Apostila sobre Rolamentos.pdf

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ELEMENTOS DE 
MÁQUINAS II
MANCAIS DE 
ROLAMENTOS
Marcelo Martins
História dos rolamentos – 2600 AC
23/02/2018 Elementos de Máquinas – Mancais de Rolamentos 2
Leonardo da Vinci 1458 - 1519
Rolamento de esferas em madeira
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Rolamentos de aço - Era Industrial 
Jules Suriray – Primeira patente em 1794 
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... até os dias atuais
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Mancais de deslizamento
Mancais de rolamento

Atrito
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atrito de 
deslizamento
Força
aplicada
Força
aplicada
Força de 
atrito
Força de 
atrito
 atrito de rolamento
< área de contato
< calor
< ruído
> precisão de giro
P
P
 Reduzir atrito
 Suportar cargas
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Rolamento rígido de esferas
Principais características:
• Cargas radiais e axiais 
• Alta rotação
• Rolamento mais utilizado pela sua 
versatilidade, baixo custo e alta 
escala de produção
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Carga Radial
Fr
Carga Axial
Fa
Carga Combinada
Vida nominal básica – Norma ISO 281
L10= Vida nominal básica em milhões de revoluções para uma confiabilidade de 90%
C = Capacidade de Carga Dinâmica do rolamento
P = Carga Aplicada
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3
10 



P
CL
3 (para rolamentos de esferas)
10/3 (para rolamentos de rolos)
Obtendo a Vida nominal em horas
L10h= Vida nominal básica em horas de operação
n = Rotação em RPM
L10= Vida nominal básica em milhões de revoluções para uma confiabilidade de 90%
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n
LL h 

60
10610
10
Aplicação Prática
A equipe de engenharia de uma fábrica de eletrodomésticos está
projetando o ventilador ao lado com 2 rolamentos rígidos de
esferas designação 608 (vide catálogo anexo). Ajude-os a calcular
a vida útil dos rolamentos, conforme a norma ISO 281, verificando
se a mesma será maior que 100 (cem) milhões de revoluções.
Dados:
• Diâmetro do eixo d = 8 mm
• Diâmetro externo D = 22 mm
• Carga puramente radial, constant: Fr = 345 N em cada rolamento
• Rotação n = 2.400 r/min
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Dados
Dados:
Rolamento 608
Velocidade = 2.400 r/min
Carga dinâmica básica C = 3.450 N
Carga aplicada P = 345 N
Vida esperada > 100 milhões de revoluções
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Solução
Dados:
Rolamento 608
Velocidade = 2.400 r/min
Carga dinâmica básica C = 3.450 N
Carga aplicada P = 345 N
Vida esperada > 100 milhões de revoluções
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Resolução
Considerando P=Fr , temos:
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3
10 



P
CL
3
10 345
450.3




L
revoluções de milhões 000.110 L
n
LL h 

60
10610
10
Calculando a vida em horas:
400.260
10000.1 6
10 
hL
revoluções de milhões 10010 L
310 horas 944.6
15
Elemento rolante (esfera - rolo
ou agulha)
Anel interno
Gaiola
Pista do anel externo
Superfície externa
do anel interno
Anel externo
Superfície externa
do anel externo
Pista do anel interno
16
2.5-Superfície Externa do Anel Interno -
É a superfície que se ajusta ao eixo, também conhecida como furo do rolamento.
2.1-Pista dos Anéis -
É a superfície do anel interno e externo sobre as quais trabalham (rolam) os elementos rolantes.
2.2-Gaiola -
É o componente do rolamento cujas funções são guiar e separar igualmente os elementos rolantes evitando
o contato entre eles mantendo o atrito e a geração de calor minimizados.
2.3-Elementos Rolantes -
São as esferas ou rolos inseridos entre os anéis externo e interno, que irão rolar ou girar na pista destes
anéis em regime de atrito de rolamento.
2.4-Superfície Externa do Anel Externo -
É a superfície que se ajusta ao alojamento do mancal ou caixa.
