Os rolamentos podem ser axiais (Fig. 1) e radiais (Fig. 2), autocompensadores (Fig. 3), blindados, pista simples ou pista dupla
 rolamento axial rolamento radial
2.1 Rolamentos de rolos 
Possuem maior capacidade de carga (especialmente radial) do que rolamentos de esferas. Ex aplicação: caminhões porque suportam cargas pesadas.
Possuem maior capacidade de suportar cargas dinâmicas e estáticas do que os rolamentos de esferas por causa da linha de contato (rolamentos de esferas fazem contato pontual). 
Rolamentos de carreiras simples suportam menos carga do que rolamentos de carreiras duplas. 
2.2 Rolamento de esferas 
Em bicicletas e motocicletas, por exemplo, que são sujeitos a cargas leves, os cubos das rodas apresentam rolamentos de esferas. 
Automóveis suportam cargas médias, então os cubos das rodas podem apresentar rolamentos de esferas ou de rolos
Vantagens e desvantagens dos MANCAIS DE ROLAMENTO sobre os mancais de deslizamento 
Vantagens 
Menor atrito e aquecimento, especialmente menor torque de partida
Baixa exigência de lubrificação 
*Intercambialidade internacional (facilidade de reposição) devido à padronização e normatização dos rolamentos 
Comparado a mancais de deslizamento sem buchas, mancais de rolamento não desgastam o eixo 
Não necessita de amaciamento 
Permitem a selagem de lubrificante dentro do mancal, podendo ser lubrificado para durar a vida útil do mancal 
Desvantagens 
Ocupa maior espaço radial, pois possuem elementos rolantes entre os anéis - 
Nível mais elevado de ruído 
 Requisitos de alinhamento são mais severos
Maior sensibilidade aos choques 
Maiores custos de fabricação.
 Não suporta cargas tão elevadas durante a vida útil como os mancais de deslizamento
Alguns rolamentos permitem a separação dos seus anéis externo e interno, o que facilita a instalação. São exemplos de rolamentos separáveis: contato angular de duas carreiras de esferas, rolos cilíndricos, rolos cônicos, axiais fixos de esferas, axiais de rolos cilíndricos e os axiais autocompensadores de rolos. Não separáveis são: rolamentos fixos de uma carreira de esferas, rolos esféricos e autocompensadores de rolos.
Os rolamentos radiais de esferas dividem-se em: rolamento radial fixo de esferas, rolamento radial de contato angular de esferas e rolamento radial autocompensador de esferas.
Os rolamentos radiais de rolos dividem-se em: rolamento radial de rolos cilíndricos, rolamento radial de rolos agulha, rolamento radial de rolos cônicos e rolamento radial de rolos esféricos.
Rolamento de esferas simples é também chamado de rolamento rígido ou fixo de esferas, uma vez que sua capacidade de ajuste angular é relativamente limitada. Por isso, exige correto alinhamento do eixo. Esse tipo de rolamento é largamente empregado na mecânica pelo seu menor custo, baixo torque de partida, baixo ruído e vibração e elevada velocidade permitida
Rolamento radial de contato angular de esferas - os rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular mostram grandes similaridades com os rolamentos rígidos de uma carreira de esferas. A diferença é que as pistas são inclinadas entre si, formando um ângulo de contato. Consequentemente, este rolamento pode suportar cargas axiais em um sentido mais elevadas do que um rolamento rígido de esferas de igual tamanho. Entretanto, não pode ser solicitado no sentido oposto, já que não há pistas do lado oposto para suportar as cargas. Isto significa que um rolamento de esferas de contato angular não pode ser usado sozinho, ele sempre tem de ser aplicado em conjunto (aos pares), de forma a suportar carga axial nos 2 sentidos. Quanto maior o ângulo de contato, maior a capacidade de suportar carga axial. Os rolamentos de contato angular de menor ângulo possuem maior capacidade de velocidade.
Rolamento de rolo de caminhão
 
 
A Figura abaixo ilustra um eixo que está sujeito a uma carga axial e uma carga radial.
Rolamento radial de esferas simples (tb chamado de radial fixo de esferas ou rígido):
 
Rolamentos autocompensadores de esferas 
- o anel interno possui duas pistas e a pista do anel externo é esférica → o autocompensador de esferas é sempre de carreira dupla. 
- o anel interno, as esferas e a gaiola inclinam-se livremente em relação ao anel externo, proporcionando a correção dos erros de alinhamento.
 
