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Título: Tubos e conexões

Tubos e conexões Unoesc 2009 Sumário Introdução 1 Tubulações 2.1 Tubos de PVC 2.2 Tubos de Aço Carbono 2.4 Tubos de Cobre 2.5 Tudo de Polietileno (PE) 2.6 Tubos e Conexões de Ferro Fundido 2.7 Tubos de Concreto. 2.8 Tubos…


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Rolamentos

Trabalho enviado por: Rodrigo Modesto

Data: 03/12/2003

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 do corpo rolante.

Quando o mancal gira, as deformações são distribuídas em toda a superfície da pista e dos corpos rolantes. Se ele permanecer estacionário, mas sujeito a variações da carga ou a vibrações, as deformações se concentram, formando depressões que o arruinam. Este dano é denominado corrosão por vibração ou por contato.


V. Capacidade de Carga Dinâmica

Palmgren modificou a equação de Stribeck pois ela não considerava todas as variáveis para um mancal rotativo. Assim, quanto maior o número de corpos rolantes, maior o número de repetições de tensão que ocorre em uma volta. Palmgren determinou também que esferas menores resultam em maior vida para o rolamento, introduzindo um fator de correção 1/(1 + 0,508 Db). Assim, a equação de Palmgren resultou é:

onde µ localiza a direção da força resultante em cada esfera. Usando o valor apropriado de Cb para um tipo particular de mancal, esta equação dá o que Palmgren chamou de capacidade nominal. Com uma equação como a mencionada acima, os fabricantes de mancal calculam as capacidades nominais de seus mancais, mas como a base de cálculo não é a mesma nos diversos catálogos de fabricantes, as capacidades não são comparáveis entre si. Assim, em um caso, o cálculo é feito na base de 90% de um grupo de mancais que gira um milhão de voltas antes de falharem, enquanto, em outro caso, o cálculo é feito na base de 50% de um grupo de mancais que, sem fadiga, trabalham 3600 horas, etc.


VI. CARGA EQUIVALENTE:

Mancais radiais de esferas e muitos tipos de mancais de rolos podem suportar uma carga axial e uma carga radial. Contudo, é conveniente para os fabricantes de mancal calcularem a capacidade de seus mancais radiais em termos apenas de carga radial. Portanto, torna-se necessário determinar uma carga equivalente, radial para os mancais radiais, e axial para os mancais axiais. Essa carga equivalente é determinada através de fórmulas com o auxílio de tabelas (caso dos rolamentos de uma carreira de esferas de pistas profundas).


VII SELEÇÃO DE ROLAMENTOS:

VII.1 - SELEÇÃO DO TIPO DE ROLAMENTO:

Cada tipo de rolamento tem propriedades características que o tornam particularmente apropriado para certas aplicações. Entretanto, não é possível estabelecer regras rígidas para a seleção do tipo de rolamento já que para isso têm que ser considerados diversos fatores. As recomendações apresentadas a seguir servirão para indicar, em uma determinada aplicação, os detalhes de maior importância para efetuar a seleção do tipo de rolamento mais adequado.

Espaço disponível: Na maioria dos casos pelo menos uma das dimensões principais do rolamento, geralmente o diâmetro do furo, é determinada pelas características de projeto da própria máquina.

Normalmente, são selecionados rolamentos rígidos de esferas para eixos de pequeno diâmetro, enquanto que para eixos de grandes diâmetros podem ser escolhidos os rolamentos rígidos de esferas, os de rolos cilíndricos ou os autocompensadores de rolos.

Quando o espaço radial é limitado, deverão ser selecionados rolamentos de pequena seção, por exemplo gaiolas de agulhas, rolamento de agulhas com ou sem anel interno, certas séries de rolamentos rígidos de esferas e de rolamentos autocompensadores de rolos.

Quando o espaço axial é limitado e são necessários rolamentos particularmente estreitos, para cargas radiais ou combinadas, podem ser utilizadas algumas séries de rolamentos de uma carreira de rolos cilíndricos ou rígidos de esferas e, para cargas axiais, gaiolas axiais de agulhas, rolamentos axiais de agulhas e algumas séries de rolamentos axiais de esferas.

Cargas (magnitude da carga): Esse é o fator que geralmente determina o tamanho do rolamento a ser usado. Em geral, considerando as mesmas dimensões principais, os rolamentos de rolos podem suportar maiores cargas que o rolamento de esferas. Estes...

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