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SENA I – P E T R O B RAS139

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Monitoramento e controle de processos

MancaisMancais

s eixos das máquinas geralmente trabalham assentados em apoios.

Quando um eixo gira em um apoio, transmite a este os seus esforços e

produz atrito de escorregamento entre a superfície do eixo e a superfície

do apoio. Observe a foto abaixo.

Unidade 2

Os mancais têm a função de suportar os eixos que os atravessam e todo

o subconjunto móvel da máquina montado neste eixo. Eles restringem os

graus de liberdade do eixo, permitindo apenas o movimento de rotação

(em alguns casos movimento axial); garantem as folgas entre as partes

móveis e estacionárias da máquina; suportam os esforços radiais e/ou

axiais que atuam sobre o conjunto, bem como vibrações; e principalmen-

te reduzem o atrito, eliminando desgaste e aquecimento excessivos e di-

minuindo a perda de energia.

OO

Mancais


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Os mancais classificam-se de acordo com os esforços que suportam e

podem ser:

Radiais – Eles suportam cargas radiais e impedem o deslocamento do

eixo no sentido transversal. Não suportam cargas axiais

Axiais – Eles suportam cargas axiais e impedem o deslocamento do

eixo no sentido longitudinal. Não suportam cargas radiais

Mistos – Eles suportam cargas axiais e radiais e impedem o desloca-

mento do eixo tanto no sentido transversal quanto no longitudinal

Os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamentos.

Mancais de deslizamento

São, em geral, corpos cilíndricos ocos, que envolvem os eixos com uma de-

terminada folga (0,0006d a 0,001d) e suportam esforços radiais. Normal-

mente são peças bipartidas com ranhuras na parte interna (mancais bipar-

tidos), mas podem ser inteiriças (denominadas buchas). Quando têm pa-

redes delgadas, são chamadas de casquilhos. Observe a Figura 4.

A folga permite a

livre rotação, neutrali-

za pequenos desali-

nhamentos, compensa

dilatações, assim como

possibilita a entrada

do lubrificante e a for-

mação da película. Os

sulcos ou ranhuras, de

diferentes formatos e

localização, facilitam a

distribuição do lubrifi-

cante por toda a cir-

cunferência. São feitos

de materiais macios,

como o bronze e ligas

de metais leves.

FIGURA 4 MANCAIS DE DESLIZAMENTO

RANHURAPARA ÓLEO

SUPERFÍCIERASPADA

CHANFROS DIREÇÃODA PRESSÃODO EIXO

DIREÇÃODE ROTAÇÃO


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2


Eles são fixados externamente em suportes ou internamente em cavi-

dades no equipamento. O uso de lubrificantes reduz o atrito de escorre-

gamento e melhora a eficiência da montagem, permitindo aumentar a ro-

tação do eixo. São usados em máquinas pesadas, com grandes carrega-

mentos ou em equipamentos de baixa rotação, pois a baixa velocidade evi-

ta superaquecimento dos componentes expostos ao atrito.

Existem mancais para esforços axiais, denominados mancais de escora,

horizontais e verticais. Nos horizontais, o eixo possui anéis de escora que

se ajustam aos rebaixos radiais do mancal. Nos verticais, o anel de escora

do eixo é apoiado no disco de encosto, estacionário. Veja a Figura 5.

Um tipo especial de mancal axial (denominado Kingsbury), para esfor-

ços severos em ambas as direções, é muito utilizado em unidades de

processo. Ele é um anel de escora, apoiado em sapatas oscilantes ou fi-

xas, montadas nos anéis de nivelamento (que fazem o papel das buchas).

Ver na Figura 5 o esquema do mancal axial que aparece ao lado.

FIGURA 5 MANCAL AXIAL

COLAR DE ESCORA

SUPERFÍCIE REBAIXADA

RANHURAS DE RETORNO DO ÓLEO

DISCO FIXO DE APOIO

ANEL DE ASSENTO ESFÉRICO

CARGA

ROTAÇÃO

RANHURA DE DISTRIBUIÇÃO


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Os sistemas de lubrificação mais usados para mancais de deslizamen-

to são por gravidade (copos conta-gotas); por salpico (anel e colar); e por

sistema forçado (circulação). Observe na Figura 6 os sistemas de lubrifi-

cação dos mancais.

Mancais de rolamentos

Quando se necessita de mancais com maior velocidade e menor atrito, o

mancal de rolamentos é o mais adequado. Ele elimina o atrito de escorrega-

mento, introduzindo os rolamentos. Estes rolamentos reduzem ao máximo as

perdas de energia e são geralmente constituídos de dois ou mais anéis com

sulcos ou pistas, entre os quais são montados os rolamentos (esferas ou ro-

los), e a gaiola. Um dos anéis é montado no eixo e o outro no equipamento.

Os rolamentos, em sua maioria, são cilíndricos, com o anel externo

montado em caixas de suporte padronizadas ou no próprio corpo da má-

quina, e o anel interno montado diretamente no eixo.

