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QDouglas Ribeiro dos Santos uando dizemos que em um rolamento há muita tecnologia empregada, significa dizer que as empresas responsáveis pela fabricação desses componentes investiram muito dinheiro e tempo em pesquisa através de ensaios e estudos de laboratório, visando o aperfeiçoamento e o melhor desempenho destes elementos.

Os ganhos oriundos destas pesquisas são vários como, por exemplo, melhoria do material de fabricação, diminuição das dimensões, aumento da vida útil, aumento do limite máximo de rotações, maior resistência em meios mais agressivos, redução dos tempos de manutenção entre outros.

Mas quais os modelos? Como fazer a aplicação correta? Quais os tipos de montagem? Qual a importância da lubrificação? Qual a vida útil? Como selecionar um rolamento a partir da solicitação da carga? Como especificar um rolamento para emitir uma ordem de compra? Quais os cuidados na hora da manutenção? Estas e outras perguntas são comuns, não apenas no meio acadêmico, como também industrial. Nossa intenção aqui é formar uma base para a assimilação desses conceitos, uma vez que a melhor aplicação advém do uso constante e da consulta ao departamento técnico do fabricante do rolamento.

Antes de abordar especificamente os rolamentos, precisamos falar um pouco sobre mancais. Rolamentos, outrora conhecidos como mancais de rolamento, pois se diferenciam dos mancais de deslizamento, e daí se faz necessário discorrer tanto sobre mancais quanto da sua característica de funcionamento, se de rolamento ou deslizamento.

Mancal é um ponto de apoio de um eixo, onde ocorre a transferência de cargas que atuam sobre o eixo para este ponto de apoio.

Diz-se que um mancal é de rolamento quando a carga é transferida através de elementos que estão em contato por rolamento e não por deslizamento.

Nos mancais de deslizamento a área de lubrificação é relativamente grande e amortece vibrações e choques, permitindo menor jogo. Dispondo de uma tolerância mais aberta de ajuste, esses são de simples construção e fabricação , podendo ser inteiriços ou bipartidos. Os mancais de deslizamento de grande diâmetro são, com certeza, mais baratos que os mancais de rolamento. Isso é simples de se entender também que pelo fato de não possuírem elementos de rolagem, os mancais de deslizamento podem ser construídos com diâmetros menores e apresentam construção bem mais simplificada.

São componentes amplamente utilizados na indústria nos mais variáveis projetos e aplicáveis a uma gama irrestrita de máquinas, possuindo estas inúmeras finalidades e funcionando sob diferentes condições de temperatura, carga, vibração, produtividade e manutenção. É fácil, portanto, deduzir que em um rolamento há muita tecnologia empregada e que cada modelo tem uma construção específica para uma determinada aplicação.

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Mancais de deslizamento

É importante destacar que os mancais de deslizamento necessitam de excelente acabamento entre as superfícies de deslizamento ou escorregamento e o lubrificante deve ser selecionado de acordo com as condições de trabalho. Vale lembrar que a película de lubrificante só se forma após o movimento de deslizamento inicial, sendo este o motivo pelo qual o coeficiente de atrito de partida em um mancal de deslizamento apresenta valores notadamente mais significativos que em um mancal de rolamento, ou seja, enquanto em um mancal de deslizamento o coeficiente de atrito é da ordem de 0,12, num mancal de rolamento é de aproximadamente 0,02, vide figura 1, que apresenta as curvas do coeficiente de atrito em função da rotação, para diferentes pressões médias Pm, para mancais com lubrificação por anel com um diâmetro de eixo de 70 m.

Analisando a figura 1, podemos observar o que ocorre em um mancal radial, o coeficiente de atrito µ diminui rapidamente com o aumento da rotação, isto é, o coeficiente de atrito na partida é de maior valor e vai diminuindo até um valor mínimo, que se dá no momento em que os metais de desencostam, vindo depois a aumentar conforme o aumento da rotação.

