Mancais de Escorregamento e Lubrificação

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Elementos de Máquinas e Transmissões – Prof. Rafael Antônio Comparsi Laranja 
 
 
 
 
MANCAIS 
 
 
 
MANCAIS DE ESCORREGAMENTO 
 
Os mancais servem para apoiar um eixo/árvore permitindo um movimento relativo, 
impondo, entretanto uma restrição em alguns graus de liberdade. Os mancais de escorregamento 
podem ser classificados como: 
 
• Função; 
• Forma; 
• Construção; 
• Lubrificação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Quanto à Função 
 
Radiais ou cilíndricas: impedem os deslocamentos radiais. 
 
Axiais ou de impulso: impedem os deslocamentos axiais. 
 
Angulares: impedem simultaneamente os deslocamentos radiais e axiais. 
 
De Guia: destinam-se a permitir e controlar o deslocamento de um elemento com 
movimento retilíneo e evitam o movimento de rotação. 
 
 
 
 
Quanto à Forma 
 
De Escorregamento: o movimento entre o eixo/árvore e o apoio é de escorregamento, 
sendo o contato entre os dois elementos impedido pela formação de uma película de lubrificante. 
De Rolamento: o movimento entre os dois elementos é feito por rolamento. 
Misto: existem simultaneamente os movimentos de escorregamento e rolamento. 
 
 
Quanto à Construção 
 
Autocompensadoras: os eixos após a montagem e a entrada de funcionamento são 
automaticamente centrados. 
Rígidas: após a montagem mantém a posição invariável não permitindo qualquer 
alinhamento. 
De segmento: uma das superfícies ativas é segmentada permitindo a formação automática 
de uma película lubrificante. 
Elásticas: um dos apoios é elástico ou elasticamente suportado permitindo as deformações 
necessárias ao bom alinhamento e à formação da película lubrificante. 
 
 
 
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Quanto à Lubrificação 
 
Automática: a rotação do eixo provoca a formação de uma película lubrificante que é 
interrompida quando deixa de haver movimento relativo. 
Intermitente: o lubrificante é introduzido periodicamente, por um sistema gota a gota. 
Por Imersão: as superfícies em movimento relativo estão imersas em um reservatório 
lubrificante. 
Por Chapinhagem: parte do elemento móvel mergulha no lubrificante transportando-o. 
Sob Pressão: a alimentação do lubrificante para o munhão é feita sob pressão através de 
uma bomba. 
Por Sistema Mecânico Centrado: o mesmo sistema alimenta vários postos da lubrificação 
da máquina. 
 
 
 
Seleção de Mancais 
 
Parâmetros Importantes: 
 
• Tipo de aplicação da carga e seu valor; 
• Velocidades de funcionamento; 
• Dimensões admissíveis; 
• Características particulares de projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Curvas de Desempenho de vários tipos de mancais: 
 
 
 
 
Valores das regiões típicas para mancais (na 
figura – Chumanceira) radiais. 
Desempenho dos mancais de atrito seco. 
 
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Intervalo de cargas para mancais de escorregamento: 
 
 
Materiais para mancais de escorregamento: 
 
Materiais para mancais de atrito: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Mancais Radiais e Axiais: 
 
 
Equações e relações para projeto: 
 
 
 
Estabilidade na Lubrificação: 
 
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Formação do Filme Lubrificante: 
 
A formação do filme lubrificante se dá de dois modos: 
 
a) O eixo no início da rotação no sentido horário. Nas condições iniciais o mancal está seco, 
subindo em seguida para o lado direito do mancal. 
b) A lubrificação é introduzida no topo do mancal e força o eixo a se deslocar para o lado 
oposto. Ocorre então um filme com espessura h0. 
 
 
 
Variáveis de Projeto em um Mancal de Escorregamento: 
 
 
Nomenclatura de um mancal de escorregamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Relações entre as Variáveis de Projeto: 
 
1 – Efeito da viscosidade dinâmica dos óleos lubrificantes SAE à pressão atmosférica com relação a 
temperatura. 
 
 
2- Espessura mínima do filme lubrificante, pode ser obtido pela tabela, que mostra o diagrama paa 
determinação da posição de espessura mínima h0. 
 
 
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3- Coeficiente de Fricção: o diagrama da fricção, que tem a variável de fricção (r/c) f traçada contra 
o número de Sommerfeld S, com contornos para vários valores da razão l/d. 
 
 
 
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4- Fluxo de lubrificante: as figuras são utilizadas paa determinar o fluxo lubrificante e o fluxo 
lateral. 
 
 
O vazamento lateral Q origina-se da parte inferior do mancal, onde a pressão interna está 
acima da pressão atmosférica. Tal vazamento forma um filete na junção externa da bucha e do 
munhão e é levado epelo movimento deste último para o topo da bucham para se “sugado” e 
rotornar ao reservatório de lubrificante. Tal porção do vazamento lareral que vaza para longe do 
mancal deve ser completada com a adição de óleo ao reservatório do mancal, periodicamente. 
 
 
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5- Pressão do filme: a pressão máxima desenvolvida no filme pode ser estimada encontrando-se a 
razão de pressão P/pmáx a partir do diagrama. As localizações nas quais as pressões de término e 
máxima ocorrem, são determinadas a partir do segundo diagrama dessa seção. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Folga: 
 
Ao se projetar um mancal para a lubrificação deve-se levar em consideração a folga. A 
figura a seguir mostra os resultados obtidos quando o desempenho de um determinado mancal para 
um intervalo completo de folgas radiais e traçado com a folga como variável independente. 
 
 
 
MANCAIS DE ROLAMENTOS 
 
 
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A seguir veja as vantagens e desvantagens que os rolamentos possuem em relação aos 
mancais de deslizamento. 
 