17
2.6-Diâmetro Externo do Rolamento -
É o diâmetro correspondente à superfície externa do anel externo.
2.7-Diâmetro Interno do Rolamento -
É o diâmetro correspondente à superfície externa do anel interno.
D
iâ
m
et
ro
 In
te
rn
o
D
iâ
m
et
ro
 E
xt
er
no
18
3.Classificação dos Rolamentos -
3.1-Quanto aos Elementos Rolantes -
19
3.2-1-Rolamentos Radiais -
São os rolamentos adequados para trabalhar (suportar) com cargas que atuam na direção perpendicular ao
eixo de rotação
3.2-Quanto à Direção da Carga Atuante -
Força tangencial no pinhãotPF
sPF
Força de separação
no pinhão
tGF Força tangencial na coroa
sGF
Força de separação
na coroa
20
3.2-2-Rolamentos Axiais -
São os rolamentos adequados para trabalhar (suportar) com cargas que atuam na direção longitudinal ao
eixo de rotação
Carga axial
21
3.2-3-Rolamentos Para Cargas Combinadas -
São os rolamentos adequados para trabalhar (suportar) com cargas resultantes de esforços radiais e axiais
que atuam simultaneamente ao eixo de rotação.
tGF Força tangencial na coroa
aPF
Força axial no 
pinhão
sGF
Força de separação
na coroa
Força tangencial no pinhãotPF
sPF
Força de separação
no pinhão
aGF Força axial na coroa
22
3.3-5-Rolamento de Múltiplas Carreiras -
São os rolamentos que possuem mais de quatro carreira de elementos rolantes.
3.3-Quanto ao Número de Carreiras de Elementos Rolantes -
3.3-1-Rolamento de Uma Carreira -
São os rolamentos que possuem uma carreira (fileira) de elementos rolantes, esferas ou rolos.
3.3-2-Rolamento de Duas Carreiras -
São os rolamentos que possuem duas carreira de elementos rolantes.
3.3-3-Rolamento de Três Carreiras -
São os rolamentos que possuem três carreira de elementos rolantes.
3.3-4-Rolamento de Quatro Carreiras -
São os rolamentos que possuem quatro carreira de elementos rolantes.
23
4.Principais Tipos de Rolamentos -
4.1-Rolamento Rígido de Uma Carreira de Esferas -
•Rolamento não separável e não ajustável, produzido em vários formatos;
•Baixo atrito;
•Adequado para altas rotações;
•Apropriado para cargas radiais;
•Possui pistas profundas e elevado grau de osculação, permitindo cargas axiais de pequena intensidade em
ambos sentidos;
•Não absorve desalinhamentos entre mancais ou flexão do eixo, exceto quando seu anel externo for abaulado na
superfície externa e montado em mancais apropriados;
24
Anel externo
com ranhura
Com duas vedações
Anel externo com
ranhura e anel elástico
Anel externo
com flange
Com abertura para
colocação de esferas
Com uma bilndagem Com duas bilndagem
25
4.2-Rolamento Rígido de Duas Carreiras de Esferas -
•Rolamento não separável;
•Baixo atrito;
•Adequado para altas rotações;
•Apropriado para cargas radiais, e axiais em menor intensidade que radiais;
•Oferece maior capacidade de carga que o de uma carreira, com um ligeiro aumento na largura, as dimensões
radiais são as mesmas. Também tem construção com uma abertura na lateral dos anéis para colocação de esferas
em uma das carreiras, neste caso cargas axiais só são suportadas em um sentido. Nas construções sem esta
abertura, os rolamentos podem suportar cargas axiais em ambos sentidos;
•Não absorve desalinhamentos entre mancais ou flexão do eixo
26
4.3-Rolamento de Uma Carreira de Esferas de Contato Angular-
•Rolamento não separável;