FIGURA 6 SISTEMAS BÁSICOS DE LUBRIFICAÇÃO

Lubrificação manual

Copo com torcida ou mecha

Lubrificação com agulha ou vareta

Copo conta-gotas


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A gaiola mantém as esferas ou os rolos separados uns dos outros quando

o rolamento está trabalhando. Em alguns casos o eixo é fixo, e a peça gira,

como em polias, sendo normalmente produzidos em aços de diferentes

ligas, dependendo da aplicação.

Quanto aos rolamentos, os mancais de rolamentos podem ser:

De esferas

Os rolamentos são esferas e apropriados para rotações mais elevadas

De rolos

Os rolamentos podem ser cilíndricos, cônicos ou barriletes (abaulados).

Estes rolamentos suportam cargas maiores e devem ser usados em velo-

cidades menores

De agulhas

Os rolamentos, de pequeno diâmetro e grande comprimento, são reco-

mendados para mecanismos oscilantes, com cargas elevadas e choques,

onde o espaço radial é limitado.

Na lubrificação de mancais de rolamentos, são usados óleos ou graxas.

As graxas são os lubrificantes mais usados, para aplicações normais ou

para ambientes muito agressivos (presença de poeira ou gases corrosivos).

Os óleos são para aplicações de altas rotações e temperaturas e para eles,

normalmente, não é necessária a lubrificação forçada. Eles são aplicados

por gravidade, por imersão ou por anéis em banho de óleo.

A lubrificação insuficiente implica desgaste prematuro e em excesso

implica aquecimento, espuma e consumo de potência excessivos.

Vantagens

Menor atrito e aquecimento

Baixa exigência de lubrificação

Intercambialidade

Não há desgaste do eixo

Pequeno aumento da folga durante a vida útil

COMPARAÇÃO COM OS MANCAIS DE DESLIZAMENTO E SELEÇÃO


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Desvantagens

Maior sensibilidade a choques

Maiores custos de fabricação

Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo

Não suportam cargas tão elevadas quanto os mancais de deslizamento

Ocupam maior espaço radial

Os mancais de rolamentos são selecionados conforme as medidas do

eixo; o diâmetro interno e externo; a largura; o tipo de solicitação e de

carga; e a rotação.

Rolamentos rígidos

de esferas

São particularmente versáteis,

de construção simples, não-se-

paráveis, capazes de operar em

altas velocidades e robustos em

operação, exigindo pouca ma-

nutenção. Devido a essas propri-

edades e seu preço favorável,

eles são os tipos mais utilizados.

Rolamentos de

rolos cilíndricos

São de uma carreira de rolos e

com gaiola, as quais podem su-

portar cargas radiais pesadas e

operar em altas velocidades.

Sem gaiola, eles podem su-

portar particularmente cargas

radiais pesadas, mas não em

velocidades tão altas como os

rolamentos com gaiola. Obser-

ve o que você leu na Figura 8.

FIGURA 7 ROLAMENTOS

Rígidos de esfera

FIGURA 8 ROLAMENTOS

De rolos cilíndricos

ALGUNS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE MANCAIS DE ROLAMENTOS


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De rolos cônicos

Rolamentos de rolos cônicos

Eles têm as pistas dos anéis internos e exter-

nos cônicos, entre os quais os rolos cônicos são

dispostos, e adequados para cargas combinadas

(radial e axial). Ver Figura 9.

A capacidade de suportar carga axial dos

rolamentos é determinada pelo ângulo da pis-

ta do anel externo. Quanto maior este ângulo,

maior a capacidade de carga axial. Os rola-

mentos de rolos cônicos são do tipo separável.

Rolamentos de agulhas

Eles têm alta capacidade de suportar cargas e

são delgados, por isso, extremamente apropriados para aplicações onde

o espaço é limitado.

Rolamentos autocompensadores de esferas

Eles possuem duas carreiras de esferas e uma pista comum côncava no anel

interno. Os rolamentos são conseqüentemente autocompensadores e in-

sensíveis ao desalinhamento angular do eixo, em relação à caixa.

Rolamentos autocompensadores de rolos

Possuem duas carreiras de rolos com uma pista comum no anel externo.

As duas pistas do anel interno estão inclinadas, em ângulo, em relação

ao eixo do rolamento. Os rolamentos são auto-alinháveis e conseqüen-

temente insensíveis aos erros de alinhamen-

to do eixo em relação à caixa e à flexão do

eixo. Além das cargas radiais, os rolamentos

podem também suportar cargas axiais, atuan-

do em ambos os sentidos.

Rolamentos combinados de agulhas

São formados por um rolamento radial de agu-

lhas, combinado com um axial. Eles são ade-

quados para cargas axiais pesadas, velocidades

muito altas ou lubrificação inadequada. Obser-

ve a Figura 10.

FIGURA 9 ROLAMENTOS

FIGURA 10 ROLAMENTOS

Combinados de agulhas


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Rolamentos de esferas de contato angular

Possuem um encosto em cada anel, formando o ângulo das pistas com a

face do rolamento. São particularmente adequados para acomodação si-

multânea da ação da carga radial e axial.

Rolamentos axiais de agulhas

São rolamentos de escora compactos, simples e podem suportar somente

cargas axiais, atuando em sentido único.

