MANCAIS DE DESLIZAMENTO

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CAPITULO 11 
 
 
 
MANCAIS DE DESLIZAMENTO 
 
 
11.1- Introdução 
 
Os mancais de deslizamento são muito encontrados em máquinas onde um eixo 
qualquer sofre forças e o mancal serve de aparo e de guia para este eixo. Os mancais se 
dividem em dois tipos principais: mancais de guia e mancais de fricção. 
 
Os mancais deslizantes (também chamados de mancais planos) são de dois tipos: 
(1) mancais de munhão ou mancais de luva, que são cilíndricos e suportam cargas radiais 
(aquelas perpendiculares ao eixo), e (2) mancais axiais ou de encosto, que geralmente são 
planos e, no caso de eixos rotativas, suportam cargas na direção do eixo geométrico do 
eixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.1. Representação dos mancais 
 
Mancais de encosto e radiais representados na figura 11.1 acima de uma arvore de 
manivela. O eixo de manivela tipo árvore é suportado por dois mancais principais e se 
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une à biela por meio do mancal da biela. Todos os três são mancais radiais (ou de buchas). 
Os flanges integrados nos mancais principais (em geral chamados simplesmente de 
mancais) atuam como mancais axiais, que restringem o movimento axial do eixo. 
 
A Figura 11.1 mostra um eixo de manivelas apoiado no bloco do motor por meio 
de dois mancais principais, cada qual consistindo de uma bucha cilíndrica e uma 
extremidade flangeada que trabalha como mancai axial. As regiões cilíndricas do eixo em 
contato com os mancais radiais são chamadas de munhão. As regiões planas posicionadas 
contra os mancais axiais são chamadas de superfícies de encosto. Os mancais em si 
poderiam ser integrados ao bloco do motor ou ao cárter, todavia em geral são elementos 
de cascas finas que podem ser facilmente substituídos e que dispõem de superfícies de 
um material específico para esta utilização, como babbit ou bronze. 
Quando a carga radial sobre um mancai possui uma única direção, como nos 
mancais axiais de um vagão de carga, que suporta o peso do vagão, a superfície de apoio 
do mancai constitui-se apenas de uma parte da região no entorno da periferia (usualmente 
de 60º a 180º), resultando, assim, em um mancal parcial. Neste capitulo apenas os mancais 
plenos mais comuns de 360º serão considerados. 
Quando as operações de montagem e desmontagem não exigem que um mancai 
seja fendido, a inserção do mancai pode ser feita como um pedaço de casca cilíndrica que 
é prensado no interior de um furo no bloco. Esta inserção de um mancai também é 
conhecida como embuchamento. 
Para um aumento da vida útil dos mancais de deslizamento é indispensável o uso 
de lubrificantes adequados para cada aplicação. Outro fator importante é a escolha do 
lubrificante e sua frequência de lubrificação. 
 
11.2. Tipos de lubrificação 
 
A lubrificação geralmente é classificada de acordo com o grau com que o 
lubrificante separa as superfícies em deslizamento relativo. A Figura 11.2 ilustra três 
casos básicos. 
 
1. Na lubrificação hidrodinâmica as superfícies são completamente separadas pelo filme 
lubrificante. A carga que tende a aproximar as superfícies é suportada totalmente pela 
pressão do fluido gerada pelo movimento relativo das superfícies (como na rotação dos 
munhões). Neste caso o desgaste da superfície é evitado e as perdas por atrito são devidas 
apenas ao contato com o filme lubrificante. As espessuras típicas desses filmes na região 
mais fina (representadas por hr) estão na faixa de 0,008 a 0,020 mm (0,0003 a 0,0008 in). 
Os valores típicos do coeficiente de atrito estão na faixa de 0,002 a 0,010. 
 
2. Na lubrificação de filme misto os picos da superfície ficam em contato de forma 
intermitente e ocorre um apoio parcialmente hidrodinâmico. Em um projeto bem 
elaborado, o desgaste da superfície pode ser suavizado. Os coeficientes de atrito 
geralmente ficam na faixa de 0,004 a 0,10. 
 
3. Na lubrificação de contorno a superfície de contato é contínua e extensiva, porém o 
lubrificante é continuamente “untado" nas superfícies e propicia um filme contínuo na 
superfície (que é renovado e absorvido), o qual reduz o atrito e o desgaste. Valores típicos 
de coeficientes de atrito estão na faixa de 0,05 a 0,20. 
 
 
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Figura 11.2 Três tipos básicos de lubrificação. As superfícies estão ampliadas 
 
O tipo mais desejável de lubrificação é obviamente o hidrodinâmico, e este tipo 
de lubrificação é tratado com mais detalhe sequência. O filme misto e a lubrificação de 
contorno são discutidos mais adiante, A separação completa das superfícies (conforme 
ilustrado na Figura 11.2a) também pode ser obtida pela lubrificação hidrostática. Um 
fluido altamente pressurizado, como ar, óleo ou água, é introduzido na área de carga do 
mancal. Como o fluido é pressurizado por meios externos, a completa separação das 
superfícies pode ser obtida havendo ou não movimento relativo entre as superfícies. A 
principal vantagem é o atrito extremamente baixo durante todo o tempo, incluindo as 
operações de partida e de baixa velocidade. As desvantagens são o custo, as eventuais 
complicações e as dimensões da fonte externa de pressurização do fluido. A lubrificação 
hidrostática é utilizada apenas em aplicações especializadas. 
 
