ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS II AT-102

ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS II

AT-102

Universidade Federal do Paraná

Curso de Engenharia Industrial Madeireira

Dr. Alan Sulato de Andrade

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

 A primeira utilidade de um "rolamento" que poderia nos vir à cabeça seria servir como elemento auxiliar no transporte (até por causa dos carrinhos de "rolimã" da infância). E nisso os "rolamentos" são bem antigos.

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

 Já os egípcios apresentam diversas provas do seu uso datada de cerca de 1.800 A.C., que mostra um egípcio na ponta da pedra entornando um lubrificante no chão. Essa ilustração é freqüentemente referida como a mais antiga figura de um "engenho de lubrificação" trabalhando.

 Nas civilizações clássicas, Grécia e Roma, temos grandes aplicações de "elementos rolantes". Porém é na civilização Romana onde os mais espetaculares desenvolvimentos são encontrados.

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

Funcionamento esquemático de um rolamento Eixo Rolamento

Apoio

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

ROLAMENTOS

INTRODUÇÃO:

ROLAMENTOS

CONSTITUIÇÃO:

ROLAMENTOS

ROLAMENTOS

CONSTITUIÇÃO:

 Os elementos girantes possuem as formas:

ROLAMENTOS

CLASSIFICAÇÃO:

 Estes elementos são classificados principalmente segundo a direção de carga a ser suportada:

 Radial

 Axial

 Combinada

Análise em relação ao eixo

Fr Fa

Eixo

ROLAMENTOS

ROLAMENTOS

ROLAMENTOS

CLASSIFICAÇÃO:

Rolamentos abertos, selados e blindados Considerações em relação:

ROLAMENTOS

ROLAMENTOS

ROLAMENTOS

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

UTILIZAÇÃO:

ROLAMENTOS

IDENTIFICAÇÃO DO PRODUTO:

ROLAMENTOS

NÚMERO DE IDENTIFICAÇÃO DO PRODUTO:

 Série dimensional:

 Símbolo do Furo

 Símbolo do Diâmetro Externo

 Símbolo da Largura

 Símbolo do Tipo de Rolamento X X X XX

1-9=De 1 a até 9mm

ROLAMENTOS

NÚMERO DE IDENTIFICAÇÃO DO PRODUTO:

 Série dimensional:

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Tanto para o dimensionamento quanto para a seleção de um rolamento, é importante definir inicialmente o tipo de solicitação ao qual este estará submetido, podemos verificar duas situações distintas: carga estática ou dinâmica.

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Carga Estática

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Capacidade de Carga Estática (C_o).

É a carga atuante nos elementos rolantes e na pista.

Onde:

C_o=Capacidade de carga estática (KN)

fs=Fator de esforços estáticos (Adimensional) P_o=Carga estática equivalente (KN)

0

0

fs

.P

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Carga Estática Equivalente (P_o).

É uma suposta carga resultante, determinada em função das cargas axial e radial, que atuam simultaneamente no rolamento.

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Carga Estática Equivalente (P_o).

Na atuação da simultânea das cargas axial e radial, a carga equivalente é determinada da seguinte forma:

Onde:

P_o=Carga estática equivalente (KN) X_o=Fator radial (Adimensional)

Y_o=Fator axial (Adimensional) Fr=Carga radial (KN) Fa=Carga axial (KN)

Fa

Y

Fr

X

P



.



.

Ex.: (Rol. de esferas)

X₀=0,6

Y₀=0,5

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Fator de Esforço Estático (fs).

É um coeficiente de segurança que preserva a ocorrência de deformações plásticas excessivas nos pontos de contato, entre os corpos rolantes e a pista. Utiliza-se os seguintes valores:

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Carga Dinâmica

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Capacidade de Carga Dinâmica (C).

Podemos calcular a capacidade de carga dinâmica utilizando a seguinte relação:

Onde:

C=Capacidade dinâmica equivalente (KN)

fe=Fator de esforços dinâmicos (Adimensional) fn=Fator de rotação (Adimensional)

P=Carga dinâmica equivalente (KN)

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Fator de esforços dinâmicos (fe)

Este fator está associado a aplicação do equipamento e as condições usuais de carga. A literatura relata diversos valores, estes já tabelados.

