E. de Máquinas - elementos de m?quinas

E. de Máquinas - elementos de m?quinas

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ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1

© SENAI - PR, 2001

CÓDIGO DE CATÁLOGO : 19

Trabalho elaborado pela Diretoria de Educação e Tecnologia do Departamento Regional do SENAI - PR , através do LABTEC - Laboratório de Tecnologia Educacional.

Coordenação geralMarco Antonio Areias Secco Elaboração técnicaFrancisco Ollé

Equipe de editoração

Coordenação Lucio Suckow DiagramaçãoJosé Maria Gorosito

IlustraçãoJosé Maria Gorosito

Revisão técnicaFrancisco Ollé CapaRicardo Mueller de Oliveira

Referência Bibliográfica. NIT - Núcleo de Informação Tecnológica SENAI - DET - DR/PR

Elementos de máquinas 1
Curitiba, 2001, 142 p

S474e SENAI - PR. DET

CDU - 62-2

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SENAI — Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial

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Lubrificação05
Transmissões26
Molas43
Mancais5 4
Mancais de rolamentos63
Freios106
Embreagens112
Chavetas121

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Devido à necessidade de maior produtividade e economia de manutenção em seus engenhos, há longo tempo o homem vem empregando lubrificantes para melhorar o desempenho de suas máquinas.

Inicialmente se utilizou produto animal nas partes móveis, o que para as máquinas da época, resolvia em grande o problema do desgaste excessivo. Entretanto com o decorrer do tempo foram surgindo máquinas cada vez mais modernas, cujo trabalho requeria uma lubrificação de melhor qualidade.

Entende-se por lubrificação o ato de introduzirmos entre duas superfícies sólidas uma película fluída, reduzindo o atrito existente entre as partes sólida. As partes sólidas são as peças e a parte fluída é o lubrificante.

Assim as superfícies não entram praticamente em contato direto, pois o lubrificante se interpõe a elas, não permitindo que as mesmas se desgastem e se aqueçam.

Devido aos vários tipos de máquinas, cada qual requer lubrificação composta de elementos dos mais diversos, determinados segundo estudos e ensaios de laboratórios. Podese adotar lubrificantes através do tipo, carga, velocidade, etc., das partes que necessitam lubrificação.

Os lubrificantes de acordo com sua origem classificamse em:

Vegetais: os óleos vegetais não apresentam muita resistência, decompondo-se com relativa facilidade. Na indústria, como lubrificante bastante comum, que não requer ca-

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racterísticas especiais, usa-se muito óleo mamona, extraído da semente de mamona. É um óleo viscoso e incolor.

Animais: talvez o elemento mais antigo de lubrificação seja a gordura animal. Destaca-se o óleo de baleia compro principal lubrificante dessa classe, para máquinas leves.

Minerais: extraídos principalmente do petróleo e de rochas em formação como o xisto betuminoso, são, efetivamente os óleos mais usados na lubrificação. O petróleo é retirado do subsolo por meio de perfurações nas camadas que formam a terra, sendo encontrado em estado líquido. Sua cor varia entre verde escuro, marrom e preto.

Como é composto de vários produtos químicos, destilando-se o petróleo separam-se cada um destes produtos, os quais irão ser empregados em diferentes setores. Assim aquecendo-se o petróleo a medida que a temperatura vai subindo, um de cada vez, os produtos irão se vaporizando. Desta maneira, sabendo-se, por exemplo, que a gasolina se transformou em gás, basta retirar esse gás e transformá-lo em líquido por resfriamento.

Extraída a gasolina, o próximo produto será o querosene, e após diversos derivado serem retirados, obteremos o asfalto. Da mesma forma, aquecendo-se o xisto betuminoso se obtém a gasolina e óleos, porém requer esse mineral processos especiais de refinação que o tornam atualmente, inferior ao petróleo no que se refere à sua exploração.

Sintéticos: ao contrário dos lubrificantes minerais, são sinteticamente produzidos. Óleos de síntese geralmente tem bom comportamento de temperatura e viscosidade, reduzida tendência de coqueficação, baixo ponto de solidificação, alta resistência ao calor e boa durabilidade química.

Três formas distintas de lubrificação podem ser consideradas:

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Lubrificação hidrodinâmica: aquela em que a superfícies dos mancais que suportam a carga estão separadas por uma película de lubrificante relativamente espessa, de modo a prevenir o contato de metal com metal.

Lubrificação hidrostática: é obtida por introdução do lubrificante dentro da área carregada do mancal, à uma alta pressão, sendo suficiente para separar as duas superfícies com uma película de óleo relativamente espessa.

Lubrificação filme sólido: é utilizada quando os mancais devem operar em temperaturas extremas, a película é um lubrificante sólido, tal como a grafita ou o bissulfeto de molibdênio.

Viscosidade é a resistência ao escoamento de um líquido. Comparando mal com a água, podemos observar que o mel leva mais tempo para escoar de um recipiente que a água.

