Tipos de Mancais
Existem duas categorias principais de mancal: liso e antifricção (rolamento). Mancais lisos operam no princípio de movimento deslizante, enquanto rolamentos operam no princípio de movimento rolante.
Mancais Lisos (Mancais de Fricção Deslizante)
Mancais lisos funcionam com base na fricção deslizante e não utilizam elementos rolantes; eles são geralmente mais silenciosos do que os mancais antifricção, pois não possuem partes móveis. Mancais lisos podem ser usados para aplicações rotacionais ou lineares. Por exemplo, um eixo girando em um furo representa um mancal liso sendo usado para restringir o movimento rotacional; uma gaveta deslizante representa uma aplicação linear. Mancais lisos são geralmente escolhidos para aplicações de alta carga e baixa velocidade.
Mancais lisos também são conhecidos como mancais deslizantes, mancais de filme fino, mancais de filme, mancais de mancal, mancais de metal branco, mancais de metal Babbitt, mancais hidrodinâmicos e mancais hidrostáticos. Infelizmente, esses termos nem sempre são aplicados corretamente, o que leva à confusão. Por exemplo, mancais de metal Babbitt são aqueles fabricados a partir de metal Babbitt (uma liga de metal macio), mas as pessoas costumam rotular todos os mancais lisos como ‘mancais Babbitt’, o que é incorreto.
Mancais de metal liso são utilizados em muitos equipamentos de grande porte, incluindo turbinas a vapor e grandes motores marítimos de dois tempos, mas também são usados em quase todos os motores de combustão interna (IC), pois permitem que o mancal seja instalado em duas ou mais peças separadas.
Lubrificação de Mancais Lisos
Deslizar um material sobre outro gera fricção, calor e desgaste. Exceto em aplicações de carga muito baixa, um mancal liso sempre empregará algum tipo de lubrificante para reduzir a fricção. É teoricamente possível usar muitos líquidos e gases como lubrificantes, embora o mais comum seja o óleo mineral. Outros lubrificantes testados e aprovados incluem água, refrigerante líquido, querosene, gasolina, vários ácidos e até metal fundido. Veja nosso artigo sobre lubrificação de mancais para mais detalhes.
Os lubrificantes de mancais lisos separam toda a superfície do mancal da superfície de carga, assim, teoricamente não há contato entre as duas superfícies deslizantes. Embora teoricamente não haja contato entre as superfícies, na prática, é muito difícil separar completamente as duas superfícies o tempo todo.
Lubrificação de Mancal Liso
A maioria dos mancais lisos utiliza lubrificante líquido. Por exemplo, quase todos os automóveis usam algum tipo de sistema de óleo lubrificante. O óleo é bombeado para o espaço entre o mancal e as superfícies de carga (lubrificação hidrostática) e isso cria uma fina película de óleo que separa completamente -teoricamente- as duas superfícies deslizantes. Uma vez que o motor está funcionando (quatro tempos ou dois tempos), é possível lubrificar o motor devido ao movimento do eixo (lubrificação hidrodinâmica).
Mancais lisos nunca devem ser colocados em serviço sem que algum tipo de lubrificação seja fornecida, o desgaste na partida geralmente é maior do que o desgaste durante todo o período em que o motor está funcionando.
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Mancais de Fluido (Hidrostático e Hidrodinâmico)
Mancais de fluido são mancais que utilizam uma camada fina de óleo ou gás para separar completamente as superfícies do mancal da carga. Este tipo de mancal é usado para aplicações de alta carga e alta velocidade. Mancais de fluido são classificados como hidrostáticos e/ou hidrodinâmicos.
Mancais hidrostáticos são lubrificados usando uma bomba externa para manter uma pressão estática. Por exemplo, um sistema de lubrificação pode consistir em um cárter de óleo, bomba e mancais. O sistema é hidrostático porque a bomba de óleo fornece a pressão estática necessária para a lubrificação.
Mancais hidrodinâmicos são lubrificados pelo movimento do próprio eixo. O eixo em movimento gira e cria uma cunha de óleo entre as superfícies de contato do mancal.
É possível que um mancal seja lubrificado tanto hidrodinamicamente quanto hidrostaticamente. Por exemplo, uma bomba de óleo pode lubrificar os mancais antes de o motor ser ligado (lubrificação hidrostática), mas a bomba será desligada uma vez que o motor esteja em operação (lubrificação hidrodinâmica).
Materiais Sacrificiais
O material dos mancais lisos é escolhido para ser sacrificial em comparação com o mancal (área no eixo onde o mancal é montado) ao qual está montado. Se dois materiais são esfregados juntos, o material sacrificial é o material que começa a se desgastar primeiro. Mancais lisos são sacrificiais porque, caso contrário, o mancal se desgastaria em vez do mancal. Isso é indesejável porque o mancal (parte de um eixo) geralmente é mais caro e mais difícil de substituir do que o mancal.
O que é um mancal de mancal?
A área em um eixo que se acopla a um mancal é conhecida como mancal. Um mancal de mancal é um mancal que é montado em um mancal, mas também pode ser chamado de mancal liso ou mancal de metal Babbitt, etc. (se fabricado a partir de metal Babbitt), o que também seria correto. Como muitos nomes são corretos, mas às vezes aplicados incorretamente, muitas vezes há confusão em relação à nomenclatura de mancais lisos. Mancais de mancal podem ser fabricados a partir de uma única peça (sólida), ou várias peças (divididas ou múltiplas), e podem ser lubrificados ou não lubrificados.
