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Rolamentos

Trabalho por Rodrigo Modesto, estudante de Engenharia @ , Em 03/12/2003

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ROLAMENTOS

Rio de Janeiro, 21 de Junho de 2001


I. Introdução

Antes de iniciarmos o estudo sobre os Rolamentos, vamos entender o que significa um Mancal. Um carro de boi, por exemplo, é constituído de carroceria, eixo e rodas. Neste caso, os dois pedaços de madeira e as rodas que apóiam o eixo constituem os mancais do carro de boi, ou seja, o mancal pode ser entendido como o suporte ou guia em que se apóia um determinado eixo.

Dependendo da solicitação de esforços, os mancais podem ser de deslizamento ou de rolamento. Os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada num suporte e são usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa rotação, pois a baixa velocidade evita o superaquecimento dos componentes expostos ao atrito entre a superfície do eixo e a do mancal.

Os mancais de rolamentos são elementos de máquinas especializadas e padronizadas, possuem menor atrito e aquecimento, tem baixa exigência de lubrificação e manutenção, suportam esforços radiais e axiais (esforços nos sentidos transversal e longitudinal ao eixo), ocupam menor espaço axial. Mas também, não suportam cargas muito elevadas, ocupam um espaço radial maior, tem maior custo de fabricação, são mais ruidosos e tem vida útil limitada em função da repetida aplicação de tensões em suas pistas.

Apesar de os mancais de deslizamento e rolamento terem vantagens relativas quando comparados um com o outro, não podemos dizer que um é melhor que o outro, exceto para uma determinada aplicação.


II. Natureza das Tensões Durante o Contato de Rolamentos

O contato entre uma esfera e qualquer outra superfície é um ponto e uma força de qualquer intensidade provoca a deformação da superfície nesse ponto de contato, de modo que uma determinada área passa a suportar esta força. Quanto maior a força, maior será a deformação e a área.

A curvatura das pistas das esferas de rolamentos proporcionam tensões de compressão menores. Apesar disso, como ocorrem muitas repetições destas tensões nas pistas durante cada giro do eixo, os mancais de rolamento têm a vida útil limitada pelo número destas repetições, até ocorrer uma falha por fadiga.

A fadiga se apresenta sob a forma de uma desfragmentação de pequenos pedaços de material da superfície de uma esfera, cilindro ou anel. Esta falha torna o mancal de rolamento ruidoso proporcionando, assim, um aviso.

Quanto mais alta for a tensão mais cedo se dará a falha. Por exemplo, se a velocidade de um mancal é dobrada, o n.º de repetições das tensões também dobra e a vida útil do mancal, expressa em horas, é reduzida à metade.


III. A Vida dos Rolamentos

Não existe um caminho seguro para predizer a vida de um determinado mancal de rolamento, mas através de métodos estatísticos chegamos a seguinte conclusão: 90% dos mancais de rolamentos tem vida útil maior que 20% da vida mediana e a vida mais longa pode ser estimada como o quádruplo da mediana.

As vidas muito curtas podem ser devidas a imperfeições no material ou no seu tratamento, a tensões internas ou a minúsculas partículas de matéria estranha que se introduzem no mancal. Uma vez que o deslocamento das superfícies metálicas se inicia, a presença dessas partículas acelera o processo de fadiga.


IV. Capacidade Estática de Carga

A Capacidade Estática de Carga é o quanto de deformação permanente pode ocorrer até que o rolamento se arruine. Para que um mancal de rolamento esteja em condições normais de funcionamento, sua deformação permanente no anel e no corpo rolante deve ser menor que 0,0001 vezes o diâmetro