A principal finalidade da bucha-guia é a de manter um eixo comum (coaxilidade) entre ela e o furo.
2.4 Rolamentos e mancais
2.4.2 Mancais de rolamento
Quando se buscou diminuir sensivelmente os problemas de atrito de resistência à alta velocidade, encontrados nos mancais de deslizamento, chegou-se aos mancais de rolamento ou simplesmente rolamentos.
Os rolamentos são simplesmente rolamentos de máquinas constituídos por dois anéis de aço (geralmente SAE 52 100) separados por uma ou mais fileiras de esferas ou rolos. Essas esferas ou rolos são mantidos eqüidistantes por meio do separador ou gaiola a fim de distribuir os esforços e manter concêntricos os anéis. O anel externo (capa) é fixado na peça ou no mancal e o anel interno é fixado diretamente ao eixo.
Figura 142 – Partes de um rolamento
A seguir veja as vantagens e desvantagens que os rolamentos possuem em relação aos mancais de deslizamento.
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Vantagens • Menor atrito e aquecimento
• Coeficiente de atrito de partida (estático) não superior ao de operação (dinâmico)
• Pouca variação do coeficiente de atrito com carga e velocidade
• Baixa exigência de lubrificação • Intercambialidade internacional • Mantém a forma de eixo
• Pequeno aumento da folga durante a vida útil
Desvantagens • Maior sensibilidade aos choques • Maiores custos de fabricação
• Tolerância pequena para carcaça e alojamento do eixo
• Não suporta cargas tão elevadas como os mancais de deslizamento
• Ocupa maior espaço radial
Tabela 14 – Comparação entre mancais de deslizamento e rolamento
2.4.2.1 Classificação dos rolamentos: Quanto ao tipo de carga que suportam, os
rolamentos podem ser:
• Radiais - suportam cargas radiais e leves cargas axiais. • Axiais - não podem ser submetidos a cargas radiais. • Mistos - suportam tanto carga axial quanto radial.
2.4.2.2 Tipos de rolamentos:
a) Rolamento fixo de uma carreira de esferas: É o mais comum dos rolamentos.
Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajustagem angular é limitada, por conseguinte, é necessário um perfeito alinhamento entre o eixo e os furos da caixa.
Figura 143 – Rolamento fixo de uma carreira de esferas
b) Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas: Admite cargas axiais
somente em um sentido, portanto, deve sempre ser montado contraposto a um outro rolamento que possa receber a carga axial no sentido contrário.
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Figura 144 – Rolamento de contato angular de uma carreira de esferas
c) Rolamento autocompensador de esferas: É um rolamento de duas carreiras de
esferas com pista esférica no anel externo, o que lhe confere a propriedade de ajustagem angular, ou seja, compensar possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo.
Figura 145 –Rolamento autocompensador de esferas
d) Rolamento de rolo cilíndrico: É apropriado para cargas radiais elevadas e seus
componentes são separáveis, o que facilita a montagem e desmontagem.
Figura 146 – Rolamento de rolo cilíndrico
e) Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos: Seu emprego é
particularmente indicado para construções em que se exige uma grande capacidade de suportar carga radial e a compensação de falhas de alinhamento.
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Figura 147 - Rolamento autocompensador de uma carreira de rolos
f) Rolamento autocompensador com duas carreiras de rolos: É um rolamento para
os mais pesados serviços. Os rolos são de grande diâmetro e comprimento. Devido ao alto grau de oscilação entre rolos e pistas, existe uma distribuição uniforme de carga.
Figura 148 - Rolamento autocompensador com duas carreiras de rolos
g) Rolamento de rolos cônicos: Além de cargas radiais, os rolamentos de rolos
cônicos também suportam cargas axiais em um sentido.
Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem ser montados separadamente. Como só admitem cargas axiais em um sentido, de modo geral torna-se necessário montar os anéis aos pares, um contra o outro.
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Figura 149 – Rolamento de rolos cônicos
h) Rolamento axial de esfera: Ambos os tipo de rolamento axial de esfera (escora
simples e escora dupla) admitem elevadas cargas axiais, porém, não podem ser submetidos a cargas radiais. Para que as esferas sejam guiadas firmemente em suas pistas, é necessária a atuação permanente de uma determinada carga axial mínima.
Figura 1450- Rolamento axial de esfera
i) Rolamento axial autocompensador de rolos: Possui grande capacidade de carga
axial e, devido à disposição inclinada dos rolos, também pode suportar consideráveis cargas radiais.
A pista esférica do anel da caixa confere ao rolamento a propriedade de alinhamento angular, compensando possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo.
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Figura 151 - Rolamento axial autocompensador de rolos
j) Rolamento de agulhas: Possui uma secção transversal muito fina, em comparação
com o rolamento de rolos comuns. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado.
Figura 152 – Rolamento de agulhas
2.4.2.3 Designação dos rolamentos: Cada rolamento métrico padronizado tem uma
designação básica específica que indica o tipo de rolamento e a correlação entre suas dimensões principais.
Essas designações básicas compreendem 3, 4 ou 5 algarismos, ou uma combinação de letras e algarismos, que indicam o tipo de rolamento, as séries de dimensões e o diâmetro do furo, nesta ordem.