Rolamentos axiais de esferas

São adequados para suportar car-

gas puramente axiais nas constru-

ções de direção simples e dupla.

Veja a Figura 11.

Rolamentos axiais de

rolos cilíndricos

Eles podem suportar cargas axiais

pesadas, são insensíveis a cargas de choque e proporcionam rigidez na dis-

posição dos rolamentos, o que requer pouco espaço axial.

Rolamentos axiais de rolos cônicos

Eles permitem arranjos de rolamentos axialmente muito compactos, que

podem suportar cargas axiais pesadas, sendo rígidos e insensíveis às car-

gas de choques.

Rolamentos axiais de

duas carreiras de esferas

de contato angular

São adequados para aplicações

em que a capacidade de suportar

alta carga, alta rigidez axial e bai-

xo atrito ao torque são importan-

tes. Podem suportar altas cargas

radiais e axiais, sendo capazes de

trabalhar em altas velocidades.

Observe a Figura 12.


Axiais de esfera de contato angular


Axiais de esferas


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De modo geral, um rolamento danificado freqüentemente apresenta uma

combinação de falhas em estágio primário e secundário.

Falhas em estágio primário

Desgaste

Endentações

Arranhamento

Deterioração de superfície

Corrosão

Dano por corrente elétrica

Falhas em estágio secundário

Descascamento

Trincas

FALHAS EM ROLAMENTOS


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Os mancais têm a função de suportar os eixos que o atravessam. Eles restringem os grausde liberdade do eixo, permitindo apenas o movimento de rotação (em alguns casosmovimento axial); garantem as folgas entre as partes móveis e estacionárias da máquina esuportam os esforços radiais e/ou axiais que atuam sobre o conjunto, bem como vibrações.E principalmente reduzem o atrito, eliminando desgaste e aquecimento excessivos, assim comoa perda de energia. Os mancais classificam-se de acordo com os esforços que suportam.

MANCAIS 11RESUMO

CLASSIFICAÇÃODOS MANCAIS

Radiais

1

MANCAIS DEDESLIZAMENTO

São corpos cilíndricos ocos, que envolvem oseixos com uma determinada folga e suportamesforços radiais. São fixados externamente emsuportes, ou internamente em cavidades noequipamento. O uso de lubrificantes reduz oatrito de escorregamento. Existem mancaispara esforços axiais, denominados mancais deescora, horizontais e verticais. Eles possuemanéis de escora que se ajustam aos rebaixosradiais do mancal ou se apóiam no disco deencosto, estacionário.

Os sistemas de lubrificação mais usados paramancais de deslizamento são:

Por gravidade

Por salpico

Por sistema forçado

2

Axiais Mistos

LUBRIFICAÇÃO DE MANCAISDE ROLAMENTOS

Na lubrificação de mancais de rolamentos, sãousadas as graxas, para aplicações normais oupara ambientes muito agressivos, e os óleos,para aplicações de altas rotações etemperaturas. São aplicados por gravidade, porimersão ou por anéis em banho de óleo.

4

MANCAIS DEDESLIZAMENTO

São constituídos de dois ou mais anéis com sulcosou pistas, entre os quais são montados osrolamentos (esferas ou rolos), e a gaiola. Um dosanéis é montado no eixo e o outro no equipamento.

Quanto aos rolamentos, os mancais derolamentos podem ser:

De esferas

De rolos

De agulhas

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COMPARAÇÃO COM OS MANCAISDE DESLIZAMENTO E SELEÇÃO

VANTAGENS

Menor atrito e aquecimento

Baixa exigência de lubrificação

Intercambialidade

Não há desgaste do eixo

Pequeno aumento da folga durante a vida útil

DESVANTAGENS

Maior sensibilidade a choques

Maiores custos de fabricação

Tolerância pequena para carcaça ealojamento do eixo

Não suportam cargas tão elevadas quanto osmancais de deslizamento

Ocupam maior espaço radial

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2


Tome NotaTome Nota

PRINCIPAIS TIPOS DEMANCAIS DE ROLAMENTOS

Rolamentos rígidos de esferas

Rolamentos de rolos cilíndricos

Rolamentos de rolos cônicos

Rolamentos de agulhas

Rolamentos autocompensadores de esferas

Rolamentos autocompensadores de rolos

Rolamentos combinados de agulhas

Rolamentos de esferas de contato angular

Rolamentos axiais de agulhas

Rolamentos axiais de esferas

Rolamentos axiais de rolos cilíndricos

Rolamentos axiais de rolos cônicos

Rolamentos axiais de duas carreiras deesferas de contato angular

7

OS MANCAIS DE ROLAMENTOSSÃO SELECIONADOS CONFORME

As medidas do eixo

O diâmetro interno

O diâmetro externo

A largura

O tipo de solicitação

O tipo de carga

A rotação

6

MANCAIS 22RESUMO

FALHAS EMROLAMENTOS

Desgaste

Endentações

Arranhamento

Deterioração de superfície

Corrosão

Dano por corrente elétrica

Descascamento

Trincas

8

Tome NotaTome Nota

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