aula 08 - rolamentos e mancais

Disciplina

Introdução ao Projeto de Sistemas Mecânicos

Aula 8Conteúdo

• Elementos de apoio. Rolamentos e Mancais

•4-202 protec (projetista de máquinas)

•6-74 protec (desenhista de máquinas) 1

Objetivo

Conhecer e identificar os diferentes tipos de rolamentos e mancais.

Bibliografia

Apostilas sobre Rolamentos e Mancais, Pasta 229.

Site: http://labinfo.cefetrs.edu.br/professores/durval/maq1/telecurso%202000%20-%20elementos%20de%20m%E1quinas/

www.skf.com

www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=pt&newlink=1_0_1b

2

Elementos de apoioElementos de apoio

Tipos de Elementos de apoio:

Rolamentos

Mancais

3

Rolamentos

4

AplicaçõesAviões

Ônibus e Caminhões

Navios

Automóveis

Indústrias

Eletrodomésticos

Tratores

Máquinas e Equipamentos

Eletroeletrônicos

5

Aplicação em uma equipe médica

(tomografia axial computarizada)

6

Anel Externo

Gaiola

Elemento rolante

Pistas de Rolagem

Anel Interno

Partes de um rolamentoPartes de um rolamento

7

Anel externo

Anel interno

Elemento rolante

Elemento rolante

Gaiola

Gaiola

Partes de um rolamentoPartes de um rolamento

8

9 Diâmetro do ressalto do anel externo

10 Ranhura do anel de retenção

11 Anel de retenção

12 Face lateral do anel externo

13 Ranhura de ancoragem do vedante

14 Pista do anel externo

15 Pista do anel interno

16 Ranhura de vedação

17 Face lateral do anel interno

18 Chanfro

19 Diâmetro médio do rolamento1 Anel interno

2 Anel externo

3 Corpo rolante: esfera, rolo cilíndrico, agulha, rolo cônico, rolo autocompensador

4 Gaiola

5 Placa de vedação. Vedação – feita de elastômero, com contato

6 Diâmetro externo do anel externo

7 Furo do anel interno

8 Diâmetro do ressalto do anel interno9

Esferas

Classificação dos rolamentos segundo o tipo de elemento rolanteClassificação dos rolamentos segundo o tipo de elemento rolante

10

Esferas

Rolos Cilíndricos


11

Esferas

Rolos Cilíndricos

Agulhas


12

Esferas

Rolos Cilíndricos

Agulhas

Autocompensador de Rolos


13

(7)

Rolos Cônicos

Esferas

Rolos Cilíndricos

Agulhas



14

(7)

Rolos Cônicos

Esferas

Rolos Cilíndricos

Agulhas



15

Rolamento rígido de esferas

Tipos de rolamentosTipos de rolamentos

com vedantes de contato

modelo básico aberto

16


Rolamento rígido de esferas, de duas carreiras

17

Rolamento de esferas com contato angular


Modelo básico

Alta precisão

18


Rolamento de esferas de quatro pontos de contato

19

Rolamento autocompensador de esferas, modelo básico aberto

Rolamento autocompensador de esferas com vedantes de contato

Rolamento autocompensador de esferas com anel interno prolongado

20

Rolamento de rolos cilíndricos, uma carreira


NU NJ NUPN

Tipos NU, N, NJ, NUP

21

Rolamento de rolos cilíndricos, duas carreiras.

Rolamento de rolos cilíndricos, quatro carreiras.

22

Rolamento de agulhas


23

Rolamento de rolos cônicos


24

Rolamento de rolos cônicos, duas carreiras

Rolamento de rolos cônicos, quatro carreiras

Rolamento de rolos cônicos, uma carreira

25

Rolamento de rolos esféricos


Rolamento autocompensador de rolos com vedantes de contato

Rolamento autocompensador de rolos, modelo básico aberto

26

Rolamento axial de esferas


Rolamento axial de esferas, de escora simples

Rolamento axial de esferas , de escora dupla.

27

Rolamento axial de rolos


Rolamento axial de rolos cilíndricos, escora simples

Rolamento axial de rolos cônicos, escora simples

28

Rolamentos de esferas

Rolamentos radiais de

esferas

Rolamentos axiais de esferas

29

Rolamentos de rolos

Rolamentos radiais de

rolos

Rolamentos axiais de

rolos

30

Carga Radial

Tipos de Cargas

31

Carga Carga Radial Radial

Carga Axial

Tipos de Cargas

32

Carga

Combinada

Tipos de Cargas

33

Para cargas altas e quando os diâmetros de eixo são grandes, os rolamentos de rolos são normalmente a escolha mais apropriada.