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Os símbolos para os tipos de rolamento e as séries de dimensões, junto com os possíveis sufixos indicando uma alteração na construção interna, designam uma série de rolamentos.
A tabela mostra esquematicamente como o sistema de designação é constituído. Os algarismos entre parênteses, indicam que embora eles possam ser incluídos na designação básica, são omitidos por razões práticas. Como no caso do rolamento de duas carreiras de esferas de contato angular onde o zero é omitido.
Convém salientar que, para a aquisição de um rolamento, é necessário conhecer apenas as seguintes dimensões: o diâmetro externo, o diâmetro interno e a largura ou altura. Com esses dados, consulta-se o catálogo do fabricante para obter a designação e informações como capacidade de carga, peso, etc.
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2.4.2.4 Cuidados com os rolamentos: Na troca de rolamentos, deve-se tomar muito
cuidado, verificando sua procedência e seu código correto.
Antes da instalação é preciso verificar cuidadosamente os catálogos dos fabricantes e das máquinas, seguindo as especificações recomendadas. Na montagem, entre outros, devem ser tomados os seguintes cuidados:
- verificar se as dimensões do eixo e cubo estão corretas; - usar o lubrificante recomendado pelo fabricante;
- remover rebarbas;
- no caso de reaproveitamento do rolamento, deve-se lavá-lo e lubrificá-lo imediatamente para evitar oxidação;
- não usar estopa nas operações de limpeza; - trabalhar em ambiente livre de pó e umidade.
2.4.2.5.Defeitos comuns dos rolamentos: Os defeitos comuns ocorrem por:
- desgaste; - fadiga;
- falhas mecânicas.
a) Desgaste: O desgaste pode ser causado por:
- deficiência de lubrificação;
- presença de partículas abrasivas; - oxidação (ferrugem);
- desgaste por patinação (girar em falso); - desgaste por brinelamento.
Figura 153 – Falha por desgaste
b) Fadiga: A origem da fadiga está no deslocamento da peça, ao girar em falso. A
peça se descasca, principalmente nos casos de carga excessiva. Descascamento parcial revela fadiga por desalinhamento, ovalização ou por conificação do alojamento.
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Figura 154 – Falha por fadiga
c) Falhas mecânicas: O brinelamento é caracterizado por depressões
correspondentes aos roletes ou esferas nas pistas do rolamento. Resulta de aplicação da pré- carga, sem girar o rolamento, ou da prensagem do rolamento com excesso de interferência.
Figura 155 – Falha por brinelamento
Goivagem é defeito semelhante ao anterior, mas provocado por partículas estranhas que ficam prensadas pelo rolete ou esfera nas pistas.
Figura 156 – Falha por goivagem
Sulcamento é provocado pela batida de uma ferramenta qualquer sobre a pista rolante.
Figura 157 - Falha por sulcamento
Queima por corrente elétrica é geralmente provocada pela passagem da corrente elétrica durante a soldagem. As pequenas áreas queimadas evoluem rapidamente com o uso do rolamento e provocam o deslocamento da pista rolante.
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Figura 158 – Falha por queima por corrente elétrica
As rachaduras e fraturas resultam, geralmente, de aperto excessivo do anel ou cone sobre o eixo. Podem, também, aparecer como resultado do girar do anel sobre o eixo, acompanhado de sobrecarga.
Figura 159 – Falha por rachaduras e fraturas
O engripamento pode ocorrer devido à lubrificante muito espesso ou viscoso. Pode acontecer, também, por eliminação de folga nos roletes ou esferas por aperto excessivo.
2.4.2.6.O que verificar durante o funcionamento: Nos rolamentos montados em
máquinas deve-se verificar, regularmente, se sua parada pode causar problemas. Os rolamentos que não apresentam aplicações muito críticas, ou que não são muito solicitados, não precisam de atenção especial.
Na rotina de verificação são usados os seguintes procedimentos: ouvir, sentir, observar.
Para ouvir o funcionamento do rolamento usa-se um bastão de madeira, uma chave de fenda ou objetos similares o mais próximo possível do rolamento.
Coloca-se o ouvido junto à outra extremidade do objeto. Se o ruído for suave é porque o rolamento está em bom estado. Se o ruído for uniforme mas apresentar um som metálico, é necessário lubrificar o rolamento. Atualmente, existe o analisador de vibração que permite identificar a folga e a intensidade da vibração do rolamento.
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Figura 160 – Análise de vibração
Com a mão, verifica-se a temperatura. Se ela estiver mais alta que o normal, algo está errado: falta ou excesso de lubrificação, sujeira, sobrecarga, fadiga, folga, pressão ou calor nos retentores, vindos de uma fonte externa. Mas é preciso lembrar que logo após a lubrificação é normal ocorrer um aumento da temperatura, que pode durar de um a dois dias.
Atualmente, existe um termômetro industrial para medir temperatura. Pela observação, pode-se verificar se há vazamento de lubrificante através dos vedadores ou de bujões. Geralmente, sujeiras mudam a cor do lubrificante, tornando-o mais escuro. Nesse caso, é preciso trocar os vedadores e o óleo. Quando o sistema de lubrificação for automático deve- se verificar, regularmente, seu funcionamento.