Sabemos que quando duas superfícies sólidas deslizam em contato uma contra a 
outra, ocorre atrito e desgaste. 
Atrito - Resistência ao movimento durante o deslizamento. (Gera calor e perda de 
potência) 
Desgaste - Perda ou destruição das superfícies em contato. (Reduz a vida dos 
componentes e favorece o aparecimento de vibrações e ruídos) 
Lubrificação – É todo e qualquer procedimento que tenha o efeito de reduzir o 
atrito e o desgaste. 
Lubrificantes – Qualquer substância que quando introduzida entre as superfícies 
reduz o atrito e o desgaste. 
 
 Podemos ter vários tipos de atrito entre estes tipos de atrito estudaremos os atritos 
de rolamento e de escorregamento conforme figura 11.3 abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.3. Tipos de atrito (a) atrito de rolamento (b)atrito de escorregamento (Hamrock) 
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Abaixo segue tabela de combinação de coeficientes de atrito para combinações de 
metais não lubrificados com ar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 11.1. Coeficientes de atritos metais/ar 
 
Tipos de desgaste 
 
 
Abrasivo- Polimento e abrasão por partículas de desgaste ou contaminantes sólidos. 
 
Adesivo- Soldadura das rugosidades em regimes de lubrificação mista ou limite. 
 
Corrosivo- Reação química pelo ambiente envolvente. 
 
Pitting - Causado pela fadiga da superfície por contato de rolamento. 
 
Erosão - (Cavitação) Formação e rebentamento de bolhas nas superfícies devido a 
mudanças rápidas de pressão. 
 
Funções básicas da lubrificação 
 
 Separar as Superfícies em Movimento 
 Dissipar o Calor Gerado pelo Atrito 
 Controle do Desgaste Corrosivo 
 
 
 
 
 
 
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11.2.1. Lubrificação hidrodinâmica 
 
No início, o eixo está em contato com a bucha, o que provoca desgaste. 
 
• O aumento do número de rotações origina uma “cunha lubrificante”, que provoca uma 
pressão na película lubrificante e produz uma película protetora entre a mancal e o 
moente. 
 
• A Lubrificação Hidrodinâmica ocorre quando o casquilho e o moente são separados por 
uma película lubrificante relativamente espessa impedindo o contato intermetálico. 
 
• Este mecanismo só se desenvolve a partir de velocidades elevadas. 
 
• Este tipo de lubrificação não depende de uma alimentação sob pressão, visto esta ser 
autogerada, mas requer uma alimentação em quantidade suficiente sempre que seja 
necessário. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 11.4. Lubrificação hidrodinâmica 
 
 
Figura 11 .5a mostra um mancal de munhão carregado em repouso. O espaço da 
folga no mancal é preenchido com óleo, porém a carga que chamaremos de (W) 
comprime o filme de óleo na região inferior. Uma suave rotaçãodo eixo no sentido 
horário fará com que óleo se movimente para a direita, conforme mostrado na Figura 
11.5b. Uma rotação suave e contínua do eixo faz com que este fique nessa posição à 
medida que tenta "escalar" a parede da superfície do mancai. O resultado é a lubrificação 
do contorno. 
 
Se a velocidade de rotação do eixo for aumentada progressivamente, uma maior 
quantidade de óleo será aderida à superfície do mancai de munhão, que tentará entrar na 
zona de contato até que uma pressão suficientemente alta seja atingida à frente da zona 
de contato, provocando a "flutuação" do eixo, conforme mostrado na Figura 11.5c. 
Quando isso ocorre, a alta pressão do fluxo de óleo convergente para a direita da posição 
de espessura mínima do filme (hr) move o eixo levemente para a esquerda do centro. Sob 
condições favoráveis, o equilíbrio é estabelecido com a separação completa das 
superfícies do eixo e do mancai. Esta condição caracteriza a lubrificação hidrodinâmica, 
Também conhecida como lubrificação por película espessa ou película completa. A 
excentricidade de equilíbrio do eixo no mancai é definida pela dimensão e, mostrada na 
Figura 11.5c. 
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Figura 11.5. Lubrificação de munhão. As folgas do mancal estão exageradas 
 
 
Viscosidade (µv). Quanto maior a viscosidade, menor a velocidade de rotação 
necessária para a flutuação do munhão a uma determinada carga. O aumento na 
viscosidade além da necessária para estabelecer uma lubrificação de filme pleno ou 
hidrodinâmica produz um maior atrito no mancal pelo aumento das forças cisalhantes 
necessárias para mover o filme de óleo. 
 
Velocidade de rotação (n) Quanto mais alta a velocidade de rotação, menor será 
a viscosidade necessária para fazer "flutuar'' um munhão sujeito a uma determinada carga. 
Uma vez atingida a condição de lubrificação hidrodinâmica, um aumento na rotação 
produzirá mais atrito no mancal devido ao aumento da taxa com a qual o trabalho é 
realizado na distribuição do filme de óleo. 
 
A carga unitária do mancal (P), que é definida como a carga W dividida pela 
área projetada do mancal (determinada pelo produto do diâmetro D pelo comprimento do 
mancal l ou b). Quanto menor a carga unitária do mancal, menor a rotação e a viscosidade 
necessárias para fazer "flutuar" o munhão. Uma redução adicional na carga do mancal 
não produz uma redução correspondente na força de arrasto por atrito no mancal. Assim, 
o coeficiente de atrito do mancal, que é a relação entre a força de arrasto por atrito e a 
carga radial W, aumenta. 
 
