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09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 1/57 ELEMENTOS DEELEMENTOS DE MÁQUINASMÁQUINAS ELEMENTOS DE APOIOELEMENTOS DE APOIO Au to r ( a ) : M e . An a R i t a V i l l e l a C o s t a R ev i s o r : M e . Fe l i p e D e l a p r i a D i a s d o s S a n to s Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 26 minutos. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 2/57 Introdução Olá, estudante! É com prazer que apresentamos a você este material e damos início ao nosso estudo. Você sabe o que são elementos de apoio e para que eles servem? Esses elementos são essenciais em sistemas que utilizam rodas e eixos e têm a função de reduzir o atrito entre os componentes. Os elementos de apoio são constituídos pelas guias, buchas e pelos mancais. Os mancais servem de suporte para os eixos, podendo ser mancais de deslizamento ou mancais de rolamento. Você sabe onde cada elemento desse deve ser usado? Sabe dimensionar um rolamento ou um mancal de deslizamento? É isso que vamos aprender nessa unidade. Vamos conhecer os principais tipos de elementos de apoio, a aplicação de cada um deles, o dimensionamento dos mancais de rolamento, os cuidados com a montagem dos rolamentos e o dimensionamento dos mancais de deslizamento. Então, vamos lá? Introdução aos Elementos de Apoio 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 3/57 Prezado(a) estudante, imagine que você voltou no tempo e está fazendo um passeio em uma carruagem daquelas bem antigas, feitas de madeira e com rodas de madeira. Depois de um tempo rodando, as rodas de madeira costumavam �car desgastadas no engate com o eixo, sabe por quê? Porque havia atrito entre a roda e o eixo. Quando as rodas de madeira foram substituídas por rodas de metal, o problema continuou. Qual foi a solução encontrada? A solução foi a colocação de um anel de metal entre a roda e o eixo (TELECURSO, 2000). A função dos elementos de apoio é, justamente, reduzir o atrito entre elementos que giram. No próximo subtópico, vamos conhecer os principais tipos de elementos de apoio. Principais Tipos Os elementos de apoio são divididos em quatro tipos: buchas, guias, mancais de deslizamento e mancais de rolamento. Vamos começar com as buchas? Esse é o elemento de apoio mais antigo. Lembra-se da carruagem? Sabe aquele anel que foi colocado entre a roda e o eixo para reduzir o atrito? Aquele anel chama-se bucha. As buchas têm o formato cilíndrico ou cônico e podem ser de fricção radial, para esforços radiais, ou fricção axial, para esforços axiais. As buchas radiais são utilizadas quando o eixo trabalha na horizontal e as buchas axiais quando o eixo trabalha na vertical. Já as buchas cônicas são utilizadas quando o esforço é combinado, ou seja, radial e axial. Outro tipo de bucha muito utilizado é a chamada bucha-guia, que tem a função de orientar o posicionamento de uma ferramenta, por exemplo (TELECURSO, 2000). SAIBA MAIS 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 4/57 Outro elemento de apoio é a guia, que tem a função de manter a trajetória de uma determinada peça. Vamos pensar onde podemos encontrar um guia. Sabe aquela janela de correr feita de alumínio? Então, para manter a janela correndo adequadamente, sem sair do alinhamento, são utilizadas as guias. As guias podem ter diversos formatos de acordo com a sua utilização. As guias de deslizamento podem ser dos seguintes tipos: “cilíndrica”, “faces paralelas”, “rabo de andorinha” ou “prismática em V”, como mostrado na Figura 4.1. Vamos analisar seu conteúdo para entender melhor. O vídeo mostra o passo a passo da montagem de uma bucha em um rolamento autocompensador de rolos, em que o locutor explica o que deve ser feito durante o procedimento, como anotar e calcular a folga, executar a lubri�cação correta das peças e seguir as etapas de montagem. A S S I S T I R 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 5/57 O próximo elemento de apoio é conhecido como mancal, que é semelhante à bucha, mas tem a função de apoiar eixos. Os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento. Os mancais de deslizamento constituem uma bucha �xada em um suporte �xo. Ele é utilizado em máquinas pesadas ou em equipamentos com baixa rotação. Para permitir o bom uso do mancal de deslizamento, a lubri�cação entre as partes girantes é um fator muito importante. Os mancais de rolamento são utilizados quando há altas velocidades e demanda-se baixo atrito, mas é importante ressaltar que eles têm vantagens e desvantagens, como indicado no Quadro 4.1. Figura 4.1 - Tipos de guias Fonte: Adaptada de Telecurso (2000, p. 112). #PraCegoVer: a �gura apresenta quatro tipos de guias. Na parte superior esquerda, está a guia de “formas cilíndricas” que tem o formato de um círculo. Na parte superior direita, consta a guia tipo “par de faces paralelas”, que se trata de uma guia com duas faces paralelas. Na parte inferior esquerda, consta uma guia em forma de “rabo de andorinha”, que tem esse nome pois o formato assemelha- se ao rabo de uma andorinha (formato de trapézio). Na parte inferior direita, consta a guia em forma “prismática em V”, que tem um formato triangular, assemelhando-se à letra V. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 6/57 Quadro 4.1 - Vantagens e desvantagens dos mancais de rolamento Fonte: Adaptado de Franceschi e Antonello (2014, p. 44-45). #PraCegoVer: o quadro tem duas colunas e seis linhas. A coluna da esquerda apresenta as “vantagens” do rolamento, que são: “Menor atrito e aquecimento”; “Baixa exigência de lubri�cação”; “Intercambiabilidade internacional” e “Não há desgaste do eixo”. Na coluna da direita, estão listadas as “desvantagens”, que são: “Maior sensibilidade aos choques”; “Maiores custos de fabricação”; “Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo”; “Não suporta cargas tão elevadas durante a vida útil, como os mancais de deslizamento” e “Ocupa maior espaço radial”. Vimos, até aqui, as características básicas dos elementos de apoio. Você consegue pensar em algumas aplicações para esses elementos? Onde eles são utilizados? Onde devemos utilizar as guias? E as buchas? Quando devemos usar o mancal de deslizamento? E o rolamento? É o que vamos ver na sequência. