CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS
DEPARTAMENTO DE ENSINO DE SEGUNDO GRAU COORDENAÇÃO DO CURSO TÉCNICO DE MECÂNICA
MANUTENÇÃO DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS
Professor: Leonardo Roberto da Silva Setembro/2008
INDÍCE Manutenção de Máquinas e Equipamentos Industriais - MMEI 1. Introdução à manutenção................................... manutenção.......................................................... .............................................. ...............................................3 ........................3 2. Análise de falhas f alhas em máquinas...................................... máquinas............................................................. .............................................. ....................................4 .............4 3. Lubrificação industrial............................................. industrial.................................................................... .............................................. ..........................................7 ...................7 4. Tipos de manutenção ........................................... .................................................................. .............................................. ............................................1 .....................122 5. Técnicas de desmontagem de elementos mecânicos.......................................... mecânicos..............................................................1 ....................199 6. Técnicas de montagem de conjuntos mecânicos............................................. mecânicos...................................................................2 ......................211 7. Mancais de deslizamento........................................... deslizamento................................................................... ................................................ ......................................22 ..............22 8. Mancais de rolamento........................................ rolamento................................................................ ................................................ .............................................2 .....................255 9. Transmissão por polias e correias............................................... correias...................................................................... ...........................................4 ....................477 10. Redutores de velocidade.......................................... velocidade................................................................. .............................................. .......................................54 ................54 11. Sistemas de vedação........................................ vedação............................................................... .............................................. ............................................... .........................61 .61 12. Montagem de peças com guias deslizantes.............................................................. deslizantes..........................................................................69 ............69 13. Acoplamentos.......................................... Acoplamentos................................................................. .............................................. .............................................. .................................73 ..........73 14. Cabos de aço........................................ aço............................................................... .............................................. .............................................. .....................................76 ..............76 15. Embreagens........................................... Embreagens.................................................................. .............................................. .............................................. ...................................78 ............78 16. Anel elástico................................................. elástico........................................................................ .............................................. .............................................. .............................81 ......81 17. Freios................................................ Freios....................................................................... ............................................... .............................................. ........................................82 ..................82 18. Chavetas.......................................... Chavetas................................................................. .............................................. .............................................. ..........................................84 ...................84 18. Noção de leitura l eitura e interpretação de conjuntos mecânicos.................................................8 mecânicos.................................................866
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1. Introdução à manutenção Com a globalização da economia, a busca da qualidade total em serviços, produtos e gerenciamento ambiental passaram a ser a meta de todas as empresas. Disponibilidade de máquina, aumento da competitividade, aumento da lucratividade, satisfação dos clientes, produtos com defeito zero... O que a manutenção tem a ver com a qualidade total? Vamos comparar. Imagine que eu seja um fabricante de rolamentos e que tenha concorrentes no mercado. Pois bem, para que eu venha a manter meus clientes e conquistar outros, precisarei tirar o máximo rendimento de minhas máquinas para oferecer rolamentos com defeito zero e preço competitivo. Deverei, também, estabelecer um rigoroso cronograma de fabricação e de entrega de meus rolamentos. Imagine você que eu não faça manutenção de minhas máquinas. Se eu não tiver um bom programa de manutenção, os prejuízos serão inevitáveis, pois máquinas com defeitos ou quebradas causarão: Diminuição ou interrupção da produção; Atrasos nas entregas; Perdas financeiras; Aumento dos custos; Rolamentos com possibilidades de apresentar defeitos de fabricação; Insatisfação dos clientes; Perda de mercado. Para evitar o colapso de minha empresa devo, obrigatoriamente, definir um programa de manutenção com métodos preventivos a fim de obter rolamentos nas quantidades previamente estabelecidas e com qualidade. Também devo incluir, no programa, as ferramentas a serem utilizadas e a previsão da vida útil de cada elemento das máquinas. Todos esses aspectos mostram a importância que se deve dar à manutenção.
1.1 Um breve histórico A manutenção, embora despercebida, sempre existiu, mesmo nas épocas mais remotas. Começou a ser conhecida com o nome de manutenção por volta do século XVI na Europa central, juntamente com o surgimento do relógio mecânico, quando surgiram os primeiros técnicos em montagem e assistência. Tomou corpo ao longo da Revolução Industrial e firmou-se, como necessidade absoluta, na Segunda Guerra Mundial. No princípio da reconstrução pósguerra, Inglaterra, Alemanha, Itália e principalmente o Japão alicerçaram seu desempenho industrial nas bases da engenharia e manutenção. Nos últimos anos, com a intensa concorrência, os prazos de entrega dos produtos passaram a ser relevantes para todas as empresas. Com isso, surgiu a motivação para se prevenir contra as falhas de máquinas e equipamentos. Essa motivação deu origem à manutenção preventiva. Em suma, nos últimos anos é que tem havido preocupação de técnicos e empresários para o desenvolvimento de técnicas específicas para melhorar o complexo sistema Homem/Máquina/Serviço. Homem/Máquina/Serviço.
1.2 Conceito e objetivos Podemos entender manutenção como o conjunto de cuidados técnicos indispensáveis ao funcionamento regular e permanente de máquinas, equipamentos, ferramentas e instalações. Esses cuidados envolvem a conservação, a adequação, a restauração, a substituição e a prevenção. De modo geral, a manutenção em uma empresa tem como objetivos:
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Manter equipamentos e máquinas em condições de pleno funcionamento para garantir a produção normal e a qualidade dos produtos; Prevenir prováveis falhas ou quebras dos elementos das máquinas.
Alcançar esses objetivos requer manutenção diária em serviços de rotina e de reparos periódicos programados. A manutenção ideal de uma máquina é a que permite alta disponibilidade para a produção durante todo o tempo em que ela estiver em serviço e a um custo adequado.
1.3 Serviços de rotina e serviços periódicos Os serviços de rotina constam de inspeção e verificação das condições técnicas das unidades das máquinas. A detecção e a identificação de pequenos defeitos dos elementos das máquinas, a verificação dos sistemas de lubrificação e a constatação de falhas de ajustes são exemplos dos serviços da manutenção de rotina. A responsabilidade pelos serviços de rotina não é somente do pessoal da manutenção, mas também de todos os operadores de máquinas. Salientemos que há, também, manutenção de emergência ou corretiva que será estudada no item 4.2. Os serviços periódicos de manutenção consistem de vários procedimentos que visam manter a máquina e equipamentos equipamentos em perfeito estado de funcionamento. funcionamento. Esses procedimentos procedimentos envolvem várias operações: Monitorar as partes da máquina sujeitas a maiores desgastes; Ajustar ou trocar componentes em períodos predeterminados; Exame dos componentes antes do término de suas garantias; Replanejar, se necessário, o programa de prevenção; Testar os componentes elétricos etc. Os serviços periódicos de manutenção podem ser feitos durante paradas longas das máquinas por motivos de quebra de peças (o que deve ser evitado) ou outras falhas, ou durante o planejamento de novo serviço ou, ainda, no horário de mudança de turnos. As paradas programadas visam à desmontagem completa da máquina para exame de suas partes e conjuntos. As partes danificadas, após exame, são recondicionadas ou substituídas. A seguir, a máquina é novamente montada e testada para assegurar a qualidade exigida em seu desempenho. O acompanhamento e o registro do estado da máquina, bem como dos reparos feitos, são fatores importantes em qualquer programa de manutenção. manutenção.
2. Análise de falhas em máquinas As origens de falhas das máquinas estão nos danos sofridos pelas peças componentes. A máquina nunca quebra totalmente de uma só vez, mas pára de trabalhar quando alguma parte vital de seu conjunto se danifica. A parte vital pode estar no interior da máquina, no mecanismo de transmissão, no comando ou nos controles. Pode, também, estar no exterior, em partes rodantes ou em acessórios. Por exemplo, um pneu é uma parte rodante vital para que um caminhão funcione, assim como um radiador é um acessório vital para o bom funcionamento de um motor.
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2.1 Origem dos danos A origem dos danos pode ser assim agrupada: Erros de especificação ou de projeto - A máquina ou alguns de seus componentes não correspondem às necessidades de serviço. Nesse caso os problemas, com certeza, estarão nos seguintes fatores: dimensões, rotações, materiais, tratamentos térmicos, ajustes, acabamentos superficiais ou, ainda, em desenhos errados. Falhas de fabricação - A máquina, com componentes falhos, não foi montada corretamente. Nessa situação pode ocorrer o aparecimento de trincas, inclusões, concentração de tensões, contatos imperfeitos, folgas exageradas ou insuficientes, empeno ou exposição de peças a tensões não previstas no projeto. Instalação imprópria - Trata-se de desalinhamento dos eixos entre o motor e a máquina acionada. Os desalinhamentos surgem devido aos seguintes fatores: fundação (local de assentamento da máquina) sujeita as vibrações; sobrecargas; trincas e corrosão. Manutenção imprópria - Trata-se da perda de ajustes e da eficiência da máquina em razão dos seguintes fatores: sujeira; falta momentânea ou constante de lubrificação; lubrificação imprópria que resulta em ruptura do filme ou em sua decomposição; superaquecimento por causa do excesso ou insuficiência da viscosidade do lubrificante; falta de reapertos ou falhas de controle de vibrações. Operação imprópria - Trata-se de sobrecarga, choques e vibrações que acabam rompendo o componente mais fraco da máquina. Esse rompimento, geralmente, provoca danos em outros componentes ou peças da máquina. Salientemos que não estão sendo consideradas medidas preventivas a respeito de projetos ou desenhos, mas das falhas originadas nos erros de especificação, de fabricação, de instalação, de manutenção e de operação que podem ser minimizados com um controle melhor. As falhas são inevitáveis quando aparecem por causa do trabalho executado pela máquina. Nesse aspecto, a manutenção restringe-se à observação do progresso do dano para que se possa substituir a peça no momento mais adequado.
2.2 Análise de danos e defeitos A análise de danos e defeitos de peças tem duas finalidades: a) Apurar a razão da falha, para que sejam tomadas medidas objetivando a eliminação de sua repetição; b) Alertar o usuário a respeito do que poderá ocorrer se a máquina for usada ou conservada inadequadamente. Para que a análise possa ser bem-feita, não basta examinar a peça que acusa presença de falhas. É preciso, de fato, fazer um levantamento de como a falha ocorreu, quais os sintomas, se a falha já aconteceu em outra ocasião, quanto tempo a máquina trabalhou desde sua aquisição, quando foi realizada a última reforma, quais os reparos já feitos na máquina, em quais condições de serviço ocorreu a falha, quais oram os serviços executados anteriormente, quem era o operador da máquina por quanto tempo ele a operou. Enfim, o levantamento deverá ser o mais minucioso possível para que a causa da ocorrência fique perfeitamente determinada. Evidentemente, uma observação pessoal das condições gerais da máquina e um exame do seu dossiê (arquivo ou pasta) são duas medidas que não podem ser negligenciadas.
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O passo seguinte é diagnosticar o defeito e determinar sua localização, bem como decidir sobre a necessidade de desmontagem da máquina. A desmontagem completa deve ser evitada, porque é cara e demorada, além de comprometer a produção, porém, às vezes, ela é inevitável. Após a localização do defeito e a determinação da desmontagem, o responsável pela manutenção deverá colocar na bancada as peças interligadas, na posição de funcionamento. Na hora da montagem não podem faltar ou sobrar peças! As peças não devem ser limpas na fase preliminar e sim na fase do exame final. A limpeza deverá ser feita pelo próprio analisador, para que não se destruam vestígios que podem ser importantes. Após a limpeza, as peças devem ser etiquetadas para facilitar na identificação e na seqüência de montagem da máquina.
2.3 Principais tipos de rupturas Todas as rupturas processam-se de duas maneiras. A primeira é por cisalhamento, quando for provocado por deslizamento de planos no interior dos cristais do material. A segunda é por tração, quando os cristais são separados um do outro. Trata-se de um dano causado pela aplicação de força superior ao limite de resistência da peça. Quando for aplicado com choque trata-se de impacto. Quando for aplicada lenta ou rapidamente, mas sem choque, é denominada estática. A Figura 1 mostra alguns exemplos de quebras por tração, flexão, cisalhamento e torção.
a) Quebra por tração
Material frágil
b) Quebra por flexão
Material dúctil
c) Quebra por cisalhamento
d) Quebra por torção
Material frágil
Material dúctil
Figura 1 - Principais tipos de rupturas.
Desgaste: Trata-se de perda inevitável do material, modificação do acabamento, dureza, composição química e demais características da superfície da peça. Distinguimos: o desgaste provocado pelo atrito por deslizamento que provoca a perda do material desde o início (quaseestático) e o desgaste provocado por atrito de rolamento, que começa a agir após a fadiga de superfície (dinâmico). O desgaste por deslizamento, na fase inicial, pode melhorar as características da superfície com o "amaciamento", ou seja, removendo os picos das rugosidades e aumentando a superfície de contato, da mesma maneira como o acabamento por lapidação, desde que não produza engripamento. O desgaste por rolamento pode melhorar, inicialmente, as características da superfície por ação semelhante ao martelamento. Após a fase inicial começa o desgaste, inicialmente lento com
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remoção do material, até que as vibrações e forças dinâmicas, provocadas pelos aumentos de folgas, vão acelerar o desgaste cada vez mais, conforme Figura 2. Se a máquina continuar trabalhando haverá uma avaria, com parada brusca, num momento imprevisto e com dano de várias peças. O desgaste pode ser diminuído e retardado, mas não pode ser eliminado totalmente em vista de ocorrência das modificações na superfície da peça em trabalho.
Figura 2 - Comportamento e fases do desgaste.
3. Lubrificação industrial A lubrificação é uma operação que consiste em introduzir uma substância apropriada entre superfícies sólidas que estejam em contato entre si e que executam movimentos relativos. Essa substância apropriada normalmente é um óleo ou uma graxa que impede o contato direto entre as superfícies sólidas. Quando recobertos por um lubrificante, os pontos de atrito das superfícies sólidas fazem com que o atrito sólido seja substituído pelo atrito fluido, ou seja, em atrito entre uma superfície sólida e um fluido. Nessas condições, o desgaste entre as superfícies será bastante reduzido. Além dessa redução do atrito, outros objetivos são alcançados com a lubrificação, se a substância lubrificante for selecionada corretamente: Menor dissipação de energia na forma de calor; Redução da temperatura, pois o lubrificante também refrigera; Redução da corrosão; Redução de vibrações e ruídos; Redução do desgaste.
3.1 Lubrificantes Os lubrificantes podem ser gasosos como o ar; líquidos como os óleos em geral; semi-sólidos como as graxas e sólidos como a grafita, o talco, a mica etc. Contudo, os lubrificantes mais práticos e de uso diário são os líquidos e os semi-sólidos, isto é, os óleos e as graxas. Quanto à origem, os óleos podem ser classificados em quatro categorias: óleos minerais, óleos vegetais, óleos animais e óleos sintéticos. Óleos minerais - São substâncias obtidas a partir do petróleo e, de acordo com sua estrutura molecular, são classificadas em óleos parafínicos ou óleos naftênicos. Óleos vegetais - São extraídos de sementes: soja, girassol, milho, algodão, arroz, mamona, oiticica, babaçu etc. Óleos animais - São extraídos de animais como a baleia, o cachalote, o bacalhau, a capivara etc. Óleos sintéticos - São produzidos em indústrias químicas que utilizam substâncias orgânicas e inorgânicas para fabricá-los. Estas substâncias podem ser silicones, ésteres, resinas, glicerinas etc. Os óleos animais e vegetais raramente são usados isoladamente como lubrificantes, por causa da sua baixa resistência à oxidação, quando comparados a outros tipos de lubrificantes. Em vista 7
disso, eles geralmente são adicionados aos óleos minerais com a função de atuar como agentes de oleosidade. A mistura obtida apresenta características eficientes para lubrificação, especialmente em regiões de difícil lubrificação. Os óleos sintéticos são de aplicação muito rara, em razão de seu elevado custo, e são utilizados nos casos em que outros tipos de substâncias não têm atuação eficiente. Os óleos minerais são os mais utilizados nos mecanismos industriais, sendo obtidos em larga escala a partir do petróleo.