11.2.2. Lubrificação hidrostática 
 
Este tipo de lubrificação exige que o lubrificante (que por vezes pode ser ar ou 
água) seja introduzido entre o casquilho e o moente com uma pressão elevada capaz de 
garantir a formação de uma película de lubrificante que evite o contato entre as duas 
superfícies. 
Neste tipo de lubrificação não é importante a velocidade de deslizamento entre as 
peças, podendo mesmo ser muito pequena ou nula. 
 
 
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11.2.3. Lubrificação Elasto-hidrodinâmica 
 
A Lubrificação Elasto-hidrodinâmica ocorre quando o lubrificante é introduzido 
entre as duas superfícies que estão em contato por rolamento. (Ex. mancais de 
rolamentos). 
• Este tipo de lubrificação ocorre quando o eixo e o mancal são mantidos 
permanentemente afastados por uma película de óleo lubrificante. 
• Este tipo de lubrificação é necessário para órgãos de máquinas sujeitos a cargas. (Ex. 
engrenagens sob carga) 
 
11.2.4.Lubrificação de película fina, mista e limite 
 
 Como já vimo na figura 12.2 anterior podemos considerar ainda que: 
 
Figura 11.6- Três tipos básicos de lubrificação 
 
(a) Lubrificação de Película Fina ou Hidrodinâmica - A espessura do filme lubrificante 
é maior que as rugosidades da superfície. 
 
(b) Lubrificação Mista – Existe algum contato entre as superfícies. A espessura da 
película do filme lubrificante é idêntica às rugosidades da superfície. 
 
(c) Lubrificação Limite – A espessura do filme lubrificante é menor que as rugosidades 
da superfície. 
 
11.3 Lubrificante 
 
11.3.1. Seleção do lubrificante 
 
As características mais importantes na seleção do lubrificante são: 
 
Parâmetros das Superfícies a Lubrificar: 
 
• Carga que o contato pode suportar; 
• Débito de fluido necessário ao funcionamento do mecanismo; 
• Força de atrito; 
• Energia dissipada pelo mecanismo; 
• Temperatura máxima de contato. 
 
Parâmetros do Lubrificante: 
 
 Viscosidade do Lubrificante; 
 Carga (pressão); 
 Velocidade relativa de escorregamento entre as superfícies; 
 Temperatura 
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11.3.2. Características físicas do lubrificante 
 
• Viscosidade 
– Cinemática 
– Absoluta 
• Índice de viscosidade 
• Ponto de inflamação 
• Ponto de combustão 
• Ponto de escorrimento 
• Volatilidade 
• Cor 
 
Viscosidade 
 
A viscosidade de um fluído mede a resistência do fluido ao escoamento. 
 
 
 
 
Viscosidade Elevada (espesso) maior capacidade de suportar cargas. (Menor 
temperatura) 
 
Viscosidade Baixa (fino) menos perdas de carga. (Maior temperatura) 
 
A viscosidade varia com: 
 Temperatura – temperatura elevada, baixa viscosidade. 
 Pressão – elevada pressão, elevada viscosidade. 
 
Viscosidade cinemática 
 
O tempo que leva um dado volume de óleo a escoar pela força 
de gravidade através de um tubo capilar, a determinada 
temperatura. 
• Esta medida da viscosidade é também, função do peso 
específico do lubrificante (um lubrificante “mais pesado” 
levará menos tempo a escoar). 
• A viscosidade cinemática é então dada pelo quociente entre 
a viscosidade absoluta (μ) e a densidade do líquido (ρ). 
 
 
Figura 11.7. Viscosímetro 
 
 
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A película lubrificante é constituída pelo empilhamento de várias camadas. Sob 
a ação da força F, na superfície móvel, as camadas deslocam-se entre si. A velocidade de 
cada camada (u) depende da sua distância à superfície estacionária (h). O gradiente de 
velocidade das camadas depende da tensão de corte aplicada por F ao lubrificante e da 
maior ou menor resistência que este oferece aquela tensão. Esta relação á dada pela Lei 
de Newton do escoamento viscoso. A viscosidade absoluta, μ, é portanto uma medida 
do “atrito interno” do lubrificante. 
Figura 11.8 representação viscosidade dinâmica 
 
Viscosidade dinâmica de vários fluídos 
 
 
Figura 11.9.Viscosidade dinâmica de alguns fluídos para intervalo alargado de temperaturas 
 
 
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Índice de viscosidade 
 
Figura. 11.10 – Efeito na Viscosidade Dinâmica dos óleos lubrificantes SAE à pressão atmosférica pela 
mudança de temperatura. [Figura8.13. Hamrock] 
 
É a capacidade que o óleo tem para resistir às mudanças de viscosidade, devido a 
alterações de temperatura. O índice de viscosidade mede a variação da viscosidade com 
a temperatura, representa-se normalmente por IV. 
 
a) Alto IV – óleo com baixa variação de viscosidade com a temperatura (desejável) 
 
b) Baixo IV – óleo com alta variação de viscosidade com a temperatura (indesejável) 
 
Temperaturas características de lubrificantes 
 
Ponto de Inflamação 
Temperatura mínima à qual o óleo liberta à sua superfície uma concentração 
suficiente de vapores para se inflamarem fugazmente quando se aproxima uma chama 
livre. 
 