Magnitude da cargaA magnitude da carga é um dos fatores que normalmente determinam o tamanho do rolamento a ser usado.

Geralmente, rolamentos de rolos são capazes de suportar cargas mais pesadas que rolamentos de esferas de tamanho similar.

Os rolamentos de esferas são mais empregados onde as cargas são leves ou moderadas.

Os rolamentos que tenham um conjunto completo de corpos rolantes (sem gaiola) podem acomodar cargas mais pesadas que os rolamentos correspondentes com gaiola.

34

Rolamento rígido de esferas, de uma carreira de esferasRolamento rígido de esferas, de uma carreira de esferas

São os mais comum dos rolamentos.

Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas.

Sua capacidade de ajustagem angular é limitada, por isso é necessário um perfeito alinhamento entre o eixo e os furos da caixa.

RepresentaçãoRepresentação

Simplificada Simbólica

35

Rolamento de contato angular de uma carreira de esferasRolamento de contato angular de uma carreira de esferas

Admite cargas axiais somente em um sentido e deve sempre ser montado contra outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido contrario.



36

São apropriados para cargas radiais elevadas.

Seus componentes são separáveis, o que facilita a montagem e desmontagem, segundo o tipo.



Rolamento de rolo cilíndricoRolamento de rolo cilíndrico

37

Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais em um sentido.

Só suporta cargas radiais

Rolamento de rolo cilíndricoRolamento de rolo cilíndrico

38

NU NJ NUPN

39

Rolamento autocompensador de esferasRolamento autocompensador de esferas

Rolamento de duas carreiras de esferas.

Com pista esférica no anel externo, o que lhe confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, de compensar possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo.



40

Seu emprego é particularmente indicado para construções em que se exige uma grande capacidade para suportar carga radial e a compensação de falhas de alinhamento.

Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos

41

È um rolamento adequado aos 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 da carga.

Rolamento autocompensador de duas carreiras de rolosRolamento autocompensador de duas carreiras de rolos



42

Além de cargas radiais em um sentido, 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.

Rolamento de rolos cônicosRolamento de rolos cônicos



43

Têm a vantagem de ser desmontáveis

44

Ambos os tipos de rolamento axial de esfera (escora simples e escora dupla dupla) admitem elevadas cargas axiais.

Para que as esferas sejam guiadas firmemente em suas pistas, é

necessário a atuação permanente de uma carga axial mínima.

Rolamento axial de esferaRolamento axial de esfera



45

È utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado.

Rolamento de agulhaRolamento de agulha

Possui uma seção transversal muito fina em comparação com os rolamentos de rolos comuns.

48

Rolamentos Combinados Combinam elementos rolantes como agulhas e esferas.

49

http://www.globorolamentos.com.br/fornecedores.htm51

NACHI A NACHI FUJIKOSHI CORP, é uma empresa multinacional fundada em 1928. Sua matriz localiza-se na província de Toyama no Japão.

A NACHI BRASIL LTDA. foi fundada em 1972 e é uma das subsidiárias da NACHI FUJIKOSHI CORP, tendo começado suas atividades em 1973. Localiza-se em Mogi das Cruzes – SP.

http://www.nachi.com.br

52

SKF O Grupo SKF é um dos fornecedores líderes globais de produtos, soluções para clientes e serviços no ramo de rolamentos e vedantes. É fundada em Suécia no ano 1907.

http://www.skf.com

53

INA Um dos líderes mundiais em componentes automotivos, industriais e aeroespaciais, o Grupo Schaeffler está presente na América do Sul por meio de suas três principais marcas: INA, FAG e LuK, com plantas fabris localizadas no Brasil.

http://www.ina.com.br

54

NSK Fundada no ano 1916 em Japão

http://www.nsk.com.br

55

Principais medidas de um rolamento (Dimensões básicas)Principais medidas de um rolamento (Dimensões básicas)

Rolamentos radiais (excluindo rolamentos de rolos cônicos)

Rolamentos de rolos cônicos

Rolamentos axial uni-direcional

O diâmetro do furo do rolamento (d)

O diâmetro externo (D)

Largura/altura (B e T)

As dimensões dos cantos (r)