Sólido, Dividido ou Múltiplo
Mancais lisos podem ser sólidos, divididos ou múltiplos. Um mancal liso sólido é a forma mais simples de mancal, consiste em um cilindro com um furo perfurado através do eixo central. Mancais divididos são semelhantes aos mancais sólidos, mas o mancal consiste em duas peças. Mancais múltiplos consistem em mais de duas peças. Exemplos de mancais lisos sólidos incluem buchas e mangas.
Exemplos de mancais lisos divididos incluem mancais de mancal de virabrequim.
360 ou 180 Graus de Contato
Um mancal liso que tem contato de 360 graus com seu mancal de acoplamento é chamado de ‘mancal de contato total’, ou, ‘mancal completo’. Um mancal liso que tem contato de 180 graus -ou menos- com seu mancal de acoplamento é chamado de ‘mancal de contato parcial’. Se o diâmetro do eixo for maior do que o diâmetro interno do mancal, o mancal é classificado como um ‘mancal de mancal ajustado’.
Mancais de contato total são usados quando a carga varia e pode atuar em várias direções; um virabrequim de motor usa mancais de contato total. Mancais parciais são usados quando a carga é constante e aplicada em apenas uma direção.
Mancal Cilíndrico Liso
Mancais cilíndricos lisos são o design mais simples de mancal liso. Este tipo de mancal consiste em um cilindro com um furo perfurado através do eixo central, não possui canais de lubrificação. Mancais cilíndricos não lubrificados são adequados apenas para aplicações de baixa carga. Muitos mancais lubrificados a gás são mancais cilíndricos lisos, incluindo aqueles usados para discos rígidos de computador (o tipo antigo que utilizava um disco magnético rotativo).
As aplicações de mancais cilíndricos lisos são limitadas, a menos que o design seja modificado. Adicionar algum meio de introduzir lubrificante nas superfícies do mancal permite que o mancal seja usado em cargas e velocidades mais altas. Orifícios de óleo e ranhuras de óleo são usados para distribuir lubrificante para as superfícies de carga do mancal. Os tipos mais comuns de mancais cilíndricos lubrificados são o mancal de quatro ranhuras axiais e o mancal de ranhura elíptica.
Mancais Lisos, Divididos e Múltiplos
Mancais lisos divididos são usados por várias razões:
- Mancais divididos podem ser montados em eixos que não são continuamente retos.
- Mancais divididos podem ser montados sem remover o eixo.
Mancais de Manga
Mancais de manga são mancais cilíndricos lisos que foram fabricados a partir de dois materiais separados. Este tipo de mancal tem um revestimento fino na superfície do mancal que se acopla ao mancal. A superfície do mancal que enfrenta o mancal é geralmente revestida com um material sacrificial, por exemplo, um metal macio, enquanto o corpo principal do mancal (não em contato com o mancal) é feito de um material diferente, por exemplo, aço.
Mancais de Bucha
Mancais de bucha são mancais cilíndricos lisos fabricados a partir de uma única peça de material. Há apenas uma diferença entre um mancal de manga e um mancal de bucha; mancais de manga usam um revestimento fino de material de mancal que se acopla a um eixo, enquanto mancais de bucha são fabricados inteiramente a partir de um único material. Buchas são geralmente mais finas do que mangas e são estruturalmente mais fracas.
Esférico
Mancais lisos esféricos são usados quando desalinhamento pode tornar o uso de outros designs de mancal difícil. O anel interno do mancal é livre para girar dentro de um anel externo esférico, o que permite que o mancal pivote/gire para corresponder à orientação do eixo. Outros tipos de mancais esféricos incluem o mancal de rolos esféricos.
Mancal Liso Esférico
Mancais lisos esféricos são classificados como ‘requerem manutenção’ ou ‘isentos de manutenção’.
Mancais lisos esféricos isentos de manutenção usam um material PTFE para separar os anéis interno e externo; este tipo de mancal é às vezes chamado de ‘PTFE sobre metal’. PTFE auto-lubrifica e o mancal não requer manutenção (nenhum lubrificante deve ser adicionado).
Mancais lisos esféricos que requerem manutenção precisam ser lubrificados periodicamente; este tipo de mancal é às vezes chamado de ‘metal sobre metal’.
Nota
Nenhum componente ou máquina é realmente ‘isento de manutenção’. A frase é frequentemente usada para fins de marketing, mas é imprecisa. Se um engenheiro realiza qualquer manutenção baseada em condição do mancal (inspeção visual, teste ultrassônico, análise de vibração, termografia), o mancal está sendo mantido. Se o mancal é inspecionado e/ou substituído periodicamente, faz parte de um programa de manutenção e, portanto, está sendo mantido. A única ocasião em que um item é ‘isento de manutenção’ é quando é instalado e operado até a destruição, sem qualquer verificação ou manutenção ocorrendo entre a instalação e a falha.
Componentes do Modelo 3D
Este modelo 3D mostra todos os principais componentes associados a um típico mancal de metal liso, incluindo:
- Casco Superior do Mancal
- Ranhuras de Óleo
- Orifícios de Óleo Lubrificante
- Casco Inferior do Mancal
- Flange
Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Plain_bearing
https://clr.es/blog/en/plain-bearings
https://www.ggbearings.com/en/tribou/internet-bearings/bearings
https://www.maschinenmarkt.international/the-plain-bearing--function-types-and-applications-a-832022