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 7/57 Aplicações Vamos pensar em algumas aplicações dos elementos de apoio? Se você for curioso e olhar as rodas dos carros, encontrará um rolamento. Nas bombas centrífugas, nos motorredutores e em muitos outros equipamentos você vai encontrar um ou mais rolamentos. Aplicações de rolamentos Rolamento de roda de carro 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 8/57 Até no liquidi�cador, lá na sua cozinha, você vai encontrar um mancal de rolamento. Já se você abrir a janela do seu quarto, encontrará uma guia. Como você pode ver, as aplicações dos elementos de apoio são diversas. Basta olhar em volta que você encontrará muitas outras aplicações. No Rolamento de roda de skate 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010_… 9/57 próximo tópico, vamos conhecer mais detalhes sobre os mancais de rolamento, os principais tipos e o dimensionamento e a seleção dos rolamentos. Vamos lá? Agora vamos pensar na roda do carro. Ela é �xadano eixo e, enquanto o veículo anda, o eixo permanece �xo, mas a roda gira. Nesse caso, o mancal deve apoiar o eixo na roda, mas também deve favorecer o movimento de rotação. O mancal mais apropriado, nesse caso, é o mancal de rolamento, pois ele tem a função de sustentar a carga e também de permitir o movimento relativo entre eles. Neste tópico, vamos conhecer os principais tipos de rolamentos, o dimensionamento e a seleção deles. Vamos lá? Principais tipos de Mancais de Rolamento Mancais de Rolamento 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 10/57 Os mancais de rolamento são também chamados, simplesmente, de rolamentos. Eles são elementos formados, basicamente, por um anel externo, um anel interno, uma pista de elementos rolantes e um elemento de sustentação desses elementos. Observe a Figura 4.2, que apresenta um rolamento de esferas com suas principais partes. Os rolamentos são classi�cados de acordo com o tipo de carga que suportam (radial, axial ou combinada) e de acordo com o tipo dos elementos rolantes (esferas, rolos, agulhas). A depender da aplicação, os rolamentos podem ser de vários tipos, como rolamento de uma carreira de esfera, autocompensador de esferas, de contato angular com uma carreira de esferas, de rolo cilíndrico, autocompensador de duas carreiras de rolos, de rolos cônicos, de agulhas, dentre outros. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 11/57 O Quadro 4.2 apresenta alguns tipos de rolamentos e a capacidade de carga radial e axial, além da capacidade de desalinhamento. Observa-se que o rolamento de rolo cilíndrico, por exemplo, tem boa capacidade de suportar cargas radiais e baixa capacidade de suportar cargas axiais. Vamos analisar o quadro a seguir. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 12/57 Quadro 4.2 - Comparação de tipos de rolamento Fonte: Adaptado de Mott (2015, p. 584). #PraCegoVer: o quadro tem quatro colunas e oito linhas. A primeira coluna indica o “Tipo de rolamento”, a segunda, a “capacidade de carga radial”, a terceira, a “capacidade de carga axial” e, a quarta coluna, a Tipo de rolamento Capacidade de carga radial Capacidade de carga axial Capacidade de desalinhamento Rolamento de esferas com �leira única e sulco profundo Boa Razoável Razoável Rolamento de esferas com �leira dupla e sulco profundo Excelente Boa Razoável Rolamento de contato angular Boa Excelente Baixa Rolamento de rolete cilíndrico Excelente Baixa Razoável Rolamento agulha Excelente Baixa Baixa Rolamento de rolete esférico Excelente Razoável/boa Excelente Rolamento de rolete cônico Excelente Excelente Baixa 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 13/57 “capacidade de desalinhamento”. Na segunda linha, está indicado o “Rolamento de esferas com �leira única e sulco profundo” que tem “boa” capacidade de carga radial, “razoável” capacidade de carga axial e “razoável” capacidade de desalinhamento. Na terceira linha, está indicado o “Rolamento de esferas com �leira dupla e sulco profundo” que tem “Excelente” capacidade de carga radial, “boa” capacidade de carga axial e “razoável” capacidade de desalinhamento. Na quarta linha, está indicado o “Rolamento de contato angular”, que tem “boa” capacidade de carga radial, “excelente” capacidade de carga axial e “baixa” capacidade de desalinhamento. Na quinta linha, está indicado o “Rolamento de rolete cilíndrico”, que tem “excelente” capacidade de carga radial, “baixa” capacidade de carga axial e “razoável” capacidade de desalinhamento. Na sexta linha, está indicado o “Rolamento agulha”, que tem “excelente” capacidade de carga radial, “baixa” capacidade de carga axial e “baixa” capacidade de desalinhamento. Na sétima linha, está indicado o “Rolamento de rolete esférico”, que tem “excelente” capacidade de carga radial, “razoável/boa” capacidade de carga axial e “excelente” capacidade de desalinhamento e, na oitava linha, está indicado o “Rolamento de rolete cônico”, que tem “excelente” capacidade de carga radial, “excelente” capacidade de carga axial e “baixa” capacidade de desalinhamento. A Figura 4.3 mostra alguns tipos de rolamentos. Os rolamentos de esfera com �leira dupla e sulco profundo têm uma excelente capacidade de carga radial, melhor que a de �leira única, pois o acréscimo de uma �leira de esferas aumenta a capacidade de carga radial (Figura 4.3a). O rolamento de contato angular suporta cargas axiais apenas de um lado (Figura 4.3b). O rolamento de rolo cilíndrico tem excelente capacidade de carga radial, mas baixa capacidade de suportar carga axial (Figura 4.3c). E o rolamento de agulha (Figura 4.3d), na verdade, é um rolamento de rolos cilíndricos com cilindros de pequenos diâmetros muito utilizado em aplicações em que o espaço radial é reduzido. Vamos analisar o conteúdo da �gura. