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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)