3.2 Características e propriedades dos óleos lubrificantes Os óleos lubrificantes, antes de serem colocados à venda pelo fabricante, são submetidos a ensaios físicos padronizados que, além de controlarem a qualidade do produto, servem como parâmetros para os usuários. Os principais ensaios físicos padronizados para os óleos lubrificantes encontram-se resumidos na Tabela a seguir.
A escolha correta de lubrificantes deve levar em consideração suas principais propriedades: poder adesivo (aderência); viscosidade (coesão); ausência de ácidos; pureza química; resistência ao envelhecimento; pontos de inflamação e de congelamento aparente e pureza mecânica. Vamos analisar cada uma dessas características: Aderência: para que possa ser arrastado e comprimido no espaço intermediário entre as pecas, o lubrificante deve aderir às superfícies deslizantes. Um lubrificante de pouca aderência não consegue entrar no espaço interpeças devido à resistência que as pecas oferecem a sua entrada. Sem aderência, o lubrificante se solta e ocorre atrito entre as peças. Viscosidade: é a propriedade mais importante do lubrificante. A viscosidade do lubrificante é necessária para evitar o rompimento da camada aderida às superfícies deslizantes; senão, seria impossível a formação de uma película contínua e resistente de lubrificante. O nível de atrito 8
fluido depende da viscosidade, ou seja, da resistência da camada lubrificante. A viscosidade é, portanto, uma forma de resistência ao atrito em um deslizamento fluido. O lubrificante não deve ser excessivamente viscoso, para evitar perdas por atrito. Nem muito pouco viscoso, porque a resistência mecânica seria muito pouca. No caso de grandes cargas, por exemplo, em vez de atrito fluido, ocorre atrito misto. De qualquer forma, a viscosidade de um lubrificante não é constante; depende estritamente da temperatura. A uma temperatura elevada, deve corresponder um lubrificante com menos viscosidade. Assim, é muito importante conhecer a temperatura de trabalho para a seleção adequada do lubrificante. Logo temos:
Óleo Fino Grosso
Viscosidade Baixa Alta
Escoamento Rápido Lento
Ausência de ácidos: um bom lubrificante deve estar livre de ácidos orgânicos procedentes da mistura de graxas vegetais e de graxas minerais, que são resíduos do refinamento. Pureza química: o lubrificante deve estar livre de álcalis, asfaltos, resinas e parafinas. Resistência ao envelhecimento: um bom lubrificante não varia sua composição química mesmo depois de uso prolongado. Além disso, um bom lubrificante não se oxida, não fica resinoso nem espesso. Em contato com água, não deve formar emulsão. Ponto de inflamação: o ponto de inflamação de um lubrificante corresponde à temperatura em que os vapores de óleo se desprendem numa tal quantidade que forma uma mistura explosiva de ar e vapor de óleo. Por isso, o ponto de inflamação tem especial importância nos lubrificantes de máquinas ou mecanismos que trabalham com elevadas temperaturas, como cilindros de vapor, motores de combustão e compressores. Ponto de congelamento: o ponto de congelamento aparente é a temperatura abaixo da qual o lubrificante se toma tão rígido que é incapaz de fluir, por seu próprio peso, através de um tubo de 40 mm de diâmetro. Esse fato deve ser levado em conta, quando se trabalha com máquinas em baixa temperatura. Pureza mecânica: é necessária a ausência de impurezas sólidas que podem danificar as superfícies móveis e provocar o entupimento dos condutos de lubrificante. Por isso, lubrificantes velhos devem ser filtrados antes de serem usados novamente. 3.3 Graxas As graxas são compostos lubrificantes semi-sólidos constituídos por uma mistura de óleo, aditivos e agentes engrossadores chamados sabões metálicos, à base de alumínio, cálcio, sódio, lítio e bário. Elas são utilizadas onde o uso de óleos não é recomendado. As graxas também passam por ensaios físicos padronizados e os principais encontram-se no quadro a seguir.
Os tipos de graxa são classificados com base no sabão utilizado em sua fabricação.
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Graxa à base de alumínio : macia; quase sempre filamentosa; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando em uso; pode trabalhar em temperaturas de até 71°C. É utilizada em mancais de rolamento de baixa velocidade e em chassis. Graxa à base de cálcio : vaselinada; resistente à água; boa estabilidade estrutural quando em uso; deixa-se aplicar facilmente com pistola; pode trabalhar em temperaturas de até 77°C. É aplicada em chassis e em bombas d’água. Graxa à base de sódio : geralmente fibrosa; em geral não resiste à água; boa estabilidade estrutural quando em uso. Pode trabalhar em ambientes com temperatura de até 150°C. É aplicada em mancais de rolamento, mancais de rodas, juntas universais etc. Graxa à base de lítio: vaselinada; boa estabilidade estrutural quando em uso; resistente à água; pode trabalhar em temperaturas de até 150°C. É utilizada em veículos automotivos e na aviação. Graxa à base de bário : características gerais semelhantes às graxas à base de lítio. Graxa mista: é constituída por uma mistura de sabões. Assim, temos graxas mistas à base de sódio-cálcio, sódio-alumínio etc. Além dessas graxas, há graxas de múltiplas aplicações, graxas especiais e graxas sintéticas. 3.4 Lubrificantes sólidos Algumas substâncias sólidas apresentam características peculiares que permitem a sua utilização como lubrificantes, em condições especiais de serviço. Entre as características importantes dessas substâncias, merecem ser mencionadas as seguintes: Baixa resistência ao cisalhamento; Estabilidade a temperaturas elevadas; Elevado limite de elasticidade; Alto índice de transmissão de calor; Alto índice de adesividade; Ausência de impurezas abrasivas. Embora tais características não sejam sempre atendidas por todas as substâncias sólidas utilizadas como lubrificantes, elas aparecem de maneira satisfatória nos carbonos cristalinos, como a grafita, e no bissulfeto de molibdênio, que são, por isso mesmo, aquelas mais comumente usadas para tal finalidade. A utilização de sólidos como lubrificantes é recomendada para serviços em condições especiais, sobretudo aquelas em que as partes a lubrificar estão submetidas a pressões ou temperaturas elevadas ou se encontram sob a ação de cargas intermitentes ou em meios agressivos. Os meios agressivos são comuns nas refinarias de petróleo, nas indústrias químicas e petroquímicas.
3.5 Aditivos Aditivos são substâncias que entram na formulação de óleos e graxas para conferir-lhes certas propriedades. A presença de aditivos em lubrificantes tem os seguintes objetivos: Melhorar as características de proteção contra o desgaste e de atuação em trabalhos sob condições de pressões severas; Aumentar a resistência à oxidação e corrosão; Aumentar a atividade dispersante e detergente dos lubrificantes; Aumentar a adesividade; Aumentar o índice de viscosidade.
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Para que o lubrificante se enquadre nas exigências de serviço, existem vários aditivos que podem ser benéficos para uma determinada aplicação e prejudiciais para outra. Os principais aditivos são:
Detergentes: mantém em suspensão e finalmente dispersado na massa de óleo o carbono formado, não as deixando aderir as peças do equipamento. Anti-oxidantes: retarda a oxidação do óleo e por longo tempo mantém o óleo com as características originais. Anti-corrosivos: evita, mesmo com a presença de umidade, o enferrujamento das peças. Anti-espumantes: impede, mesmo em casos extremos, a formação de espuma assegurando assim a lubrificação normal e constante. Extrema pressão: combina com o metal das partes em contacto e forma uma capa superficial que evita a soldagem. Anti-desgaste: forma película protetora sobre as superfícies metálicas Rebaixadores do ponto de fluidez: permite que o ponto de fluidez dos óleos alcance os valores necessários para as aplicações a que se destinam. Aumentadores do índice de viscosidade: provoca menor variação da viscosidade a diferentes temperaturas.
A escolha de um óleo ou de uma graxa também depende dos seguintes fatores: Geometria do mancal: dimensões, diâmetro, folga (mancal/eixo); Rotação do eixo; Carga no mancal; Temperatura de operação do mancal; Condições ambientais: temperatura, umidade, poeira e contaminantes; Método de aplicação. Temperatura, rotação e carga do mancal são os fatores que vão direcionar a escolha do lubrificante. Como regra geral pode afirmar: Temperaturas altas: óleo mais viscoso ou uma graxa que se mantenha consistente; Altas rotações: usar óleo mais fino; Baixas rotações: usar óleo mais viscoso. Em resumo, por mais complicada que uma máquina pareça, há apenas três elementos a lubrificar: 1. Apoios de vários tipos, tais como: mancais de deslizamento ou rolamento, guia etc. 2. Engrenagens de dentes retos, helicoidais, parafusos de rosca sem-fim etc., que podem estar descobertas ou encerradas em caixas fechadas. 3. Cilindros, como os que se encontram nos compressores e em toda a espécie de motores, bombas ou outras máquinas com êmbolos. Uma lubrificação só poderá ser considerada correta quando o ponto de lubrificação recebe o lubrificante certo, no volume adequado e no momento exato . Qualquer falha de lubrificação
provoca, na maioria das vezes, desgastes com conseqüências a médio e longo prazo, afetando a vida útil dos elementos lubrificados. Pouquíssimas vezes em curto prazo. Estudos efetuados por meio da análise ferrográfica de lubrificantes têm mostrado que as partículas geradas como efeito da má lubrificação são partículas do tipo normal, porém em volumes muito grandes, significando que o desgaste nestas circunstâncias ocorre de forma acelerada, levando inexoravelmente até a falha catastrófica.
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A ferrografia é uma técnica de avaliação das condições de desgaste dos componentes de uma máquina por meio da quantificação e observação das partículas em suspensão no lubrificante. Essa técnica satisfaz todos os requisitos exigidos pela manutenção preditiva e também pode ser empregada na análise de falhas e na avaliação rápida do desempenho de lubrificantes. Somente um monitoramento feito por meio da ferrografia poderá determinar os desgastes provocados pela má lubrificação. É muito difícil diagnosticar uma falha catastrófica resultante da má lubrificação. Normalmente se imagina que se a peça danificada estiver com lubrificante, o problema não é da lubrificação. Mas quem poderá garantir a qualidade da lubrificação ao longo dos últimos anos? Somente a prática da lubrificação correta, efetuada de forma contínua e permanente, garante uma vida útil plena para os componentes de máquinas. Por fim, acrescentamos que, embora não percebida por muitos, a lubrificação correta concorre, também, para a redução no consumo de energia e na preservação dos recursos naturais. A lubrificação organizada apresenta as seguintes vantagens: Aumenta a vida útil dos equipamentos em até dez vezes ou mais; Reduz o consumo de energia em até 20%; Reduz custos de manutenção em até 35%; Reduz o consumo de lubrificantes em até 50%. O homem-chave de toda a lubrificação é o lubrificador. De nada adiantam planos de lubrificação perfeitos, programas sofisticados e controles informatizados, se os homens que executam os serviços não estiverem devidamente capacitados e habilitados para a função. Um bom lubrificador deve ter conhecimentos e habilidades que lhe permitam discernir entre o que é correto e o que é errado em lubrificação.
4. Tipos de manutenção Há dois tipos de manutenção: a planejada e a não planejada. A manutenção planejada classifica-se em quatro categorias: preventiva, preditiva, TPM e Terotecnologia. A manutenção preventiva consiste no conjunto de procedimentos e ações antecipadas que visam manter a máquina em funcionamento. A manutenção preditiva é um tipo de ação preventiva baseada no conhecimento das condições de cada um dos componentes das máquinas e equipamentos. Esses dados são obtidos por meio de um acompanhamento do desgaste de peças vitais de conjuntos de máquinas e de equipamentos. Testes periódicos são efetuados para determinar a época adequada para substituições ou reparos de peças. Exemplos: análise de vibrações, monitoramento de mancais. A TPM (manutenção produtiva total) foi desenvolvida no Japão. É um modelo calcado no conceito “de minha máquina, cuido eu”. A Terotecnologia é uma técnica inglesa que determina a participação de um especialista em manutenção desde a concepção do equipamento até sua instalação e primeiras horas de produção. Com a terotecnologia, obtêm-se equipamentos que facilitam a intervenção dos mantenedores. Modernamente há empresas que aplicam o chamado retrofitting , que são reformas de equipamentos com atualização tecnológica. Por exemplo, reformar um torno mecânico convencional transformando-o em torno CNC é um caso de retrofitting . A manutenção não planejada classifica-se em duas categorias: a corretiva e a de ocasião. A manutenção corretiva tem o objetivo de localizar e reparar defeitos em equipamentos que operam em regime de trabalho contínuo. A manutenção de ocasião consiste em fazer consertos quando a máquina se encontra parada.
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4.1 TPM - Planejamento, organização e administração Durante muito tempo as indústrias funcionaram com o sistema de manutenção corretiva. Com isso, ocorriam desperdícios, retrabalhos, perda de tempo e de esforços humanos, além de prejuízos financeiros. A partir de uma análise desse problema, passou-se a dar ênfase na manutenção preventiva. Com enfoque nesse tipo de manutenção, foi desenvolvido o conceito de manutenção produtiva total, conhecido pela sigla TPM ( total productive maintenance ), que inclui programas de manutenção preventiva e preditiva. A manutenção preventiva teve sua origem nos Estados Unidos e foi introduzida no Japão em 1950. Até então, a indústria japonesa trabalhava apenas com o conceito de manutenção corretiva, após a falha da máquina ou equipamento. Isso representava um custo e um obstáculo para a melhoria da qualidade. A primeira indústria japonesa a aplicar e obter os efeitos do conceito de manutenção preventiva, também chamada de PM ( preventive maintenance) foi a Toa Nenryo Kogyo, em 1951. São dessa época as primeiras discussões a respeito da importância da manutenibilidade e suas conseqüências para o trabalho de manutenção. Em 1960, ocorre o reconhecimento da importância da manutenibilidade e da confiabilidade como sendo pontos-chave para a melhoria da eficiência das empresas. Surgiu, assim, a manutenção preventiva, ou seja, o enfoque da manutenção passou a ser o de confiança no setor produtivo quanto à qualidade do serviço de manutenção realizado. Na busca de maior eficiência da manutenção produtiva, por meio de um sistema compreensivo, baseado no respeito individual e na total participação dos empregados, surgiu a TPM, em 1970, no Japão. Nessa época era comum: Avanço na automação industrial; Busca em termos da melhoria da qualidade; Aumento da concorrência empresarial; Emprego do sistema “just-in-time”; Maior consciência de preservação ambiental e conservação de energia; Dificuldades de recrutamento de mão-de-obra para trabalhos considerados sujos, pesados ou perigosos; Aumento da gestão participativa e surgimento do operário polivalente. Todas essas ocorrências contribuíram para o aparecimento da TPM. A empresa usuária da máquina se preocupava em valorizar e manter o seu patrimônio, pensando em termos de custo do ciclo de vida da máquina ou equipamento. No mesmo período, surgiram outras teorias com os mesmos objetivos. O objetivo global da TPM é a melhoria da estrutura da empresa em termos materiais (máquinas, equipamentos, ferramentas, matéria-prima, produtos etc.) e em termos humanos (aprimoramento das capacitações pessoais envolvendo conhecimentos, habilidades e atitudes). A meta a ser alcançada é o rendimento operacional global. As melhorias devem ser conseguidas por meio dos seguintes passos: Capacitar os operadores para conduzir a manutenção de forma voluntária; Capacitar os mantenedores a serem polivalentes, isto é, atuarem em equipamentos mecatrônicos; Capacitar os engenheiros a projetarem equipamentos que dispensem ou diminui a manutenção; Incentivar estudos e sugestões para modificação dos equipamentos existentes a fim de melhorar seu rendimento.