Ponto de Combustão 
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Temperatura mínima à qual os vapores libertados pelo óleo são suficientes para 
manterem uma combustão permanente. 
 
Ponto de Escorrimento ou Congelação 
Temperatura mais baixa a que o óleo escorre 
 
Volatilidade 
A medida da tendência de um óleo de motor evaporar a temperaturas de operação 
do motor. O ensaio Noack mede a proporção de óleo perdido por evaporação quando uma 
película fina de óleo é colocada num aparelho a determinada temperatura durante um 
determinado tempo. 
 
Cor 
A mudança de cor, indica eventualmente, um nível de deterioração do óleo, 
dependendo da aplicação e da natureza domesmo. 
 
 
Composição do lubrificante 
 
 
 
Tabela 11.2. Composição do lubrificante 
 
Óleos de base minerais 
 
PARAFINICOS 
• Densidade mais baixa 
• Bom índice de viscosidade 
• Ponto de congelação mais alto 
• Fraco poder solvente 
• Boa estabilidade 
 
NAFTÉNICOS 
• Densidade mais alta 
• Baixo índice de viscosidade 
• Ponto de congelação baixo 
• Grande poder solvente 
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• Estabilidade mediana 
 
90% dos lubrificantes na Industria que usam óleos de base minerais são Parafinicos. 
Óleos de base sintética 
 
 
 
Tabela 11.3. Comparação dos óleos de base mineral com óleos de base sintética 
 
 
Vantagens dos óleos de base sintética 
 
 Elevado índice de viscosidade; grande resistência da película de óleo em todas as 
temperaturas; 
 Excepcional resistência à oxidação; 
 Ótimas propriedades de fluidez a baixa temperatura; 
 Grande poder de detergência e dispersância; 
 Elevada estabilidade química e térmica; 
 Economia de energia significativa. 
 
Porque os aditivos em óleos? 
 
 
 O óleo de base, só por si, em grande parte das aplicações, é incapaz de satisfazer 
as exigências dos equipamentos atuais. 
 Os aditivos adicionam as “novas” qualidades necessárias, para aplicações 
especificas. (Ex. “limpeza”) 
 Melhoram as qualidades existentes do óleo. 
 
Tipos de aditivos: 
 
 Modificadores – Modificam as características físicas dos óleos base para torna-lo 
mais eficaz. 
- Melhoradores do índice de viscosidade 
- Abaixador do ponto de fusão 
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- Controladores de dilatação de vedantes 
 Protetores do Óleo - Prolongam a vida útil do óleo. 
- Antioxidantes 
- Desativadores de metais 
- Agentes anti-espuma 
 Protetores da Superfície – Protegem as superfícies metálicas contra a corrosão, 
atrito e desgaste. 
 - Anti-desgaste a extrema pressão 
 - Inibidores de corrosão 
 - Detergentes 
 - Dispersantes 
 - Modificadores de atrito 
 
 
 
 
 
 
 
Classificações 
 
Viscosidade 
 
• SAE – Society of Automotive Engineers 
• Óleos de motor 
• Óleos para transmissões 
• ISO – International Organization for Standardization 
• Lubrificantes industriais 
• AGMA – American Gear Manufactures Association 
• Lubrificantes para engrenagens industriais. 
 
Qualidade 
 
• API – American Petroleum Institute 
• ACEA – Association des Constructeurs Européens d’Automobiles 
• CCMC – Comité des Constructeurs d’Automobile du Marché Commun 
 
 
 
 
Tabela 11.4. tipos de 
aditivos e sua utilização 
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SAE- Lubrificantes para motores 
 
Tabela11.5. Classificação SAE para lubrificantes de motores 
 
SAE graus 0W a 25W (W-winter) – óleos para assegurar um nível de viscosidade 
máxima que garante um arranque fácil a baixas temperaturas. 
 
SAE graus 20 a 50 – óleos com um valor mínimo da viscosidade a 100ºC para garantir a 
lubrificação eficaz a 100ºC. Estes óleos não são recomendados para serem usados a baixas 
temperaturas. 
 
Óleos monograduados – pouco usados atualmente. Têm baixo IV. ex: SAE 30, SAE 20. 
 
Óleos multigraduados – Têm alto IV. ex: SAE 15W-40 (A baixas temperaturas 
comporta-se como um SAE15W e a altas temperaturas com um SAE 40). SAE 0W-40 
(óleo com um valor muito alto de IV, ideal para motores que tenham arranques a baixa 
temperatura e que sejam fortemente solicitados). 
 
ISO- Lubrificantes Industriais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabela 11.6.Lubrificantes industriais 
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Massas lubrificantes (graxas) - Características 
 
Tipo de Espessante 
 Sabão de Cálcio – Suporta cargas médias, resistente á lavagem, usadas até 60ºC. 
 Sabão de Sódio – Lubrificação de rolamentos, solúvel em água, usadas até 120ºC. 
 Sabão de Lítio – Suporta cargas elevadas, resistente á lavagem, usadas até 120ºC. 
 Argílas orgânicas - Usadas até 180ºC. 
 Políureias - Usadas até 180ºC. 
• Ponto de Gota – Temperatura à qual a massa passa do estado semi-sólido para líquido. 
 