À direita da linha vertical verde de referência localiza-se o campo onde acontece a lubrificação hidrodinâmica, ou seja, as superfícies de deslizamento são separadas por um filme de lubrificante. Desse modo, a pressão do lubrificante suporta a carga que atua sobre o eixo, de forma que não há desgaste metálico, que é o desejado. Neste campo, a propriedade do lubrificante que tem importância é a viscosidade dinâmica.

Os mancais de deslizamento são fabricados a partir de certos materiais selecionados em razão de possuírem características especiais como, por exemplo, absorver choques, serem autolubrificantes, impregnados de óleo, entre outras. Dos materiais usados para fabricação de mancais de deslizamento podemos citar, dentre os metais, o bronze, o latão, o bronze ao estanho, bronze sinterizado, ferro fundi-

Figura 1 - Curvas do coeficiente de atrito em função da rotação para diferentes pressões médias Pm, para mancais com lubrificação por anel com um diâmetro de eixo de 70 m.

Figura 2 - Mancal de deslizamento

Figura 3 - Bronzinas - buchas utilizadas em motores de combustão interna .

do cinzento,metal branco, liga de alumínio e liga de magnésio. Na figura 2 podemos ver um mancal de deslizamento, cujo material de contato entre eixo e mancal é o bronze e na figura 3 observamos as conhecidas bronzinas, buchas utilizadas em motores de combustão interna .

Há também uma vasta gama de buchas de elastô-Figura 4 - Mancal de deslizamento tipo satélite.

MECATRÔNICA ATUAL Nº 5 - AGOSTO/200212 meros no mercado, aplicáveis principalmente para as áreas de saneamento básico, hidrelétrica, indústria alimentícia, indústria química e áreas de hidráulica em geral. São compostos à base de resinas e fibras sintéticas e possuem inúmeros benefícios, entre os quais estão:

• Material elástico, possui capacidade de absorver choques e desalinhamentos.

• É autolubrificante podendo operar a seco ou submerso.

• Possui ótima resistência ao desgaste e à abrasão. • Não sofre corrosão.

• Tem baixo coeficiente de atrito.

• Material vendido em formato de tubos, podendo ser usinado por quem vai executar a montagem.

• Tem alta capacidade de carga. A figura 4 apresenta um mancal de deslizamento tipo satélite com bucha de elastômero.

A resposta à pergunta:

Mancais de rolamento ou deslizamento? Depende de vários fatores. Sendo preciso então estudar o caso, analisar as condições que envolvem o equipamento em questão e conhecer e verificar as principais aplicações de mancais de deslizamento e rolamento. Daqui em diante, estaremos abordando os mancais de rolamento, item de grande interesse para qualquer um que trabalhar com transmissão de energia através de movimento rotativo.

Rolamentos fixos de uma carreira de esferas (figura 5) - É talvez o tipo mais conhecido, pois atende a um vasto campo de aplicações. Trata-se de um rolamento que permite apoio de carga axial além da carga radial, sendo mais indicado para aplicações que requerem baixo ruído e vibração e máquinas de alta velocidade de rotação. Está disponível em vários tipos de construções, e além do tipo aberto, podese encontrar os blindados, os quais vêm lubrificados de fábrica.

Rolamentos axiais de esferas de escoras simples e de escora dupla (figura 6) - Os rolamentos axiais de esferas são constituídos por anéis em formato de arruelas com canal e gaiolas com esferas embutidas. O anel que deve ser montado no eixo é denominado de anel interno e o outro a ser montado no alojamento do mancal é denominado de anel externo.

Nos rolamentos de escora dupla, o eixo é instalado no anel central, também conhecido de anel intermediário. Os rolamentos axiais de escoras simples suportam a carga axial em um só sentido, enquanto os rolamentos axiais de escoras duplas toleram cargas axiais nos dois sentidos.

Nesses rolamentos é comum ter gaiolas de aço prensadas, enquanto que nos rolamentos pequenos e nos rolamentos grandes gaiolas usinadas.