Vantagens 
• Menor atrito e aquecimento 
• Coeficiente de atrito de partida (estático) não superior ao de operação (dinâmico) 
• Pouca variação do coeficiente de atrito com carga e velocidade 
• Baixa exigência de lubrificação 
• Intercambialidade internacional 
• Mantém a forma de eixo 
• Pequeno aumento da folga durante a vida útil 
 
Desvantagens 
• Maior sensibilidade aos choques 
• Maiores custos de fabricação 
• Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo 
• Não suporta cargas tão elevadas como os mancais de deslizamento 
• Ocupa maior espaço radial 
 
Classificação dos rolamentos 
 
Quanto ao tipo de carga que suportam, os rolamentos podem ser: 
• Radiais - suportam cargas radiais e leves cargas axiais. 
• Axiais - não podem ser submetidos a cargas radiais. 
• Mistos - suportam tanto carga axial quanto radial. 
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Tipos de rolamentos 
 
Rolamento fixo de uma carreira de esferas 
É o mais comum dos rolamentos. Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais e é 
propriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajustagem angular é limitada, por 
conseguinte, é necessário um perfeito alinhamentoentre o eixo e os furos da caixa. 
 
 
 
Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas 
Admite cargas axiais somente em um sentido, portanto, devebsempre ser montado 
contraposto a um outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido contrário. 
 
 
 
Rolamento autocompensador de esferas 
É um rolamento de duas carreiras de esferas com pista esférica no anel externo, o que lhe 
confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, compensar possíveis desalinhamentos ou 
flexões do eixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Resumindo os rolamentos esféricos: 
 
 
Rolamento de rolo cilíndrico 
É apropriado para cargas radiais elevadas e seus componentes são separáveis, o que facilita a 
montagem e desmontagem. 
 
 
Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos 
Seu emprego é particularmente indicado para construções em que se exige uma grande 
capacidade de suportar carga radial e a compensação de falhas de alinhamento. 
 
 
 
 
 
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Rolamento autocompensador com duas carreiras de rolos 
É um rolamento para os mais pesados serviços. Os rolos são de grande diâmetro e 
comprimento. Devido ao alto grau de oscilação entre rolos e pistas, existe uma distribuição 
uniforme de carga. 
 
 
Rolamento de rolos cônicos 
Além de cargas radiais, os rolamentos de rolos cônicos também suportam cargas axiais em 
um sentido. Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem ser montados 
separadamente. Como só admitem cargas axiais em um sentido, de modo geral torna-se necessário 
montar os anéis aos pares, um contra o outro. 
 
 
 
Resumindo os rolamentos cônicos: 
 
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Rolamento axial de esfera 
Ambos os tipo de rolamento axial de esfera (escora simples e escora dupla) admitem 
elevadas cargas axiais, porém, não podem ser submetidos a cargas radiais. Para que as esferas sejam 
guiadas firmemente em suas pistas, é necessária a atuação permanente de uma determinada carga 
axial mínima. 
 
 
 
Rolamento axial autocompensador de rolos 
Possui grande capacidade de carga axial e, devido à disposição inclinada dos rolos, também 
pode suportar consideráveis cargas radiais. A pista esférica do anel da caixa confere ao rolamento a 
propriedade de alinhamento angular, compensando possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo. 
 
 
 
Rolamento de agulhas 
Possui uma secção transversal muito fina, em comparação com os rolamento de rolos 
comuns. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado. 
 
 
 
 
 
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Alguns tipos de rolamentos de agulha: 
 
 
 
Designação dos rolamentos 
 
Cada rolamento métrico padronizado tem uma designação básica específica que indica o tipo 
de rolamento e a correlação entre suas dimensões principais. Essas designações básicas 
compreendem 3, 4 ou 5 algarismos, ou uma combinação de letras e algarismos, que indicam o tipo 
de rolamento, as séries de dimensões e o diâmetro do furo, nesta ordem. 
Os símbolos para os tipos de rolamento e as séries de dimensões, junto com os possíveis 
sufixos indicando uma alteração na construção interna, designam uma série de rolamentos. A tabela 
mostra esquematicamente como o sistema de designação é constituído. Os algarismos entre 
parênteses, indicam que embora eles possam ser incluídos na designação básica, são omitidos por 
razões práticas. Como no caso do rolamento de duas carreiras de esferas de contato angular onde o 
zero é omitido. Convém salientar que, para a aquisição de um rolamento, é necessário conhecer 
apenas as seguintes dimensões: o diâmetro externo, o diâmetro interno e a largura ou altura. Com 
esses dados, consulta-se o catálogo do fabricante para obter a designação e informações como 
capacidade de carga, peso, etc. 
 
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Seleção de rolamentos: 
 
Cada tipo de rolamento possui uma propriedade característica que o torna particularmente 
apropriado para certas aplicações. 
 
 
 
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Vida do Mancal: 
 
Quando a esfera ou o rolo de mancais de contato rolante rola, as tensões de contato ocorrem 
no anel interno, o elemento rolante, e no anel externo. Em razão da curvatura dos elementos 
contatantes ser diferentes entre a direção axial e radial, as equações tornam-se um tanto complexas. 
Em geral as equações utilizadas para a determinação da vida útil (nominal) são diferentes de 
fabricante para fabricante, sendo recomendável a verificação em seus respectivos catálogos. Como 
exemplo, são mostradas as equações relativas ao fabricante SKF. 
 
 
 
Em termos de cargas aplicadas, cada tipo de rolamento possuirá um comportamento 
diferente para cada tipo de carregamento, sendo assim recomendável à consulta à catálogos de 
fabricantes. Como exemplo, apresenta-se a carga dinâmica típica de um rolamento esférico.