• Consistência – Medida da dureza da massa. É classificada por NLGI* de Nº 000, Nº 
00, 
Nº 0 e Nº 1 (Massa muito fluida. Aplicação em engr. lentas) ; Nº 2 (Massas mais 
utilizadas), Nº3, Nº4, Nº5e Nº6 (Massas duras. Aplicação em chumaceiras de grandes 
dimensões, com problemas de vedação e vibração em velocidades elevadas Composta 
por: 
• 4 a 20% de espessante 
• 75 a 96% de óleo base 
• 0 a 5% de aditivos 
 
Óleo-Hidráulica 
 
A transmissão de potência pode ser efetuada por vários processos. O processo 
mais utilizado é a transmissão mecânica (correias, correntes, engrenagens). Quando as 
distâncias são relativamente curtas (<100m), e existem problemas de força, mudança de 
direção, espaço, peso e de versatilidade, o meio mais prático de transmissão de potência 
é a utilização de um fluido sob pressão. 
Se o fluido utilizado for um óleo, então estamos no campo da óleo hidráulica. A 
“óleo-hidráulica” é a ciência/tecnologia da transmissão de potência hidráulica, usando em 
regra, um óleo pressurizado e devidamente controlado, contido num sistema fechado, 
como veículo dessa transmissão de potência. 
 
Vantagens da óleo-hidráulica 
 
Facilidade e precisão de controle. Pelo uso de simples manípulos e alavancas, o 
operador pode facilmente “arrancar”, “parar”, “acelerar/desacelerar” e “posicionar” 
forças disponíveis para a produção de qualquer nível de potência, com tolerâncias 
inferiores ao centésimo de milímetro. 
 
Multiplicação de Força. Sem complicações com engrenagens, roldanas e 
alavancas, a multiplicação de força pode ser feita num sistema hidráulico, simples e 
eficiente, desde alguns gramas até várias centenas de toneladas. 
 
Simplicidade, Segurança e Economia. Os sistemas hidráulicos usam menos peças 
móveis que os mecânicos ou elétricos, sendo por isso não só de operação e manutenção 
mais simples, mas também e por consequência, mais seguros, fiáveis, compactos e 
econômicos. 
• Reversão de movimentos, imediatos. 
• Proteção automática contra sobrecargas. 
• Controle de velocidade, infinito. 
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• Mais elevada taxa potência/peso 
 
Desvantagens da óleo-hidráulica 
 
• “Sujabilidade” dos óleos. 
 
• Fugas internas que afetam os rendimentos e as propriedades cinemáticas dos sistemas. 
• Perdas de cargas nas tubagens e acessórios. 
• Problemas ambientais e danificação de materiais. Por engordoramento quando há 
rebentamento de linhas hidráulicas, defeitos de estanqueidade ou vapores de óleos. 
• Ruído. Devido a fenómenos de vibração hidrodinâmica e mecânica nas máquinas 
rotativas. Este inconveniente é um sério obstáculo à utilização da óleo hidráulica nas altas 
pressões. 
• Exigência de alta qualidade mecânica dos órgãos hidráulicos. Tolerâncias, acabamentos 
superficiais e materiais de alta qualidade resultando em custos elevados só compensáveis 
por uma produção em quantidade. 
 
Fluidos hidráulicos 
 
Definição: Líquido utilizado nos sistemas hidráulicos como veículo da 
correspondente transmissão de potência, através da sua pressurização. 
 
Tipos de óleos: 
 
• Óleo mineral 
• Emulsão de água em óleo (40% de água) 
• Emulsão de óleo em água (5~20% de óleo) 
• Glicol e água 
• Ésteres fosfatados (óleos sintéticos) 
 
Funções do fluído hidráulico: 
 
• Transmissão de potência 
• Lubrificação (das peças móveis dos componentes) 
• Vedação de folgas (pequeníssimas, entre peças móveis) 
• Dissipação de calor 
 
Propriedades que os óleos devem ter: 
 
• Grande módulo de elasticidade volumétrico 
• Lubricidade 
• Viscosidade ideal 
• Capacidade de transmissão de calor 
• Estabilidade química 
• Compatibilidade com materiais do sistema (p.ex. vedantes) 
• Resistência ao fogo 
• Baixa densidade 
• Resistência à formação de espuma 
• Baixa volatilização 
• Não-toxicidade 
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• Baixo custo 
• AbundânciaÓleos Minerais Hidráulicos 
 
Propriedades: 
 
• 85% das aplicações industriais 
• Baixo custo 
• Capacidade de Lubrificação 
• Possibilidade de diferentes viscosidades 
• Ampla gama de temperaturas de serviço 
• Aditivação (compatibilidade) 
• Risco de incêndio. 
 
Tipos de óleos hidráulicos minerais 
 
(Segundo a classificação ISO 6743-4. Para motores automóveis são mais frequentes 
outras classificações. Ex: API, ACEA,... Os maiores fabricantes têm as suas 
classificações específicas. Ex: VW, MAN, VOLVO) 
 
HH: Refinados, não inibidos de corroerem e oxidarem-se. Sistemas pouco exigentes com 
fugas abundantes. Tmax.=40ºC. Hoje em dia são raramente utilizados. 
 
HL: Com aditivos inibidores de corrosão e oxidação. Sistemas sem preocupação anti-
desgaste. Pressão de trabalho<100bar. São recomendados para sistemas hidráulicos 
simples para uso interior. 
 
HM: Com aditivos anti-corrosão, anti-oxidação e anti-desgaste. Temperaturas muito 
elevadas. Sem tendência para bloqueamento dos filtros. Pressão de trabalho>100bar. 
Índice de viscosidade ≅ 90. Amplamente usados. 
 