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Aplicar o programa dos oito S: 1. Seiri = organização; implica eliminar o supérfluo. 2. Seiton = arrumação; implica identificar e colocar tudo em ordem . 3. Seiso = limpeza; implica limpar sempre e não sujar. 4. Seiketsu = padronização; implica manter a arrumação, limpeza e ordem em tudo. 5. Shitsuke = disciplina; implica a autodisciplina para fazer tudo espontaneamente. 6. Shido = treinar; implica a busca constante de capacitação pessoal. 7. Seison = eliminar as perdas. 8. Shikari yaro = realizar com determinação e união. Eliminar as seis grandes perdas: 1. Perdas por quebra. 2. Perdas por demora na troca de ferramentas e regulagem. 3. Perdas por operação em vazio (espera). 4. Perdas por redução da velocidade em relação ao padrão normal. 5. Perdas por defeitos de produção. 6. Perdas por queda de rendimento. Aplicar as cinco medidas para obtenção da “quebra zero”: 1. Estruturação das condições básicas. 2. Obediência às condições de uso. 3. Regeneração do envelhecimento. 4. Sanar as falhas do projeto (terotecnologia). 5. Incrementar a capacitação técnica. A idéia da “quebra zero” baseia-se no conceito de que a quebra é a falha visível. A falha visível é causada por uma coleção de falhas invisíveis como um iceberg.
Figura 3 - Origem das falhas (quebra). Logo, se os operadores e mantenedores estiverem conscientes de que devem evitar as falhas invisíveis, a quebra deixará de ocorrer. As falhas invisíveis normalmente deixam de ser detectadas por motivos físicos e psicológicos. Para finalizar “a manutenção não deve ser apenas aquela que conserta, mas, sim, aquela que elimina a necessidade de consertar”.
4.2 Manutenção corretiva Manutenção corretiva é aquela de atendimento imediato à produção. Esse tipo de manutenção baseia-se na seguinte filosofia: "equipamento parou, manutenção conserta imediatamente". Não existe filosofia, teoria ou fórmula para dimensionar uma equipe de manutenção corretiva, pois nunca se sabe quando alguém vai ser solicitado para atender aos eventos que 14
requerem a presença dos mantenedores. Por esse motivo, as empresas que não têm uma manutenção programada e bem administrada convivem com o caos, pois nunca haverá pessoal de manutenção suficiente para atender às solicitações. Mesmo que venham a contar com pessoal de manutenção em quantidade suficiente, não saberão o que fazer com os mantenedores em épocas em que tudo caminha tranqüilamente. É por esse motivo que, normalmente, a manutenção aceita serviços de montagem para executar e nunca cumpre os prazos estabelecidos, pois há ocasiões em que terá de decidir se atende às emergências ou continua montando o que estava programado. Como as ocorrências de emergência são inevitáveis, sempre haverá necessidade de uma equipe para esses atendimentos, mesmo porque, não se deve ter 100% de manutenção preventiva, Dependendo do equipamento, às vezes é mais conveniente, por motivos econômicos, deixá-lo parar e resolver o problema por atendimento de emergência. Mesmo em empresas que não podem ter emergências, às vezes elas ocorrem com resultados geralmente catastróficos, como por exemplo, em empresas aéreas. Nas empresas que convivem com emergências que podem redundar em desastres, deve haver uma equipe muito especial de manutenção, cuja função é eliminar ou minimizar essas emergências. A filosofia que deve ser adotada é: "Emergências não ocorrem, são causadas. Elimine a causa e você não terá novamente a mesma emergência". A equipe de manutenção corretiva deve estar sempre em um local específico para ser encontrada facilmente e atender à produção de imediato. Como a equipe não sabe o local onde vai atuar, o usuário com problemas deverá solicitar o atendimento por telefone, porém, para efeitos de registro e estatística, ele deverá emitir um documento ao setor responsável.
4.3 Manutenção preventiva A manutenção preventiva obedece a um padrão previamente esquematizado, que estabelece paradas periódicas com a finalidade de permitir a troca de peças gastas por novas, assegurando assim o funcionamento perfeito da máquina por um período predeterminado. O método preventivo proporciona um determinado ritmo de trabalho, assegurando o equilíbrio necessário ao bom andamento das atividades. O controle das peças de reposição é um problema que atinge todos os tipos de indústria. Uma das metas a que se propõe o órgão de manutenção preventiva é a diminuição sensível dos estoques. Isso se consegue com a organização dos prazos para reposição de peças. Assim, ajustam-se os investimentos para o setor. Se uma peça de um conjunto que constitui um mecanismo estiver executando seu trabalho de forma irregular, ela estabelecerá, fatalmente, uma sobrecarga nas demais peças que estão interagindo com ela. Como conseqüência, a sobrecarga provocará a diminuição da vida útil das demais peças do conjunto. O problema só pode ser resolvido com a troca da peça problemática, com antecedência, para preservar as demais peças. Em qualquer sistema industrial, a improvisação é um dos focos de prejuízo. É verdade que quando se improvisa pode-se evitar a paralisação da produção, mas perde-se em eficiência. A improvisação pode e deve ser evitada por meio de métodos preventivos estabelecidos pelos técnicos de manutenção preventiva. A aplicação de métodos preventivos assegura um trabalho uniforme e seguro. O planejamento e a organização, fornecidos pelo método preventivo, são uma garantia aos homens da produção que podem controlar, dentro de uma faixa de erro mínimo, a entrada de novas encomendas. Com o tempo, os industriais foram se conscientizando de que a máquina que funcionava ininterruptamente até quebrar acarretava vários problemas que poderiam ser evitados com simples paradas preventivas para lubrificação, troca de peças gastas e ajustes.
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Com o auxílio dos relatórios escritos sobre os trabalhos realizados, são suprimidas as inconveniências das quebras inesperadas. Isso evita a difícil tarefa de trocas rápidas de máquinas e improvisações que causam o desespero do pessoal da manutenção corretiva. A manutenção preventiva é um método aprovado e adotado atualmente em todos os setores industriais, pois abrange desde uma simples revisão, com paradas que não obedecem a uma rotina, até a utilização de sistemas de alto índice técnico. A manutenção preventiva abrange cronogramas nos quais são traçados planos e revisões periódicas completas para todos os tipos de materiais utilizados nas oficinas. Ela inclui, também, levantamentos que visam facilitar sua própria introdução em futuras ampliações do corpo da fábrica. A aplicação do sistema de manutenção preventiva não deve se restringir a setores, máquinas ou equipamentos. O sistema deve abranger todos os setores da indústria para garantir um perfeito entrosamento entre eles, de modo tal que, ao se constatar uma anomalia, as providências independam de qualquer outra regra que porventura venha a existir em uma oficina. Essa liberdade, dentro da indústria, é fundamental para o bom funcionamento do sistema preventivo. O aparecimento de focos que ocasionam descontinuidade no programa deve ser encarado de maneira séria, organizando-se estudos que tomem por base os relatórios preenchidos por técnicos da manutenção. Estes deverão relatar, em linguagem simples e clara, todos os detalhes do problema em questão. A manutenção preventiva nunca deverá ser confundida com o órgão de comando, apesar de ela ditar algumas regras de conduta a serem seguidas pelo pessoal da fábrica. À manutenção preventiva cabe apenas o lugar de apoio ao sistema fabril. O segredo para o sucesso da manutenção preventiva está na perfeita compreensão de seus conceitos por parte de todo o pessoal da fábrica, desde os operários à presidência. A manutenção preventiva, por ter um alcance extenso e profundo, deve ser organizada. Se a organização da manutenção preventiva carecer da devida solidez, ela provocará desordens e confusões. Por outro lado, a capacidade e o espírito de cooperação dos técnicos são fatores importantes para a manutenção preventiva. A manutenção preventiva deve, também, ser sistematizada para que o fluxo dos trabalhos se processe de modo correto e rápido. Sob esse aspecto, é necessário estabelecer qual deverá ser o sistema de informações empregado e os procedimentos adotados. O desenvolvimento de um sistema de informações deve apresentar definições claras e objetivas e conter a delegação das responsabilidades de todos os elementos participantes. O fluxo das informações deverá fluir rapidamente entre todos os envolvidos na manutenção preventiva. A manutenção preventiva exige, também, um plano para sua própria melhoria. Isto é conseguido por meio do planejamento, execução e verificação dos trabalhos que são indicadores para se buscar a melhoria dos métodos de manutenção, das técnicas de manutenção e da elevação dos níveis de controle. Finalmente, para se efetivar a manutenção preventiva e alcançar os objetivos pretendidos com sua adoção, é necessário dispor de um período de tempo relativamente longo para contar com a capacitação dos técnicos e dos dirigentes de alto gabarito. Isso vale a pena, pois a instalação do método de manutenção preventiva, pela maioria das grandes empresas industriais, é a prova concreta da pouca eficiência do método de manutenção corretiva.
4.4 Manutenção preditiva Manutenção preditiva é aquela que indica as condições reais de funcionamento das máquinas com base em dados que informam o seu desgaste ou processo de degradação. Trata-se da manutenção que prediz o tempo de vida útil dos componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse tempo de vida seja bem aproveitado. 16
Na Europa, a manutenção preditiva é conhecida pelo nome de manutenção condicional e nos Estados Unidos recebe o nome de preditiva ou previsional. Os objetivos da manutenção preditiva são: Determinar, antecipadamente, a necessidade de serviços de manutenção numa peça específica de um equipamento; Eliminar desmontagens desnecessárias para inspeção; Aumentar o tempo de disponibilidade dos equipamentos; Reduzir o trabalho de emergência não planejado; Impedir o aumento dos danos; Aproveitar a vida útil total dos componentes e de um equipamento; Aumentar o grau de confiança no desempenho de um equipamento ou linha de produção; Determinar previamente as interrupções de fabricação para cuidar dos equipamentos que precisam de manutenção. Por meio desses objetivos, pode-se deduzir que eles estão direcionados a uma finalidade maior e importante: redução de custos de manutenção e aumento da produtividade. Para ser executada, a manutenção preditiva exige a utilização de aparelhos adequados, capazes de registrar vários fenômenos, tais como: vibrações das máquinas; pressão; temperatura; desempenho e aceleração. Com base no conhecimento e análise dos fenômenos, torna-se possível indicar, com antecedência, eventuais defeitos ou falhas nas máquinas e equipamentos. A manutenção preditiva, geralmente, adota vários métodos de investigação para poder intervir nas máquinas e equipamentos. Entre os vários métodos destacam-se os seguintes: estudo das vibrações; análise dos óleos; análise do estado das superfícies e análises estruturais de peças.
Estudo das vibrações Todas as máquinas em funcionamento produzem vibrações que, aos poucos, levam-nas a um processo de deteriorização. Essa deteriorização é caracterizada por uma modificação da distribuição de energia vibratória pelo conjunto dos elementos que constituem a máquina. Observando a evolução do nível de vibrações, é possível obter informações sobre o estado da máquina. O princípio de análise das vibrações baseia-se na idéia de que as estruturas das máquinas excitadas pelos esforços dinâmicos (ação de forças) dão sinais vibratórios, cuja freqüência é igual à freqüência dos agentes excitadores. Se captadores de vibrações forem colocados em pontos definidos da máquina, eles captarão as vibrações recebidas por toda a estrutura. O registro das vibrações e sua análise permitem identificar a origem dos esforços presentes em uma máquina operando. Por meio da medição e análise das vibrações de uma máquina em serviço normal de produção detecta-se, com antecipação, a presença de falhas que devem ser corrigidas, tais como: Rolamentos deteriorados; Engrenagens defeituosas; Acomplamentos desalinhados; Rotores desbalanceados; Vínculos desajustados; Eixos deformados; Lubrificação deficiente; Folga excessiva em buchas; Falta de rigidez; Problemas aerodinâmicos; Problemas hidráulicos; Cavitação. 17
O aparelho empregado para a análise de vibrações é conhecido como analisador de vibrações. No mercado há vários modelos de analisadores de vibrações, dos mais simples aos mais complexos; dos portáteis, que podem ser transportados manualmente de um lado para outro, até aqueles que são instalados definitivamente nas máquinas com a missão de executar monitoração constante. A Figura 4 apresenta um operador usando um analisador de vibrações portátil e, em destaque, o aparelho.
Figura 4 - Exemplo de analisador de vibrações portátil.
Análise dos óleos Os objetivos da análise dos óleos são dois: economizar lubrificantes e sanar os defeitos. Os modernos equipamentos permitem análises exatas e rápidas dos óleos utilizados em máquinas. É por meio das análises que o serviço de manutenção pode determinar o momento adequado para sua troca ou renovação, tanto em componentes mecânicos quanto hidráulicos. A economia é obtida regulando-se o grau de degradação ou de contaminação dos óleos. Essa regulagem permite a otimização dos intervalos das trocas. A análise dos óleos permite, também, identificar os primeiros sintomas de desgaste de um componente. A identificação é feita a partir do estudo das partículas sólidas que ficam misturadas com os óleos. Tais partículas sólidas são geradas pelo atrito dinâmico entre peças em contato. A análise dos óleos é feita por meio de técnicas laboratoriais que envolvem vidrarias, reagentes, instrumentos e equipamentos. Entre os instrumentos e equipamentos utilizados temos viscosímetros, centrífugas, fotômetros de chama, peagômetros, espectrômetros, microscópios etc. O laboratorista, usando técnicas adequadas, determina as propriedades dos óleos e o grau de contaminantes neles presentes. As principais propriedades dos óleos que interessam em uma análise são: índice de viscosidade; índice de acidez; índice de alcalinidade; ponto de fulgor e ponto de congelamento. Em termos de contaminação dos óleos, interessa saber quanto existe de: resíduos de carbono; partículas metálicas e água. Assim como no estudo das vibrações, a análise dos óleos é muito importante na manutenção preditiva. É a análise que vai dizer se o óleo de uma máquina ou equipamento precisa ou não ser substituído e quando isso deverá ser feito. Análise do estado das superfícies A análise das superfícies das peças, sujeitas aos desgastes provocados pelo atrito, também é importante para se controlar o grau de deteriorização das máquinas e equipamentos. A análise superficial abrange, além do simples exame visual, com ou sem lupa, várias técnicas analíticas, tais como:
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Endoscopia; Holografia; Estroboscopia; Molde e impressão.
Análise estrutural A análise estrutural de peças que compõem as máquinas e equipamentos também é importante para a manutenção preditiva. É por meio da análise estrutural que se detecta, por exemplo, a existência de fissuras, trincas e bolhas nas peças das máquinas e equipamentos. Em uniões soldadas, a análise estrutural é de extrema importância. As técnicas utilizadas na análise estrutural são: interferometria holográfica; ultra-sonografia; radiografia (raios X); gamagrafia (raios gama); ecografia; magnetoscopia; correntes de Foucault; infiltração com líquidos penetrantes. Periodicidade dos controles A coleta de dados é efetuada periodicamente por um técnico que utiliza sistemas portáteis de monitoramento. As informações recolhidas são registradas numa ficha, possibilitando ao responsável pela manutenção preditiva tê-las em mãos para as providências cabíveis. A periodicidade dos controles é determinada de acordo com os seguintes fatores: número de máquinas a serem controladas; número de pontos de medição estabelecidos; duração da utilização da instalação; caráter “estratégico” das máquinas instaladas e meios materiais colocados à disposição para a execução dos serviços. As vantagens da manutenção preditiva são: Aumento da vida útil do equipamento; Controle dos materiais (peças, componentes, partes etc.) e melhor gerenciamento; Diminuição dos custos nos reparos; Melhoria da produtividade da empresa; Diminuição dos estoques de produção; Limitação da quantidade de peças de reposição; Melhoria da segurança; Credibilidade do serviço oferecido; Motivação do pessoal de manutenção; Boa imagem do serviço após a venda, assegurando o renome do fornecedor.
