Lista de Exercicios 1 Elementos II 2018 1 com gabarito

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CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
Campus Buritis 
ATIVIDADE: Lista de Exercícios 1 – Mancais de Rolamento e Deslizamento 
PROFESSOR: LUIZ BRANT PERÍODO: 8o TURNO: NOITE 
DISCIPLINA: ELEMENTOS DE MÁQUINAS II DATA: 09/04/2018 VALOR: 5 Pts 
NOME: Nº: NOTA: 
 
Exercício 01 - Responda verdadeiro (V) ou falso (F): 
( ) Mancais de deslizamento são usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação. 
( ) Uma das vantagens do uso dos mancais de deslizamento é poder dispensar a lubrificação. 
( ) Quando necessitar de mancal com maior velocidade e menos atrito, o mancal de rolamento é o mais 
adequado. 
( ) Mancais de rolamento podem receber cargas radiais, axiais ou combinadas dependendo do rolamento. 
( ) Uma das vantagens do uso de rolamentos de rolos diante do rolamento de esferas, é a possibilidade de 
desenvolver rotações mais elevadas. 
( ) Rolamentos auto compensadores permitem pequenos desalinhamentos no eixo. 
( ) Capacidade de carga dinâmica C de um rolamento é um valor de carga que permitiria a esse rolamento 
atingir uma vida nominal de 106 ciclos. 
( ) A capacidade de carga dinâmica C de um rolamento é influenciada pela temperatura de trabalho. 
 
Exercício 02 - Baseado no quadro abaixo, reproduzido do catálogo geral do fabricante, determinar a vida 
nominal Lh do rolamento NSK 6305 sob carga radial Fr = 3.500 N, carga axial Fa = 900 N e velocidade 
n = 1.200 rpm. 
 
 
Exercício 03 - Com base no catálogo de rolamentos da NSK, selecionar um rolamento fixo de uma carreira de 
esferas com furo de 10 mm e externo abaixo de 40 mm que satisfaça às seguintes condições: 
 
Carga radial Fr = 500 N 
Velocidade n = 1.900 rpm 
Vida Nominal Lh > 10.000 h 
 
 
 
 
 
 
Exercício 04 - Com base no catálogo de rolamentos da NSK, 
determinar a vida nominal Lh dos rolamentos NSK 6301 quando os 
mesmos forem montados nos mancais A e B da figura ao lado. 
Assuma o torque T aplicado à engrenagem C igual a 100 N.m e a 
velocidade de rotação do eixo apoiado sobre os mancais constante e 
igual a 1.500 rpm. 
 
 
 
 
 
 
Exercício 05 – (Adaptado do ENADE 2011) Mancais de rolamento são elementos de máquinas utilizados para 
apoiar eixos e árvores em transmissões mecânicas, fornecendo sustentação quando cargas diversas são 
aplicadas ao sistema mecânico. Tendo por base um sistema de coordenadas xyz e considerando a linha de 
centro do componente como sendo o eixo coordenado x, os esforços transmitidos aos mancais de rolamento 
podem ser radiais, na direção perpendicular ao eixo, e/ou axiais, na direção longitudinal do eixo. Considerando 
essas informações, que parâmetros o engenheiro deve calcular para especificar um mancal de rolamento a 
partir de um catálogo do fabricante? 
 
a) Reação global no apoio e carga estática. 
b) Capacidade de carga dinâmica de projeto e reação global no apoio. 
c) Capacidade de carga estática de projeto e capacidade de carga dinâmica de projeto. 
d) Momentos torçores que atuam no eixo e capacidade de carga dinâmica de projeto. 
e) Capacidade de carga dinâmica de projeto e momentos fletores que atuam no eixo. 
 
 
Exercício 06 - Nos mancais A e B que suportam o eixo da 
figura ao lado, estão montados rolamentos fixos de uma 
carreira de esferas NSK 6804. Determine o máximo valor da 
carga P em Newtons sobre as polias C e D, a fim de permitir 
uma vida mínima aos rolamentos de 10.000 horas, sabendo 
que a rotação de trabalho é constante e igual a 2.000 rpm. 
 