HV: Com aditivos anti-corrosão, anti-oxidação e anti-desgaste. Sistemas hidráulicos 
utilizados com gradientes elevados de temperatura. Pressão de trabalho>100bar. Alto 
índice de viscosidade (>140 mm2/s). Utilizado em máquinas de arranque a frio, máq. 
Ferramentas muito sensíveis/movimentos precisos, condutas longas e expostas. 
 
Fluidos resistentes ao fogo (RF) 
 
1950’ s: vários acidentes devido à inflamabilidade dos óleos minerais. Ardem 
violentamente em contato com superfícies quentes. 
 
• Resistem ao fogo (combustão), previnem quanto à propagação da chama. 
• Essenciais em: 
– Instalações de Soldagem 
– Máquinas de fundições, plásticos e vidro 
– Instalações motrizes 
– Aviões e navios. 
 
 De base aquosa: 
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– HF-A: Emulsões de óleo em água (5~20% óleo) 
– HF-B: Emulsões de água em óleo (60% óleo) 
– HF-C: Emulsões água-glicol (35~50% água) 
 
 De base não aquosa: 
– HF-D: Ésteres de fosfatos. 
 
 
11.4 – Tipos de mancais deslizantes 
 
a) Mancais de guia - Muito encontrados em máquinas ferramentas, onde a mesa desliza 
sobre suas guias. Não suportam muita carga, o movimento relativo entre eles é de 
translação. 
 
b) Mancais de fricção - Quando uma das superfícies móveis é um eixo e o deslizamento 
é executado considerando-se o movimento relativo de rotação entre o eixo e o mancal 
Existem três tipos específicos: 
- Planos 
- Escora 
- Guia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.11- Mancal de deslizamento 
 
b.1) Mancais planos - comumente chamados de radiais. São os que suportam carga 
perpendicular ao eixo de rotação. 
b.2) Mancais de escora - também conhecido como de encosto. São projetados para 
trabalharem sob ação de cargas axiais. 
b.3) Mancais guias - servem praticamente para evitar o deslizamento do eixo. 
 
11.5- Materiais utilizados 
 
19 
 
Geralmente a base do mancal é de ferro fundido ou podendo também ser de aço, 
dependendo muito de fatores técnicos envolvidos no projeto do mancal. 
Para a confecção da bucha utilizam-se diversos materiais, dos quais destacam-se 
Ordem de emprego os seguintes materiais: 
 
 Metal patente: são ligas fundamentalmente a base de Estanho (89%), Antimônio 
(8%), Cobre (3%). Este metal é muito utilizado. 
 
 Ligas binárias de Cobre e Chumbo (20 à 40% de Chumbo): A boa resistência a 
Fadiga indica o seu uso em mancais que trabalham em condições severas. 
 
 Bronzes: Três são os principais tipos de bronzes: 
- Bronze a base de Estanho; 
- Bronze a base de Chumbo; 
- Bronze de alta resistência. 
Todos os tipos especificados acima são utilizados em mancais de bombas de 
água, motores marítimos, trens de laminação, mancais de vagões ferroviários. 
 
 Alumínio: Suas ligas resistem bem a corrosão produzida pela acidez do 
lubrificante. São muito usados em mancais de motores de explosão, alguns 
compressores, equipamentos aeronáuticos. 
 
 Prata: Mancais com prata são muito usados em aeronaves e motores diesel. São 
camadas (0.001 à 0.005 in) de prata depositada internamente em mancais de aço. 
 
 Ferro fundido: São raramente usados. 
 
 Grafite: é misturado com cobre, bronze, e plásticos, obtendo assim, uma maior 
diminuição do coeficiente de fricção. 
 
 Plásticos: Muito utilizados em máquinas de indústrias têxteis, alimentícias, com 
produtos corrosivos, oxigênio líquido. 
 
 
 
11.6- Vantagens e desvantagens 
 
A velha pergunta, se são melhores os mancais de rolamento ou os de 
escorregamento, pode-se hoje em dia com a afirmação de que cada um dos dois tipos tem 
suas qualidades particulares, e que nenhum deles satisfaz a todas as exigências. 
Há casos em que apenas mancais de escorregamento podem ser usados, outros em 
que somente rolamentos constituem uma boa solução e, finalmente, aqueles em que os 
dois tipos oferecem solução satisfatória. A decisão depende das propriedades de maior 
importância para cada aplicação. 
 
Vantagens: - amortece as vibrações, os choques e ruídos; 
 - construção simples; 
- mancais de grandes diâmetros são mais baratos; 
- suportam altas pressões. 
Desvantagens: - atrito maior de partida; 
20 
 
 - consumo maior de lubrificante; 
 - exige maiores cuidados com a circulação do lubrificante e manutenção; 
 - maior estático e dinâmico (torque). 
APLICAÇÃO 
 - Motores de automóveis e aviões 
 - Motores a gás e a óleo 
 - Motores marítimos 
 - Máquinas a vapor estacionárias 
 - Bombas e compressores alternativos 
 - Turbinas a vapor 
 - Motores e bombas rotativas 
 
 
11.7-Lubrificação e atrito 
 
Atrito no mancal 
 
O movimento das peças nos mancais é dificultado por uma resistência chamada 
atrito. 
Quando se trata de superfícies de rotação com corpos rolantes, chama-se atrito de 
Rolamento, enquanto para as peças deslizantes chama-se atrito de deslizamento. 
 