56

Sistema de designação de rolamentos, segundo SKF

Prefixo

Espaço

Designação básica

Espaço, linha ou linha inclinada

Sufixo

57

NU 1006 4310 ATN916003-2Z

TN9

Gaiola moldada por injeção de poliamida 6,6 reforçada com fibra de vidro, centrada nos corpos rolantes

58

Designação básica para os rolamentos de Designação básica para os rolamentos de rolos e de esferas padrões rolos e de esferas padrões

O primeiro algarismo ou a primeira letra ou combinação de letras identifica o tipo de rolamento; o tipo de rolamento real pode ser visto na apresentação

59

Designação básicaDesignação básica

Os dois algarismos seguintes identificam a série de dimensões ISO;

o primeiro algarismo indica a série de larguras ou alturas (dimensões B, T ou H, respectivamente),

e o segundo, a série de diâmetros (dimensão D).

60


Os dois algarismos seguintes identificam a série de dimensões ISO;

o primeiro algarismo indica a série de larguras ou alturas (dimensões B, T ou H, respectivamente),

e o segundo, a série de diâmetros (dimensão D).

61


os últimos dois algarismos da designação básica fornecem o código de tamanho do rolamento; multiplicando-se por 5, obtém-se o diâmetro do furo em milímetros. 62

0 Rolamentos de duas carreiras de esferas de contato angular

1 Rolamentos autocompensadores de esferas

2 Rolamentos autocompensadores de rolos, rolamentos axiais autocompensadores de rolos

3 Rolamentos de rolos cônicos

4 Rolamentos rígidos de duas carreiras de esferas

5 Rolamentos axiais de esferas

6 Rolamentos rígidos de uma carreira de esferas

7 Rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular

8 Rolamentos axiais de rolos cilíndricos.

BK Rolamentos de rolos de agulhas com capa retirada e extremidade fechada

C CARB

HK Rolamentos de rolos de agulhas com capa retirada e extremidades abertas

K Conjuntos axiais de gaiolas e rolos de agulhas

N Rolamentos de rolos cilíndricos. Uma segunda letra e, às vezes, uma terceira são usadas para identificar a configuração dos flanges, por exemplo, NJ, NU, NUP; designações de rolamentos de rolos cilíndricos de duas ou várias carreiras sempre começam com NN.

NA Rolamentos de rolos de agulhas com dimensões máximas de acordo com a ISO 15

NK Rolamentos de rolos de agulhas

QJ Rolamentos de esferas de quatro pontos de contato 63

Mas não há regra que não tenha algumas exceções. As mais importantes no sistema Mas não há regra que não tenha algumas exceções. As mais importantes no sistema de designação de rolamentos estão listadas abaixo.de designação de rolamentos estão listadas abaixo.

• Para rolamentos com um diâmetro de furo inferior a 10 mm ou igual ou maior que 500 mm, o diâmetro do furo é geralmente dado em milímetros e não é codificado.

A identificação de tamanho é separada do restante da designação do rolamento por uma barra inclinada, por exemplo, 618/8 (d = 8 mm) ou 511/530 (d = 530 mm).Isso também se aplica a rolamentos padrões de acordo com a ISO 15 que tenhamdiâmetros de furo de 22, 28 ou 32 mm, por exemplo, 62/22 (d = 22 mm).

• Rolamentos com diâmetros de furo de 10, 12, 15 e 17 mm possuem as seguintes identificações de código de tamanho:00 = 10 mm01 = 12 mm02 = 15 mm03 = 17 mm

64

Exemplo de montagem Exemplo de montagem

Rolamento autocompensador de

duas carreiras de rolos

Rolamento de rolo cilíndrico

66

Dois rolamento de rolos cônicos



67

Rolamento fixos de uma carreira de esfera



68

Rolamento rígido de esferas/rolamento de rolos cilíndricos

69

Rolamento de contato angular de duas carreiras de esferas/rolamento de rolos cilíndricos

70

Rolamento de uma carreia de rolos cônicos/rolamento de rolos cilíndricos combinados

71

Rolamento de rolos cilíndricos do tipo NUP/rolamento de rolos cilíndricos do tipo NU

72

Rolamento de rolos cilíndricos do tipo NU e rolamento de esferas de quatro pontos de contato/rolamento de rolo cilíndrico do tipo NU

