O documento analisa os apoios-mancais, destacando a classificação em função do tipo de atrito e direção das cargas suportadas. Explica as diferenças entre mancais de deslizamento e mancais de rolamento, abordando suas aplicações, vantagens e desvantagens. Também discute os princípios de lubrificação e características de funcionamento desses elementos de máquinas.

1. ELEMENTOS DE MÁQUINAS
(APOIO-MANCAIS)
AGOSTINHO F. MFUMO
SÉRGIO MANUEL

2. INFORMAÇÕES GERAIS
Os apoios são elementos de máquinas usados para suportar
cargas axiais e radiais nos veios, posicionar os eixos giratórios
e veios, e também para posicionar os eixos de rotação dos
veios.
Há duas maneiras principais de classificar os apoios: quanto ao
tipo de atrito e quanto ao carácter (direcção) das cargas
suportadas.
Apoio-Mancais 2

3. INFORMAÇÕES GERAIS
Apoio-Mancais 3

4. INFORMAÇÕES GERAIS
Carácter (direcção) das cargas suportadas
 Radial
 Axial
 Combinada
Apoio-Mancais 4

5. INFORMAÇÕES GERAIS
Tipo de atrito
Mancais de deslizamento Mancais de Rolamento
Apoio-Mancais 5

6. INFORMAÇÕES GERAIS
A escolha do tipo de apoio a utilizar depende da aplicação. Nas
máquinas modernas usam-se maioritariamente apoios de
rolamento porque os deslizantes têm maiores perdas por atrito
(em geral), têm grandes exigências de lubrificação para se
garantir atrito líquido e são desgastantes (para o moente que
suportam).
Apoio-Mancais 6

7. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Geralmente, os mancais de deslizamento são constituídos de
uma bucha fixada num suporte (corpo). Esses mancais são
usados em máquinas pesadas ou em equipamentos de baixa
rotação, porque a baixa velocidade evita superaquecimento dos
componentes expostos ao atrito.
Apoio-Mancais 7

8. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Apoio-Mancais 8

9. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
O uso de buchas e de lubrificantes permite reduzir esse atrito e
melhorar a rotação do eixo. As buchas são, em geral, corpos
cilíndricos ocos que envolvem os eixos, permitindo-lhes uma
melhor rotação.
O corpo (ou alojamento) é o elemento que protege e apoia a
bucha (o casquilho), podendo conter o lubrificante. Serve para a
montagem da bucha na máquina ou outro dispositivo.
Apoio-Mancais 9

10. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Tipos de buchas
Apoio-Mancais 10

11. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Materiais
São feitas de materiais macios, como o bronze e ligas de metais
leves.
Os materiais dos casquilhos podem ser ferro fundido, bronzes,
madeira, plásticos ou outros materiais anti-fricção. Muitos
casquilhos constituem uma ou duas partes finas de material
especial que são montadas num corpo de um material comum
(ex. Ferro-fundido ou aço).
Apoio-Mancais 11

12. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Materiais
Apoio-Mancais 12
Mancal de Nylon Mancal de bronze
Mancal sinterizado
(auto-lubrificante)

13. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Carácter (direcção) das cargas suportadas.
Mancais radiais (munhão)
Apoio-Mancais 13

14. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Carácter (direcção) das cargas suportadas.
Mancais axiais (encosto)
Apoio-Mancais 14

15. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Caracteristicas
 maior atrito na partida;
 maior amortecimento de vibrações, choques e ruídos em
função de uma maior área de lubrificação;
 fácil fabricação e mais baratos para grandes potências;
 exige um movimento relativo entre as partes, motivo pelo qual
os coeficiente de atrito envolvidos são sensivelmente mais
elevados;
Apoio-Mancais 15

16. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Caracteristicas
 permitem esforços radiais ou axiais;
 grande consumo de lubrificante, exigindo cuidados especiais
com o sistema de circulação e consequentemente com a
manutenção;
 mais silenciosos;
 limitações nos materiais envolvidos.
Apoio-Mancais 16