5. Técnicas de desmontagem de elementos mecânicos A desmontagem e montagem de máquinas e equipamentos industriais fazem parte das atividades dos mecânicos de manutenção e são tarefas que exigem muita atenção e habilidade, devendo ser desenvolvidas com técnicas e procedimentos bem definidos. Em geral, uma máquina ou equipamento industrial instalado corretamente, funcionando nas condições especificadas pelo fabricante e recebendo cuidados periódicos do serviço de manutenção preventiva é capaz de trabalhar, sem problemas, por muitos anos. Entretanto, quando algum dos componentes falha, seja por descuido na operação, seja por deficiência na manutenção, é necessário identificar o defeito e eliminar suas causas. No caso de máquinas mais simples, é relativamente fácil identificar o problema e providenciar sua eliminação, porém, quando se trata de máquinas mais complexas, a identificação do problema e sua remoção exigem, do mecânico de manutenção, a adoção de procedimentos seqüenciais bem distintos. 19
O primeiro fato a ser considerado é que não se deve desmontar uma máquina antes da análise dos problemas. A análise deve ser baseada no relatório do operador, no exame da ficha de manutenção da máquina e na realização de testes envolvendo os instrumentos de controle. Salientemos, novamente, que a desmontagem completa de uma máquina deve ser evitada sempre que possível, porque demanda gasto de tempo com a conseqüente elevação dos custos, uma vez que a máquina encontra-se indisponível para a produção. Agora, se a desmontagem precisar ser feita, há uma seqüência de procedimentos a ser observada: desligar os circuitos elétricos; remover as peças externas, feitas de plástico, borracha ou couro; limpar a máquina; drenar os fluidos; remover os circuitos elétricos; remover alavancas, mangueiras, tubulações, cabos e calçar os componentes pesados. Essa seqüência de procedimentos fundamenta-se nas seguintes razões: a) É preciso desligar, antes de tudo, os circuitos elétricos para evitar acidentes. Para tanto, basta desligar a fonte de alimentação elétrica ou, dependendo do sistema, remover os fusíveis. b) A remoção das peças externas consiste na retirada das proteções de guias, barramentos e raspadores de óleo. Essa remoção é necessária para facilitar o trabalho de desmonte. c) A limpeza preliminar da máquina evita interferências das sujeiras ou resíduos que poderiam contaminar componentes importantes e delicados. d) É necessário drenar reservatórios de óleos lubrificantes e refrigerantes para evitar possíveis acidentes e o espalhamento desses óleos no chão ou na bancada de trabalho. e) Os circuitos elétricos devem ser removidos para facilitar a desmontagem e limpeza do setor. Após a remoção, devem ser revistos pelo setor de manutenção elétrica. f) Os conjuntos mecânicos pesados devem ser calçados para evitar o desequilíbrio e a queda de seus componentes, o que previne acidentes e danos às peças. Obedecida à seqüência desses procedimentos, o operador deverá continuar com a desmontagem da máquina, efetuando as seguintes operações: 1. Colocar desoxidantes nos parafusos, pouco antes de removê-los. Os desoxidantes atuam sobre a ferrugem dos parafusos, facilitando a retirada deles. Se a ação dos desoxidantes não for eficiente, pode-se aquecer os parafusos com a chama de um aparelho de solda oxiacetilênica. 2. Para desapertar os parafusos, a seqüência é a mesma que a adotada para os apertos. A tabela a seguir mostra a seqüência de apertos. Conhecendo a seqüência de apertos, sabe-se a seqüência dos desapertos.
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É importante obedecer à orientação da tabela para que o aperto dos elementos de fixação seja adequado ao esforço a que eles podem ser submetidos. Um aperto além do limite pode causar deformação e desalinhamento no conjunto de peças. 3. Identificar a posição do componente da máquina antes da sua remoção. Assim, não haverá problema de posicionamento. 4. Remover e colocar as peças na bancada, mantendo-as na posição correta de funcionamento. Isto facilita a montagem e, se for caso, ajuda na confecção de croquis. 5. Lavar as peças no lavador, usando querosene. Essa limpeza permite identificar defeitos ou falhas nas peças como trincas, desgastes etc. A lavagem de peças deve ser feita com o auxílio de uma máquina de lavar e pincéis com cerdas duras. Geralmente as máquinas são acompanhadas de manuais que mostram desenhos esquematizados dos seus componentes. O objetivo dos manuais é orientar quem for operá-las e manuseá-las nas tarefas do dia-a-dia. Entretanto, certas máquinas antigas ou de procedência estrangeira são acompanhadas de manuais de difícil interpretação. Nesse caso, é recomendável fazer um croqui (esboço) dos conjuntos desmontados destas máquinas, o que facilitará as operações posteriores de montagem.
6. Técnicas de montagem de conjuntos mecânicos A montagem tem por objetivo maior a construção de um todo, constituído por uma série de elementos que são fabricados separadamente. Esses elementos devem ser colocados em uma seqüência correta, isto é, montados segundo normas preestabelecidas, para que o todo seja alcançado e venha a funcionar adequadamente. Em manutenção mecânica, esse todo é representado pelos conjuntos mecânicos que darão origem às máquinas e equipamentos. 21
A montagem de conjuntos mecânicos exige a aplicação de uma série de técnicas e cuidados por parte do mecânico de manutenção. Além disso, o mecânico de manutenção deverá seguir, caso existam, as especificações dos fabricantes dos componentes a serem utilizados na montagem dos conjuntos mecânicos. Outro cuidado que o mecânico de manutenção deve ter, quando se trata da montagem de conjuntos mecânicos, é controlar a qualidade das peças a serem utilizadas, sejam elas novas ou recondicionadas. Nesse aspecto, o controle de qualidade envolve a conferência da peça e suas dimensões. Sem controle dimensional ou sem conferência para saber se a peça é realmente a desejada e se ela não apresenta erros de construção, haverá riscos para o conjunto a ser montado. De fato, se uma peça dimensionalmente defeituosa ou com falhas de construção for colocada em um conjunto mecânico, poderá produzir outras falhas e danos em outros componentes.
Recomendações para a montagem: 1. Verificar se todos os elementos a serem montados encontram-se perfeitamente limpos, bem como o ferramental. 2. Examinar os conjuntos a serem montados para se ter uma idéia exata a respeito das operações a serem executadas. 3. Consultar planos ou normas de montagem, caso existam. 4. Examinar em primeiro lugar a ordem de colocação das diferentes peças antes de começar a montagem, desde que não haja planos e normas relativas à montagem. 5. Verificar se nos diferentes elementos mecânicos há pontos de referência. Se houver, efetuar a montagem segundo as referências existentes. 6. Evitar a penetração de impurezas nos conjuntos montados, protegendo-os adequadamente. 7. Fazer testes de funcionamento dos elementos, conforme a montagem for sendo realizada, para comprovar o funcionamento perfeito das partes. Por exemplo, verificar se as engrenagens estão se acoplando sem dificuldade. Por meio de testes de funcionamento dos elementos, é possível verificar se há folgas e se os elementos estão dimensionalmente adequados os e colocados nas posições corretas. 8. Lubrificar as peças que se movimentam para evitar desgastes precoces causados pelo atrito dos elementos mecânicos. 7. Mancais de deslizamento Mancal é um suporte de apoio de eixos e rolamentos que são elementos girantes de máquinas. Os mancais classificam-se em duas categorias: mancais de deslizamento e mancais de rolamento. Mancais de deslizamento são concavidades nas quais as pontas de um eixo se apóiam. O funcionamento das modernas máquinas depende, principalmente, do funcionamento perfeito dos mancais nelas existentes. A falha dos mancais, sejam eles de deslizamento ou de rolamento, é motivo suficiente para fazer as máquinas pararem de funcionar, causando prejuízos para a produção. Os mancais de deslizamento são elementos de máquinas sujeitos às forças de atrito, que é o principal fator a considerar para sua utilização. Tais forças surgem devido à rotação dos eixos que exercem cargas nos alojamentos dos mancais que os contêm. A vida útil dos mancais de deslizamento poderá ser prolongada se alguns parâmetros de construção forem observados: Os materiais de construção dos mancais de deslizamento deverão ser bem selecionados e apropriados a partir da concepção do projeto de fabricação. O projeto de fabricação deverá prever as facilidades para os trabalhos de manutenção e reposição, considerando as principais funções dos mancais de deslizamento que são apoiar e guiar os eixos. Sendo elementos de máquinas sujeitos às forças de atrito, os mancais de deslizamento deverão apresentar um sistema de lubrificação eficiente. Lembremos que as forças de 22
atrito geram desgastes e calor e, no caso dos mancais de deslizamento, opõem-se, também, ao deslocamento dos eixos. É importante que o projeto de construção dos mancais de deslizamento contemple a facilidade de desmontagem e troca de equipamentos, bem como a compatibilidade entre o dimensionamento dos mancais com as cargas que os sujeitarão. Na construção de mancais de deslizamento, o projeto deverá levar em conta, além das funções próprias desses elementos, o meio ambiente no qual eles trabalharão. Normalmente, o ambiente no qual os mancais de deslizamento trabalham é cheio de poeira e outros resíduos ou impurezas.
A Figura 5 apresenta um eixo apoiado em mancais de deslizamento e os tipos de mancais (radial e radial-axial).
Radial
Radial - Axial
Figura 5 - Tipos de mancais de deslizamento. Os mancais de deslizamento podem ser lubrificados com óleo ou com graxa. No caso de óleo, a viscosidade é o principal fator a ser levado em consideração; no caso de graxa, a sua consistência é o fator relevante.
7.1 Alinhamento e controle da folga de mancais de deslizamento O alinhamento de mancais de deslizamento pode ser obtido colocando o eixo sobre o mancal e fazer o eixo girar para que se possa observar as marcas provocadas pelo eixo contra o mancal. Quando os mancais estiverem alinhados, as marcas deverão ser uniformes.
Figura 6 - Método de alinhamento de mancais de deslizamento. Para o controle da folga de mancais de deslizamento, exige-se o posicionamento correto do conjunto mancal e eixo. O conjunto deverá girar livremente. O controle da folga entre o mancal e o eixo é feito com uma lâmina calibrada verificadora de folgas. O controle da folga, quando se exige maior precisão dimensional, pode ser efetuado com um relógio comparador conforme mostra a Figura 7.
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Figura 7 - Controle da folga de mancais de deslizamento.
7.2 Vantagens e desvantagens dos mancais de deslizamento O quadro a seguir mostra algumas vantagens e desvantagens dos mancais de deslizamento.
7.3 Classificação dos mancais de deslizamento Os mancais se classificam de acordo com as forças que eles suportam. Podem ser radiais, axiais e mistos. Axiais: não podem ser submetidas a cargas radiais. Impedem o deslocamento no sentido axial, isto é, longitudinal ao eixo.
Figura 8 - Exemplo de mancal de deslizamento axial.
Radiais: não suportam cargas axiais e impedem o deslocamento no sentido transversal ao eixo.
Figura 9 - Exemplo de mancal de deslizamento radial. 24
Mistos: Tem, simultaneamente, os efeitos dos mancais axiais e radiais. Impedem o deslocamento tanto no sentido radial quanto no axial.
Figura 10 - Exemplo de mancal de deslizamento para carga mista.
Materiais para buchas Os materiais para buchas devem ter as seguintes propriedades: Baixo módulo de elasticidade, para facilitar a acomodação à forma do eixo; Baixa resistência ao cisalhamento, para facilitar o alisamento da superfície; Baixa soldabilidade ao aço, para evitar defeitos e cortes na superfície; Boa capacidade de absorver corpos estranhos, para efeito de limpar a película lubrificante; Resistência à compressão, à fadiga, à temperatura de trabalho e à corrosão; Boa condutibilidade térmica; Coeficiente de dilatação semelhante ao do aço. Os materiais mais usados são: bronze fosforoso, bronze ao chumbo, latão, ligas de alumínio, metal antifricção, ligas de cobre sinterizado com adição de chumbo ou estanho ou grafite em pó, materiais plásticos como o náilon e o politetrafluretileno (teflon). Os sinterizados são autolubrificantes por serem mergulhados em óleo quente após sua fabricação. Este processo faz com que o óleo fique retido na porosidade do material e com o calor do trabalho venha à superfície cumprir sua função. Quando necessitar de mancal com maior velocidade e menos atrito, o mancal de rolamento é mais indicado.
8. Mancais de rolamento São aqueles que comportam esferas ou rolos nos quais o eixo se apóia. Quando o eixo gira, as esferas ou rolos também giram confinados dentro do mancal. Rolamento é uma peça de importância fundamental para os equipamentos mecânicos, isto é, equipamentos nos quais há transmissão de força e movimento. São Geralmente constituídos de dois anéis concêntricos, entre os quais são interpostos os corpos volventes (rolos, esferas ou agulhas), espaçados entre si de maneira regular, por meio de uma gaiola, cuja função é manter os corpos rolantes separados e uniformemente distribuídos entre os dois anéis. As peças em rotação são geralmente constituídas por rolamentos, que realizam as seguintes condições funcionais: Permitem a rotação da peça com precisão; Permite somente em grau de liberdade, o de rotação impedindo a translação por meio de superfícies de apoio; Limitam ao máximo as perdas de energia devidas ao atrito (coeficiente de atrito muito pequeno).
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8.1 Características construtivas Quanto à construção, os rolamentos podem ser divididos em três grupos: Esferas: quando os corpos rolantes são esferas, podendo ser fornecidos com várias classes de folga interna, com ou sem vedações com diferentes tipos de porta-esferas (gaiolas ou cestas), com furo cilíndrico ou cônico, com anéis de formas diversas e várias outras características especiais adequadas às aplicações. Apropriados para rotações mais elevadas. Agulhas: Quando os corpos rolantes são de diâmetro pequeno e comprimento grande. São recomendados para mecanismos oscilantes, onde a carga não é constante e o espaço radial é limitado. Rolos: Quando os corpos rolantes são formados de cilindros e cones truncados, pode-se dizer de uma forma geral que os rolamentos de rolos podem suportar cargas maiores do que os de esferas, porém, geralmente, não são adequados quando a velocidade é muito alta. A Figura 11 apresenta as principais partes de um rolamento de esfera. O anel externo é fixado no mancal (carcaça), enquanto que o anel interno é fixado diretamente no eixo. As dimensões e as características dos rolamentos são indicadas nas diferentes normas técnicas e nos catálogos dos fabricantes.
Figura 11 - Principais partes de um rolamento de esfera.
8.2 Vantagens e desvantagens dos rolamentos Vantagens: Desvantagens: - Menor atrito e aquecimento; - Maior sensibilidade aos choques; - Baixa exigência de lubrificação; - Maiores custos de fabricação; - Intercambialidade internacional; - Tolerâncias pequenas (carcaça/eixo); - Não há desgaste do eixo; - Não suporta cargas tão elevadas como os - Pequeno aumento da folga durante a vida mancais de deslizamento; útil. - Ocupa maior espaço radial. 8.3 Tipos de rolamento e aplicações Os tipos de rolamento construídos para suportar cargas atuando perpendicularmente ao eixo, tais como os rolamentos dos cubos de rodas, por exemplo, são chamados de rolamentos radiais. Os rolamentos projetados para suportar cargas que atuam na direção do eixo são chamados de rolamentos axiais. Um rolamento axial pode ser usado, por exemplo, para suportar o empuxo da
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hélice propulsora de um navio. Muitos tipos de rolamento radiais são capazes de suportar, também, cargas combinadas, isto é, cargas radiais e axiais. Quanto à aplicação, os rolamentos podem ser divididos em radiais, axiais e mistos, podendo, ainda ser autocompensadores (não rígidos).