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 14/57 Quanto ao material de fabricação, os rolamentos podem ser de aço, liga especialmente desenvolvida para rolamentos (SAE 52100 contendo alto teor de carbono, impurezas minimizadas e temperado, para resistir a tensões muito altas), para serviços mais leves, os rolamentos podem ser de aço inox. SAIBA MAIS O vídeo mostra as diferenças entre os rolamentos rígidos de esfera e o rolamento de contato angular, em que o primeiro suporta cargas radiais e axiais em ambas as direções e, o segundo, suporta cargas radiais e axiais em apenas uma direção. O vídeo mostra essas 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 15/57 Quanto aos elementos rolantes, eles podem ser fabricados de materiais cerâmicos (nitreto de silício, óxido de zircônio, óxido de alumínio etc.). Ligas de titânio e níquel também podem ser utilizadas quando é desejada uma grande resistência à corrosão (MOTT, 2015). Os defeitos mais comuns em rolamentos ocorrem por desgaste, fadiga ou falhas mecânicas. O desgaste pode ser causado por várias razões, dentre elas, de�ciência na lubri�cação, presença de partículas abrasivas na carreira de elementos rolantes, corrosão e, ainda, desgaste por patinação (girar em falso) ou desgaste por brinelamento. A falha por fadiga pode ocorrer por mal dimensionamento, em que o rolamento excede a vida útil calculada. As falhas mecânicas podem ocorrer por falhas na montagem ou mal uso do rolamento (TELECURSO, 2000). No próximo subtópico, vamos abordar o dimensionamento dos rolamentos. diferenças utilizando-se de realidade aumentada. Para assistir ao vídeo, acesse o link a seguir. A S S I S T I R A fadiga é uma falha que ocorre em materiais sujeitos a movimento cíclico. Ela é um fenômeno complexo e muitos fatores in�uenciam sua ocorrência, dentre eles, a temperatura de operação, a exposição à corrosão e a variação das tensões de forma aleatória. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 16/57 Dimensionamento e Seleção de Rolamentos Para a correta seleção do rolamento, deve-se conhecer: as medidas do eixo; o diâmetro interno do rolamento (d); o diâmetro externo do rolamento (D); a largura do rolamento (L); o tipo de solicitação; o tipo de carga; a rotação (n); o tipo de lubri�cação. Os fabricantes de rolamentos os identi�cam por meio de um código de números, em que o primeiro dígito representa o tipo do rolamento, o segundo, a largura, o terceiro, o diâmetro e, os últimos dígitos, o diâmetro do furo multiplicado por cinco, conforme mostrado na Figura 4.4. Esses números podem, ainda,ser seguidos por pre�xos e su�xos, indicando outras características do produto. Vamos entender melhor esse conceito analisando a �gura a seguir. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 17/57 O tipo de solicitação a que um rolamento está submetido é fundamental para seu dimensionamento e sua seleção. Há duas situações diferentes: carga estática, que ocorre quando o rolamento está parado ou quando a rotação é inferior a 10 rpm, e a carga dinâmica, que ocorre quando a rotação do rolamento é superior a 10 rpm. SAIBA MAIS O vídeo mostra como interpretar a designação da nomenclatura do rolamento. O primeiro dígito é o tipo do rolamento e pode ser identi�cado visualmente e pela experiência do usuário. O 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 18/57 Quando o rolamento estiver sob o efeito de carga estática, o dimensionamento deve ser realizado por meio da capacidade de carga estática (C ), em que: (Equação 1) Em que: C = Capacidade de carga estática [kN] fs = Fator de esforços estáticos [adimensional] P = Carga estática equivalente [kN] O fator de esforços estáticos é de�nido como (GENERAL FAG..., 1999, p. 30): “1,5 < fs ⩽ 2,5 ⇒ para exigências elevadas 1,0 < fs ⩽ 1,5 ⇒ para exigências normais 0,7 ⩽ fs ⩽ 1,0 ⇒ para exigências reduzidas” segundo e o terceiro dígito são identi�cados por meio de um instrumento de medida e um catálogo. Os dois últimos dígitos representam o diâmetro interno multiplicado por cinco. Para encontrar os códigos dos su�xos, é importante ter o catálogo do fabricante em mãos, pois são muitos códigos. Para assistir ao vídeo, acesse o link a seguir. A S S I S T I R o = fs.Co Po o o 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 19/57 A carga estática equivalente é determinada em função das cargas radiais e axiais que atuam de forma simultânea no rolamento. Quando apenas uma das cargas está atuando, então, a carga equivalente é igual a esta carga atuante, seja ela radial ou axial, mas quando ambas as cargas atuam no rolamento, a carga estática equivalente é dada por: (Equação 2) Em que: P = Carga estática equivalente [kN] X = Fator radial [adimensional] Y = Fator axial [adimensional] F = Carga radial [kN] F = Carga axial [kN] Quando o rolamento atuar com rotação maior que 10 rpm, então, ele deve ser dimensionado por meio da capacidade de carga dinâmica, sendo: (Equação 3) Em que: C = Capacidade de carga dinâmica [kN] f = Fator de esforços dinâmicos [adimensional] f = Fator de rotação [adimensional] P = Carga dinâmica equivalente [kN] A carga dinâmica equivalente é determinada em função das cargas radiais e axiais que atuam de forma simultânea no rolamento. Quando apenas uma das cargas está atuando, então, a carga equivalente é igual a esta carga = . + .Po Xo Fr Yo Fa o o o r a C = .P fe fn e n 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 20/57 atuante, seja ela radial ou axial. Quando ambas as cargas atuam no rolamento, a carga dinâmica equivalente é dada por: (Equação 4) Em que: P = Carga dinâmica equivalente [kN] x = Fator radial [adimensional] y = Fator axial [adimensional] F = Carga radial [kN] F = Carga axial [kN] Os valores de x e y variam de acordo com o tipo de rolamento, com a con�guração dele e com a relação entre a carga axial e a carga radial atuantes no rolamento. Vamos veri�car a Tabela 4.1, a seguir, que apresenta alguns valores de cálculo para a carga dinâmica equivalente. P = x. . + y. .Fr Fa r a 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 