•As pistas são inclinadas entre si formando um ângulo de contato;
27
•Baixo atrito;
•Adequado para altas rotações;
•Suporta emum sentido cargas axiais mais elevadas que um rolamento rígido de uma carreira de esferas;
•Adequados para cargas combinadas;
•Não absorve desalinhamentos entre mancais ou flexão do eixo
•Não pode ser usado sozinho devido à carga axial induzida;
•Podem ser montados aos pares dispostos nas configurações “O”, “X” e “Tandem”;
Tandem
Quatro Pontos
“X” ou Face to Face“O” ou Back to Back
28
4.4-Rolamento Autocompensador de Esferas -
•Rolamento não separável;
•Possui duas carreiras de esferas com uma pista esférica comum no anel externo;
•Baixo atrito;
•Adequado para altas rotações;
•Suporta pequenas cargas radias e axiais em ambos sentidos;
•São indicados em aplicações onde o eixo é sustentado por mancais separados, ou onde ocorrer flexão do eixo;
•O desalinhamento permitido é limitado;
•Podem ser fornecidos com furo cônico (conicidade 1:12 ou 1:30), portanto podem ser fixados diretamente no
assento cônico do eixo ou montados com auxílio de bucha de fixação cônica;
29
4.5-Rolamento de Uma Carreira de Rolos Cilíndricos -
•Os anéis externo e interno do rolamento são separáveis;
•Suporta elevadas cargas radiais;
•Não compensa desalinhamentos ou flexão do eixo;
•Baixo atrito;
•Adequado para altas rotações;
•Pode deslocar-se axialmente sobre as pistas, portanto pode trabalhar como mancal livre;
•É fabricado em várias configurações, conforme disposição dos flanges dos anéis;
NU NJ NF NUPN
Anel externo sem 
flanges e anel interno
com dois flanges
Anel externo com 
dois flanges e anel
interno com um
flange
Anel externo com 
um flange e anel
interno com dois
flanges
Com anel de encosto
Anel externo com 
dois flanges e anel
interno sem flange
Anel externo com 
dois flanges e anel
interno com um flange
e um anel extra
30
4.6-Rolamento de Duas e de Múltiplas Carreiras de Rolos Cilíndricos -
•Suportam cargas radiais pesadas;
•Não compensa desalinhamentos ou flexão do eixo;
•Possuem pequena altura de seção;
•Adequado para aplicações que requeiram grande rigidez;
•Podem ser fornecidos com furo cônico;
31
4.7-Rolamento de Rolos Cônicos -
•É fabricado com uma, duas e quatro carreiras de rolos configuradas em vários tipos;
•Não compensa desalinhamentos ou flexão do eixo;
•Particularmente indicados para cargas combinadas;
•O rolamento de uma carreira somente pode ser montado aos pares devido à carga axial induzida;
•Exceto o tipo TNA os demais são ajustáveis;
•O anel externo também é conhecido como capa e o interno como cone;
•O anel interno e o externo são separáveis;
Montagem em pares
“O”“X”
Cone
Capa
32
TQO -
Taper Quaduple Outer
TDO -
Taper Double Outer
TNA-
Taper Double Non-Adjustable
TDI -
Taper Double Iner
33
4.8-Rolamento Autocompensador de Rolos -
•Rolamento não separável;
•Possui duas carreiras de rolos esféricos e uma pista esférica comum no anel externo;
•Compensa desalinhamentos e flexão de eixo;
•São indicados em aplicações onde o eixo é sustentado por mancais separados;
•Possui elevada capacidade de carga radial;
•Suportam cargas axiais em ambos sentidos;
•Quando montados em assento cônico ou com bucha cônica permitem controlar a folga interna com auxílio de
calibre de lâminas.
