Elementos de

Máquinas

Prof. Givanildo Alves dos Santos

Bibliografia Básica

1. Melconian, S. Elementos de Máquinas – Editora Érica.

2. Shigley, J.E. Elementos de Máquinas - Livros Técnicos e Científicos Editora.

3. Nieman, G. Elementos de Máquinas- Editoral Labor, S.A.

4. Jonathan, Wickert. Introdução à Engenharia Mecânica- Editora Cengage.

• Os mancais de rolamentos são utilizados como suportes dos eixos que giram em relação aos seus apoios fixos.

• Exemplos: a caixa de um motor, a caixa de engrenagens ou a transmissão.

Mancais de Rolamentos

• Existe uma ampla variedade de rolamentos e cada tipo é projetado para um conjunto diferente de condições de instalação e operação.

• A característica comum a todos os rolamentos é que eles permitem as rotações dos eixos, com a mínima resistência, ao passo que oferecem um bom apoio contra as forças que atuam em outras direções.

Mancais de Rolamentos

• A compreensão de como as forças atuam sobre um rolamento é importante na seleção e durante o projeto das máquinas que transmitem força e movimento.

• Os mancais são classificados em dois grupos: de deslizamento e de rolamento.

Mancais de Rolamentos

Forças Axiais e Radiais

Mancais de Deslizamento: não possuem elementos rolantes.

O eixo simplesmente gira dentro de uma bucha polida que é lubrificada com óleo ou outro fluido.

Mancais de Deslizamento

Mancais de Deslizamento

Mancais de Deslizamento- Motor de um Cargueiro

Comprimento: 27 metros

Largura: 14 metros

Mancais de Deslizamento- Motor de um Cargueiro

Peso do virabrequim:

300 toneladas

Rolamentos

Abrangem os seguintes componentes:

• uma pista interna

• uma pista externa

• elementos rolantes na forma de esferas, cilindros ou cones

• um separador (também chamado de gaiola ou retentor) que evita que os corpos rolantes se encostem uns nos outros

Rolamentos

Rolamentos de Esferas

• Contém esferas de aço temperado, usinadascom grande precisão.

• Para cargas axiais e radiais (combinadas).

• São baratos, mas possuem uma capacidade modesta para suportar forças por causa dos pontos de contato entre as esferas e ambas as pistas.

Rolamentos de Rolos Cilíndricos

• Podem ser usados para distribuir as forças de modo uniforme ao longo das pistas do rolamento.

• São usados em máquinas nas quais grandes forças radiais precisam ser suportadas.

• Não são os mais adequados para suportar forças axiais.

Rolamentos de Rolos Cônicos

• Todos os rolos cônicos de um rolamento possuem o mesmo ângulo, e todas as suas linhas de centro formam uma intersecção em um único ponto no eixo.

• Utilizados em aplicações nas quais estão presentes tanto forças axiais quanto radiais.

O rolamento com rolos cônicos é amplamente usado na roda dianteira de automóveis. Deve suportar o peso do veículo (Fr) e a força de mudança de direção durante uma curva (Fa).

Mancais de Rolamentos Axiais

• Têm orientação radial e perpendicular ao eixo.

• São adequados para aplicações como plataformas giratórias que apoiam o peso morto de uma carga.

Rolamentos Autocompensadores

Oferecem ajustagem angular em condições de alto grau de oscilação entre pistas e esferas ou

rolos.

Dimensionamento do Rolamento

• Carga Estática (n<10 rpm):

oso PfC .=

Co = capacidade de carga estática (kN)

fs = fator de esforços estáticos (adimensional)

Po = carga estática equivalente (kN)

Carga Estática Equivalente (Po)

aoroo FYFXP +=

Xo = fator radial (adimensional)

Yo = fator axial (adimensional)

Fr = carga radial (kN)

Fa = carga axial (kN)

Carga Dinâmica rpmn 10≥

Pf

fC

n

l=

C= capacidade de carga dinâmica (kN)

P= carga dinâmica equivalente (kN)

fn= fator de rotação (adimensional)

fl = fator de esforços dinâmicos (adimensional)

Carga Dinâmica Equivalente (P)

ar FyFxP .. +=

x = fator radial (adimensional)y = fator axial (adimensional)Fr = carga radial (kN)Fa = carga axial (kN)

Rolamentos Expostos a Altas Temperaturas

Pff

fC

tn

l

.=

ft = fator de temperatura (adimensional)

Vida Útil do Rolamento

hna LaaaL ...321

=

Lna= duração até a fadiga (h)

a1= fator de probabilidade (adimensional)

a2= fator de matéria-prima (adimensional)

a3= fator das condições de serviço (adimensional)

Lh= vida nominal do rolamento (h)