17. MANCAIS DE DESLIZAMENTO
Princípio de funcionamento
O funcionamento de um mancal de deslizamento depende da
formação de uma película de lubrificante (contacto eixo versus
mancal), a qual somente será formada a partir do movimento
relativo de escorregamento entre as partes. Tal condição se
traduz em coeficientes de atrito sensivelmente mais elevados e
um elevado consumo de lubrificante.
Apoio-Mancais 17

18. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Tipos de lubrificação
Há vários modos de lubrificação que têm por objectivo reduzir
as perdas por atrito, reduzir o desgaste, extrair o calor do apoio
e, às vezes, proteger contra a corrosão. Podem ser enumerados
os seguintes tipos:
1 - Hidrodinâmica
2 - Hidrostática
3 - Elastohidrodinâmica
4 - Semi-líquida
5 - Sólida
Apoio-Mancais 18

19. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Hidrodinâmica
• separação completa do eixo e do mancal pelo filme
lubrificante (espessura de 0,008 a 0,02mm);
• perdas por atrito são exclusivas do contacto entre partículas
do lubrificante;
• a lubrificação não depende da introdução do lubrificante sob
pressão, mas sim da existência de um suprimento adequado e
constante;
Apoio-Mancais 19

20. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Hidrodinâmica
 a pressão do filme é criada pela superfície móvel puxando o
lubrificante para uma região de cunha a velocidades elevadas;
 coeficiente de atrito varia entre 0,001 e 0,01.
Apoio-Mancais 20

21. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Hidrodinâmica
Apoio-Mancais 21

22. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Hidrostática
Apresenta superfícies completamente separadas pela presença
de um fluido pressurizado (ar, água, óleo) introduzido na área de
carga do mancal, não necessitando assim do movimento de uma
superfície em relação à outra. Tem por inconveniente o custo
adicional da fonte de alimentação externa e as dimensões
envolvidas.
Apoio-Mancais 22

23. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Hidrostática
Apoio-Mancais 23

24. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Elastohidro-dinâmica
O lubrificante é introduzido entre as superfícies em contacto
rolante, normalmente numa condição de cargas elevadas, tais
como: engrenagens, cames e mancais de rolamento. Baseada
na Teoria de Hertz.
Apoio-Mancais 24

25. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Semi-líquida
 combinação de lubrificação hidrodinâmica e operação a seco;
 parte da carga é sustentada por áreas localizadas de
lubrificante pressurizado e o resto é suportado pelo contacto
entre o eixo e a superfície de deslizamento;
 o coeficiente de atrito e o desgaste dependem do grau de
apoio hidrodinâmico desenvolvido;
Apoio-Mancais 25

26. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Semi-líquida
Situações externas tais como redução de velocidade da
superfície móvel ou diminuição da quantidade lubrificante
enviado ao mancal podem acarretar essa situação.
Apoio-Mancais 26

27. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Sólida
• o eixo desliza sobre o mancal, sem que haja lubrificante para
separar as duas superfícies;
• a selecção do mancal é fundamental para garantir um bom
desempenho do sistema;
• o coeficiente de atrito dinâmico fica entre 0,02 e 0,3.
Apoio-Mancais 27

28. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Exemplo comparativo
Apoio-Mancais 28

29. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Exemplo comparativo
Apoio-Mancais 29

30. MANCAIS DE DESLIZAMENTO (LUBRIFICAÇÃO)
Exemplo comparativo
Apoio-Mancais 30

31. MANCAIS DE ROLAMENTO
Rolamentos são normalmente elementos metálicos que
apresentam forma cilíndrica compostos por vários sub-
elementos. São vazados em sua parte central visando o
acoplamento em um eixo. Possuem principalmente a função de
sustentar (apoio) um sistema de transmissão de torque
suportando muitas vezes esforços simples ou combinados.
Apoio-Mancais 31

