Projeto mancal autocontido

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Projeto mancal autocontido
Projeto mancal autocontido
INTRODUÇÃO
Os mancais de deslizamento autocontidos fluido estão sendo usados desde a década de 1920. Estes sistemas de mancal oferecem simplicidade relativa em um pacote confiável e autônomo....
Em uma indústria alimentícia necessita-se projetar um novo mancal para a sustentação do eixo de um motor elétrico que acionará uma moenda, porém não poderá haver contaminação por lubrificante. Assim, propõe-se um mancal autocontido tendo em vista em que nestes mancais o lubrificante (óleo) é mantido dentro do compartimento ou caixa do mancal. 
OBJETIVOS 
Determinar os parâmetros dimensionais e físicos do mancal autocontido.
Verificar se as condições iniciais são possíveis de serem aplicadas ao projeto com auxilio dos gráficos de Raimondi-Boyd;
Calcular pressão nominal, o número de Sommerfeld, espessura mínima da película para o mancal autocontido;
Avaliando o calor a ser dissipado pelo mancal autocontido.
O PROJETO
Para a concepção do mancal autocontido aplicou-se as seguintes considerações de projeto: o eixo existente do motor elétrico tem um diâmetro de 320 mm, portanto um raio de 160 mm, tem-se 30 rotações por segundo, uma carga de 350.000 N, um espaço para um comprimento do mancal de 160 mm. A folga adotada foi de c = 0,04 mm, e óleo SAE xx, cuja viscosidade é de 0,02756 Pa.s. O mancal em questão será empregado em um local sem ventilação, com ar parado e, deste modo hCR= 11,4 W/ m2 oC. Sabe-se que a área superficial será de 0,5 m2, a temperatura na superfície do mancal estima-se em 110 °C, e a temperatura ambiente atual é de 35 °C.
Cálculo da pressão nominal no mancal
Cálculo do número de Sommerfeld
Os gráficos de Raimondi-Boyd (1958) serão utilizados adiante para avaliar se as condições iniciais são possíveis de serem aplicadas no projeto.
Determinando a Relação l/d
Com base nesta informação e auxilio e do gráfico para a variável de espessura mínima da figura abaixo, pode-se obter a variável de espessura mínima do filme h0/c = 0,78 e a taxa de excentricidade ε = 0,22.
Com o valor da folga c = 0,04 mm, será encontrado a excentricidade do eixo (e) e a espessura mínima da película (h0), desta forma:
Determinando o coeficiente de atrito
Deforma semelhante ao procedimento realizado anteriormente, será encontrado o coeficiente de atrito com auxílio do gráfico para a variável do coeficiente de atrito na figura baixo:
Pressão máxima da película lubrificante
Seguindo o mesmo raciocínio e interações entre as variáveis realizados anteriormente, será determinado a pressão máxima da película, calculada a partir do gráfico apresentado abaixo:
Verificação se a espessura mínima atende ao critério Trumpler
Avaliando o calor a ser dissipado pelo mancal autocontido
Resumo dos resultados
	Espessura de película mínima 
	h0 0,0312 mm.
	Excentricidade do eixo em funcionamento
	e = 0,0088 mm.
	Coeficiente de atrito 
	f = 0,009.
	Pressão máxima na película 
	pmax 13371875,0 Pa ou 13,4 MPa.
	Estimativa da dissipação de calor
	427,5 j/s
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Analisando estes resultados, podemos concluir que, para a espessura mínima, atendemos ao critério Trumpler, que resultou em 0,01788 mm ante 0,0312 mm. Com relação à excentricidade do eixo em 0,0088 mm, ela é possível, pois temos uma folga radial c maior (0,04 mm). Assim, o eixo tem espaço para se ajustar à excentricidade quando em movimento. O coeficiente de atrito é relativamente baixo, e poderia usá-lo para calcular o torque de atrito ou mesmo a perda de potência no sistema, mas de qualquer forma é um valor viável, obtido pelo gráfico. A pressão máxima na película deve ser usada para o dimensionamento mecânico, para suportar este nível de pressão. Se for observado degradação do lubrificante e das vedações poderá ser aplicado um sistema de ventilação forçada, aumentando a taxa de renovação de ar e conseguindo, deste modo, um melhor coeficiente de transferência de calor. Em resumo, o mancal poderá ser projetado com as considerações de projeto acima. 
REFERÊNCIAS
BUDYNAS, R.G.; NISBETT J. K.Elementos de máquinas de Shigley. 10. ed. Porto Alegre: AMGH, 2016.
JUVINALL, Robert C.; MARSHEK K. M. Fundamentos do projeto de componentes de máquinas. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
NORTON, R. L. Projeto de máquinas: uma abordagem integrada. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.
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