As superfícies de deslizamento sem camada intermediária de sustentação movem-
se com atrito sólido. Neste movimento são arrancadas partículas salientes. Esse tipo de 
Atrito pode ser evitado com lubrificação, como que flutuando sobre a camada de 
Lubrificante. Esse processo de lubrificação chama-se lubrificação Flutuante. 
 
No atrito de flutuação quase não ocorre desgaste, porém, quando ocorrem 
arranques, paradas ou mudanças no sentido de movimentos intermitentes, o atrito passa a 
se caracterizar como ATRITO MISTO. 
 
No atrito misto, tem-se em parte atrito seco e, em parte atrito líquido, o que 
acarreta desgaste. Em mancais principais e de precisão, recomenda-se que se tenha 
sempre o atrito flutuante. 
 
Quando em rotação, o eixo desloca-se para uma posição lateral, na direção do 
sentido de rotação. Com esse desvio lateral do motor, deforma-se um espaço cuneiforme 
no lado oposto. O lubrificante deve afluir através de uma ranhura a essa folga em forma 
de cunha, para que nele se forme uma cunha de material lubrificante, originando-se assim 
forças de pressão que suportem o eixo. 
 
11.7.1.Tipos de lubrificação mais usuais na pratica: 
 
a) Lubrificação sólida ou limitada: é aquela onde a película de óleo se rompe não 
resistindo às condições de trabalho. É como se não existisse lubrificante algum entre as 
superfícies; 
 
b) Lubrificação fluída: acontece quando as superfícies são separadas pela interposição de 
uma película lubrificante; 
 
21 
 
c) Lubrificação semifluida: ocorre quando a espessura da película inicia a fase perigosa 
de poder se romper, pois tende a se encaminhar para a zona onde as condições de 
lubrificação são limitadas. 
 
11.8. Cálculo de resistência (pressão superficial) formula simplificada (figura 11.12 
mancal radial) 
 
Onde: F - Força exercida no mancal; 
d - Diâmetro interno do mancal; 
l – Comprimento do mancalFigura 11.12 Mancal radial 
 
Mancal Axial (figura 11.13) 
 
Onde: F - Força exercida no mancal; 
 
 
 
 
 
 
D - Diâmetro do eixo; 
d - diâmetro do mancal. 
 
 
Figura 11.13. Mancal axial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.14- Configuração dos componentes de um mancal 
 
 
 
22 
 
11.9- Dimensionamento de um mancal de deslizamento 
 
O eixo desenvolve movimento giratório, apoiado no casquilho de formato 
circular, separado dele por uma película de lubrificante. 
 
 
 
 
 
Figura 11.15. Camada lubrificante em mancal de deslizamento 
 
Determinação do coeficiente de Somerfield (So) 
 
 
 
Calculo da espessura da camada do lubrificante no ponto mais estreito (ho) 
 
 
Associando-se a formula do coeficiente de Somerfield podemos escrever: 
 
23 
 
 
Onde ho mínimo, igual a rugosidade média das superfícies de contato, que pode variar de 
2 até 10 µm, sendo na maioria dos casos menor que 5 µm. 
 
Em que: 
 
 
Coeficiente de atrito µ 
 
 
Em que: 
 
 
Espessura relativa da fenda (hr) 
 
 
 
 
Ao passar pelo orifício de entrada, o óleo é carregado até a zona de estreitamento do 
arraste em que a pressão atuante atinge o ponto máximo. 
 
Ao ultrapassar o ponto mais estreito (ho), a pressão do óleo volta a ser nula 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.16. Representação da atuação da 
pressão do lubrificante 
 
 
 
 
 
24 
 
Espessura da película lubrificante (h) 
 
Posição do eixo em relação ao mancal em função da velocidade 
 
 
Figura 11.17- Configurações da posição do eixo 
Calculo da folga no mancal (φ) 
 
sendo 
 
 
 
25 
 
 
 
 Tabela 11.7. Valores de frequência. 
11.5- Calculo da pressão media admissível no mancal 
 Para dimensionarmos um mancal de deslizamento primeiro devemos verificar 
o tipo de esforço que o mesmo está sujeito se é radial ou axial, devemos utilizar a pressão 
média admissível no mancal. 
 
 
Onde: 
 
 
 
 
 
Para os casos que não constarem na tabela a seguir, utilizar 0,5<b/d<1,0 
26 
 
Tabela 11.8. Valores recomendados de relações em mancais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.18 Relação entre Somerfield e atrito Figura 11.19. Relação entre Somerfield e ho 
 
 
27 
 
11.6- Trabalho nas condições criticas 
 O mancal de deslizamento é submetido a elevadas pressões hidrodinâmicas que 
podem causar trincas ou rupturas no mancal. Por essa razão a escolha do material 
com a melhor resistência é importante. 
 O coeficiente de atrito dos materiais utilizados devem ser os mais baixos possíveis 
visando a facilitar o movimento de partida. 
 O atrito de partida devido a compatibilidade dos materiais quando ainda a seco 
pode provocar riscos nas superfícies de contato, por meio de ligações de seus picos 
microscópicos, diminuindo a vida do mancal, recomenda-se a utilização de 
material não aderente. 
 A incrustabilidade é a capacidade de absorver impurezas evitando risca mento e 
desgaste, os matérias metálicos tem bom incrustabilidade. 
 O atrito gerado deve ser dissipado em forma de calor para o meio ambiente os 
materiais utilizados nos mancais devem ter uma boa condutibilidade térmica, e 
mantem também o lubrificante em temperatura mais baixa com melhorias em sua 
viscosidade. 
 Deve ser utilizados matérias antioxidades na composição dos mancais para que 
eles tenham uma boa resistência a corrosão, como chumbo e estanho. 
 Os materiais devem ter uma boa conformabilidade para eventualmente compensar 
até desalinhamentos ou erros geométricos ou originados por deformação elástica. 
 Os materiais devem ser de boa usabilidade. 
 Devem ter uma boa capacidade de retenção de lubrificante, para garantir a mínima 
lubrificação na partida 
 