21/57 Tabela 4.1 - Relação de carga para carga dinâmica equivalente Fonte: Adaptada de Melconian (2019). #PraCegoVer: a tabela é composta por duas colunas e oito linhas. As primeiras seis linhas referem-se aos rolamentos de rolos cilíndricos. Na coluna da esquerda, estão as “relações de carga” e, na coluna da direita, a “carga dinâmica equivalente”. Na terceira linha, está indicada a relação de carga “Fa/Fr = 0,4”, que corresponde à carga dinâmica equivalente de “P = 0,93.Fr + 0,69.Fa”. Na quarta linha, está indicada a relação de carga “Fa/Fr = 0,5”, que corresponde à carga dinâmica equivalente de “P = 0,93.Fr + 0,45.Fa”. Na quinta linha, está indicada a relação de carga “Fa/Fr = 0,6” que corresponde à carga dinâmica equivalente de “P = 0,96.Fr + 0,33.Fa”. E, na sexta linha, está indicada a relação de carga “Fa/Fr = 0,7”, que corresponde à carga dinâmica equivalente de “P = 0,96.Fr + 0,22.Fa”. Na sétima linha, está indicado “Rolamentos de esfera” e, na oitava linha, estão os valores da “relação de carga” de “Fa/Fr = 0,8”, que corresponde à “carga dinâmica equivalente” de “P = 0,4.Fr + 0,8.Fa”. Rolamentos de rolos cilíndricos Relação de carga Carga dinâmica equivalente F /F = 0,4 P = 0,93.F + 0,69.F F /F = 0,5 P = 0,93.F + 0,45.F F /F = 0,6 P = 0,96.F + 0,33.F F /F = 0,7 P = 0,96.F + 0,22.F Rolamentos de esfera F /F = 0,8 P = 0,4.F + 0,8.F a r r a a r r a a r r a a r r a a r r a 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 22/57 O fator de esforços dinâmicos (fe) está associado à aplicação do equipamento e às condições usuais de carga. A literatura relata diversos valores, esses já tabelados. Podemos considerar, de uma maneira simpli�cada, os seguintes valores (MELCONIAN, 2019): Máquinas leves ⇒ 1 ⩽ f < 2 Máquinas médias ⇒ 2 ⩽ f < 3,5 Máquinas pesadas ⇒ 3,5 ⩽ f < 6 O fator de rotação (f ) está associado ao tipo de rolamento (esferas ou rolos cilíndricos) e à velocidade que o rolamento gira. A Tabela 4.2 apresenta alguns valores, vamos veri�cá-los: e e e n 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 23/57 Tabela 4.2 - Fator de rotação (fn) Fonte: Adaptada de Melconian (2019). #PraCegoVer: a tabela apresenta os valores do fator de rotação (fn) em relação à rotação (rpm), para os rolamentos de esfera e os rolamentos de rolos. Para os rolamentos de esfera, estão indicados os seguintes valores: para a rotação de “50”, o fator é “0,874”, para a rotação de “100”, o fator é “0,693”, para a rotação de “200”, o fator é “0,55”, para a rotação de “400”, o fator é “0,437”, para a rotação de “500”, o fator é “0,405”, para a rotação de “1200”, o fator é “0,303” e, para a rotação de “1600”, o fator é “0,275”. Para os rolamentos de rolos, estão indicados os seguintes valores: para a rotação de “50”, o fator é “0,885”, para a rotação de “100”, o fator é “0,719”, para a rotação de “200”, o fator é “0,584”, para a rotação de “400”, o fator é “0,475”, para a rotação de “500”, o fator é “0,444”, para a rotação de “1200”, o fator é “0,341” e, para a rotação de “1600”, o fator é “0,313”. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 24/57 Quando o rolamento está exposto a altas temperaturas, há de se considerar um fator de temperatura no cálculo da carga dinâmica equivalente, sendo: (Equação 5) Em que: C = Capacidade de carga dinâmica [kN] f = Fator de esforços dinâmicos [adimensional] f = Fator de rotação [adimensional] f = Fator de temperatura [adimensional] P = Carga dinâmica equivalente[kN] O fator de temperatura (f ) depende da temperatura de trabalho do rolamento e só é alterado para temperaturas acima de 200°C. A Tabela 4.3 apresenta esses valores. C = .P fe fnft e n t t 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 25/57 Tabela 4.3 - Fator de temperatura Fonte: Adaptada de Melconian (2019). #PraCegoVer: a tabela apresenta o fator de temperatura (ft) para as temperaturas máximas de serviço, em que, para a temperatura de “150°C” o fator de temperatura é “1,0”, para a temperatura de “200°C”, o fator de temperatura é “0,73”, para a temperatura de “250°C”, o fator de temperatura é “0,42” e, para a temperatura de “300°C”, o fator de temperatura é “0,22”. Outro ponto importante no dimensionamento do rolamento é a determinação da vida útil do rolamento. “A vida útil do rolamento compreende o período em que ele desempenha corretamente a sua função. A vida útil termina quando ocorre o desgaste causado pela fadiga do material” (MELCONIAN, 2019, p. 206). Para o cálculo da vida útil, temos: (Equação 6) Em que: L = Duração até a fadiga [h] a = Fator de probabilidade de falha [adimensional] (Tabela 4. 4) = ⋅ ⋅ ⋅Lna a1 a2 a3 Lh na 1 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 26/57 a = Fator de material [adimensional] (1,0 para aço; 1,2 para aço tratado termicamente) a = Fator de condição de serviço [adimensional] (1,0 para serviço normal; 0,6 para serviço severo) Lh = Vida nominal do rolamento [h] (vai de 10.000 a 100.000 h) Tabela 4.4 - Fator de probabilidade de falha Fonte: Adaptada de Melconian (2019). #PraCegoVer: a tabela apresenta o fator de probabilidade de falhas (a1) correspondentes à porcentagem de probabilidade de falhas, em que, para probabilidade de falhas de “1%”, o fator é “1,0”, para probabilidade de falhas de “2%”, o fator é “0,62”, para probabilidade de falhas de “3%”, o fator é “0,53”, para probabilidade de falhas de “4%”, o fator é “0,44”, para probabilidade de falhas de “5%”, o fator é “0,33” e, para probabilidade de falhas de “10%”, o fator é “0,21”. 