Rolamento autocompensador 2 carreiras de esferas duplas: 
 
Desalinhamento do rolamento autocompesador de esferas
 
Rolamento radial de rolos cônicos - suporta elevadas cargas radiais e axiais (esse última em sentido único):
Rolamento radial de rolos esféricos ou abaulados - são autocompensadores. Suportam cargas radiais e axiais elevadas. 
Rolamento radial de rolos agulha - os corpos rolantes são de pequeno diâmetro e grande comprimento. Suportam cargas radiais e não suportam cargas axiais. Muito empregados em mecanismos oscilantes. Devido ao pequeno diâmetro dos corpos rolantes, esse tipo de rolamento ocupa um pequeno espaço radial.
* Rolamentos radiais são feitos para suportar cargas radiais enquanto rolamentos axiais são fabricados para suportar cargas axiais 
Mancais axiais 
são feitos para suportar cargas puramente axiais. 
podem ser do tipo de rolos ou de esferas. 
mancais axiais de rolos (cilíndricos) têm maior atrito do que os mancais de esferas devido ao escorregamento que ocorre entre os rolos ea pista, uma vez que somente um ponto no rolo pode igualar a velocidade linear variável sobre os raios das pistas. Por isso, não devem ser usados em aplicações de alta velocidade
rolamento axial de rolo cônico rolamento axial de rolo cilíndrico 
 
