O Projeto de Máquina

SOLUÇÃO EXEMPLO 11.1

EXEMPLO 11.1 - Projeto de mancal de deslizamento para um diâmetro definido de eixo:

PROBLEMA: Projete um mancal de deslizamento para substituir os mancais de elementos rolantes no eixo mostrado na Figura 10-5. O eixo foi projetado no Exemplo 10-1.

DADOS: As cargas transversais máximas no eixo na posição do mancal são 16 lb em R1 e 54 lb em R2. Visto que a carga em R2 é 4xaquela em R1, um projeto pode ser feito para R2 e usado também para R1. Os diâmetros em R1 e R2 são 0,591 in. A velocidade do eixo é 1725 rpm. O mancal é estacionário.

HIPÓTESES: Use uma razão de folga de 0,0017 e uma razão l / d de 0,75. Mantenha o número de Ocvirk em 30 ou menor, preferivelmente ao redor de 20.

ENCONTRE: A razão de excentricidade do mancal, a pressão máxima e sua localização, a espessura mínima do filme, o coeficiente de atrito, torque e potência perdida no mancal. Escolha um lubrificante adequado para operar a 190° F.

[pic 1]

SOLUÇÃO

1. O eixo foi projetado conforme a figura 10-5 apresentada acima. Para projetar um mancal de deslizamento é necessário fazer a conversão da velocidade, que foi dada em rpm (rotações por minuto), para encontrar a velocidade tangencial U. Antes disso é necessário fazer a conversão de rpm para rps. A velocidade angular dada no enunciado é de 1725 RPM. Para podermos definir a velocidade tangencial, precisamos inicialmente converter para RPS, dividindo o valor por 60, dessa maneira:

n’: Velocidade angular / revoluções por segundo (RPS).[pic 2]

Em seguida, para definição da velocidade tangencial/linear U, é necessário o produto da velocidade angular definida em RPS, o diâmetro do eixo onde será aplicado o mancal (in) e π como fator de conversão, ficando da seguinte maneira:

U: Velocidade tangencial / Linear (in/s ou m/s);[pic 3]

d: Diâmetro do eixo no ponto de aplicação do mancal (in ou m);

n’: Velocidade angular (RPS).

1. Próximo passo é definir as folgas diametral e radial. Para conceituar essas duas folgas, é necessário entender o elemento de máquina mancal de forma geral. O mancal é utilizado sempre que duas partes têm movimento relativo. Normalmente, precisa-se de lubrificação em qualquer mancal para reduzir o atrito e remover o calor. Os mancais podem rolar, escorregar ou fazer ambos simultaneamente. Dessa maneira, as folgas, desde que bem estudadas e dimensionadas, contribuem para um bom funcionamento e lubrificação desse elemento. As razões de folga são dadas e impactam diretamente no cálculo da excentricidade, que consequentemente impactara no cálculo do filme de óleo máximo e mínimo (h), impactará na carga transversal suportada pelo mancal e inúmeros outros cálculos. Portanto, essas folgas devem ser sempre bem definidas para evitar quaisquer problemas futuros.

No exercício, foi dada no enunciado a razão de folga de 0,0017. A razão é definida na página 643 como sendo a folga diametral (Cd) dívida pelo Diâmetro do eixo no ponto de aplicação do mancal. Dessa forma, temos o seguinte.

Cd: Folga diametral[pic 4]

Com o valor da folga diametral, conseguimos o valor da folga radial, que é a divisão desse número por 2.

Cr: Folga radial[pic 5]