Assento cônicoBucha cônica
34
4.9-Rolamento de Rolos Agulhas -
•Construtivamente são parecidos com os rolamentos de rolos cilíndricos;
•Indicados para aplicações onde o espaço radial disponível é limitado;
•Possui elevada capacidade de carga;
•Não compensa desalinhamentos ou flexão de eixo;
•Pode deslocar-se axialmente;
•Conforme o tipo pode ser usado sem o anel interno e/ou anel externo;
Sem anel interno e externoCom anel interno e externo Sem anel interno
35
4.10-Rolamento Axial de Esferas de Escora Simples e Dupla-
•O rolamento de escora simples suporta somente carga axial, e, apenas em um sentido;
• O rolamento de escora dupla suporta somente carga axial, e, em ambos sentidos;
•O anel de eixo, que se ajusta ao eixo, tem o furo menor que o anel de caixa;
•O anel de caixa, que se ajusta ao alojamento, tem o diâmetro externo maior que o anel de eixo;
•O anel de caixa pode ter uma superfície de assento plana ou esférica, de acordo com a necessidade;
•Para compensar desalinhamento há necessidade de utilizar o anel de caixa com assento esférico em conjunto
com uma contraplaca;
•Devido a ação da força centrífuga é necessário submeter este rolamento a uma carga axial mínima para evitar
escorregamento entre esferas e pistas;
Anel de eixo
ContraplacaAnel de caixa
Escora duplaEscora simples
36
4.11-Rolamento Axial de Esferas de Contato Angular -
•Suporta somente carga axial em ambos sentidos;
•Não trabalha com cargas radiais;
•Não absorve desalinhamento ou flexão do eixo;
•Pré-ajustado na fábrica pelo espaçador dos anéis de eixo;
•Geralmente este rolamento trabalha ao lado de um rolamento de duas carreiras de rolos cilíndricos;
•É muito utilizado em conjuntos de alta precisão como fusos de máquina;
Espaçador
X
Escora dupla
Carga Radial
37
4.12-Rolamento Axial de Rolos Cilíndricos e Agulhas -
•Diferem entre si basicamente nos elementos rolantes, e seus elementos são separáveis;
•Projetados para proporcionais arranjos rígidos;
•Não absorve desalinhamento ou flexão do eixo;
•Requerem pouco espaço axial;
•São resistentes à cargas de choque;
•Suportam somente carga axial em um sentido;
•Quando combinados com anéis apropriados podem ser utilizados como escora dupla;
Escora simples
Escora dupla
38
4.13-Rolamento Axial Autocompensador de Rolos -
•Indicado para elevadas cargas axiais em um sentido;
•Suporta cargas combinadas, sendo que a carga radial pode chegar a 55% da carga axial;
•Compensa desalinhamentos ou flexão do eixo;
•Devido ao seu perfil construtivo é recomendado que sejam lubrificados com óleo. Para lubrificação com graxa
pode ser utilizado sob cargas leves e baixas velocidades;
•São rolamentos de construção separável;
Direção e sentido da carga
Lubrificação à óleo
39
4.14-Rolamento Axial de Rolos Cônicos -
•O rolamento de escora simples suporta somente carga axial, e, apenas em um sentido;
•O rolamento de escora dupla suporta somente carga axial, e, em ambos sentidos;
•Não absorve desalinhamento;
•Indicados para elevadas cargas axiais;
•Geralmente para velocidades baixas;
•Alguns tipos trabalha com pequenos movimentos angulares;
Escora simples
Escora dupla
40
4.15-Rolamentos Combinados -
•Os rolamentos combinados são indicado para cargas combinadas;
•O rolamento de escora dupla suporta carga radial e axial em ambos sentidos;
•Não absorve desalinhamento;
•Indicados para espaços limitados;
•Geralmente para velocidades baixas;
Axial de rolos/radial de
agulhas com anel interno
Axial de esferas/radial de agulhas Axial de esferas/radial de
agulhas com anel interno
41
5.Designação de Rolamentos -
Por questão de custo, qualidade e facilidade de reposição, os rolamentos são fabricados em tamanhos
limitados. A Organização Internacional de Padronização, ISO, estabeleceu Planos de Dimensões para os
rolamentos radiais, rolamentos de rolos cônicos e rolamentos axiais, todos da série métrica.
O plano de dimensões contém uma série progressiva de diâmetros externos padronizados para os tamanhos
de furos normalizados e dispostos em Série de Diâmetros 7, 8, 9, 0, 1, 2, 3, e 4(em ordem crescente de
tamanho). Para cada série de diâmetro foram estabelecidas as Série de Larguras 8, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, e 7 (em
ordem crescente de tamanho). As séries de largura para os rolamentos radiais correspondem as Série de Alturas
para os rolamentos axiais. A combinação destas série determinam a Série de Dimensões.