Rolamentos de rolos cilíndricos É caracterizado por um jogo de rolos cilíndricos, envoltos numa cesta. Apresenta um anel com flanges, que guiam os rolos, e um anel sem flange que permite o deslocamento no sentido longitudinal. A pista do anel livre é ligeiramente convexa, permitindo uma oscilação, de até 0,1 grau. Este rolamento é usado em máquinas onde existem dilatações dos eixos, e também em máquina que necessitam de grande rigidez. Pode ser fornecido em diferentes execuções para atender diferentes tipos de aplicações, inclusive com flanges em ambos os lados a fim de suportar também cargas axiais.
Figura 12 - Rolamentos de rolos cilíndricos.
Rolamentos de agulhas É semelhante ao descrito anteriormente, mas os rolos são mais compridos, em relação ao diâmetro. É utilizado especialmente quando o espaço radial é limitado. É freqüentemente usado sem anéis, que são substituídos pela pista do eixo ou na peça que gire sobre ele. É recomendado para mecanismos oscilantes e outros, onde a carga não é constante.
Figura 13 - Rolamentos de agulhas.
Rolamentos axiais de esfera Ambos os tipos de rolamento axial de esfera (escora simples ou escora dupla) admitem elevadas cargas axiais, porém, não podem ser submetidos a cargas radiais. São caracterizados por dois anéis colocados na direção horizontal sendo o diâmetro do anel do eixo ligeiramente menor. O anel da caixa possui, às vezes, a face inferior abaulada para compensar as flexões do eixo ou desalinhamento. Quando for necessária capacidade de carga radial em conjunto com a axial, deve ser acrescentado um rolamento radial. Com um terceiro anel no meio de dois jogos de esferas transforma-se em “de escora dupla”.
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Figura 14 - Rolamentos axiais de esferas.
Rolamento axial autocompensador de rolos É semelhante ao rolamento de rolos cônicos, mas a geratriz dos rolos é abaulada. Pode suportar cargas radiais e trabalhar sob condições de desalinhamento. Sua capacidade de carga é alta. A pista esférica do anel da caixa confere ao rolamento a propriedade de alinhamento angular, compensando possíveis desalinhamentos ou flexões do eixo. Sua capacidade de carga é alta.
Figura 15 - Rolamento axial autocompensador de rolos.
Rolamentos de rolos cônicos Sua característica é possuir uma “capa” externa cônica, levemente abaulada na parte interna, e uma carreira de rolos cônicos, envoltos num “cone” provido de guias. A capacidade de carga axial e radial depende do ângulo que varia, geralmente, entre 12 e 20º. Os rolamentos deste tipo são aplicados usualmente, em pares, virados um contra o outro. Os anéis são separáveis. O anel interno e o externo podem ser montados separadamente.
Figura 16 - Rolamentos de rolos cônicos.
Rolamento autocompensador de esferas É caracterizado por possuir uma pista esférica no anel externo e duas carreiras de esfera envoltas numa cesta, podendo oscila em volta do centro. É usado onde não for possível alinhamento perfeito e onde o eixo puder fletir. A oscilação pode chegar até 3º, dependendo da
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largura do rolamento. Devido à forma da pista externa, a capacidade de carga é menor do que em rolamentos radiais comuns e a capacidade da carga axial é pequena.
Figura 17 - Rolamentos autocompensador de esferas.
Rolamento autocompensador de rolos É semelhante ao indicado na Fig. 17, mas no lugar de esferas existem aqui rolos abaulados (bariletes) A oscilação pode variar entre 1,5 e 2,5º, dependendo da sua largura. É usado onde exige uma grande capacidade para suportar carga radial e a compensação de falhas de alinhamento.
Figura 18 - Rolamentos autocompensador de rolos.
Rolamento radial rígido de uma carreira de esferas É os mais conhecidos entre os mais empregados. Suporta cargas radiais e pequenas cargas axiais e é apropriado para rotações mais elevadas. Sua capacidade de ajustagem angular é limitada. É necessário um perfeito alinhamento entre o eixo e o furo da caixa.
Figura 19 - Rolamentos radial rígido de uma carreira de esferas. 29
Rolamentos de rolos cilíndricos cruzados Os rolamentos de rolos cilíndricos cruzados possuem pistas nos anéis interno e externo que são inclinadas de um ângulo de 45º em relação ao eixo do rolamento, e entre as quais os rolos cilíndricos são dispostos alternadamente com um ângulo de 90º um em relação ao outro. O diâmetro dos rolos é maior que o seu comprimento. Os rolamentos são muito compactos e podem suportar cargas radiais, cargas axiais, atuando em ambos os sentidos, e também momentos de tombamento. Como eles são capazes de suportar cargas radiais, axiais e momentos, não é necessário utilizar um segundo rolamento.
Figura 20 - Rolamentos de rolos cilíndricos cruzados.
Rolamentos de esferas de contato angular É caracterizado por anéis profundos de flanges mais altas de um lado da canaleta de cada um dos anéis. Este rolamento não pode trabalhar sem carga axial e por isso deve ser pré-carregado. Quando existirem duas carreiras de esferas, sustenta carga axial em duas direções. Pode ser fornecido com diferentes ângulos de contato (22 a 45º).
Figura 21 - Rolamentos de esferas de contato angular.
8.4 Seleção do tipo de rolamento Os rolamentos têm características próprias que o tornam particularmente adequada a determinadas aplicações. As principais considerações são: Espaço: dimensionamento (D, d, B). Carga: natureza (dinâmica ou estática) e direção (radial, axial ou mista). Alinhamento dos suportes: rígidos ou orientáveis (quando apresenta defeitos de alinhamentos). Velocidade: O limite à velocidade de rotação de um rolamento é constituído pela temperatura que ele assume em exercício. (Velocidade elevadas => baixo atrito => esferas). Precisão: A escolha do grau de precisão de um rolamento é subordinada à precisão exigida para a rotação. Para os cálculos relativos ao dimensionamento, as grandezas características dos rolamentos são os coeficientes de carga dinâmica “C” e de carga estática “C o”. 30
C: quando o rolamento deve suportar cargas estando em rotação. Co: para os rolamentos não girantes, ou submetidos a oscilações lentas, ou girantes a baixa velocidade (rolamentos de pistas).
8.5 Vida nominal É o número de rotações ou hora de funcionamento a uma dada velocidade constante, que o rolamento está em condições de executar antes que o material manifeste sintomas de fadiga, ou apresente desgaste. As funções requeridas para os rolamentos diferem de acordo com a aplicação, e devem ser mantidas necessariamente por um período além do determinado. O rolamento mesmo que utilizado corretamente, ao passar do tempo deixa de desempenhar de forma satisfatória, devido entre outros casos como o aumento de ruído e vibração, a redução da precisão pelo desgaste, a deterioração da graxa lubrificante ou o escamamento por fadiga na superfície do rolamento. A durabilidade estimulada do rolamento só é válida, se todos os esforços, forem considerados de acordo com as reais condições de trabalho (carga, temperatura, fator segurança, lubrificação) com um erro admissível de 10%. A vida útil mais longa é obtida quando existe lubrificação hidrodinâmica, quando os elementos rolantes e pistas, não ocorre em absoluto, um contato metálico, sob estas condições de lubrificação é necessário que o fluído tenha um determinado grau de pureza. A vida média é aproximadamente cinco vezes a vida nominal. A vida do rolamento pode ser calculada com vários graus de satisfação dependendo da precisão com que as condições de operações sejam definidas.
Carga dinâmica (Fórmulas) F L
=
C .Fn P
ou
1.000.000 ⎛ C ⎞ Lh = x⎜ ⎟ 60.n ⎝ P ⎠
b
Lh: Vida nominal em horas FL: fator de esforços dinâmicos C: capacidade de carga dinâmica (Tabela) P: carga dinâmica equivalente - P = x F r + y Fa (Kgf) Fn: fator de velocidade n: rotação b: 3 (esferas) e 10/3 (rolos)
Fator de correção para temperatura de serviços Temp. de serviço (ºC) 150 200 250 300
Fator de temp. (Ft) 1,0 0,90 0,75 0,60
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8.6 Compra de rolamentos Na ocasião de compra de rolamentos, em substituição aos gastos, devem ser verificadas cuidadosamente sua procedência e seu código. Cada fabricante tem seus símbolos (letras, número, traço, etc.) e cada um desses símbolos tem sua significação. Estes prefixos e sufixos dizem respeito à folga, precisão, tipo de vedação tipo de anéis, sistema de lubrificação, quantidades de esferas, acabamento e inúmeros dados codificados. Não é conveniente usar rolamentos de várias procedências.
8.7 Ajustes dos alojamentos Deve-se certificar de que as dimensões do eixo e do cubo estão dentro das tolerâncias. Em caso de não se possuir desenhos nem medidas, deve verificar qual o tipo de carga e consultar a tabela do fabricante do rolamento. Deve-se notar que, via de regra, a parte que sustenta a carga tem ajuste com aperto e a outra tem ajuste deslizante. Tudo isso deve ser observado antes da montagem, assim também certificar de que não há ovalização, degrau, conificação, etc. Quando há necessidade de aquecimento na montagem, se efetua com aquecimento prévio em banho de óleo até o máximo 120º dependendo da confecção do rolamento.
Características dos ajustes mais utilizados Qualidade extra precisa
FuroBase H6/s5
EixoBase S6/h5
H6/p5
P6/h5
H6/n5 H6/m5
N6/h5 M6/h5
H6/k5 H6/j5
K6/h5 J6/h5
H6/h5 H6/g5
H6/h5 G6/h5
Ajuste prensado duro não-desmontável. Não necessita chaveta contra a rotação. Montagem à prensa. Ajuste prensado, menos duro. Necessita o emprego de chaveta contra a rotação. Ajuste fixo, duro, não-desmontável à mão. Ajuste fixo apertado. As partes devem fixar-se também contra o deslizamento longitudinal. Ajuste fixo médio. Montagem e desmontagem com martelo de chumbo. Ajuste fixo ligeiro. Montagem e desmontagem à mão com ligeiros golpes de marreta de madeira. Ajuste deslizante sem jogo perceptível. Montagem à mão. Ajuste com pequeno jogo. Aplicável a eixos retificados. Qualidade precisa
FuroBase H7/u6 H7/s6 H7/p6 H7/n6
EixoBase U7/h6 S7/h6 P7/h6 N7/h6
H7/k6
K7/h6
H7/j6 H7/h6 H7/h7 H7/g6
J7/h6 H7/h6 H7/h7 G7/h6
Ajuste prensado duro. Montagem à prensa ou a quente. Ajuste prensado duro. Montagem à prensa ou quente. Ajuste prensado. Montagem à prensa ou quente. Ajuste fixo duro. Previna-se contra o giro. Montado e desmontado com grande esforço. Ajuste fixo médio. Previna-se contra o giro e do deslizamento. Montagem com marreta de madeira. Ajuste ligeiro análogo aos H6/j5 e J6/h5 Ajuste deslizante de centralização precisa. Ajuste deslizante. Montagem deslizante à mão. Ajuste com pequeno jogo. 32
8.8 Danos típicos de rolamentos Esta seção trata dos diferentes tipos de danificações em rolamentos e suas prováveis causas. Caso o rolamento apresente falhas, a razão deve ser investigada e sua provável causa eliminada. As causas típicas de danificações são: Falha de montagem; Falha de lubrificação Materiais estranhos ao rolamento; Contaminação com água; Erros de forma do eixo ou da caixa; Vibrações; Passagem de corrente elétrica; Fadiga do material; Desgaste por patinação: é provocado pela patinação do anel externo no seu alojamento ou patinação do anel interno no eixo; Fraturas: resultam de aperto excessivo do anel ou cone sobre o eixo, na montagem, acompanhado de sobrecarga; Engripamento: pode ocorrer devido a lubrificante muito espesso ou viscoso demais, que impede a folga dos roletes e esferas com cargas leves e rotações altas. Pode acontecer também com a eliminação de folgas e aperto excessivo; Superaquecimento: quando a temperatura do rolamento em funcionamento exceder a 50º C, acima da temperatura ambiente, em máquinas que não trabalham com materiais quentes, considera-se o elemento superaquecido. Quando a temperatura exceder estes limites, as origens podem ser: folga insuficiente, carga excessiva, lubrificação inadequada ou rolamento inadequado; Ruídos e Vibrações: Um rolamento apresenta em serviço um zumbido suave, porém, em caso de defeito aparecerão ruídos diferentes. Para ouvir melhor o som do rolamento, pode-se usar um pedaço de madeira ou uma chave de fenda com a parte metálica encostada no alojamento do rolamento e o cabo no ouvido.
8.9 Como verificar as condições de um rolamento O comportamento do rolamento pode ser verificado pelo tato e pela audição. Para checar o processo de giro, faz-se girar o rolamento, lentamente, com a mão. Esse procedimento permitirá constatar se o movimento é produzido com esforço ou não, e se ele ocorre de modo uniforme ou desigual. Na verificação pela audição, faz-se funcionar o rolamento com um número de rotações reduzido. Se o operador ouvir um som raspante, como um zumbido, é porque as pistas do rolamento estão sujas; se o som ouvido for estrepitoso, a pista apresenta danos ou descascamento; se o som ouvido for metálico, é sinal de pequena folga ou falta de lubrificação. A verificação pelo ouvido pode ser melhorada colocando-se um bastão ou uma chave de fenda contra o alojamento onde se encontra o rolamento conforme Figura 22. Encostando o ouvido na extremidade livre do bastão ou no cabo da chave de fenda, ou ainda utilizando um estetoscópio eletrônico, os tipos de sonoridade poderão ser detectadas facilmente.
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Figura 22 - Controle do funcionamento do rolamento (audição). Além dos ruídos, outros fatores a ser observados nos rolamentos é a temperatura e a vibração. A temperatura pode ser verificada por meio de termômetros digitais, sensíveis aos raios infravermelhos. Outra maneira de verificar a temperatura de um rolamento é aplicar giz sensitivo ou, simplesmente, colocar a mão no alojamento do rolamento. A vibração pode ser observada com a mão (sensibilidade) ou utilizar os analisadores de vibração.
Figura 23 - Controle do funcionamento do rolamento (temperatura e vibração). Se a temperatura estiver mais alta que o normal ou sofrer constantes variações, isto significa que há algum problema no rolamento. O problema pode ser: lubrificação deficiente; lubrificação em excesso; presença de sujeiras; excesso de carga; folga interna muito pequena; início de desgastes; rolamento “preso” axialmente; excesso de pressão nos retentores e calor proveniente de fonte externa.
8.10 Procedimentos para desmontagem de rolamentos Antes de iniciar a desmontagem de um rolamento recomenda-se, como primeiro passo, marcar a posição relativa de montagem, ou seja, marcar o lado do rolamento que está para cima e o lado que está de frente e, principalmente, selecionar as ferramentas adequadas. O rolamento deverá ser montado novamente na mesma posição. Inicie a desmontagem pela seleção correta das ferramentas a serem utilizadas. Lembre-se de manusear os rolamentos com cuidado. Garanta um bom apoio ou escora para forças normalmente originadas na desmontagem. Vejamos como se faz para desmontar rolamentos com interferência no eixo, com interferência na caixa e montados sobre buchas.
