Baixe Manutenção e Lubrificação de Mancais de Rolamento e Rolamentos Industriais e outras Esquemas em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! MANUTENÇÃO E LUBRIFICAÇÃO DE MANCAIS DE ROLAMENTO E ROLAMENTOS INDUSTRIAIS Alyson Prado Wolf Jean Felipe Machado Rigo Marlon Barbetto de Souza Universidade Estadual de Maringá Avenida Colombo, 5790. Jardim Universitário. 87020-900 – Maringá – Paraná Resumo: Esse estudo pretende descrever os conceitos básicos de manutenção e lubrificação e a sua aplicação aos mancais e rolamentos como requisito da disciplina de Introdução à Manutenção e Lubrificação de Equipamentos Mecânicos. Os estudos foram desenvolvidos a partir de palestras e visitas técnicas efetuadas nas atividades da disciplina, assim como com consulta a livros de elementos de máquinas e lubrificação, catálogos técnicos de fabricantes de rolamentos, e livros da área de manutenção. A abordagem foca descrever a manutenção industrial de mancais e rolamentos de acordo com os parâmetros que devem ser analisados para sua correta operação no cotidiano industrial. Palavras-chave: Rolamento, Mancal, Manutenção, Lubrificação. 1. INTRODUÇÃO Os mancais são dispositivos utilizados para realizar o suporte de eixos, e podem ser de deslizamento ou rolamento, sendo que o segundo tipo é o foco de nosso estudo. A manutenção desses componentes é uma ocorrência constante dentro de qualquer indústria, sendo esses elementos abundantes em máquinas e equipamentos mecânicos, e tendo especificações de tempo de vida útil e capacidade muito rigorosas. A análise das condições dos equipamentos para verificar a necessidade de manutenção e a constante lubrificação dos mesmos assegura um aumento na vida útil desses componentes, o que é de grande importância, pois evita paradas na produção e diminui os custos industriais. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. Revisão Conceitual de Mancais e Rolamentos Mancais e rolamentos são elementos de máquinas amplamente empregados em dispositivos mecânicos industriais. São atuantes em projetos de pequeno a grande porte, sendo encontrados em uma grande variedade de dimensões fornecidas pelos fabricantes, e dessa forma, suportam uma grande faixa de cargas. Segundo JÚNIOR, mancal é definido como um dispositivo fixo fechado, sobre o qual é apoiado um eixo. Sua função é comportar um eixo, e existem duas formas principais empregadas para esse propósito: o mancal de deslizamento, na qual há uma bucha de material macio entre a base do mancal e o eixo, tratando-se de uma solução para baixas rotações; e o mancal de rolamento, adequado para maiores rotações. Na figura 1, é mostrado um exemplo de mancal de deslizamento. Figura 1. Mancal de deslizamento Fonte: Telecurso 2000. Curso profissionalizante – Elementos de Máquinas: Mancais e Rolamentos, 2000, p. 2. O rolamento é um elemento utilizado em conjunto com o mancal com o propósito de causar maiores reduções do atrito de escorregamento com o eixo. São geralmente constituídos de dois anéis concêntricos, entre os quais existem elementos rolantes que podem ser esferas, rolos ou agulhas. Na figura 2, são mostradas as principais formas de rolamentos. Figura 2. Tipos de rolamentos Fonte: Telecurso 2000. Curso profissionalizante – Elementos de Máquinas: Mancais e Rolamentos, 2000, p. 3 . O anel externo é fixado no mancal, enquanto o anel interno é fixado no eixo. Na figura 3, é mostrada uma vista em corte de um rolamento de esferas. fundamental de monitoração para o emprego de um plano de manutenção preditiva. Em caso de vibrações excessivas, torna-se necessário realizar um balanceamento do mancal. b. Balanceamento do mancal Caso haja um desbalanceamento do mancal, é calculada a massa de contrapeso que deve ser inserida e sua posição angular. c. Temperatura elevada Alta temperatura do rolamento também é um indicador de problemas, como lubrificação deficiente ou em excesso, presença de sujeiras, excesso de carga, folga interna muito pequena, início de desgastes, excesso de pressão nos retentores, calor proveniente de fonte externa, entre outros. A temperatura pode ser determinada por modernos termômetros digitais ou por giz sensitivo. d. Ultrassom O ultrassom é um tipo de ensaio mecânico que pode prever a formação de falhas mecânicas em mancais e rolamentos em seu estágio inicial, sendo mais eficiente que os métodos tradicionais de calor e vibração. 2.2.3. Definição da vida-útil de um rolamento O rolamento possui uma vida-útil, pois a sua utilização acarretará na fadiga do material que o compõe. Segundo SANTOS, o tempo após o qual surgirá o primeiro sinal de fadiga depende da quantidade de ciclos de trabalho e da intensidade da carga aplicada no rolamento. A fadiga ocorre em função de tensões internas cíclicas cujo aparecimento ocorre imediatamente abaixo da superfície na zona de carga. Com o tempo, essas chegam à superfície e fragmentos de material são destacados, fenômeno conhecido como descascamento. Esse fenômeno não indica que o rolamento deixou de ser propício à utilização, mas sim que a vida-útil do rolamento está chegando perto do seu fim. 2.3. Lubrificação de Mancais de Rolamento e Rolamentos A principal forma de desgaste de mancais e rolamentos ocorre em virtude do atrito. Os mancais de deslizamento são aqueles que necessitam de uma maior quantidade de óleo lubrificantes, em função do grande atrito entre o eixo e a bucha. Os rolamentos necessitam de uma menor quantidade de lubrificantes em comparação ao mancal de deslizamento, no entanto uma boa lubrificação ainda é primordial para o bom funcionamento do equipamento e para uma grande durabilidade da peça. Conceitos de Lubrificação A lubrificação é definida como qualquer processo que