 
Exercício 07 - Em aplicações como redutores de velocidade submetidos a cargas pesadas e de choque, onde 
ainda são previstas possíveis flexões de eixo, o mais recomendado é o uso de rolamentos autocompesadores 
de rolos. Nestes rolamentos, a maior capacidade de carga é obtida pelo uso de rolos como elementos rotantes, 
em substituição às convencionais esferas, e a autocompensação é possível graças à geometria côncava da 
pista do anel externo do rolamento que permite desalinhamentos de aproximadamente 1º a 2,5º. Diante de 
todas essas vantagens, o fator limitador deste tipo de rolamento é o baixo limite de rotação. Com base na tabela 
de rolamentos autocompesadores de rolos do catálogo da NSK, selecionar qual ou quais modelos seriam 
adequados às condições abaixo: 
 
Condições de Utilização: 
Carga radial: 245 kN 
Carga axial: 49 kN 
Velocidade de rotação: 450 rpm 
Vida estimada: acima de 20.000 horas 
 
Condições Dimensionais: 
Diâmetro do Eixo: 300 mm 
Furo do Alojamento (cilíndrico): máximo de 500 mm. 
 
 
 
 
Exercício 08 - Um mancal de deslizamento com bucha de 24,1 mm e comprimento de 600 mm (ERRATA) 
deve suportar uma carga de 3,0 kN, proveniente de um eixo com diâmetro de 24,0 mm, transmitindo 6,0 kW a 
1.000 rpm. A lubrificação é feita com óleo SAE 20, que é injetado a temperatura de aproximadamente 70oC. 
Determine: 
 
a) A potência consumida pelo mancal; 
b) A pressão máxima de trabalho; 
c) A espessura mínima de lubrificante; 
d) A excentricidade; 
e) A quantidade de óleo que atua efetivamente como lubrificante. 
 
 
 
Exercício 09 - Um mancal de deslizamento de um rotor de 
turbina a vapor girando a 1.800 rpm suporta uma carga 
constante de 17 kN. O diâmetro do munhão foi estabelecido 
com 150 mm, enquanto o diâmetro do mancal é 150,1 mm e o 
comprimento L igual a 75 mm. Um sistema de alimentação 
fornecerá um óleo SAE 10 controlado por uma temperatura 
média de filme de 82oC. Determine: 
 
a) A potência consumida pelo mancal; 
b) A pressão máxima de trabalho; 
c) A espessura mínima de lubrificante; 
d) A quantidade de óleo que atua efetivamente como 
lubrificante. 
 
Exercício 10 - Os mancais de deslizamento A e B possuem 
bucha de 50,08 mm e comprimento de 50 mm e devem 
suportar as cargas verticais provenientes da correia, 
engrenagem e volante, todos montados em um eixo com 
diâmetro de 50 mm que transmite 7,5 kW de potência a 25 
rev/s, conforme figura. A lubrificação é feita com óleo SAE 20, 
que é injetado a temperatura de 32oC. Determine: 
 
a) A potência consumida pelos mancais; 
b) A pressão máxima de trabalho nos mancais; 
c) A espessura mínima de lubrificante em cada mancal; 
 d) A quantidade de óleo que atua efetivamente como 
lubrificante nos mancais. 
 
Exercício 11 - Os mancais de deslizamento A e B possuem bucha de diâmetro 50,1 mm e comprimento de 25 
mm e devem suportar as cargas radiais resultantes das transmissões por polias e correias montadas em um 
eixo com diâmetro de 50 mm que transmite 7,5 kW de potência, conforme figura. A lubrificação é feita com 
óleo SAE 20, mantido à temperatura média de 40oC. Determine: 
 
a) O mancal mais solicitado; 
b) A potência consumida pelo mancal mais solicitado; 
c) A pressão máxima de trabalho no mancal mais solicitado; 
d) A espessura mínima de lubrificante no mancal mais solicitado 
 
 
GABARITO 
1) V, F, V, V, F, V, V, V 
2) Lh = 2.832 h 
3) Cr = 5.223 N (calculado) => Rolamento Escolhido NSK 6300 (Cr = 8.100 N) 
4) ~ 930 h 
5) b 
6) P ≤ 200,75 N 
7) 24060CAE4 ou 23160CAE4 ou 24160CAE4 
8) Pot = 18,85 W; Pmax = 306,4 kPa; ho = 0,02 mm; e = 0,03 mm; QL = 9x10-6 m3/s 
9) Pot = 961,32 W; Pmax = 4,4 MPa; ho = 0,018 mm; QL = 1,84x10-6 m3/s 
10) Mancal A: Pot = 132,32 W; Pmax = 0,87 MPa; ho = 0,0344 mm; QL = 3,4 x10-6 m3/s 
Mancal B: Pot = 159,08 W; Pmax = 5,63 MPa; ho = 0,0196 mm; QL = 2,1 x10-6 m3/s 
11) Mancal A, Pot = 34,51 W; Pmax = 4,6 MPa; ho = 0,012 mm