2 3 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 27/57 Agora que já vimos as etapas do dimensionamento, vamos resolver um exemplo: Exemplo 1 – Um eixo de transmissão (máquina média – f = 3,0 e temperatura < 150°C gira a 1600 rpm e deve trabalhar com um rolamento de rolos cilíndricos, que está sujeito a 25 kN de carga radial e 15 kN de carga axial. Calcule a capacidade de carga dinâmica equivalente do rolamento (C). Calcule, também, a vida útil desse rolamento (L ) sabendo que: a probabilidade de falha é de 10%, o rolamento é fabricado em aço, a vida nominal é de 50.000 h e a condição de serviço é severa. Solução: Dados: F = 25 kN F = 15 kN f = 3,0 n = 1600 rpm Lh = 50.000 h Cálculo da capacidade de dinâmica equivalente: Como o rolamento está sujeito à carga radial e axial, devemos de�nir a proporção da carga, sendo: Fa/Fr ⇒ 15/25 = 0,6 ⇒ Pela Tabela 4.1, temos: P = 0,96.Fr + 0,33.Fa Então: P = 0.96 (25 kN) + 0,33 (15 kN) ⇒ P = 29,95 kN Para o fator de rotação (fn), consultamos a Tabela 4.2 rolamentos de rolos com a rotação (n = 1600 rpm) e encontramos fn = 0,313. O valor de fe foi dado no problema (fe = 3,0). Como a temperatura é menor que 150°C, então, e na r a e 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 28/57 o rolamento não está sujeito a altas temperaturas. Agora, utilizando a Equação 3, temos: ⇒ ⇒ C = 287,06 kN (Resposta) Para o cálculo da vida útil, utilizamos a Equação 6, em que: O fator a1 refere-se à probabilidade de falha e encontramos seu valor na Tabela 4.4. Para uma probabilidade de falha de 10%, a1 = 0,21. O fator a2 refere-se ao material (para aço comum, a2 = 1,0). O fator a3 refere-se à condição de serviço (para serviço severo, a3 = 0,6), então, temos: ⇒ L = 6.300 h (Resposta) Agora que tal você tentar resolver uma questão também? Vamos lá! Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) Um rolamento de esfera, trabalhando em um equipamento de médio porte (f = 3,0), funciona com rotação de 500 rpm e está sujeito a uma carga radial de 30 kN e temperatura de trabalho < 150°. Nessas condições, o valor da capacidade de carga dinâmica é igual a: a) 102,97 kN. C = .P fe fn C = .29, 95 kN30,313 = . . .Lna a1 a2 a3 Lh = (0, 21) . (1, 0) . (0, 6) . (50.000 h)Lna na e 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 29/57 b) 163,63 kN. c) 189,47 kN. d) 202,7 kN. e) 222,22 kN. Caro(a) estudante, vimos a importância do correto dimensionamento do rolamento para uma determinada aplicação. Mas existem outros fatores que são fundamentais para que o rolamento funcione bem. Você sabe quais são esses fatores? São os processos de manuseio, montagem, instalação e lubri�cação. É isso que vamos discutir neste tópico. Vamos lá? Lubrificação Sabemos que praticamente todo equipamento mecânico que tem movimento precisa ser lubri�cado para se evitar o contato metal-metal e para reduzir o Montagem de Rolamentos 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 30/57 desgaste. A lubri�cação, nos rolamentos, tem as seguintes funções (MOTT, 2015, p. 605): Os rolamentos podem ser lubri�cados com graxa ou óleo. Os óleos, geralmente, são do tipo minerais, puros e estáveis. As graxas são misturas de óleos lubri�cantes e agentes espessantes, como lítio ou bário. A escolha do tipo correto de lubri�cante leva em consideração muitos fatores e por isso é importante consultar o fabricante do rolamento para a melhor decisão. Alguns rolamentos feitos totalmente de cerâmica podem trabalhar sem lubri�cação, o que é muito interessante para aplicação na indústria alimentícia, em dispositivos aeroespaciais ou instalações a alto vácuo (MOTT, 2015). 1 2 3 4 Fornecer uma película de baixa fricção entre os elementos rolantes e as pistas do rolamento e em importantes pontos de contato; SAIBA MAIS O vídeo fala da importância da lubri�cação dos rolamentos. O vídeo mostra os cinco principais problemas na lubri�cação e indica alguns cuidados, que são: 1) volume correto de lubri�cante; 2) Cumprir o plano de lubri�cação de acordo com o especi�cado; 3) Seguir a periodicidade de lubri�cação; 4) Selecionar o 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 31/57 Para rolamentos que trabalham a altas velocidades e com serviço pesado, é fundamental que uma película de óleo seja mantida na superfície dos elementos rolantes. Embora essa película seja de apenas alguns micrômetros, a insu�ciência de lubri�cação é uma das principais causas de falha prematura em rolamentos de contato angular (MOTT, 2015). Os dados para avaliar a espessura da película em rolamentos de esfera dependem de alguns fatores, como: fatores geométricos (diâmetro da esfera, número de esferas etc.); fatores de materiais do rolamento (módulo de elasticidade das esferas e da pista); fatores do lubri�cante (viscosidade); fatores operacionais (velocidade angular, carga radial, carga axial etc.). Para que os rolamentos tenham uma vida útil longa, é importante que a lubri�cação seja realizada de forma correta e que a película de óleo seja constantemente veri�cada. “Na lubri�cação a banho de óleo a troca do óleo se faz a cada ano se a temperatura atinge no máximo 50ºC e sem contaminação, acima de 100°C, quatro vezes ao ano, acima de 120°C, uma vez por mês e, acima de 130°C, uma vezpor semana ou a critério do fabricante” (TELECURSO, 2000, p. 135). No próximo subtópico, vamos conhecer as melhores práticas de montagem e desmontagem de rolamentos. lubri�cante correto para cada aplicação e 5) Manuseio e armazenamento correto do lubri�cante. A S S I S T I R 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 32/57 Melhores Práticas de Montagem e Desmontagem de Rolamentos Um fator de “sucesso” na utilização de um rolamento é a forma como ele é montado no equipamento. Antes da montagem, é importante consultar o catálogo do fabricante, pois nele há recomendações e a forma correta de realizar a montagem. Alguns cuidados que devem ser tomados na montagem são: veri�car as dimensões do eixo e do cubo; veri�car as tolerâncias exigidas; usar o lubri�cante recomendado pelo fabricante; cuidar para que os elementos rolantes não sofram golpes durante a montagem (NIEMANN, 1971). Em uma instalação típica, o furo do rolamento faz um ajuste de interferência no eixo, enquanto o diâmetro externo da pista faz um ajuste deslizante no furo da carcaça. Na montagem do rolamento em um eixo, ele precisa ser �xado ao eixo, para facilitar a montagem e a desmontagem. SAIBA MAIS O vídeo mostra o passo a passo para a correta montagem e desmontagem do rolamento. O operador deve primeiramente desmontar a peça