32. MANCAIS DE ROLAMENTO
Os mancais de rolamentos têm a virtude de funcionar em
condições de atrito de rolamento, ao invés de atrito de
deslizamento. Por esta razão, os mancais de rolamento têm
relativamente menor atrito que a maioria dos mancais
deslizantes equivalentes, funcionando em condições de
lubrificação líquidas (alguns mancais deslizantes bem
projectados e lubrificados podem ter rendimentos maiores que
os de alguns rolamentos).
Apoio-Mancais 32

33. MANCAIS DE ROLAMENTO
O sistema de lubrificação de rolamentos é mais simples que o
dos mancais deslizantes, o mesmo acontecendo com a
manutenção. A possibilidade de avarias devidas a eventuais
falhas na lubrificação é menor, por exemplo durante o
arranque e nas mudanças bruscas de carga ou velocidade.
Os rolamentos são produzidos com alta precisão mas em
grandes quantidades, o que reduz os custos de produção.
Muitos dos rolamentos são normalizados.
Apoio-Mancais 33

34. MANCAIS DE ROLAMENTO
Apoio-Mancais 34

35. MANCAIS DE ROLAMENTO
Constituição
Os rolamentos também denominados mancais de rolamento
são em geral, constituídos por alguns sub-elementos:
Apoio-Mancais 35

36. MANCAIS DE ROLAMENTO
Constituição
Apoio-Mancais 36

37. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Os elementos rolantes (ou corpos de rolamento) podem ter
várias formas:
Apoio-Mancais 37

38. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Apoio-Mancais 38

39. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Apoio-Mancais 39

40. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Apoio-Mancais 40

41. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Apoio-Mancais 41

42. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Apoio-Mancais 42

43. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Apoio-Mancais 43

44. MANCAIS DE ROLAMENTO
Classificação
Apoio-Mancais 44

45. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos de carreira simples composto por elementos
girantes esféricos.
Exemplos de aplicações: Motores eléctricos, alternadores,
compressores, bombas de aquecimento, instalações
frigoríficas, foto-copiadoras, máquinas têxteis, compressores
de esteiras mecânicas, motores eléctricos e aparelhos
eletrodomésticos.
Apoio-Mancais 45

46. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos composto por elementos giratórios cónicos. Útil
para aplicações em cargas combinadas.
Exemplos de aplicações: Eixos de reductores, mudança de
transmissão com pinhão cónico, bombas, compressores,
indústrias papeleiras.
Apoio-Mancais 46

47. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos com carreira dupla e elementos giratórios do tipo
esférico. Tipo contacto radial e de contacto angular. Substituem
rolamentos com carreira simples visando suportar maiores
cargas radiais e cargas axiais nos dois sentidos.
Exemplos de aplicações: Motores eléctricos, aparelhos
eletrodomésticos, hastes de máquinas para madeira,
reductores.
Apoio-Mancais 47

48. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos de esferas com contacto angular (oblíquo). As
pistas dos anéis internos e externos dos rolamentos com uma
carreira de esferas de contacto radial são desnivelados um em
relação ao outro. Adaptado para aplicações onde se combinam
cargas radiais e axiais.
Exemplos de aplicações: Caixa de reductores, hastes de
máquinas-ferramenta.
Apoio-Mancais 48

49. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos axiais composto por elementos giratórios
esféricos, cónicos ou cilindricos. Suportam cargas axiais muito
elevadas e são pouco sensíveis aos choques. As cargas radiais
devem por sua vez ser moderadas.
Exemplos de aplicações: Eixos verticais pesados, turbo
alternadores, pivôs de gruas.
Apoio-Mancais 49

50. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos composto por elementos giratórios cilíndricos.
Aplicado onde as cargas radiais são elevadas e as velocidades
de rotação altas. As cargas axiais aplicadas a estes rolamentos
devem permanecer pequenas.
Exemplos de aplicações: Motores eléctricos pesados, caixas de
eixos de vagões, cilindros de laminadores.
Apoio-Mancais 50

51. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos autocompensadores composto por elementos
giratórios cilindricos. Suportam cargas radiais muito grandes,
cargas axiais moderadas.
Exemplos de aplicações: Peneiras, trituradores, moedores,
gaiola de laminador, pesados redutores, pesados ventiladores
industriais, cilindros de máquinas impressoras, máquinas de
pedreiras.
Apoio-Mancais 51

52. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos autocompensadores composto por elementos
giratórios cónicos. Suportam cargas radiais e axiais muito
grandes.
Exemplos de aplicações: equipamentos pesados.
Apoio-Mancais 52

53. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos autocompensadores de esferas. Dotados de 2
fileiras de esferas e uma pista esférica sobre o anel externo.
Exemplos de aplicações: Eixos longos e flexíveis, aplicações
Industriais padrão.
Apoio-Mancais 53

54. MANCAIS DE ROLAMENTO
Aplicação
Rolamentos combinado. Dotados de dois tipos de elementos
giratórios. Suporte simultaneamente grandes cargas radiais e
axiais.
Apoio-Mancais 54

55. MANCAIS DE ROLAMENTO
Identificação do produto:
Para a substituição do elemento, deve-se em conta as
seguintes características:
 Fabricante,
 Tipo de Rolamento,
 Diâmetro do Furo,
 Diâmetro Externo,
 Largura.
 RPM
 Tipo de Lubrificação
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56. MANCAIS DE ROLAMENTO
Identificação do produto:
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57. MANCAIS DE ROLAMENTO
Identificação do produto:
Apoio-Mancais 57

58. MANCAIS DE ROLAMENTO-PRINCIPAIS CRITÉRIOS DE
CAPACIDADE DE TRABALHO
A perda da capacidade de trabalho dos rolamentos é causada pelas
seguintes falhas principais:
 "Esmigalhamento por fadiga" verificado em rolamentos que
ultrapassam a duração útil projectada, funcionando em condições
normais;
 "Desgaste" que ocorre quando a protecção contra partículas
abrasivas (poeiras e outros depósitos) é insuficiente.
O desgaste representa o principal tipo de destruição de rolamentos de
automóveis, tractores, equipamento mineiro de construção e várias
máquinas afins.
Apoio-Mancais 58

59. MANCAIS DE ROLAMENTO-PRINCIPAIS CRITÉRIOS DE
CAPACIDADE DE TRABALHO
 "Destruição da gaiola" verificada especialmente em
componentes com altas frequências de rotação.
 Quebra dos anéis e corpos de rolamento" devida a cargas de
choque e vibrações, montagem deficiente, engrenagens tortas,
empenamento, etc. Este tipo de destruição é consequência de
anomalias no funcionamento;
 "Deformação residual" nas pistas de rolamento, na forma de
covachos e mossas, que ocorrem em rolamentos
sobrecarregados que funcionam com baixa velocidade.
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60. MANCAIS DE ROLAMENTO-PRINCIPAIS CRITÉRIOS DE
CAPACIDADE DE TRABALHO
O cálculo dos rolamentos baseia-se em dois critérios, apenas:
1. Cálculo à capacidade de carga estática;
2. Cálculo à capacidade de carga dinâmica (cálculo da
longevidade) ou cálculo à fadiga.
Não é usual fazer cálculos segundo outros critérios, pois os tais
critérios são relacionados com factores ocasionais e são de
difícil trato. O cálculo de rolamentos é regulamentado por
normas (e.g., DIN ISO 281) e é descrito com informações
detalhadas nos catálogos de rolamentos.
Apoio-Mancais 60

61. MANCAIS DE ROLAMENTO-PRINCIPAIS CRITÉRIOS DE
CAPACIDADE DE TRABALHO
Exemplo de informações sobre rolamentos SKF
Apoio-Mancais 61

62. MANCAIS DE ROLAMENTO-PRINCIPAIS CRITÉRIOS DE
CAPACIDADE DE TRABALHO
Exemplo de informações sobre rolamentos SKF
Apoio-Mancais 62