73

Rolamento autocompensador de esferas/rolamento de rolos toroidais CARB

74

Rolamento autocompensador de rolos/rolamento de rolos toroidais CARB

75

Rolamento rígido de esferas/rolamento rígido de esferas

76

Rolamento autocompensador de esferas ou rolamento autocompensador de rolos/rolamento autocompensador de esferas ou rolamento autocompensador de rolos

77

Rolamento rígido de esferas/rolamento de uma carreira de esferas de contato angular combina

78

Rolamentos de esferas de contato angular

79

Rolamentos de rolos cônicos

80

Os defeitos comuns ocorrem por:

DesgasteDesgaste

O desgaste pode ser causado por:

• Deficiência de lubrificação;

• Presença de partículas abrasivas;

• Oxidação (ferrugem);

• Desgaste por patinação (girar em falso);

81

Fadiga

A origem da fadiga está no deslocamento da peça, ao girar em falso. A peça se descasca, principalmente nos casos de carga excessiva.

Falhas mecânicas.

O brinelamento é caracterizado por depressões correspondentes aos roletes ou esferas nas pistas do rolamento. Resulta de aplicação da pré-carga, sem girar o rolamento, ou da prensagem do rolamento com excesso de interferência.

82

Falhas mecânicas.

O Goivagem é defeito semelhante ao anterior (brinelamento), mas provocado por partículas estranhas que ficam prensadas pelo rolete ou esfera nas pistas.

O Sulcamento é provocado pela batida de uma ferramenta qualquer sobre a pista rolante.

As rachaduras e fraturas resultam, geralmente, de aperto excessivo do anel ou cone sobre o eixo. Podem, também, aparecer como resultado do girar do anel sobre o eixo, acompanhado de sobrecarga. 83

ExercíciosExercícios

Identifique os rolamentos que se mostram em cada um das seguintes montagens.

84

Seleção de rolamentos

Vida nominal do rolamento

(Vida nominal em 106 ciclos, número de rotações)

(Vida nominal em horas)

90

C : Capacidade de carga do rolamentoP : Força ou carga atuante no rolamento;

a : Coeficiente a=3 para rolamentos de esferas; a=10/3 para os demais rolamentos.

n : velocidade de rotação em rpm

91

Fr = Carga radial (N)Fa = Carga axial (N);

Xo = Coeficiente de carga radial estática; Yo = Coeficiente de carga axial estática X = Coeficiente de carga radial dinâmica;Y = Coeficiente de carga axial dinâmica.

Os valores dos coeficientes X e Y estão em tabelas de dimensões. Eles devem ser determinados para cargas estáticas e dinâmicas. Estes valores variam em função do tipo de rolamento utilizado. Consultar catálogos!

Força atuante no rolamento

92

O rolamento deve ser selecionado baseando-se na sua capacidade de carga e nas dimensões do projeto.

Deve ser selecionado um rolamento cuja:

Passos na seleção de rolamentos:- Tipo: função da aplicação e dos esforços

- Dimensões: função do projeto – Iniciar a seleção baseando-se no diâmetro do eixo (d). As demais dimensões do rolamento dependem do projeto.

- Capacidade de carga. - Cálculo da vida útil do rolamento

Capacidade de carga do

rolamento

Capacidade de carga

calculada. ≥

93

Unidades de rolamentos sensorizados

Este tipo de rolamento registra os seguintes parâmetros

1. o número de revoluções

2. a velocidade

3. a direção de rotação

4. a contagem/posição relativa

5. a aceleração ou desaceleração94

a) um rolamento rígido de esferas SKF com um vedante de contato RS1 e uma ranhura para anel de retenção na superfície externa do anel externo.

b) um anel de impulso magnetizado.

c) um corpo sensor

d) um cabo de conexão.

As unidades de rolamentos sensorizados da SKF consistem em

95

Para levar em consideração os diferentes requisitos de interfaceamento entre a unidade de rolamento sensorizado e a unidade eletrônica personalizada, as unidades de rolamentos sensorizados da SKF permitem escolher uma dentre três versões de conexão:

– Versão 1: Ponta de cabo livre.

– Versão 2: Conexão por plugue AMP Superseal, AMP N° 282106-1 e 282404-1.

– Versão 3: Conexão por plugue AMP Mate-N-Lock, AMP N° 350779-1, 350811-1 e 350924-1.

Rolamento

96

O mancal pode ser definido como suporte ou guia em que se apóia o eixo.