Rolamentos axiais autocompensadores de rolos - Nestes rolamentos os rolos são trapezoidais e estão dispostos obliquamente na superfície de rolagem. Eles possuem auto-alinhamento justamente porque a pista do anel externo é esférica. Possuem grandes capacidades de carga axial e estando sob carga axial, permitem ainda a aplicação de cargas radiais moderadas. As gaiolas podem ser prensadas em aço ou usinadas de latão.

Rolamentos de duas carreiras de esferas de contato angular - Estes rolamentos permitem carga radial e em um único sentido à carga axial. Os anéis externo e interno juntamente com as esferas formam ângulos de contato que vão de 15º à 40º, de modo que, quanto maior o angulo de contato, maior a capacidade de suportar carga axial e quanto menor o angulo de contato, mais indicado para aplicações em altas rotações. Encontram-se também na concepção com duas carreiras de esferas que podem receber cargas axiais nos dois sentidos (figura 7).

Figura 5 - Rolamentos fixos de uma carreira de esferas (cortesia da FAG).

Figura 6 - Rolamento axial de esferas de escora dupla (cortesia da FAG).

Figura 7 - Rolamento de duas carreiras de esferas de contato angular. (cortesia da FAG).

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As gaiolas são prensadas em aço, mas, para as aplicações que requerem maior precisão utiliza-se gaiolas de poliamida.

Rolamentos autocompensadores de esferas e de rolos (figura 8 e 9) - A pista do anel externo é esférica e o anel interno possui duas pistas de rolagem. O centro do raio da curvatura do anel externo está no centro do rolamento, de forma que as esferas, a gaiola e o anel interno se inclinam em relação ao anel externo. Fica fácil de perceber que esses rolamentos tendem a compensar erros de desalinhamento de mancais, pequenos desvios de usinagem ou mesmo pequenas deficiências de montagem. É importante entender que esses rolamentos são indicados em casos onde o eixo sofre algum tipo de flexão, que precisa ser compensada durante o funcionamento da máquina.

Os rolamentos autocompensadores de rolos permitem o apoio da carga radial e em ambos os sentidos a carga axial, possuindo alta capacidade de carga radial e sendo indicados para aplicações com cargas pesadas e mesmo cargas de choque.

Eles são também fabricados com furo cônico e podem ser montados diretamente sobre o eixo ou através de buchas. As gaiolas podem ser prensadas em aço, usinadas em latão ou poliamida.

Rolamentos de rolos agulha

- Estes rolamentos são compostos por um grande número de rolos finos e alongados, com comprimento de rolo de 3 a 10 vezes o diâmetro. Esse tipo de construção possui maior capacidade de carga radial. Há no mercado uma grande variedade de rolamentos tipo agulha, alguns com rolos e sem anéis, com anel interno e sem anel interno, com e sem gaiola.

Rolamentos de rolos cônicos (figura 10 e 1) - Os rolamentos de rolos cônicos permitem grandes cargas radiais e, em um único sentido, as cargas axiais, por isso costuma-se montar duplas destes rolamentos, montados invertidos, para que cada um suporte a carga axial em um sentido.

O anel interno tem formato de cone, enquanto o anel externo funciona mais como uma capa, e pelo fato de serem separáveis, os anéis podem ser montados separadamente em seus alojamentos. São também fabricados com duas e quatro carreiras de esferas. As gaiolas são normalmente prensadas em aço.

Dimensionamento

Quando se projeta um equipamento ou uma máquina, normalmente se obtém os diâmetros mínimos dos eixos, e a partir daí já se tem uma idéia para os diâmetros dos furos dos rolamentos, ou seja, o diâmetro interno do anel interno do rolamento. Após esta idéia de diâmetro, é necessário passar para uma análise de dimensionamento do rolamento quanto à solicitação estática, à vida útil e mesmo em relação ao custo ou economia.

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