e levar para onde fará o reparo. Os rolamentos com defeitos podem ser retirados com extrator. Deve-se comparar a especi�cação do rolamento 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 33/57 A �xação pode ser realizada por bucha de �xação, bucha de desmontagem, rebordamento ou contraporca e arruela (NIEMANN, 1971). A Figura 4.5 apresenta dois rolamentos montados em um eixo em que o rolamento da esquerda está apoiado no próprio eixo, que tem um rebaixo, e o rolamento da direita está �xo por um sistema de contraporca. Vamos analisar a �gura a seguir, para entender melhor. para conferir se está montando o rolamento correto. Deve-se veri�car as dimensões do eixo e realizar a montagem com o dispositivo compatível com a aplicação. Para assistir ao vídeo, acesse o link a seguir. A S S I S T I R 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 34/57 Vimos, neste tópico, que os rolamentos precisam de cuidados especiais não só nos cálculos de dimensionamento, como também na sua montagem e lubri�cação. Todos esses cuidados vão resultar em maior vida útil dos rolamentos e em menos dor de cabeça para os usuários. No próximo tópico, vamos tratar de forma mais detalhada de outro tipo de mancal, o mancal de deslizamento. Prezado(a) estudante, você sabia que os mancais de deslizamento são compostos por um elemento cilíndrico que está em contato com a máquina a ser acionada e uma parte �xa chamada de mancal? Como não há elementos rolantes, a lubri�cação exerce um papel fundamental para evitar o contato metal-metal. Neste tópico, vamos estudar os tipos de mancais de deslizamento (que variam de acordo com o tipo de lubri�cação) e seu dimensionamento. Vamos lá então? Mancais de Deslizamento 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 35/57 Principais tipos de Mancais de Deslizamento Podemos começar com uma pergunta. Qual o melhor mancal, o de rolamento ou o de deslizamento? A resposta não é tão simples. Às vezes, o de rolamento é melhor, às vezes, o de deslizamento é melhor e, em outras ocasiões, ambos podem ser utilizados. Então, quando devemos escolher o mancal de deslizamento? Nas seguintes situações, o deslizamento é mais adequado (NIEMANN, 1971): quando o nível de ruído deve ser baixo; quando há fortes impactos e vibrações; quando são desejados mancais bipartidos ou diâmetros pequenos; quando os mancais de deslizamento satisfazem e suas desvantagens não são decisivas. Os mancais de deslizamento são formados por uma parte externa, chamada mancal, e pela parte interna, chamada bucha de deslizamento, e, entre eles, há uma folga e uma camada de lubri�cante, chamada de película (MOTT, 2015). A Figura 4.6, a seguir, apresenta um esquema da geometria do mancal de deslizamento. Vamos analisá-la. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 36/57 Os mancais de deslizamento podem trabalhar com três tipos de lubri�cação (MOTT, 2015): lubri�cação marginal; lubri�cação de película mista; lubri�cação de película completa (hidrodinâmica). A lubri�cação hidrodinâmica é quando as partes móveis e imóveis do sistema estão separadas por uma película completa de lubri�cante que sustenta a carga. Essa lubri�cação não depende da introdução de lubri�cante sob pressão, mas, sim, da existência de um suprimento constante de lubri�cante, por isso é também chamada de lubri�cação de película completa. A lubri�cação marginal é quando há contato entre alguma parte móvel com a imóvel e a lubri�cação de película mista é uma situação intermediária entre a lubri�cação marginal e a de película completa. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 37/57 O material de fabricação do mancal de deslizamento deve atender a algumas condições. Ele deve ter boa resistência mecânica à fadiga, coe�ciente de atrito baixo, boa incrustabilidade, para evitar a incrustação de impurezas, boa condutividade térmica, para manter a temperatura do lubri�cante baixa, boa usinabilidade e boa resistência à corrosão. Os materiais mais utilizados são metais com base de chumbo e estanho, ligas de alumínio, nylon (onde a lubri�cação é problemática) e te�on, que pode ser usado puro ou combinado com cobre ou �bra de vidro (MELCONIAN, 2019). No próximo subtópico, vamos estudar o dimensionamento do mancal de deslizamento. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 38/57 Dimensionamento de Mancais de Deslizamento Existem vários métodos de dimensionamento de mancais de deslizamento a depender do autor. Aqui vamos focar no método de dimensionamento de Melconian (2019). Para facilitar o entendimento, iremos apresentar a solução de um exercício e acompanhar o seu passo a passo. Exercício 1 – Dimensionar o mancal do virabrequim de um automóvel que atuará com lubri�cação forçada com rotação n = 2000 rpm, submetido à ação de uma força F = 20 kN. O diâmetro da árvore é d = 60 mm, conforme ilustrado na Figura 4.7, a seguir (MELCONIAN, 2019, p. 340): O mancal possui as seguintes características: ➔ Material: bucha de bronze ao chumbo 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 39/57 ➔ Temperatura ambiente: t = 50°C ➔ Coe�ciente de atrito: 𝜇 = 0,0025 ➔ Relação largura/diâmetro: b/d = 0,5 ➔ Folga do mancal: 𝜑 = 0,002 ➔ Espessura da película lubri�cante: h = 5𝜇m Pede-se para dimensionar: a) Velocidade periférica da árvore (v) b) Pressão admissível (p) c) Largura do mancal (b) d) Diâmetro externo da bucha (De) e) Espessura da fenda do lubri�cante (hr) f) Potência de atrito (Pat) g) Vazão do lubri�cante (Q) h) Temperatura �nal do lubri�cante (tf) Solução: a) Velocidade periférica da árvore (v) A velocidade periférica da árvore é encontrada usando a equação: (Equação 7) Em que: v = velocidade periférica da árvore [rad/s] a v = π.r.n30 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010…40/57 n = rotação [rpm] r = raio da árvore [m] Substituindo os valores (r = d/2 = 60/2 = 30 mm = 0,03 m) e n = 2000 rpm, temos: ⇒ v = 6,28 m/s b) Pressão admissível (p) A pressão admissível é dada por: (Equação 8) O valor de (pv)máx é encontrado na Tabela 4.5, a seguir: v = π.0,03.2000 30 p = (pv)m xá v 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 41/57 Tabela 4.5 - Características do bronze Fonte: Adaptada de Melconian (2019, p. 335). #PraCegoVer: a tabela tem quatro colunas e oito linhas. Na primeira linha, está indicado o cabeçalho da tabela, da esquerda para a direita, está indicado: “v (m/s)”, “p (N/mm²)”, “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “Observação”. Na segunda linha, estão indicados os dados de “8” para a “v (m/s)”, “-” para “p (N/mm²)”, “30” para “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “lubri�cação forçada” para “Observação”. Na terceira linha, estão indicados os dados de “3,5” para a “v (m/s)”, “-” para “p (N/mm²)”, “2,0 a 3,0” para “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “Lubri�cação com anel de óleo” para “Observação”. Na quarta linha, estão indicados os dados de “0,9” para a “v (m/s)”, “-” para “p (N/mm²)”, “2,0 a 3,0” para “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “Lubri�cação a graxa” para “Observação”. Na quinta linha, estão indicados os dados de “0,5” para a “v (m/s)”, “-” para “p (N/mm²)”, “1,5 a 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 42/57 2,0” para “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “Utilização em rodas” para “Observação”. Na sexta linha, estão indicados os dados de “0,3” para a “v (m/s)”, “-” para “p (N/mm²)”, “1,5 a 2,0” para “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “Utilização em tambores e polias” para “Observação”. Na sétima linha, estão indicados os dados de “0,05” para a “v (m/s)”, “15,0” para “p (N/mm²)”, “-” para “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “Utilização em articulações” para “Observação” e, na oitava linha, estão indicados os dados de “-” para a “v (m/s)”, “40,0” para “p (N/mm²)”, “-” para “(pv)máx (N/mm².m/s)” e “Utilização em máquinas manuais” para “Observação”. Como o exercício indica que a lubri�cação é forçada, utilizamos (pv)máx = 30 N/mm².m/s e temos, então, para o cálculo de p: ⇒ p = 4,8 N/mm² c) Largura do mancal (b) Foi dado, no problema, que a relação entre a largura do mancal e o diâmetro é b/d = 0,5. Se d = 60 mm então b = 60.0,5 ⇒ b = 30 mm d) Diâmetro externo da bucha (De) O diâmetro externo da bucha é calculado por: De = 1,5.d (Equação 9) De = 1,5.60 mm ⇒ De = 90mm e) Espessura relativa de fenda do lubri�cante (hr) A espessura relativa da fenda do lubri�cante é calculada pela razão entre a espessura da película lubri�cante (h) pela folga do mancal (𝜑) multiplicada pelo raio, sendo: (Equação 10) p = 30 N/m .m/sm2 6,28 m/s =hr h φ.r 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 43/57 Substituindo os valores, temos (h = 5 𝜇m = 0,005 mm, r = 30 mm e 𝜑 = 0,002): ⇒ hr = 0,08 (adimensional) f) Potência de atrito (Pat) A potência de atrito é dada pelo produto da força pela velocidade e pelo coe�ciente de atrito, em que: (Equação 11) Em que: Pat = Potência de atrito [W] 𝜇 = coe�ciente de atrito [adimensional] F = Força [N] v = velocidade periférica [m/s] Substituindo os valores (v foi encontrado na letra a) v = 6,28, F e 𝜇 foram dados no problema, então: ⇒ Pat = 314 W g) Vazão do lubri�cante (Q) A vazão do lubri�cante é calculada pela equação: (Equação 12) Em que: Q = vazão do lubri�cante [mm³/s] d = diâmetro da árvore [mm] b = largura do mancal [mm] =hr 0,005 mm (0,002).(30 mm) = μ.F . vPat = 0, 0025. (20.000 N) . (6, 28 m/s)Pat Q = .b.μ.nd2 19,2.θ 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 44/57 𝜇 = coe�ciente de atrito [adimensional] 𝜃 = coe�ciente de aquecimento [adimensional] O coe�ciente de aquecimento é encontrado no grá�co mostrado na Figura 4.8. Em que a �gura da esquerda (4.8a) mostra o grá�co para aplicação geral, e o grá�co da direita (4.8b) mostra o valor do coe�ciente para o exercício em que, no eixo das abscissas, entramos com o valor da espessura de fenda do lubri�cante (hr) e vamos até a curva da relação largura diâmetro (b/d) correspondente e, então, no eixo das ordenadas, encontramos o valor do coe�ciente de aquecimento, que, para esse caso, é 𝜃 = 6. Substituindo os valores na Equação 12 temos: Figura 4.8 - Coe�ciente de aquecimento Fonte: Adaptada de Melconian (2019, p. 339). #PraCegoVer: a �gura apresenta dois grá�cos do coe�ciente de aquecimento. À esquerda, o grá�co geral, em que, no eixo das abscissas, estão os valores da espessura de fenda do lubri�cante (hr), que vai de 0,1 a 0,5. No corpo do grá�co, estão as curvas da relação largura diâmetro (b/d), curvas B=D, B=½.D, B=1/3D e B= 1/4D e, no eixo das ordenadas, estão os valores do coe�ciente de aquecimento, que vai de 0 a 30. O grá�co da direita é igual ao da esquerda, com a diferença que está indicado em vermelho o ponto do exercício onde hr = 0,08, B=½.D e 𝜃 = 6. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 45/57 ⇒ Q = 4.687,5 mm³/s = 4,687 ml/s (1 l = 1 dm³ = 10 mm³) h) Temperatura �nal do lubri�cante (t ) A temperatura �nal do lubri�cante será igual à temperatura de saída do óleo menos a temperatura de entrada do óleo mais a temperatura ambiente, em que: (Equação 13) Em que: t = temperatura �nal do óleo [°C] t = temperatura de saída do óleo [°C] t = temperatura de entrada do óleo [°C] t = temperatura ambiente [°C] A variação da temperatura (𝛥t) é dada por: (Equação 14) Em que: pm = pressão média [N/mm²] 𝜃 = coe�ciente de aquecimento [adimensional] 𝛽 = coe�ciente térmico do lubri�cante [N/mm².°C] Quando t vai de 20°C a 110°C e t de 35°C a 55°C, então, 𝛽 = 1,65 N/mm².°C Q = .30.0,0025.2000602 19,2.6 6 f = ( − ) + tf ts te ta f s e a Δt = ( − ) = ts te pm. θ β s e 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 46/57 A pressão média é encontrada por meio da razão entre a força e a área, ou seja: (Equação 15) Então, calculamos inicialmente a pressão média (b = 30 mm, d = 60 mm e F = 20.000 N): ⇒ pm = 11,1 N/mm2 Em seguida, calculamos o 𝛥t: ⇒ ⇒ Então, a temperatura �nal será a soma da temperatura ambiente com o 𝛥t: ⇒ t = 40°C + 50°C ⇒ t = 90°C Agora que já vimos o dimensionamento do mancal de deslizamento, vamos fazer uma atividade? Conhecimento Teste seus Conhecimentos (Atividade não pontuada) O mancal de deslizamento de um motor elétrico em bucha de bronze ao chumbo com rotação n = 1100 rpm está submetido a uma carga radial F = 6 kN e o diâmetro do rotor é d = 80 mm. Considere a lubri�cação em anel de pm = F b.d pm = 20.000N30 mm.60 mm Δt = pm. θ β Δt = 11,1. 