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Mancais de Escorregamento Prof. Marcelo Braga dos Santos Faculdade de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Uberlândia.

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1 Mancais de Escorregamento Prof. Marcelo Braga dos Santos Faculdade de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Uberlândia

2 Introdução Basea-se na formação de um filme de lubrificante entre as superfícies móveis. Hidrodinâmica Hidroestática Elastohidrodinâmica Limite Filme sólido

3 Hidrodinâmica É aquela em que o filme de óleo é formado pelo movimento relativo entre as superfícies. Não há necessidade de fornecimento de óleo pressurizado. Deve-se garantir que haja óleo em quantidade para produzir o filme de lubrificante. Também chamado de filme completo ou de lubrificação fluída.

4 Hidroestática A lubrificação ocorre pela injeção sobre pressão do filme de óleo entre as duas superfícies metálicas. Não há necessidade de velocidade elevadas para gerar a separação entre as superfícies. Adequado para máquinas de baixa velocidade. Pode utilizar ar, água ou qualquer outro filme lubrificante.

5 Elastohidrodinâmica Ocorre principalmente quando as superfícies em contato apresentam um movimento de rolamento. Há combinação de efeitos elásticos dos corpos em contato com os efeitos do filme lubrificante. Encontrada em engrenagens e rolamentos lubrificados.

6 Limite Quando ocorre uma variação de grandezas como: – Área de contato – Vazão de lubrificante – Temperatura – Carregamento – Viscosidade Resultando em um filme de algumas moléculas de lubrificante o regime è chamado de lubrificação limite ou limítrofe.

7 Lubrificação Sólida Quando são empregados lubrificantes sólidos como: – Grafite – Dissulfeto de Molibdênio – Teflon® – Etc

8 Viscosidade

9

10 Viscosimetro Saybolt

11 Lei de Petroff

12 Lubrificação Estável Ponto de início da proporcionalidade da equação de Petroff

13 Lubrificação Estável Atenção ao movimento relativo entre o eixo e o mancal.

14 Lubrificação Estável

15 Teoria de lubrificação hidrodinâmica A experiência de Tower em 1880 foi a primeira constatação do fenômeno. Verificou-se pressões superiores a duas vezes o carregamento imposto ao mancal. Posteriormente Sir Osborne Reynolds escreveu as leis da lubrificação hidrodinâmica

16 Teoria de Lubrificação Hidrodinâmica Baseados nos resultados de Tower Reynolds hipotizou os seguintes termos: – O lubrificante obedece a lei de Newton para a viscosidade. – As forças de inércia para do lubrificante são negligenciáveis. – O lubrificante é incompressível. – A viscosidade é constante ao longo do filme. – A pressão não varia ao longo da direção axial. – Os mancais são considerados muitos longos. – A distribuição é constante ao longo da direção y e varia somente com a direção x. – A velocidade de cada partícula de fluído varia somente nas direções x e y.

17 Teoria de Lubrificação Hidrodinâmica Equilibrio de forças

18 Teoria de Lubrificação Hidrodinâmica Equilíbrio de forças

19 Teoria de Lubrificação Hidrodinâmica Condições de contorno

20 Teoria de Lubrificação Hidrodinâmica Condições de contorno

21 Teoria de Lubrificação Hidrodinâmica Vazão

22 Teoria de Lubrificação Hidrodinâmica Considerando o fluido incompressível : Que conduz a: Solução de Sommerfeld:

23 Considerações de Projeto Variáveis conhecidas: Viscosidade, m Carregamento por unidade de área projetada do mancal, P Rotação, W Dimensões do mancal Variáveis decorrentes das anteriores: Coefeiciente de atrito, f A variação de temperatura DT Vazão de lubrificante, Q Espessura mínima do filme de óleo, h 0

24 Considerações de Projeto Mancal e carga fixos Eixo móvel Mancal fixo Carga e eixo móvel

25 Considerações de Projeto Mancal fixo - Carga e eixo móvel Velocidade relativa nula Mancal e carga fixos - Eixo móvel Velocidade relativa duplicada

26 Critério de projeto de Trumpler Basea-se no menor valor para h 0 para definir as condições de projeto: Limita a temperatura máxima de funcionamento: Limita a pressão máxima: Coeficiente de segurança:

27 Procedimento de Projeto Bearing Design in Machinery – Engineering Tribology and Lubrication, Harnoy, A. Basea-se no número de Sommerfeld: Define a pressão máxima: Define a relação R/C como maior que 1000,considera-se que C é a folga radial. A relação R/C para mancais submetidos a altas cargas pode ser estimada por:

28 Procedimento de Projeto Bearing Design in Machinery – Engineering Tribology and Lubrication, Harnoy, A. A definição da espessura mínima do filme de óleo deve ser tomada com base em: – Rugosidade das superfícies do munhão e do mancal. – Possíveis reduções da viscosidade devido a variação de temperatura. – Flutuações da força sobre o eixo. – Propriedades mecânicas, metalurgicas e térmicas dos materias de fabricação do mancal.

29 Tabelas e Cartas de Projeto Raimondi & Bold Viscosidade X Temperatura

30 Tabelas e Cartas de Projeto Raimondi & Bold Viscosidade X Temperatura

31 Tabelas e Cartas de Projeto Raimondi & Bold

32

33

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39 Balanço Energético

40 Trabalho da força de atrito viscoso

41 Balanço Energético

42

43 Valores Usuais de Pressão

44 Materiais utilizados

45 Geometrias

46 Ranhuras


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