11.7- Materiais utilizados conforme recomendações de normas 
 Metais a base de chumbo e estanho (DIN 1703) 
 Bronze de chumbo fundido com bronze de chumbo estanho fundido (DIN 1716) 
 Bronze de estanho com fosforo (DIN 1705) 
 Em mancais utilizam-se ligas plásticas de Cu bronze de Sn DIN 17662 
 Bronze Vermelho (tambaque) com Cu e Sn sendo indicado com solicitação média 
e elevada. 
 Ligas de alumínio: são indicadas na construção de motores e resistem a 
solicitações elevadas. 
 Metal setorizado: composição bronze e ferro e chumbo com grafite mergulhados 
em óleo. 
 Mancais em fundição gris, utilizados baixas velocidades e baixas pressões. 
 Mancais de Nylon: empregados onde a lubrificação é problemática e o 
carregamento é reduzido. 
 
Teflon (PTFE) 
 
 Pode ser utilizado isoladamente ou combinado com outros elementos, tias 
como: 
 
Cobre: para melhorar a condutividade térmica. 
28 
 
Fibra de vidro: para aumentara resistência mecânica. 
Dissulfeto de molibdênio; como lubrificante. 
 São também utilizados recobrimentos de camada fina em se utilizam liga de 
Cu, Sn, Sn, Teflon, Babbit, Prata, etc., que são aplicadas em camadas nos aços e nos Fo 
Fo e bronze, visando aumentar a pressão admissível, resistência a fadiga e diminuindo o 
atrito. Este processo é aplicado para minimizar custos. 
 
Características dos materiais 
 
 
Tabela 11.9- Características dos materiais 
 
Em que temos as vazões dos óleos lubrificantes. 
 
 
Tabela 11.10. Vazões óleos lubrificantes recomendadas 
 
Características do bronze 
Tabela 11.11. Características do bronze 
 
 
 
 
 
29 
 
 
 
 
 
Relação comprimento e diâmetro do mancal b/d 
 
 
 
Tabela 11.12. Relação b/d 
 
Recomendações: 
 
 
30 
 
Coeficientes de atrito médio: 
 Tabela 11.13. Coeficientes de atrito. 
 
Também o coeficiente de atrito pode ser obtido em função de hr e b/d no gráfico. 
 
 
 Figura 11.20. Obtenção do coeficiente de atrito 
 
 
 
 
 
 
31 
 
Temperatura do filme lubrificante 
 
 Sabemos que a potência de atrito Pat é transformada em calor. 
 A dissipação do calor será feita por condução, por intermédio do mancal à 
carcaça e desta ao meio ambiente, e em alguns casos uma outra parte serra levada pela 
óleo lubrificante, sendo refrigerada por ar ou água antes de retornar ao mancal através de 
um radiador ou um traçador de calor ou até através de um sistema de refrigeração 
Onde temos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mancais lubrificados pelo ar (lubrificação por anel de óleo ou graxa) 
 
32 
 
Coeficiente de difusibilidade térmica (απ) 
 Tabela 11.14. Coeficientes de difusibilidade térmica. 
 
 
Seleção do lubrificante 
 
 Sabemos que os lubrificante para mancais de deslizamento podem ser óleo ou 
graxa. 
 No caso de óleo lubrificante, podemos utilizar os chamados “motor oil” (óleos 
para motores de combustão interna), que normalmente suprem as condições necessárias, 
além de serem facilmente encontrados. Para condições severas, podemos recorrer aos 
chamados óleos industriais com aditivos específicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 11.21. Seleção do lubrificante 
 
33 
 
 No caso de graxa, as mais utilizadas são a base de Cálcio, Sódio ou Lítio, com 
óleo mineral na viscosidade adequada e o número de consistência NGLI 1 ou 2. 
 
Vazão do Lubrificante (Q) 
 
 A vazão do lubrificante para manter as temperaturas do óleo lubrificante 
dentro dos limites de: 
 
 
 
 
 
Onde: 
 
 
 Figura 11.22. Seleção do lubrificante 
 
Observação: Lembrar que o lubrificante deve ser introduzido sempre na zona de 
baixa pressão a fim de facilitar a alimentação. 
 
Viscosidade dinâmica (Z) 
 Figura 11.23. Seleção do lubrificante 
34 
 
Referências Bibliográficas 
 
HÖHNE, G. Projeto de componentes de mecânica de precisão, vol. 2, 
 
Apostila. Curso de Pósgraduação em Engenharia Mecânica. Departamento de 
Engenharia Mecânica, UFSC, Florianópolis, SC,1991. 
 
SHIGLEY, J.B., Elementos de Máquinas. vol. I e II, LTC editora S.A., 1984. 
 
JUVINALL, R.C. Fundamentals of machine component design. John Wiley & Sons 
Inc., 1983. 
 
NORTON, R.L. Machine Design: anintegrated approach. Prentice-Hall, 1996.