6 1,65 Δt ≃ 40 C ∘ = Δt + tf ta f f 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 47/57 óleo, coe�ciente de atrito de 0,0025 e relação b/d = 0,75. A pressão admissível (p) e a pressão média (pm) são, respectivamente: a) p = 1,25 N/mm²; pm = 0,65 N/mm².b) p = 0,65 N/mm²; pm = 1,25 N/mm². c) p = 0,43 N/mm²; pm = 1,87 N/mm². d) p = 0,65 N/mm²; pm = 0,87 N/mm². e) p = 0,65 N/mm²; pm = 1,87 N/mm². 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 48/57 Material Complementar W E B Mancais de rolamentos – ENGENHARIA CARGA RÁPIDA – aula de bolso em 7min Ano: 2016 Comentário: O vídeo apresenta as principais características de mancais de deslizamento e do rolamento e traz um passo a passo do dimensionamento de um rolamento, para ser utilizado em uma ponte rolante, e a seleção do rolamento no catálogo do fabricante, o que ajuda a entender melhor o dimensionamento e a seleção desses elementos. Para conhecer mais sobre o vídeo, acesse o link a seguir. ASS IST IR https://www.youtube.com/watch?v=oVEMs3WHzeo 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 49/57 L I V R O Análise de falhas em equipamentos de processo – mecanismo de danos e casos práticos Editora: Interciência Autores: André da Silva Pelliccione et al. ISBN: 9788571933286 Comentário: O livro aborda os diversos tipos de falhas que podem ocorrer nos processos e suas implicações quanto à segurança no trabalho, quanto aos impactos ambientais, quanto à con�abilidade do processo e dos equipamentos e o impacto nos custos diretos e indiretos relativos à produção. Além da parte teórica, o livro apresenta situações práticas. O conhecimento sobre as possíveis falhas que podem ocorrer em um processo ajuda no correto dimensionamento dos elementos para que elas sejam evitadas ou minimizadas. 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 50/57 Conclusão Caro(a) estudante! Finalizamos nosso estudo e, como você pôde ver, os elementos de apoio podem ser guias, buchas e mancais. Em nossa jornada, você também aprendeu a dimensionar um mancal de rolamento, podendo calcular a capacidade de carga estática ou dinâmica e também determinar a vida útil dos rolamentos. Com esses dados calculados, é possível escolher o rolamento que mais se aplica à sua situação. Vimos, também, algumas considerações e cuidados com a montagem e lubri�cação dos rolamentos. Quanto aos mancais de deslizamento, podemos calcular a velocidade periférica e a pressão admissível, bem como a temperatura �nal do óleo. Outros cálculos também são necessários para o dimensionamento desse tipo de mancal, como o cálculo da vazão do lubri�cante. Este material foi produzido de forma a explorar vários conteúdos e fornecer possibilidades conceituais para você, estudante. Espero que tenha gostado! Referências 5 ERROS cometidos na lubri�cação de rolamento. [S. l.: s. n.], 2021. 1 vídeo (6min05s). Publicado pelo canal Portal 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 51/57 da Inspeção. Disponível em: https://www.youtube.com/watch? v=DljcndmX7eo. Acesso em: 06 jun. 2021. COMO fazer a correta interpretação das designações dos rolamentos. [S. l.: s. n.], 2021. 1 vídeo (6min51s). Publicado pelo canal CEGTec - Educação Pro�ssional. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=6JVeba71lhY. Acesso em: 06 jun. 2021. DIFERENÇA entre os rolamentos rígidos de esferas & contato angular. [S. l.: s. n.], 2020. 1 vídeo (4min30s). Publicado pelo canal CEGTec - Educação Pro�ssional. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=a0DA73VjGcA. Acesso em: 06 jun. 2021. FRANCESCHI, A.; ANTONELLO, M. G. Elementos de máquinas. Santa Maria: EdTech, 2014. GENERAL FAG Catálogo. Rolamentos FAG. Catálogo WL 41 520/3 PB. 1999. Disponível em: https://www.generalt.com.br/Catalogo%20General%20Fag.pdf. Acesso em: 07 jun. 2021. MANCAIS de rolamentos – ENGENHARIA CARGA RÁPIDA – aula de bolso em 7min. [S. l.: s. n.], 2020. 1 vídeo (12min32s). Publicado pelo canal Engenharia Carga-Rápida. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=oVEMs3WHzeo. Acesso em: 06 jun. 2021. MELCONIAN, S. Elementos de máquinas. 11. ed. São Paulo: Saraiva Educação SA, 2019. MONTAGEM bucha de �xação sob rolamento autocompensador de rolos com chave de gancho. [S. l.: s. n.], 2017. 1 vídeo (4min11s). Publicado pelo canal Bglbuchasbgl. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=ZtBg5JpgNB0. Acesso em: 06 jun. 2021. MONTAGEM e desmontagem de rolamentos. [S. l.: s. n.], 2013. 1 vídeo (12min26s). Publicado pelo canal NTNSNRBRASIL. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=DljcndmX7eo https://www.youtube.com/watch?v=6JVeba71lhY https://www.youtube.com/watch?v=a0DA73VjGcA https://www.generalt.com.br/Catalogo%20General%20Fag.pdf https://www.youtube.com/watch?v=oVEMs3WHzeo https://www.youtube.com/watch?v=ZtBg5JpgNB0 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 52/57 https://www.youtube.com/watch?v=GTtg9T5WO-s. Acesso em: 06 jun. 2021. MOTT, R. L. Elementos de máquinas em projetos mecânicos. 5. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2015. NIEMANN, G. Elementos de máquinas: vol. 1. São Paulo: Editora Blucher, 1971. TELECURSO 2000. Pro�ssionalizante de mecânica – elementos de máquinas: Volume I. Porto Alegre: Editora Globo, 2000. https://www.youtube.com/watch?v=GTtg9T5WO-s 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 53/57 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 54/57 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 55/57 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 56/57 09/09/2021 E-book https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736010… 57/57
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