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Desmontagem de rolamento com interferência no eixo A desmontagem de rolamento com interferência no eixo é feita com um extrator (sacapolias). As garras desta ferramenta deverão ficar apoiadas diretamente na face do anel interno. Os rolamentos grandes podem ser desmontados facilmente com auxílio das ferramentas hidráulicas.
Figura 24 - Desmontagem de rolamento com interferência no eixo. Quando não for possível alcançar a face do anel interno, o saca-polias deverá ser aplicado na face do anel externo, conforme Figura 25. Entretanto, é importante que o anel externo seja girado durante a desmontagem. Esse cuidado garantirá que os esforços se distribuam pelas pistas, evitando que os corpos rolantes (esferas ou roletes) as marquem. Na operação, o parafuso deverá ser travado ou permanecer seguro por uma chave. As garras é que deverão ser giradas com a mão ou com o auxílio de uma alavanca.
Figura 25 - Desmontagem de rolamento com interferência no eixo (esforço no anel externo). Na falta de um saca-polias, pode-se usar um punção de ferro ou de metal relativamente mole, com ponta arredondada, ou uma outra ferramenta similar. O punção deverá ser aplicado na face do anel interno. O rolamento não deverá, em hipótese alguma, receber golpes diretos do martelo. Esse método exige bastante cuidado, pois há riscos de danificar o rolamento e o eixo.
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Figura 26 - Desmontagem de rolamento com punção de metal.
Desmontagem de rolamento com interferência na caixa Quando o rolamento possui ajuste com interferência na caixa, como em uma roda, ele poderá ser desmontado com o auxílio de um pedaço de tubo metálico com faces planas e livres de rebarbas. Uma das extremidades do tubo é apoiada no anel externo, enquanto a extremidade livre recebe golpes de martelo. Os golpes deverão ser dados ao longo de toda a extremidade livre do tubo.
Figura 27 - Desmontagem de rolamento com interferência na caixa. Caso haja ressaltos entre os rolamentos, deve-se usar um punção de ferro ou de metal relativamente mole, com ponta arredondada, ou ferramenta similar. Os esforços deverão ser aplicados sempre no anel externo.
Figura 28 - Desmontagem de rolamento com interferência na caixa com punção de metal.
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O conjunto do anel interno de um rolamento autocompensador de rolos ou de esferas pode ser desalinhado. O desalinhamento permite o uso de um sacapolias no anel externo.
Figura 29 - Desmontagem de rolamento autocompensador.
Desmontagem de rolamentos montados sobre buchas Os rolamentos autocompensadores de rolos ou esferas são geralmente montados com buchas de fixação. Essas buchas apresentam a vantagem de facilitar a montagem e a desmontagem dos rolamentos, uma vez que o assento do eixo, com o uso dessas buchas, passa a não necessitar de uma usinagem precisa. A Figura 30 mostra da esquerda para a direita, os seguintes elementos: porca de fixação, arruela de trava, rolamento e bucha de fixação.
Figura 30 - Rolamento montado sobre bucha. A desmontagem de rolamentos montados sobre buchas de fixação deve ser iniciada após se marcar a posição da bucha sobre o eixo. A orelha da arruela de trava, dobrada no rasgo da porca de fixação, deve ser endireitada, e a porca deverá ser solta com algumas voltas. A seguir, o rolamento deverá ser solto da bucha de fixação por meio da martelagem no tubo metálico, conforme explicado anteriormente.
Figura 31 - Desmontagem de rolamento montado sobre buchas de fixação. Antes de montar os rolamentos autocompensadores de rolos em buchas de fixação, a folga interna radial deve ser medida com um calibrador de lâminas. Coloque o rolamento de pé na bancada, gire o anel interno alguma vezes para que os rolos assumam suas posições corretas, e
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então introduza a lâmina do calibrador entre o rolo superior e a pista do anel externo. Use uma lâmina fina para começar e aumente gradualmente a espessura, até que a lâmina entre bem justa. A folga deverá ser a mesma para ambas as carreiras de rolos. Verifique a redução de folga várias vezes durante a montagem. O quadro a seguir contém valores recomendáveis para a redução de folga interna radial e o deslocamento axial para rolamentos autocompensadores de rolos.
Quando o rolamento for desmontado, este deverá ser inspecionado. Primeiro lave-o com querosene ou produtos industrial apropriado e segue-o cuidadosamente com um pano limpo e isento de fiapos ou utilize ar comprimido de qualidade. As pistas e os corpos rolantes devem ser inspecionados para verificar se existem sinais de danificações. Entretanto, rolamentos blindados com duas placas de proteção ou de vedação, não podem ser lavados e consequentemente não poderão ser inspecionados.
8.11 Montagem de rolamentos A montagem de rolamentos deve pautar-se nos seguintes princípios: Escolher o método correto de montagem; Observar as regras de limpeza do rolamento; Limpar o local da montagem que deverá estar seco; Selecionar as ferramentas adequadas que deverão estar em perfeitas condições de uso; Inspecionar cuidadosamente os componentes que posicionarão os rolamentos; Remover as rebarbas e efetuar a limpeza do eixo e encostos; Verificar a precisão de forma e dimensões dos assentos do eixo e da caixa; Verificar os retentores e trocar aqueles que estão danificados; 38
Retirar o rolamento novo (em caso de substituição) - Retirar da embalagem original somente na hora da montagem. A embalagem apresenta um protetor antiferruginoso.
A aplicação desses princípios permite montar, corretamente, os rolamentos com interferência no eixo e com interferência na caixa.
Figura 32 - Verificação da precisão de forma e dimensões dos assentos do eixo.
Montagem de rolamentos com interferência no eixo A montagem de rolamentos com interferência no eixo segue os seguintes passos: · Lubrificar o assento do rolamento. · Posicionar o rolamento sobre o eixo com o auxílio de um martelo. Os golpes não devem ser aplicados diretamente no rolamento e sim no tubo metálico adaptado ao anel interno.
Figura 33 - Montagem de rolamento com interferência no eixo. · Usar as roscas internas ou externas, porventura existentes no eixo, para a montagem ou usar prensas mecânicas ou hidráulicas para montagem de rolamentos pequenos e médios.
Figura 34 - Montagem de rolamento com utilização de prensas mecânicas ou hidráulicas. · Aquecer os rolamentos grandes em banho de óleo numa temperatura entre 100°C e 120° C e colocá-los rapidamente no eixo antes de esfriarem. O óleo deve ser limpo e ter um ponto de 39
fulgor acima de 250ºC. Se o rolamento for do tipo que apresenta lubrificação permanente, ele não deverá ser aquecido conforme descrito anteriormente. O aquecimento remove o lubrificante e o rolamento sofrerá danos. Para rolamentos que apresentam lubrificação permanente, recomenda-se esfriar o eixo onde eles serão acoplados. A contração do eixo facilitará a colocação dos rolamentos; contudo, convém salientar que há aços que sofrem modificações estruturais permanentes quando resfriados.
Figura 35 - Aquecimento de rolamento em banho de óleo com temperatura controlada.
Montagem de rolamentos com interferência na caixa Os passos para a montagem de rolamentos com interferência na caixa, basicamente, são os mesmos recomendados para a montagem de rolamentos com interferência no eixo: · Usar um pedaço de tubo metálico contra a face do anel externo após a lubrificação das partes a serem montadas. · Cuidar para que o rolamento não fique desalinhado em relação à caixa. · Utilizar uma prensa hidráulica ou mecânica. · Aquecer a caixa para a montagem de rolamentos grandes.
Figura 36 - Montagem de rolamento com interferência na caixa.
Montagem de rolamentos de rolos cônicos A montagem dos rolamentos de rolos cônicos é um pouco mais complicada. Geralmente estes são ajustados para um certo valor de folga interna ou para uma dada pré-carga, usando molas ou calços (peças distanciadoras calibradas). Começa-se montando os anéis externos na carcaça usando uma "caneca" ou um pedaço de tubo limpo. Preencha os espaços existentes entre os rolos com uma graxa adequada. Rosqueia a porca e aperte-a girando a roda ao mesmo tempo. Quando a roda não puder mais girar com facilidade, solte a porca apenas o suficiente para permitir que a roda gire livre novamente e trave a porca conforme Figura 37.
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Figura 37 - Montagem de rolamentos de rolos cônicos.
8.12 Testes de giros e relatórios São feitos no primeiro período de trabalho após a partida da máquina, a fim de que algum erro possa ser eliminado. Observe o comportamento do rolamento imediatamente após o começo da operação. Se houver uma ligeira dúvida quanto o desempenho dos rolamentos, deve-se parar a máquina e examinar cuidadosamente os mesmos. Os dados de montagem, como a data, a designação completa do rolamento, resultados das verificações das dimensões de eixos e caixas, folga interna radial antes e depois da montagem, o lubrificante usado, etc., devem ser anotados em forma de relatório. Um cronograma de manutenção deve ser anexado ao relatório, dando de talhes de re-lubrificações, rotinas de inspeção, temperatura de trabalho, etc. Se isto for feito, um bom registro do rolamento será obtido, e qualquer reposição futura poderá ser planejada com boa antecedência. A Figura 38 apresenta as principais análises que devem ser feitas.
Figura 38 - Testes de giros e relatórios.
8.13 Lubrificação de rolamentos Um rolamento corretamente lubrificado não se desgasta prematuramente, uma vez que o lubrificante evita o contato metálico entre os seus vários componentes. Quando o fabricante de uma máquina indicar o tipo de lubrificante e o período de relubrificação, estas instruções deverão ser sempre seguidas. Se, contudo essas instruções não forem disponíveis, as seguintes recomendações podem ser úteis. Todos os rolamentos de um modo geral podem ser lubrificados com graxa ou óleo. Os rolamentos axiais autocompensadores de rolos precisam ser lubrificados normalmente com óleo, sendo permitida a lubrificação com graxa somente quando as rotações de trabalho forem muito baixas. Os rolamentos blindados são “lubrificados para vida”, isto é, são lubrificados com graxa antes de deixar a fábrica e não requerem re-lubrificação. 41
A escolha do lubrificante é determinada principalmente pela temperatura e rotação de trabalho do rolamento. Sob condições normais de operação, pode se empregar normalmente graxa. Esta é mais fácil de ser retida no rolamento do que o óleo, e também serve para proteger o rolamento contra a umidade e impurezas. A lubrificação com óleo é geralmente recomendada onde as rotações ou temperaturas são altas, quando se deve dissipar calor do rolamento, ou quando os componentes vizinhos da máquina já são lubrificados com óleo. Os limites de rotação para lubrificação com graxa ou óleo para cada rolamento são dados nas tabelas de rolamentos. Guarde sempre os lubrificantes em recipientes limpos e vedados e em lugar seco.
Lubrificação com graxa As graxas lubrificantes são óleos que contém engrossantes geralmente na forma de sabão metálico. Quando se seleciona uma graxa adequada, é necessário considerar a consistência, a faixa de temperatura de trabalho e as propriedades anti-corrosivas. A consistência é classificada de acordo com a escala NLGI ( National lubricating Grease Institute). De uma forma geral graxas à base de sabão metálico de consistência 1, 2 ou 3 são usadas para rolamentos. O limite de temperatura máximo para as graxas à base de cálcio é aproximadamente 60ºC. As graxas à base de cálcio contendo aditivos de sabão e chumbo são particularmente indicadas para “rolamentos molhados”. Certas graxas à base de cálcio / chumbo, oferecerem proteção contra água salgada. As graxas à base de sódio são aplicadas em intervalos de temperatura de -30 a +80ºC e oferecem proteção contra corrosão porque absorvem a umidade e tornam-se excessiva, as propriedades lubrificantes diminuirão e haverá um risco da graxa escorrer para fora do rolamento. As graxas à base de lítio podem ser usadas geralmente a temperatura de -30 a + 110ºC e resistem à água. Se a umidade puder entrar no rolamento, as graxas deverão conter um aditivo antiferruginoso. As graxas à base de lítio aditivadas com sabão de chumbo oferecem boa lubrificação, mesmo onde a água pode penetrar livremente. Inúmeros tipos diferentes de graxa para altas temperaturas são disponíveis para temperaturas que excedem a 120ºC.
Quantidade de graxa requerida para re-lubrificação Quando nenhuma recomendação é dada, a quantidade de graxa a ser usada, pode ser calculada pela equação, em condições usuais de aplicação, onde não existe uma fonte de calor externa. G = 0,005.D.B
ou
G = D.B / 200
Onde: G = quantidade de graxas (gramas) D = diâmetro externo do rolamento (mm) B = largura de rolamento (mm)
8.14 Designações de rolamentos Cada rolamento métrico padronizado tem uma designação básica específica o que indica o tipo de rolamento e a correlação entre suas dimensões principais. Estas designações básicas compreendem 3, 4 ou 5 algarismos, ou uma combinação de letras e algarismos, que indicam o tipo de rolamento, as séries de dimensões e o diâmetro do furo, nesta ordem. Os símbolos para o tipo de rolamento e as séries de dimensões junto com possíveis sufixos indicando uma alteração
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na construção interna, designam uma série de rolamentos. A Figura 39 apresenta um esquema geral do número de identificação do rolamento.
Figura 39 - Designação básica do rolamento. 1) Rolamentos autocompensadores de esferas O símbolo para o tipo (1) ou o primeiro algarismo da série de dimensões (0 ou 1) pode ser omitido. Os rolamentos com d < 10 mm possuem somente três algarismos para sua designação, onde o último é o diâmetro do furo expresso em mm. 2) Rolamentos autocompensadores de rolos e rolamentos axiais autocompensadores de rolos. 3) Rolamentos de rolos cônicos 4) Rolamentos rígidos de duas carreiras de esferas. 5) Rolamentos axiais de esferas 6) Rolamentos rígidos de uma carreira de esferas 7) Rolamentos de uma carreira de esferas de contato angular N) Rolamentos de rolos cilíndricos A letra N, que indica o tipo de rolamentos, pode ser seguida por uma ou mais letras indicando várias configurações dos flanges de guia.
Regras dos símbolos de furos 1ª Regra: Para rolamentos fixos de uma carreira com diâmetro de 1 a 9 mm. O número de identificação é composto por 3 dígitos, sendo que o último dígito indica a dimensão do furo em milímetros. Ex: 601 - φ = 1 mm 602 - φ = 2 mm . . . 609 - φ = 9 mm 2ª Regra : Para as quatro dimensões abaixo, a regra é fixa: xx00 - φ = 10 mm xx01 - φ = 12mm xx02 - φ = 15 mm xx03 - φ = 17 mm
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3ª Regra: Para furos acima de 20 mm, têm-se uma regra, na qual, basta multiplicar os dois últimos dígitos por 5. xx04 - φ = 20 mm (04 x 5) xx05 - φ = 25 mm . . xx96 - φ = 480 mm 4ª Regra: Para furos maiores que 480 mm, após a série dimensional, acrescenta-se uma barra (/) e a dimensão nominal do diâmetro interno. xx/500 - φ = 500 mm; xx/1800 - φ = 1800 mm; xx/7800 - φ = 7800 mm. A tabela abaixo e a Figura 40 mostram esquematicamente como o sistema de designação é constituído. Os algarismos entre parênteses, indicam que embora eles possam ser incluídos na designação básica, são omitidos por razões práticas. Como no caso do rolamento de duas carreiras de esferas de contato angular onde o zero é omitido. Convém salientar que, para a aquisição de um rolamento, é necessário conhecer apenas as seguintes dimensões: o diâmetro externo, o diâmetro interno e a largura ou altura. Com esses dados, consulta-se o catálogo do fabricante para obter a designação e informações como capacidade de carga, peso, rotação, lubrificação, etc.
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Figura 40 - Esquema de como o sistema de designação de rolamentos é constituído.