* Os mancais e rolamentos são ditos elementos de apoio porque apoiam ou suportam um eixo
EXERCÍCIOS 
1) Vantagens dos mancais de escorregamento que empregam buchas sobre os mancais de escorregamento que não utilizam este elemento.
2) Explique porque mancais de rolamento axiais do tipo de rolos não podem ser empregados em aplicações de alta velocidade
4) Qual o nome da ferramenta para remoção de rolamentos. Na impossibilidade de usar essa ferramenta no anel interno, é possível usá-la no anel externo do rolamento? Em que condições?
CAMES
Came ou camo é um elemento mecânico usado para comandar um outro elemento, chamado seguidor, através de um movimento específico por meio de contato direto. O conjunto formado pelos 2 elementos citados é chamado “came-seguidor”. Cames são muito usados pelas seguintes características: baixo custo, poucas partes móveis e pouco espaço requerido.
Como desvantagem, as cames podem apresentar elevado desgaste, aquecimento e problemas de flutuação do seguidor, o qual será explicado mais adiante.
Classificação das cames
De acordo com a forma (geometria), os cames são classificadas de acordo com a ilustração da Figura 33:
- Came radial ou de disco (a),(b),(c) e (d)
- Came linear ou em cunha (e)
- Came cilíndrica ou de tambor (f)
- Came de face ou extremidade ou frontal (g)
- Came de forqueta (h)
O tipo mais comumente usado é o came radial e a menos empregada é o came linear devido à necessidade de movimento alternado como entrada.
Existe ainda o came invertida, que é o exemplo da alavanca de câmbio de um automóvel em relação ao caminho que deve ser percorrido pela mesma sobre os sulcos. Chama-se came invertida porque a entrada do movimento dá-se pelo seguidor (a alavanca de marchas), o qual segue o perfil dos sulcos da transmissão de um veículo.
Quanto à característica de movimento do seguidor, os cames podem ser classificados como:
- Seguidor de translação (a), (b), (c), (d), (f), (g) e (h)
- Seguidor oscilante (b) e (f)
Quanto à forma do seu seguidor, os cames podem ser classificadas como:
- Seguidor de ponta ou seguidor de aresta/ponta de faca (c)
- Seguidor de face plana, prato ou chato (a)
- Seguidor de rolete (d), (e), (f), (g) e (h)
- Seguidor de face esférica (b)
Uma última classificação diz respeito à posição da haste do seguidor, podendo ser de 2 formas:
- Deslocada (a), (d)
- Radial (b), (c) e (h)
A descrição completa de cada item da Figura 33 é indicada a seguir:
(a) came radial e seguidor de translação de face plana deslocado;
(b) came radial e seguidor oscilante de face esférica;
(c) came radial e seguidor de aresta de faca e translação;
(d) came de dois lóbulos radiais e seguidor de rolete de translação deslocado;
(e) came de cunha e seguidor de translação com rolete;
(f) came cilíndrico e seguidor de rolete oscilante;
(g) came de face ou extremidade ou frontal e seguidor de rolete de translação;
(h) came de forqueta e seguidor de rolete de translação.
Como exemplos típicos de aplicação, cames podem ser empregadas em comando de válvulas de veículos e maquinas em geral (indústria têxtil, empacotadoras, etc).
O seguidor pode ser vinculado ao cames por:
- mola
- gravidade
- vínculo mecânico
Em altas rotações, um problema comum com cames é a flutuação do seguidor. Dependendo da geometria (perfil da came), do tipo de vínculo e rotação da came, a mesma pode saltar e/ou o seguidor poderá ficar sujeito a altas acelerações. Um exemplo de came com vínculo ou restrição mecânica é a came com retorno comandado, mostrada pela Fig. 
Exemplo de came de retorno comandado ou sistema de quadro com came circular.. Trata-se de um came de disco com seguidor do tipo de face plana e movimento de translação, que possui 2 pontos de contato como vínculo. O vínculo impede a flutuação do seguidor, porém essa configuração pode ter aquecimento elevado. Além disso, caso os materiais da came e do seguidor forem feitos de materiais diferentes, pode haver dilatações térmicas diferentes, levando o mecanismo a quebra. O uso de molas também pode ser considerada uma alternativa que minimiza a possibilidade de flutuação do seguidor
Mecanismo 4 barras
O mecanismo de 4 barras é uma mecanismo planar de movimento oscilatório. 
É também chamado de quadrilátero articulado.
Mecanismo 4 barras possui 3 funções:
1) Transformar movimento oscilante em rotacional (ou vice-versa).
2) Ampliar ou reduzir o movimento/deslocamento ou a força.
3) Gerar retas
* Em uma configuração especial, o mecanismo de 4 barras pode funcionar como traçador de retas, como no caso do mecanismo de Watt abaixo.
Aplicações de 4 barras (Figura 49 ): braços robóticos, pantógrafos, luminárias de arquitetos, alicate de pressão, mola aérea de portas e traçadores de retas, tampa traseira de pick-ups, máquina de costura.
Dependendo da configuração ou dimensionamento das peças podem ocorrer pontos mortos do
mecanismo, que são os pontos onde o mecanismo trava. Volantes e contrapesos ajudam a
impedir os pontos mortos, uma vez que evitam o alinhamento das barras.
O mecanismo 4 barras é constituído de uma barra fixa de comprimento R1, a qual não translada;
de uma barra acionadora ou motriz de comprimento R2; de uma barra de ligação ou acopladora
de comprimento R3 e por uma barra movida ou seguidora de comprimento R4.
EXERCÍCIOS CAMES
1) Como podem ser classificadas as cames? Desenhe um exemplo para 3 casos distintos.
2) Verifique se pelo menos uma das barras do mecanismo de quatro barras da figura a
seguir será capaz de dar uma revolução completa: Dados: a = 50 cm; b = 20 cm; c = 35
cm; d = 15 cm.
5) Verifique se o mecanismo de quatro barras irá emperrar quando a barra motora for
posta para girar: Dados: r1 = 40 cm; r2 = 15 cm; r3 = 40 cm; r4 = 25 cm.
6) Ainda para o mecanismo de quatro barras da questão anterior, determine o ângulo de transmissão se o ângulo de entrada for igual a 52°. Calcule também a vantagem mecânica e desenhe o mecanismo.
( ) Considere um mecanismo de 4 barras com uma das barras sendo fixa e com 4 articulações simples que permitem apenas a rotação. Esse mecanismo possui 1 grau de liberdade.
7) Dado o quatro barras, calcule ω4 pelos métodos da malha fechada e do centro instantâneo. Considere a velocidade na barra 2 igual a 10rad/s.
Velocidade da barra 2 é 5rad/s. Encontre a velocidade das barras 3 e 4. Considere o ângulo entre as barras 2 e 3 como sendo 145,56. Resolva pelos métodos da malha fechada e do centro instantâneo. É dado I13 e não é dado I24.
EXERCÍCIO REVISÃO DE 4 BARRAS:
1)Numere as colunas de acordo com os desenhos:
( ) Came de disco e seguidor de translação de face plana deslocado
( ) Came de disco e seguidor oscilante de face esférica
( ) Came de disco e seguidor de translação com rolete
( ) Came linear com seguidor oscilante de rolete
( ) Came cilíndrica com seguidor de translação de face esférica
 2. 3. 4. 5.
 7. 8. 9. 
2) Qual das opções acima possui vínculo mecânico, vínculo por gravidade e vínculo por mola?
3) V ou F: ( ) A menor distância entre o centro de giro O e um ponto de contato de uma came de disco com um seguidor de ponta é o definido como raio principal
4) Dados r2=3, r3=8, r4=6, calcule r1. Considere theta2=60° e theta4=71,8°. Descubra theta 3 e r1. Dado que w1=10rad/s, calcule w3 e w4. Determine a VM.