A viscosidade de um óleo não é constante, pois varia de acordo com a temperatura. Desta forma quando se aquece o lubrificante, o mesmo se torna mais frio, ou seja, menos viscoso. Portanto quanto mais se aquecer um óleo, mais frio será o mesmo. De modo inverso reduzindo-se a temperatura, obteremos um óleo mais espesso, o que aumenta sua viscosidade.

Sob viscosidade ou tenacidade de um líquido entendese a resistência que as moléculas de um líquido se contrapõem a um deslocamento entre si. Esta resistência também é denominada atrito interno.

Em geral os óleos são classificados por uma numeração acompanhada de sigla S.A.E. (Sociedade dos Engenheiros Automotivos).

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Essa classificação é obtida com o emprego de um aparelho de “Saybolt”. Esse aparelho consiste em medir o tempo que uma quantidade de óleo, mantida a certa temperatura, leva para passar por um orifício de determinado diâmetro.

Para certas aplicações os óleos têm alguns inconvenientes. Ora são muito fluídos, ora são muito viscosos, ora são muito voláteis (se evaporam), quando não formam goma. Pensou-se então em misturar óleos de qualidades diferentes, para obter um lubrificante mais perfeito. Com esse processo os técnicos chegaram à composição das graxas, que são lubrificantes semi-sólidos de grande aplicação, principalmente nas estradas de ferro e nos automóveis.

Para grandes pressões entre superfícies empregam-se lubrificantes minerais sólidos como a grafita pura ou associada ao óleo. As graxas constituem-se, em geral, de um óleo mineral e de uma substância aglutinante, que é quase sempre, um sabão (saponáceos e cristais de soda).

VISCOSIDADE SSU Classificação S.A.E. 18ºC 55ºC 100ºC

Nota: a letra W é inicial da palavra “winter”, que significa, inverno, em português.

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A qualidade de uma graxa depende de vários fatores:

Das características físicas do óleo base; Das características físicas e químicas do sabão; E principalmente do método usado para combinar o óleo e o sabão.

Quando aquecida à altas temperaturas, a graxa passa do estado semi-sólido, para o estado líquido. A essa determinada temperatura chama-se ponto de gota.

Nenhuma relação existe entre cor de uma graxa e suas propriedades lubrificantes. Inclusive em alguns casos, as graxas comerciais são coloridas, por meio de anilina, para que possam ser facilmente identificadas.

Classificação das graxas

Para que possamos classificar corretamente as graxas é necessário conhecer o conceito de Penetração Trabalhada que é o indicador do quão mole ou dura é determinada graxa (consistência). O valor medido, corresponde à profundidade de penetração de um cone de ensaio, no decurso de 5 segundos em décimo de milímetros. Consistência é o conceito mais simplificado de penetração nas classes NLGI (Instituto Nacional de Graxas Lubrificantes).

Quanto mais rígida é a graxa, tanto mais favorável é normalmente o seu efeito de vedação, principalmente se analisado em conjunto com a viscosidade dinâmica do produto.

Classes NLGI

Penetração Trabalhada (0,1 m)

Estrutura

0 40430 Semi-fluída

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Os mancais são peças construídas para servir de apoio aos eixos e transmissores em geral. De acordo com a pressão a que devem resistir, quer trabalhem em direção perpendicular ao eixo de rotação, quer no sentido do mesmo, passam a denominar mancais de apoio lateral.

Os mancais dividem-se em: de deslizamento e de rolamento. Os mancais de deslizamento – também chamados de mancais planos – são aqueles em que uma superfície movese sobre a outra usualmente com uma película de óleo separando-as. Elas diferem entre si pela direção do movimento e meios de como a carga é aplicada.

Pontos de aplicação do óleo

Um eixo ao girar velozmente, produz o efeito de bombeamento, gerando forte pressão hidráulica. Por tal motivo, para introdução do óleo, devemos escolher um ponto onde a pressão do óleo seja mínima. Além disso, o trabalho de distribuir o óleo pelo eixo pode ser muito facilitado com o emprego de chanfros e ranhuras cortadas e localizadas corretamente.

Chanfros

Em mancais de duas partes, deve-se chanfrar as arestas de cada parte para evitar que raspem o óleo. Além disso o chanfro constitui um depósito de óleo que estende em forma de cunha.

Ranhuras

A finalidade das ranhuras ou canaletas nos mancais é de facilitar a melhor distribuição do óleo lubrificante e a sua posterior introdução na área de pressão máxima. O tipo de ranhura mais conveniente é a longitudinal. Estas não devem ser muito largas e ter pouca profundidade. Devem ser evitadas ranhuras com cantos vivos ou cortantes.

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Ficha de lubrificação

É importante que façamos uma ficha de lubrificação para cada máquina, tendo como objetivo a periodicidade pontos de lubrificação, tipos de lubrificantes, quantidade de lubrificante, rubrica ou lubrificador, ferramental necessário para troca, etc. Portanto ao efetuar-nos fichas de lubrificação devemos estar atentos nos seguintes ítens:

No tempo determinado pela ficha individual de cada máquina, deve se fazer a troca do lubrificante, ou de algum componente do sistema de lubrificação que esteja avariado ou com o tempo de uso vencido. Para isto ocorrer deve-se fazer uma verificação detalhada das partes que serão lubrificadas.