reduza o atrito entre superfícies em movimento. É definido como lubrificante qualquer substância utilizada com esse propósito. Um óleo lubrificante realiza essa tarefa através de um filme (ou película), que inibe o contato direto entre as duas superfícies, reduzindo o desgaste e a força necessária para colocar o sistema em movimento, conforme pode ser observado na figura 5. Figura 5. Exemplo de película de óleo entre duas superfícies metálicas Fonte: SHELL, ano desconhecido, p. 4. Além de reduzir o atrito, outras funções da lubrificação são: refrigerar ou esfriar, inibindo superaquecimento do dispositivo; reduz vibrações, que podem causar danos ao equipamento; proteger contra corrosão e impurezas; além de casos especiais em que atuam como vedante, na transmissão da força e como isolante. Segundo NORTON, existem quatro tipos básicos de lubrificantes, que são: líquidos, que podem ser subdivididos em minerais, sintéticos ou mistos, considerando que sua principal propriedade a ser avaliada é a sua viscosidade, mas também possui outras características relativas à sua aplicação que variam de acordo com os aditivos com os quais são fabricados; sólidos, como o grafite, que são geralmente empregados em aplicações de elevada temperatura; graxas, que são utilizadas quando é importante reter o lubrificante no local de aplicação e não há outra forma de desempenhar essa tarefa; e gases, que são utilizados com esse propósito apenas em aplicações específicas. A viscosidade de um óleo pode ser definida como a resistência deste a uma tensão de cisalhamento. Basicamente, um óleo de baixa viscosidade gera um filme fino, sendo insuficiente para evitar o contato das duas superfícies satisfatoriamente. Por outro lado, um óleo de viscosidade acima da recomendada para o equipamento pode gerar um atrito maior, causando superaquecimento, além de não possuir a fluidez necessária para ser distribuído por todo equipamento na taxa recomendada. Assim, sempre deve ser adotado um óleo conforme as recomendações do fabricante do equipamento. Quando for necessário selecionar um lubrificante, o principal aspecto a ser analisado é a viscosidade e a sua variação com a temperatura (indicada pelo índice de viscosidade), embora para cada aplicação haja aspectos específicos a serem analisados, como tipo do equipamento, ambiente, corrosão, entre outros. Tipos de lubrificação De acordo com SKF ROLAMENTOS, existem cinco formas principais de lubrificação: - Hidrodinâmica: Separa as superfícies de carregamento de carga do mancal por um filme relativamente espesso de lubrificante, a fim de prevenir o contato metal-metal. Este tipo de lubrificação não depende da introdução do lubrificante por pressão, mas requer a existência de um suprimento adequado constantemente. A lubrificação hidrodinâmica também é conhecida como lubrificação de filme completo ou fluida; - Hidrostática: Usa o ar ou água como lubrificante, introduzido na área de suporte de carga, a uma pressão alta o suficiente que possa separar as superfícies com um filme relativamente espesso de lubrificante. Então ao contrário da hidrodinâmica, esse tipo de lubrificação não requer movimento entre uma superfície e outra. Essa lubrificação deve ser considerada no projeto de mancais em que as velocidades são pequenas ou zero e a resistência friccional deve ser a mínima absoluta; - Elastoidrodinâmica: O lubrificante é introduzido entre duas superfícies que estão em contato rolante, tais como engrenagens acopladores e mancais de rolamento; - Contorno: A diminuição da viscosidade do lubrificante se deve, a uma queda na velocidade móvel, uma diminuição de lubrificante enviado ao mancal, aumento na carga do mancal ou na temperatura do lubrificante. Contribuindo para uma diminuição da espessura do filme de lubrificante caracterizando a lubrificação de contorno, pois as maiores impurezas estão separadas por uma fina camada de lubrificante. - Filme sólido: Quando mancais têm que ser operados a temperaturas muito elevadas, um lubrificante de filme sólido, como o grafite ou o dissulfeto de molibdênio, deve ser utilizado, pois os óleos minerais ordinários não são 100% indicados para este caso. As superfícies de contato em mancais de rolamento apresentam um movimento relativo que é igualmente rolante e deslizante. Se a velocidade relativa das superfícies é alta o suficiente, então a ação lubrificante é hidrodinâmica. 2.4. Lubrificação de mancais e rolamentos O uso de graxa ou óleo lubrificante no rolamento ou mancal depende da sua aplicação, conforme se mostra no Quadro 1. Quadro 1 – Emprego de graxa ou óleo lubrificante em rolamentos e mancais Usos da graxa Usos do óleo Baixas temperaturas Altas temperaturas Baixas velocidades Altas velocidades Proteção incomum requerida devido à entrada de material estranho Vedações herméticas são empregadas prontamente Busca por recintos simples de mancal Tipo de mancal não apropriado para lubrificação por graxa Busca por operação ininterrupta por longos períodos sem monitoramento Mancal lubrificado por supridor central também usado para outras peças da máquina Fonte: SHIGLEY, 2005. Os rolamentos devem ser lubrificados para evitar que se produza contato metálico entre os elementos rolantes. A temperatura de funcionamento mais favorável para um rolamento se obtém quando se usa o mínimo de lubrificante necessário para garantir a lubrificação de confiança. Esta quantidade de lubrificante depende das funções que o mesmo exerça. Os mancais de rolamento são fornecidos normalmente acompanhados de sua vedação. Para a escolha do tipo de vedação são levados em conta os seguintes fatores: o tipo de contaminante, o método de lubrificação, temperatura de trabalho e desalinhamento do eixo.