Exemplos:

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Fator de rotação (fn)

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Capacidade de Carga Dinâmica (C).

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Carga Dinâmica Equivalente (P).

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Carga Dinâmica Equivalente (P).

Esta carga constitui-se de uma suposta carga resultante, sendo definida por meio de:

Onde:

P=Carga dinâmica equivalente (KN)

Fr=Carga radial (KN) Fa=Carga axial (KN)

x=Fator radial (Adimensional) y=Fator axial (Adimensional)

Fa

y

Fr

x

P



.



.

Ex.: (Rol. de esferas) x=0,4

y=0,8

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Rolamentos expostos a altas temperaturas.

Nestas situações, torna-se necessário considerar um fator de temperatura (ft). Para se calcular a capacidade de carga dinâmica, utiliza-se:

Onde:

C=Capacidade dinâmica equivalente (KN)

fe=Fator de esforços dinâmicos (Adimensional) fn=Fator de rotação (Adimensional)

ft=Fator de temperatura (Adimensional) P=Carga dinâmica equivalente (KN)

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Fator de Temperatura (ft).

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Vida Útil do Rolamento.

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Vida Útil do Rolamento. Temos que:

Onde:

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) – Entre 10000 a 100000 horas

Lh

a

a

a

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Vida Útil do Rolamento. a1=Fator de probabilidade

Este fator prevê a probabilidade de falhas no material devida à fadiga. Este é regido por leis estatísticas, sendo obtido na seguinte tabela:

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Vida Útil do Rolamento. a2=Fator de matéria prima

Este fator considera as características da matéria prima e o respectivo tratamento térmico.

Para aços de qualidade: a2=1

O fator se altera para materiais tratados termicamente:

ROLAMENTOS

DIMENSIONAMENTO:

 Vida Útil do Rolamento.

a3=Fator das condições de serviço

As condições de serviço influenciam diretamente na vida útil do rolamento. A duração é prolongada quando o ambiente de trabalho é limpo, a lubrificação é adequada e a carga atuante não é excessiva. O término da vida útil do rolamento ocorre quando há formação de “pittings” (erosão por cavitação), originada na superfície das pistas.

Condições ideais – a3=1

ROLAMENTOS

FADIGA:

 Elementos que normalmente falham:

Fonte: SKF e Yesachei

Consultar: http://www.yesachei.com/2011_01_10_archive.html

ROLAMENTOS

MANUTENÇÃO:

 Lubrificação.

Um filme de óleo muito fino formado entre os corpos rolantes e as pistas de um rolamento em funcionamento, impede o contato metálico direto e possui uma espessura típica de 0,001 mm. Esse filme bastante fino é a diferença entre o sucesso e a catástrofe - sem ele, o rolamento apresentaria falha precoce.

ROLAMENTOS

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 1:

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 1:

 Como se trata de um equipamento de médio porte Fator de esforços dinâmicos fe=3,0

 Em função da rotação fn=0,405

 Capacidade de carga dinâmica (C) P=F=30KN

 Capacidade de carga dinâmica necessária ao rolamento

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 2:

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 3:

 Selecione o rolamento mais adequado para ser instalado em um eixo de transmissão.

Fr=25KN

Eixo

Rolamento

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 3:

 Verifica-se a necessidade de um rolamento que suporte a ação de esforços axiais e radiais.

Série Relação de carga Carga dinâmica equiv. F1 Fa/Fr=0,4 P=0,93.Fr+0,69.Fa

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 3:

 Como se trata de um equipamento de médio porte Fator de esforços dinâmicos fe=3,0

 Em função da rotação fn=0,405

 Capacidade de carga dinâmica (C) P=0,96.Fr+0,33.Fa

 Capacidade de carga dinâmica necessária ao rolamento

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 3:

 Rolamentos de rolos cilíndricos:

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 4:

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 5:

 Selecione o rolamento mais adequado para ser instalado em um sistema de preparação de cola.

Fr=5KN Eixo Pás Rolamento De=150mm RPM=600RPM

ROLAMENTOS

EXERCÍCIO 5:

 Selecione o rolamento mais adequado para ser instalado em um sistema de transmissão de potência.

FN1 12KN

FN2 8KN

Fator de esforços dinâmicos fe=3,0