Designações suplementares Para distinguir rolamentos que diferem dos padronizados ou possuem componentes modificados, são usadas letras codificadas à designação básica. São dadas, a seguir, alguma das designações suplementares mais comumente usadas:
Prefixos: L R Sufixos: X RS LS 2RS 2LS Z 2Z K K30 N NR ZN oposto ZNR Gaiolas: J Y M F L
Anel removível (interno ou externo) de um rolamento separável Rolamento separável sem o anel removível (interno ou externo) Dimensões principais modificadas de acordo com as normas ISO Placa de vedação de borracha Sintética num lado do rolamento Placas de vedação de borracha Sintética em ambos os lados do rolamento Placa de proteção num lado do rolamento Placas de proteção em ambos os lados do rolamento Furo cônico, conicidade 1:12 Furo cônico, conicidade 1:30 Ranhura par anel de retenção no anel externo Ranhura no anel externo e anel de retenção Placa de proteção num lado e ranhura para o anel de retenção no lado Idêntico ao ZN, mas com anel de retenção Gaiola prensada de aço, não temperada Gaiola prensada de latão Gaiola usinada de latão Gaiola usinada de aço ou de ferro fundido Gaiola usinada de metal leve 45
T TN V
Gaiola de resina fenólica Gaiola de plástico (nylon) Rolamento de esferas ou de rolos sem gaiola
Outras características dos rolamentos Os sufixos dos grupos seguintes são adicionados à designação do rolamento após uma barra oblíqua.
Classes de precisão: P6 P5 P4 SP UP
Precisão conforme ISO classe 6 Precisão conforme ISO classe 5 Precisão conforme ISO classe 4 (maior que P5) Precisão especial, com precisão dimensional similar a P5 e precisão de giro similar a P4 Ultra precisão com precisão dimensional similar a P4 e precisão de giro maior que P4
Folga Interna C1 C2 C3 C4 C5
Folga menor que C2 Folga menor que a Normal Folga maior que a Normal Folga maior que C3 Folga maior que C4
Quando são combinadas as designações P6 ou P5 com uma designação de folga, a letra C é suprimida. Exemplo: P62 = P6 + C2
Vibração Ruído Q6 Nível de vibração inferior ao normal Q06 Picos de vibração inferiores aos normais Q66 Q6 + Q06 Tratamento térmico Os anéis internos e externo (ou os anéis de eixo e de caixa) dos rolamentos estabilizadores, para temperaturas mais elevadas do que as normais, são designados com os seguintes sufixos:
S0 S1 S2 S3 S4
Até 150 ºC Até 200 ºC Até 250 ºC Até 300 ºC Até 350 ºC
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9. Transmissão por polias e correias Polias são elementos mecânicos circulares, com ou sem canais periféricos, acoplados a eixos motores e movidos por máquinas e equipamentos. As polias, para funcionar, necessitam da presença de vínculos chamados correias. Quando em funcionamento, as polias e correias podem transferir e/ou transformar movimentos de um ponto para outro da máquina. Sempre haverá transferência de força. Esta transmissão se dá devido à aderência que se verifica entre a correia e a polia. As medidas preventivas, como nos outros elementos, devem ser tomadas durante o projeto, a fabricação e a instalação. Entretanto, as correias são padronizadas por normas e fabricadas somente por indústrias especializadas. O ferro fundido é o material mais empregado na fabricação de polias, seja para correias planas ou trapezoidais. As polias são classificadas em dois grupos: planas e trapezoidais. As polias trapezoidais são conhecidas pelo nome de polias em “V” e são as mais utilizadas em máquinas. A Figura 41 e a tabela a seguir dão os parâmetros dos dimensionamentos normalizados para as polias em “V”.
Figura 41 - Dimensionamentos normalizados para as polias em “V”.
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Cuidados exigidos com polias em “V” As polias, para funcionarem adequadamente, exigem os seguintes cuidados: Não apresentar desgastes nos canais; Não apresentar as bordas trincadas, amassadas, oxidadas ou com porosidade; Apresentar os canais livres de graxa, óleo ou tinta e corretamente dimensionados para receber as correias.
9.1 Alinhamento de polias Além dos cuidados citados anteriormente, as polias em “V” exigem alinhamento. Polias desalinhadas danificam rapidamente as correias e forçam os eixos aumentando o desgaste dos mancais e os próprios eixos. É recomendável, para fazer um bom alinhamento, usar uma régua paralela fazendo-a tocar toda a superfície lateral das polias, conforme mostra a Figura 42.
Figura 42 - Alinhamento de polias.
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9.2 Correias As correias são elementos de máquinas cuja função é manter o vínculo entre duas polias e transmitir força. As mais utilizadas são as planas (chatas) e as trapezoidais. As correias trapezoidais também são conhecidas pelo nome de correias em “V”. A espessura das correias chatas variam de 2 a 8 mm. Os materiais empregados na fabricação de correias são os seguintes: borracha; couro; materiais fibrosos e sintéticos à base de algodão, viscose, perlon, náilon e materiais combinados à base de couro e sintéticos. A grande maioria das correias utilizadas em máquinas industriais são aquelas constituídas de borracha revestida de lona. Essas correias apresentam cordonéis vulcanizados em seu interior para suportarem as forças de tração. O ângulo da correia em “V” é 41º ± 1º. Por outro lado, os ângulos dos canais das polias trapezoidais variam de 34 a 38º conforme o perfil padrão da correia.
Figura 43 - Materiais empregados na fabricação de correias. Existem cinco perfis principais padronizados de correias em “V” para máquinas industriais e três perfis, chamados fracionários (F1; F2; F3), usados em eletrodomésticos. Cada um deles tem seus detalhes, que podem ser vistos nos catálogos dos fabricantes. No caso das correias em “V”, para máquinas industriais, seus perfis, com as suas respectivas dimensões, e os perfis fracionários encontram-se ilustrados na Figura 44. Alguns fabricantes classificam as correias trapezoidais em 3V; 5V e 8V conforme as dimensões também apresentada na Fig. 44. Geralmente estas correias são indicadas especialmente para transmissões sujeita a cargas de choque.
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Figura 44 - Perfis principais padronizados de correias em “V”. As correias em “V” com perfis maiores são utilizadas para as transmissões pesadas, e as com perfis menores para as transmissões leves. O uso de correias com perfis menores, em transmissões pesadas, é contraproducente, pois exige a presença de muitas correias para que a capacidade de transmissão exigida seja alcançada. As tolerâncias de fabricação para o comprimento da correia são bastante liberais, dependendo do comprimento total. O esticamento da correia em serviço (aumento do comprimento total) é significativo. Quando houver necessidade de as correias trabalharem em paralelo, esta informação deve ser indicada no pedido de compra. Devem-se conferir os comprimentos das correias, para checar se enquadram nas tolerâncias que se seguem. O quadro abaixo apresenta a variação do comprimento das correias trabalhando em paralelo.
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Isso quer dizer que a correia, por exemplo, de 1.500 mm de comprimento nominal, pode ter o comprimento entre 1.485 e 1.525 mm, mas variação entre as correias selecionadas para o trabalho em paralelo num jogo, não deve ser maior do que 4 mm. A identificação dos comprimentos standard das correias trapezoidais é apresentada no quadro a seguir de acordo com os perfis A; B; C; D; E.
O comprimento da correia pode ser calculado pela seguinte equação: ( D − d ) 2 L = 2 I . + 1,57( D + d ) + 4 I . Onde: D - d: Diâmetro primitivo das polias motora e conduzida (mm) I: Distância entre eixos (mm)
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9.3 Tensionamento de correias O tensionamento de correias exige a verificação dos seguintes parâmetros: Tensão ideal: deve ser a mais baixa possível, sem que ocorra deslizamento, mesmo com picos de carga; Tensão baixa: provoca deslizamento e, conseqüentemente, produção de calor excessivo nas correias, ocasionando danos prematuros; Tensão alta: reduz a vida útil das correias e dos rolamentos dos eixos das polias. A tensão deve ser ajustada de acordo com o manual da máquina, ou na falta deste com o gráfico que indica a deflexão da correia de acordo com a força aplicada, tipo de correia e distância entre eixos. Uma balança de mola pode ser utilizada para aplicação da força sendo aplicada na metade da distância entre eixos, com segue: perfil A: 1kgf; B: 2kgf; C: 5kgf; D: 9kgf; E: 15kgf. Na prática, para verificar se uma correia está corretamente tensionada, bastará empurrá-la com o polegar, de modo tal que ela se flexione aproximadamente entre 10 mm e 20 mm conforme ilustrado na Figura 45.
Figura 45 - Controle da tensão da correia.
9.4 Manutenção das correias em “V” A primeira recomendação para a manutenção das correias em “V” é mantê-las sempre limpas. Além disso, para a boa eficiência (96%) e durabilidade (mínima de 1 ano) nas transmissões por correias devem ser observados os seguintes requisitos: · Nas primeiras 50 horas de serviço, verificar constantemente a tensão e ajustá-la, se necessário, pois nesse período as correias sofrem maiores esticamentos. · Nas revisões de 100 horas, verificar a tensão, o desgaste que elas sofreram e o desgaste das polias. · Se uma correia do jogo romper é preferível trabalhar com uma correia a menos do que trocá-la por outra, até que se possa trocar todo o jogo. Não é aconselhável usar correias novas junto às velhas. As velhas, por estarem lasseadas, sobrecarregam as novas. · Jogos de correias deverão ser montados com correias de uma mesma marca. Esse cuidado é necessário porque correias de marcas diferentes apresentam desempenhos diferentes, variando de fabricante para fabricante. · Tomar cuidado para que o protetor das correias nunca seja removido enquanto a máquina estiver em operação. . Os canais das polias devem estar livres de rebarbas, porosidades e outros defeitos. · Nunca tentar remendar uma correia em “V” estragada.
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9.5 Danos típicos das correias As correias, inevitavelmente, sofrem esforços durante todo o tempo em que estiverem operando, pois estão sujeitas às forças de atrito e de tração. As forças de atrito geram calor e desgaste, e as forças de tração produzem alongamentos que vão lasseando-as. Além desses dois fatores, as correias estão sujeitas às condições do meio ambiente como umidade, poeira, resíduos, substâncias químicas, que podem agredi-las. Um dano típico que uma correia pode sofrer é a rachadura. As causas mais comuns deste dano são: altas temperaturas, polias com diâmetros incompatíveis, deslizamento durante a transmissão, que provoca o aquecimento e poeira. As rachaduras reduzem a tensão das correias e, conseqüentemente, a sua eficiência. Outro dano típico sofrido pelas correias é sua fragilização. As causas da fragilização de uma correia são múltiplas, porém o excesso de calor é uma das principais. De fato, sendo vulcanizadas, as correias industriais suportam temperaturas compreendidas entre 60°C e 70°C, sem que seus materiais de construção sejam afetados, contudo, temperaturas acima desses limites diminuem sua vida útil. Correias submetidas a temperaturas superiores a 70°C começam a apresentar um aspecto pastoso e pegajoso. Um outro dano que as correias podem apresentar são os desgastes de suas paredes laterais. Esses desgastes indicam derrapagens constantes, e os motivos podem ser sujeira excessiva, polias com canais irregulares ou falta de tensão nas correias. Materiais estranhos entre a correia e a polia podem ocasionar a quebra ou o desgaste excessivo. A contaminação por óleo também pode acelerar a deterioração da correia. Quando se rompe uma correia velha é o caso de fadiga ou desgaste excessivo. Quando se rompe uma correia nova, trata-se de sobrecarga ou excesso de tensão.
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9.6 Vantagens das transmissões com correias em “V”
10. Redutores de velocidade É conhecido por redutor o conjunto de coroa e parafuso com rosca sem-fim ou de engrenagens acondicionado em uma carcaça com sistema de lubrificação e destinado a reduzir a velocidade. Engrenagem é conjunto de duas ou mais rodas dentadas. A engrenagem permite a redução ou o aumento do momento de torção, com perdas muito pequenas de energia, e o aumento ou redução de velocidades sem nenhuma perda, por não permitir patinação. A mudança de velocidade e torção é feita na razão dos diâmetros primitivos. Assim num par de engrenagens a maior delas terá sempre rotação menor e transmitirá momento de torção maior. O movimento dos dentes entre si processa-se de tal maneira que no diâmetro primitivo não há deslizamento, havendo apenas aproximação e afastamento. Nas demais partes do flanco, existem
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ação de deslizamento. A Figura 46 apresenta um redutor de velocidade de engrenagens cilíndricas.
Figura 46 - Redutor de velocidade de engrenagens cilíndricas.
10.1 Tipos de engrenamentos A Figura 47 (a; b; c; d; e; f; g; h) apresenta e comenta os principais tipos de engrenamentos.
Engrenagens cilíndricas com dentes retos São usadas em transmissões que requerem mudança de posição das engrenagens em serviço, pois são fácies de engatar. São mais usadas nas transmissões de baixa rotação do que nas de mais alta por causa do ruído que produzem.
Engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais São usadas em transmissões fixas de rotações altas, em vista de serem silenciosos e duráveis. Tem, porém uma componente axial de força que deve ser compensada pelo mancal ou rolamento.
a)
b)
Engrenagens cilíndricas com dentes em V Engrenagens cilíndricas com dentes Possuem dentes em aspiral duplo uma no internos sentido oposto da outra, geralmente separadas São usadas em transmissões planetárias e em no meio para evitar acúmulo de óleo. São máquinas pesadas, permitindo uma economia usadas para carga pesadas e rotações altas. de espaço e distribuição uniforme da força.
c)
d)
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Engrenagem cilíndrica com cremalheria Coroa e sem-fim: É usada para transformar movimento giratório São usadas para mudança de direção da força e em longitudinal e vice-versa, nos casos onde da velocidade, onde a redução desta, e as velocidades não são muito grandes. conseqüente aumento de momento de torção for muito grande.
f)
e)
Engrenagens cônicas com dentes retos Engrenagens cônicas com dentes helicoidais São usadas para mudar a rotação e direção da São usadas para mudar rotações e direção da força, em baixas velocidades, sem impacto. força, em transmissões com velocidades e esforços grandes.
g)
h)
Figura 47 - Tipos de engrenamentos.
10.2 Manutenção de variadores e redutores de velocidade Além dos cuidados com rolamentos, eixos, árvores e outros elementos específicos, a manutenção dos variadores de velocidade exige os seguintes cuidados: Alinhamento e nivelamento adequados; Lubrificação correta; Inspeções periódicas, com especial atenção aos mancais; Verificação dos elementos sujeitos ao atrito; Verificação dos elementos de ligação em geral. Quanto aos redutores de velocidade, especialmente os de engrenagens, os principais cuidados na manutenção são os seguintes: Na desmontagem, iniciar pelo eixo de alta rotação e terminar pelo de baixa rotação; Na substituição de eixo e pinhão, considerar ambos como uma unidade, isto é, se um ou outro estiver gasto, substituir ambos;
56
Coroas e pinhões cônicos são lapidados aos pares e devem ser substituídos aos pares, nas mesmas condições. Os fabricantes marcam os conjuntos aos pares e, geralmente, indicam suas posições de colocação que devem ser respeitadas; Medir a folga entre os dentes para que esteja de acordo com as especificações; Proteger os lábios dos retentores dos cantos agudos dos rasgos de chaveta por meio de papel envolvido no eixo. Não dilatar os lábios dos retentores mais que 0,9 mm no diâmetro.