Os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento

Mancais

97

Mancais de deslizamentoMancais de deslizamento

Geralmente, os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada num suporte.

Esses mancais são usados em maquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, porque a baixa velocidade evita superaquecimento dos componentes expostos ao atrito.

98

Os mancais de deslizamento são aplicados em vários tipos de máquinas tais como:

· Motores à combustão (de veículos)

· Motores elétricos

· Bombas hidráulicas

· Turbinas à vapor

· Compressores

· Redutores

· Sopradores e muitos outros tipos de máquinas.

99

Materiais usuais em mancaisMateriais usuais em mancais

Devem apresentar as seguintes características:

• Antifrição (baixo atrito);

• Boa condutividade térmica;

• Boa usinabilidade;

• Boa retenção de lubrificante (porosidade).

100

Satisfazem estas exigências os seguintes materiais:Satisfazem estas exigências os seguintes materiais:

• Bronze fosforoso

• Bronze de chumbo,

• Babbit (ligas à base de Sn (Estanho), à base de Sn e Pb (Chumbo) e ligas à base de Pb. Outros elementos como Sb (Antimônio) e Cu (Cobre) são também empregados.

• Ferro fundido.

• Nylon

• Teflon.

101

Segundo o tipo ou forma de lubrificação os mancais de deslizamento podem ser classificados em:

• Mancais com lubrificação Limítrofe.

Quando o área superficial é muito pequena, a velocidade é muito baixa ou o volumem de lubrificante fornecido for muito pequeno, as cargas muito altas, o contato entre as asperezas das peças podem acontecer.

102

• Mancais com lubrificação Hidrodinâmica

Neste tipo de lubrificação é desenvolvido um file de lubrificante entre o munhão e o mancal de forma que as peças não entrem em contato.

Neste tipo de lubrificação e muito importante a folga entre munhão e o mancal.

As superfícies da árvore e do mancal são separadas por uma película relativamente espessa de lubrificante, evitando o contato metal-metal. A película lubrificante é formada pelo movimento da árvore. Este tipo de lubrificação não requer injeção de óleo sob

pressão.

103

• Mancais com lubrificação Hidrostática.

A lubrificação é alcançada através da injeção do lubrificante sob pressão, mediante bomba de óleo. Assim, as superfícies em movimento são separadas por uma película espessa de lubrificante.

È usado quando o movimento e muito lento, movimento alternativo ou oscilante. Ou as cargas sejam muito altas.

• Mancais com lubrificação de filme sólidos.

Aplicações onde a temperatura de serviço é muito alta, exige-se o uso de lubrificantes sólidos tais como grafite e bissulfeto de molibdênio, polímero autolubrificantes, tais como Teflon ou Náilon.

104

Mancais de rolamentoMancais de rolamento

Esses mancais são usados em equipamentos que giram de alta rotação, e precisam de menos atrito

O anel externo é fixado no mancal, enquanto que o anel interno é fixado diretamente ao eixo.

105

Vantagens dos Mancais de Rolamentos em Relação aos de Deslizamento:

Maior capacidade de carga por unidade de largura.

Facilidade de manutenção.

Padronização e normalização (dimensões, qualidade, cargas permissíveis, vida útil).

Um atrito de partida bem inferior ao dos mancais de deslizamento.

106

Mancais de Deslizamento:

• São mais baratos porém menos eficientes. (Menor costo de aquisição)

• Há mais perda por atrito e desgaste nestas condições já que o eixo girante é apoiado diretamente no mancal,

• Recomendado onde não seja necessário muita precisão e onde haja baixa rotação.

• Exige pequeno espaço radial.

• Operação silenciosa.

• Menor sujeito a falha por fadiga.

• De fácil reposição

107

Mancais de Rolamento:

• São mais caros.

• São mais eficientes, pois a extremidade do eixo é montada num rolamento que são montados no interior do mancal, nestas condições o atrito e o desgaste são muito menores.

• Recomendado onde haja a necessidade de mais precisão no giro e onde haja rotações maiores

108

Bibliografia

Apostilas sobre Rolamentos e Mancais, Pasta 229.

Sites: http://labinfo.cefetrs.edu.br/professores/durval/maq1/telecurso%202000%20-%20elementos%20de%20m%E1quinas/

www.skf.com ou www.skf.com.br

www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=pt&newlink=1_0_60

www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=pt&newlink=1_0_1b

109

Obrigado

110

aula 08 - rolamentos e mancais

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