42
Série de Dimensões para Rolamentos de Rolos Cônicos conforme ISO 355 :
Série de ângulos :
2, 3, 4, 5, 6 e 7 
43
Série de Largura + Série de Diâmetro = Série de Dimensões
•Alguns rolamentosde agulhas tem suas dimensões principais padronizadas pelas norma ISO 1206 e ISO 15. Os
que não estão contemplados por estas normas, possuem dimensões consagradas pelo uso, que praticamente
asseguram intercambiabilidade dos rolamentos deste tipo.
•Plano de Dimensões Principais para as dimensões principais dos rolamentos axiais ISO 104 ;
Série do Rolamento + Tamanho do Furo = Número do Rolamento
•Plano de Dimensões Principais para as dimensões principais dos rolamentos radiais de rolos cônicos da série
métrica ISO 355 ;
•Plano de Dimensões Principais para as dimensões principais dos rolamentos radiais , exceto rolamentos de
rolos cônicos ISO 15 ;
•Plano de Dimensões Principais para as dimensões principais em polegadas dos rolamentos radiais de rolos
cônicos AFBMA 19 (Anti-Friction Bearig Manufacturers Association);
Tipo do Rolamento + Série de Dimensões = Série do Rolamento
44
Exemplos :
Rolamento : (1)2220
Autocompensador de esferas
int= 100 mm;
ext= 180 mm;
Largura= 46 mm
Rolamento : 22220
Autocompensador de rolos
int= 100 mm;
ext= 180 mm;
Largura= 46 mm
45
Série largura 0 (omitida)
•Exemplo 2 - Rolamento Nº 6 (0) 2 20
Tipo de rolamento Rígido de uma carreira de 
esferas
Diâmetro do furo d/5=20 d=20x5=100 mm
Série de diâmetro 2
•Exemplo 1 - Rolamento Nº 2 2 3 15
Diâmetro do furo d/5=15 d=15x5=75 mm
Série de diâmetro 3
Série largura 2
Tipo de rolamento Autocompensador de rolos 
esféricos
46
Tipo de rolamento Uma carreira de rolos cônicos
Série largura 3
•Exemplo 4 - Rolamento Nº NU 3 2 10
Tipo de rolamento Uma carreira de rolos 
cilíndricos tipo NU
Diâmetro do furo d/5=10 d=10x5=50 mm
Série de diâmetro 2
•Exemplo 3 - Rolamento Nº 3 2 9 64
Diâmetro do furo d/5=64 d=64x5=320 mm
Série de diâmetro 9
Série largura 2
47
Série de diâmetro 3
Folga interna
Classe C3
Rolos simétricos e 
anel interno sem
flange
Série largura 2
Tipo de rolamento : 
Autocompensador
de rolos esféricos
•Exemplo 5 - Rolamento Nº 2 2 3 15 CC - W33 - MP - C3
Prefixo + Número Básico do Rolamento + Sufixo
Diâmetro do furo :
d/5=15 d=15x5=75mm
Gaiola usinada 
em Latão
Ranhura e furos no 
anel externo para
lubrificação
48
•Os prefixos geralmente indicam componentes do rolamento;
•O número básico expressa, como visto, o tipo e as dimensões principais (diâmetro interno, diâmetro externo e
largura ou altura) dos rolamentos;
•Os sufixos são utilizados para identificar particularidades na construção interna dos rolamentos, nas
características externas, na gaiola , na precisão, etc.;
•Importante considerar que os prefixos e sufixos não são regidos por normas, portanto, cada fabricante tem os
seus próprios. Para analisar similaridade entre produtos dos fabricantes é necessário comparar o significado
dos prefixo e sufixos;
Ranhura e furos para lubrificação
no anel externo do rolamento
•SKF(Sweden) W33;
•NTN(Japan) D1;
•NSK(Japan) E4;
•FAG(Germany) S;
•Timken(USA) W33;
•Koyo(Japan) W33