Na lubrificação regular (diária, semanal) deve-se observar se realmente o lubrificante está sendo consumido pelo equipamento, principalmente nos casos de lubrificação centralizada.

Nos relatórios de lubrificação devemos anotar o que realmente foi feito, e observar o tempo que a lubrificação centralizada leva para consumir o lubrificante, pois se os reservatórios não são completados com óleo ou graxa, nas entram no relatório como completados, podemos cometer um erro grave de faltar lubrificação no equipamento, pois se o reservatório está completamente cheio é sinal de lubrificação ineficiente ou inexistente. Caso contrário pode estar ocorrendo um consumo além do normal sendo necessário uma regulagem no equipamento.

Além dos pontos diários, devemos lubrificar guias e corrente quando necessário. Observar se os mancais não estão com aquecimento demasiado, pois tanto a falta como o excesso são prejudiciais ao equipamento.

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Não misturar lubrificantes diferentes em sistemas centralizados de lubrificação, quando se fizer necessário a colocação de um lubrificante diferente devemos lavar todo o sistema antes.

Quando for trocada alguma tubulação isolada ou não, devemos sempre deixá-la cheia com o lubrificante a ser usado, para não ocorrer a falta de lubrificação.

Manter sempre limpo os locais que serão lubrificados, retirando todo o excesso de óleo ou graxa.

Muito importante não ocorrer risco de acidentes por imprudência ou lubrificar uma máquina em movimento.

Sempre que o equipamento tiver visor devemos deixar o óleo até a metade do mesmo. Sempre prever o pedido de compra de lubrificante antes do término do mesmo, evitando assim a falta do mesmo.

Não colocar ferramentas, panos ou outras peças sobre as máquinas, pois os mesmos podem ser esquecidos e caírem nas partes móveis da máquina.

Sempre que for lubrificar uma máquina avisar o operador da mesma, e fixar a etiqueta de alerta - lubrificação pois pode ocorrer da máquina ser ligada, quando está sendo feita a lubrificação em um local perigoso (correntes, engrenagens, guias, etc.).

Usar sempre um pincel para lubrificar engrenagens e correntes.

Cuidado para não sujar guias e corrente onde irão passar o produto confeccionado.

Sempre que possível perguntar ao responsável pela máquina se está necessitando ser lubrificada alguma parte da máquina além da lubrificação de rotina.

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Máquina Nº

Partes a Lubrificar Lubrificantes Símbolo Quantidade PeríodoF I C H A

Avisar ao responsável da máquina se notar algum problema da mesma.

Em caso de dúvida procurar sempre orientação.

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A boa qualidade de um lubrificante não é conseguida unicamente pela escolha do óleo básico e através de sua purificação e processo de manufatura, mas também pela adição de certos compostos químicos chamados aditivos.

Os aditivos são incorporados aos lubrificante com uma variedade de propósitos e participam em grande parte na melhoria dos lubrificantes, os quais no estado natural não possuem certas características que lhes emprestam os aditivos.

A idéia de adicionar algo ao petróleo para melhorar seu rendimento, foi inicialmente utilizada pelas usinas elétricas e nas locomotivas à vapor. Os óleos para cilindros à vapor “Compostos com Gordura Animal”, tais como: sebo, óleo de banha, bem como os óleos extraídos de sementes vegetais, foram os primeiros aditivos usados nos produtos de petróleo. Também os óleos de peixe foram utilizados como compostos para os óleos lubrificantes das caixas de truques de locomotivas e vagões de ferrovias. Óleos minerais já compostos com óleos de banha foram experimentados na fábrica de automóveis Nash, em 1916.

Os modernos óleos lubrificante aditivados, baseado em anos de pesquisas científicas e feitos para satisfazer a extrema solicitação das modernas máquinas e nas atuais condições de serviço, tem se tornado indispensáveis em muitas aplicações. A sempre crescente tendência de transmitir potência através de mecanismos cada vez menores em tamanho e peso, trouxe um aumento de carga ao lubrificante. Novos problemas de combustão, cargas superficiais maiores, maior faixa de condições de temperaturas e grande velocidade de deslizamento em mancais e engrenagens, tudo isso submetendo o lubrificante à performances muito além de quaisquer condições abusivas e que tornou o aditivo um fator indispensável de progresso.

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1.Inibidores de oxidação: aumentam a vida útil do óleo e diminuírem a formação de borra e verniz sobre as partes metálicas.

2.Inibidores de corrosão: protegem os mancais, bem como as superfícies dos metais contra o ataque químico.

3.Melhoradores antidesgaste: protegem as superfícies atritantes em operação, com uma camada finíssima de oleosidade que funciona como película restrita, protegendo as partes nos momentos críticos da partida impedindo o contato metal-metal.

4.Detergentes – dispersantes: mantém em suspensão os produtos gerados na combustão e oxidação, evitando a formação de carbono em anéis, pistões e válvulas, conservando limpa as superfícies lubrificadas.

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