mancais de rolamento prof. marcelo braga dos santos
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Mancais de Rolamento
Prof. Marcelo Braga dos Santos
Definições
• Mancais de rolamento é a definição genérica de todos os mancais em que a transferência de carga entre o eixo e a caixa do mancal por elementos rolantes.
• A resistência ao movimento na partida é maior que com o mancal em funcionamento.
• A escolha do rolamento deve atender:– As dimensões específicas dos elementos de máquinas
adjacentes já projetados.– As cargas envolvidas no projeto.– Uma vida útil elevada.
Definições
• O projeto (no fabricante) do rolamento deve atender:– Fadiga – Atrito– Geração de calor – Corrosão – Cinemática– Propriedades do material – Lubrificação– Tolerância das máquinas ferramentas – Montagem – Uso e custo
Definições
• Classificação quanto a carga:– Radial– Axial
• Classificação quanto a geometria:– De esferas– De esferas com contato angular– Auto compensadores– De rolos cônicos– De rolos auto compensadores
Elementos Construtivos
Rolamentos de Esferas
Rolamentos de Rolos
RolamentosDenominação SKF
1. Rolamentos de rolos cilíndricos 2. Rolamento de esferas de quatro
pontos de contato 3. Caixa 4. Eixo 5. Ressalto de encosto do eixo 6. Diâmetro do eixo 7. Chapa de fixação 8. Vedante de eixo radial 9. Anel espaçador 10. Diâmetro do furo da caixa 11. Furo da caixa 12. Tampa da caixa 13. Anel de retenção
RolamentosDenominação SKF
1. Anel interno 2. Anel externo 3. Corpo rolante: esfera, rolo cilíndrico, agulha, rolo
cônico, rolo autocompensador 4. Gaiola 5. Placa de vedação
a) Vedação – feita de elastômero, com contato (mostrado na figura) ou sem contato
b) Placa de proteção – feita de aço laminado, sem contato
6. Diâmetro externo do anel externo 7. Furo do anel interno 8. Diâmetro do ressalto do anel interno 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 rolamento
RolamentosDenominação SKF
Rolamentos SKF
Rolamentos SKF
Designação
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Modos de Falhas
Seleção de RolamentosRelação entre a vida útil e a carga dinâmica em rolamentos
1constanteaFL
a=3 para rolamentos de esferasa=10/3 para rolamentos de rolos
1/ 1/1 1 2 2
1/ 1/10 10 2
10
10
10
Carregamento utilizado
nos ensaios de vida útil
Vida obtida
nos ensaios com carregamento
Carregamento de
operação do rolamento
Vida desejada ao rolamento
a a
a a
F L F L
C L FL
C
L
C
F
L
Seleção de RolamentosRelação entre a vida útil e a carga dinâmica em rolamentos
1/
10
10 Carregamento de catalogo kN ou lbf
Vida em catalogo
Rotação de teste em catalogo
Força desejada em projeto
Vida desejada
Rotação de trabalho
a
D DD
R R
R
R
D
D
D
LC F
L
C
L
F
L
Carregamento, Vida e Confiabilidade
• Ponto A- Posição do catálogo
para 90% de confiança que o
rolamento atingirá a vida prevista.
• Ponto D- Posição de projeto
para uma confiança RD maior que
90%.
• Ponto B- Ponto de vida útil com
confiança RD e carregamento C10.
Carregamento, Vida e Confiabilidade
• Problema de projeto: Definir a vida do rolamento para uma confiabilidade maior e um carregamento nominal.
1/
10 1/
0 0
10
ln1/
par. característico da função Weibull correspondendo a 63,21 percentil
a
DD b
D
DD
xC F
x x R
Lx
L
Carregamento Combinado
• Objetivo: Calcular a força radial equivalente para um rolamento carregado axial e radialmente.
• Cálculo experimental dependente de um fator V relacionado a cinemática do rolamento:– V=1 anel interno móvel.– V=1.42 anel externo móvel.
Carregamento Combinado
1
Força equivalente
Força axial
Força radial
e a
r r
e a a
r r r
e
a
r
e
e
F
F
F
F F
VF VF
F F FX Y
VF VF VF
e i r i aF X VF Y F
Carregamento Combinado
Vida Recomendada para Carregamento Estático
Carregamento Variável
• Três padrões:– Seqüência de degraus que se repetem
periodicamente.– Variação contínua da força segundo um ciclo de
repetição. Força harmônica.– Forças de natureza aleatória.
• Objetivo é determinar uma força equivalente, de amplitude constante, que represente o mesmo efeito da força variável.
Carregamento VariávelaF L cte
Medida de dano
21 1 2a aF FL L
Para a situação de força máxima e vida máxima correspondente, o produto representa o dano máximo
Carregamento Variável
1 1 2 2 3 3
1 2 3
1 1 2 2 3 3
1 2 3
1/
1/
a a aTotal e e e
qTotal eq
a a ae e e
eq
aaeq i ei
aai i ei
eqi i
D F l F l F l
D F l l l
F l F l F lF
l l l
F f F
t FF
t
Carregamento Variável
1/
1/
1
aai i ei
eqi i
aa
eq i fi ei
eq qeq
ei i
t FF
t
F f a F
KL
F
K F L
Carregamento Variável
1/
0
1
a
a aeq
a
aeq eq a
eq
dD F d
D dD F d F
KF F d L
F
Rolamentos de Rolos Cônicos
180
0.47
0.389cot
ra
FF
KK
- Qualquer força em uma direção induzirá força em outra direção devido a conicidade dos cilindros.
Rolamentos de Rolos Cônicos
• Os pontos A e B são pontos onde as linhas de atuação das forças cruzam o eixo.
Rolamentos de Rolos Cônicos
Rolamentos de Rolos Cônicos
Lubrificação
Montagem
Montagem
Montagem
Montagem
Montagem
Montagem
• Necessária para compensar deformações decorrentes do carregamento e dilatações térmicas.
• Pode ser regulada em rolamentos de rolos cônicos.
• Em rolamentos de esferas e rolos cilindricos è regulada com buchas cônicas e interferências de montagem.