10.3 Manutenção de engrenagens Quando se fala em redutores de velocidade, não se pode esquecer de um elemento fundamental desses conjuntos, ou seja, a engrenagem. Esse elemento de máquina exige uma atenção particular para o bom funcionamento dos sistemas. Os conjuntos engrenados exigem os seguintes cuidados: Reversões de rotação e partidas bruscas sob carga devem ser evitadas; A lubrificação deve eliminar a possibilidade de trabalho a seco; A lubrificação deve atingir toda a superfície dos dentes; A lubrificação deve ser mantida no nível. O excesso de óleo provoca o efeito de turbina que, por sua vez, produz superaquecimento; Usar óleo lubrificante correto; A pré-carga dos rolamentos ou a folga dos mancais devem ser mantidas dentro dos limites recomendados. Essa medida evitará o desalinhamento dos eixos. Eixos desalinhados provocam o aparecimento de carga no canto dos dentes e suas possíveis quebras; O desgaste dos eixos e dos entalhes dos dentes das engrenagens não deve exceder os limites de ajuste. Se esses limites forem excedidos, ocorrerão batidas devido ao atraso, recalcando os entalhes. Ocorrerá desalinhamento, além de efeitos nocivos sobre os flancos dos dentes da engrenagem; Depósitos sólidos, do fundo da caixa de engrenagens, devem ser removidos antes de entrar em circulação.
10.4 Defeitos mais freqüentes em engrenagens Os defeitos mais freqüentes em engrenagens estão descritos a seguir.
Desgaste por interferência É provocado por um contato inadequado entre engrenagens, em que a carga total está concentrada sobre o flanco impulsor, e a ponta do dente da engrenagem impulsionada.
Figura 48 - Desgaste por interferência.
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Desgaste abrasivo É provocado pela presença de impurezas ou corpos estranhos que se interpõem entre as faces de contato. As impurezas ou corpos estranhos podem estar localizados no óleo usado nas engrenagens. Nota-se a linha do diâmetro primitivo sem marca de contato.
Figura 49 - Desgaste abrasivo.
Quebra por fadiga Começa geralmente com uma trinca do lado da carga, num ponto de concentração de tensões próximo da base do dente, e termina com quebra total no sentido longitudinal ou diagonal, para cima. O desalinhamento na montagem ou em serviço pode favorecer o surgimento de trincas.
Figura 50 - Quebra por fadiga.
Quebra por sobrecarga Resulta de sobrecarga estática, choques ou problemas de tratamentos térmicos. Geralmente, do lado da compressão do dente surge uma lombada cuja altura diminui de acordo com o tempo que o dente leva para se quebrar. É interessante salientar que a trinca em um dente sobrecarregado não mostra sinais de progresso. A sobrecarga pode, também, ser causada pela penetração de um corpo estranho entre os dentes, ou pelo desalinhamento devido ao desgaste ou folga excessiva nos mancais.
Figura 51 - Quebra por sobrecarga.
58
Trincas superficiais Ocorrem nas engrenagens cementadas e caracterizam-se por cisalhamento do material. São causadas pelo emperramento momentâneo e deslizamento conseqüente. Emperramento e deslizamento são provocados por vibrações, excesso de carga ou lubrificação deficiente. As trincas superficiais, se não sofrerem progressão, não causam maiores problemas.
Figura 52 - Trincas superficiais.
Lascamento Os dentes temperados soltam lascas, devido às falhas abaixo da superfície originadas durante o tratamento térmico. Essas lascas podem cobrir uma área considerável do dente, como se fosse uma só mancha.
Figura 53 - Lascamento nos dentes.
10.5 Falhas de engrenamentos em serviço Uma montagem correta de engrenagens decidirá do desempenho da transmissão e de sua vida útil. As marcas de contato vão revelar o grau de perfeição de instalação e alguns erros de usinagem das engrenagens ou da caixa de alojamento conforme mostra a Figura 54.
Contato central de ponta Esta é a marca de contato perfeito sem carga.
a)
Contato desejado sob carga Fabricação e montagem perfeita.
b)
59
Contato de ponta Contato de raiz Indica que o perfil está perfeito, mas a posição Indica que o perfil está certo, mas a posição da não. Deve-se afastar a coroa do pinhão e coroa não. Deve-se aproximar a coroa ao aproximá-lo até obter a folga desejada. pinhão e afasta-lo até obter a folga desejada.
d)
c)
Contato baixo Contato alto Deve-se afastar o pinhão e aproximar a coroa, Deve-se aproximar o pinhão e afastar a coroa, até obter a folga desejada. até obter a folga desejada.
e)
f)
Figura 54 - Falhas de engrenamentos em serviço.
10.6 Sintomas mais comuns de defeitos em engrenagens Baseado em alguns sintomas simples de serem observados, o operador da máquina ou equipamento poderá fazer ou solicitar uma manutenção preventiva, evitando assim, a manutenção corretiva. Os sintomas mais simples ou comuns de defeitos em engrenagens são os seguintes: Uivo: Normalmente aparece nas rotações muito altas e quando não existe folga suficiente entre as engrenagens ou quando elas estão desalinhadas, com excentricidade ou ovalização. Tinido: Pode ser provocado por alguma saliência nos dentes, por alguma batida ou pela passagem de um corpo duro e estranho entre os dentes. Matraqueamento: É causado pela folga excessiva entre os dentes (distância entre centros) ou, às vezes, pelo desalinhamento entre duas engrenagens. Chiado: Normalmente ocorre em caixa de engrenagens quando a expansão térmica dos eixos e componentes elimina a folga nos mancais ou nos encostos. Limalha no óleo: Se aparecer em pequena quantidade durante as primeiras 50 horas de serviço, trata-se, provavelmente, de amaciamento. Caso a limalha continue aparecendo após o amaciamento, significa a ocorrência de algum dano que pode ser provocado por uma engrenagem nova no meio das velhas ou, então, emprego de material inadequado na construção das engrenagens. Superaquecimento: Pode ser causado por sobrecarga, excesso de velocidade, defeito de refrigeração ou de lubrificação. Se a circulação do óleo estiver excessiva, pode, ainda, ocorrer o fenômeno da freagem hidráulica com perda de potência do sistema. Os desalinhamentos e folga insuficiente entre os dentes também geram superaquecimento. Vibração: Pode ser causada por empenamento dos eixos ou por falta de balanceamento dinâmico nas engrenagens de alta rotação ou, ainda, por desgaste desigual nas engrenagens. A vibração pode ser causada, também, pelos seguintes fatores: erro de fabricação; mau nivelamento da máquina no piso; fundação defeituosa; sobrecarga com torção dos eixos e perda de ajuste dos mancais. 60
11. Sistemas de vedação Vedação é o processo usado para impedir a passagem, de maneira estática ou dinâmica, de líquidos, gases e sólidos particulados (pó) de um meio para outro. Por exemplo, consideremos uma garrafa de refrigerante lacrada. A tampinha em si não é capaz de vedar a garrafa. É necessário um elemento contraposto entre a tampinha e a garrafa de refrigerante impedindo a passagem do refrigerante para o exterior e não permitindo que substâncias existentes no exterior entrem na garrafa. São genericamente conhecidas como juntas, retentores, gaxetas e guarnições. As partes a serem vedadas podem estar em repouso ou movimento. Uma vedação deve resistir a meios químicos, a calor, a pressão, a desgaste e a envelhecimento. Em função da solicitação as vedações são feitas em diversos formatos e diferentes materiais. Os elementos de vedação atuam de maneira diversificada e são específicos para cada tipo de atuação. Exemplos: tampas, bombas, eixos, cabeçotes de motores, válvulas etc. É importante que o material do vedador seja compatível com o produto a ser vedado, para que não ocorra uma reação química entre eles. Se houver reação química entre o vedador e o produto a ser vedado, poderá ocorrer vazamento e contaminação do produto. Um vazamento, em termos industriais, pode parar uma máquina e causar contaminações do produto que, conseqüentemente, deixará de ser comercializado, resultando em prejuízo à empresa.
11.1 Elementos de vedação Os materiais usados como elementos de vedação são: juntas de borracha, papelão, velumóide, anéis de borracha ou metálicos, juntas metálicas, retentores, gaxetas, selos mecânicos etc.
Juntas de borracha São vedações empregadas em partes estáticas, muito usadas em equipamentos, flanges etc. Podem ser fabricadas com materiais em forma de manta e ter uma camada interna de lona (borracha lonada) ou materiais com outro formato. Anéis de borracha (ring) São vedadores usados em partes estáticas ou dinâmicas de máquinas ou equipamentos. Estes vedadores podem ser comprados nas dimensões e perfis padronizados ou confeccionados colando-se, com adesivo apropriado, as pontas de um fio de borracha com secção redonda, quadrada ou retangular. A vantagem do anel padronizado é que nele não existe a linha de colagem, que pode ocasionar vazamento. Os anéis de borracha ou anéis da linha ring são bastante utilizados em vedações dinâmicas de cilindros hidráulicos e pneumáticos que operam à baixa velocidade. Juntas de papelão São empregadas em partes estáticas de máquinas ou equipamentos como, por exemplo, nas tampas de caixas de engrenagens. Esse tipo de junta pode ser comprada pronta ou confeccionada conforme o formato da peça que vai utilizá-la. Juntas metálicas São destinadas à vedação de equipamentos que operam com altas pressões e altas temperaturas. São geralmente fabricadas em aço de baixo teor de carbono, em alumínio, cobre ou chumbo. São normalmente aplicadas em flanges de grande aperto ou de aperto limitado. Juntas de teflon Material empregado na vedação de produtos como óleo, ar e água. As juntas de teflon suportam temperaturas de até 260°C. Juntas de amianto Material empregado na vedação de fornos e outros equipamentos. O amianto suporta elevadas temperaturas e ataques químicos de muitos produtos corrosivos. 61
Juntas de cortiça Material empregado em vedações estáticas de produtos como óleo, ar e água submetidos a baixas pressões. As juntas de cortiça são muito utilizadas nas vedações de tampas de cárter, em caixas de engrenagens etc. 11.2 Retentores O vedador de lábio, também conhecido pelo nome de retentor, é composto essencialmente por uma membrana elastomérica em forma de lábio e uma parte estrutural metálica semelhante a uma mola que permite sua fixação na posição correta de trabalho. A função primordial de um retentor é reter óleo, graxa e outros produtos que devem ser mantidos no interior de uma máquina ou equipamento. O retentor é sempre aplicado entre duas peças que executam movimentos relativos entre si, suportando variações de temperatura. A Figura 55 apresenta um retentor entre um mancal e um eixo.
b)
a)
Figura 55 - Retentor entre um mancal e um eixo (a) e tipos de retentores no eixo (b). A Figura 56 apresenta os elementos de um retentor básico.
Figura 56 - Elementos de um retentor básico.
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Tipos de perfis de retentores A Figura 57 mostra os tipos de perfis mais usuais de retentores. Como foi visto, a vedação por retentores se dá através da interferência do lábio sobre o eixo. Esta condição de trabalho provoca atrito e a conseqüente geração de calor na área de contato, o que tende a causar a degeneração do material do retentor, levando o lábio de vedação ao desgaste. Em muitas ocasiões provoca o desgaste no eixo na região de contato com o retentor. A diminuição do atrito é conseguida com a escolha correta do material elastomérico.
Figura 57 - Tipos de perfis mais usuais de retentores.
Junta labirinto com canal para graxa: protege muito bem máquinas e equipamentos contra a entrada de pó e a saída de óleo. O tipo axial é usado em mancais bipartidos e o radial em mancais inteiriços.
Figura 58 - Junta labirinto com canal para graxa (sem contato).
Anel de feltro, fibra ou tecido de amianto - é a forma mais simples e barata para reter lubrificantes. É usado para baixa velocidade.
Figura 59 - Tipos de anel de feltro. 63
11.3 Recomendações para a aplicação dos retentores Para que um retentor trabalhe de modo eficiente e tenha uma boa durabilidade, a superfície do eixo e o lábio do retentor deverão atender aos seguintes parâmetros: O acabamento da superfície do eixo deve ser obtido por retificação, seguindo os padrões de qualidade exigidos pelo projeto; A superfície de trabalho do lábio do retentor deverá ser isenta de sinais de batidas, sulcos, trincas, falhas de material, deformação e oxidação; A dureza do eixo, no local de trabalho do lábio do retentor, deverá estar acima de 28 HRC.
11.4 Condições de armazenagem dos retentores Durante o período de armazenamento, os retentores deverão ser mantidos nas próprias embalagens. A temperatura ambiente deverá permanecer entre 10°C e 40°C. Manipulações desnecessárias deverão ser evitadas para preservar os retentores de danos e deformações acidentais. Cuidados especiais precisam ser observados quanto aos lábios dos retentores, especialmente quando eles tiverem que ser retirados das embalagens. Recomenda-se pré-lubrificar os retentores na hora da montagem. A pré-lubrificação favorece uma instalação perfeita do retentor no alojamento e mantém uma lubrificação inicial no lábio durante os primeiros giros do eixo. O fluido a ser utilizado na pré-lubrificação deverá ser o mesmo fluido a ser utilizado no sistema, e é preciso que esteja isento de contaminações.
11.5 Cuidados na montagem do retentor no alojamento Antes de montar um retentor, deve-se examina-lo cuidadosamente para verificar se o lábio não está arranhado ou danificado, se a mola está colocada corretamente e se o retentor está limpo e sem poeira. O lábio pode ser então recoberto de graxa limpa imediatamente antes da montagem. O método de montagem empregado dependerá dos seguintes precauções: · A montagem do retentor no alojamento deverá ser efetuada com o auxílio de prensa mecânica, hidráulica e um dispositivo que garanta o perfeito esquadrejamento do retentor dentro do alojamento. · A superfície de apoio do dispositivo e o retentor deverão ter diâmetros próximos para que o retentor não venha a sofrer danos durante a prensagem. · O dispositivo não poderá, de forma alguma, danificar o lábio de vedação do retentor.
11.6 Montagem do retentor no eixo O retentor deve ser montado primeiramente no eixo, sempre que possível e em seguida introduzido no alojamento. Os cantos do eixo devem ter chanfros entre 15° e 25° para facilitar a entrada do retentor. Não sendo possível chanfrar ou arredondar os cantos, ou o retentor ter de passar obrigatoriamente por regiões com roscas, ranhuras, entalhes ou outras irregularidades, recomenda-se o uso de uma luva de proteção para o lábio. O diâmetro da luva deverá ser compatível, de forma tal que o lábio não venha a sofrer deformações. A Figura 58 mostra alguns exemplos de montagens de retentores no eixo e no alojamento.
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Figura 60 - Exemplos de montagens de retentores no eixo e no alojamento.
Cuidados na substituição do retentor · Sempre que houver desmontagem do conjunto que implique desmontagem do retentor ou do seu eixo de trabalho, recomenda-se substituir o retentor por um novo. · Quando um retentor for trocado, mantendo-se o eixo, o lábio do novo retentor não deverá trabalhar no sulco deixado pelo retentor velho. · Riscos, sulcos, rebarbas, oxidação e elementos estranhos devem ser evitados para não danificar o retentor ou acarretar vazamento. · Muitas vezes, por imperfeições no alojamento, usam-se adesivos (colas) para garantir a estanqueidade entre o alojamento e o retentor. Nessa situação, deve-se cuidar para que o adesivo não atinja o lábio do retentor, pois isso comprometeria seu desempenho.
11.7 Análise de falhas e prováveis causas de vazamentos
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11.8 Gaxetas Gaxetas são elementos mecânicos utilizados para vedar a passagem de um fluxo de fluido de um local para outro, de forma total ou parcial. Os materiais usados na fabricação de gaxetas são: algodão, juta, asbesto (amianto), nylon, teflon, borracha, alumínio, latão e cobre. A esses materiais são aglutinados outros, tais como: óleo, sebo, graxa, silicone, grafite, mica etc. A função desses outros materiais que são aglutinados às gaxetas é torná-las autolubrificadas. Em algumas situações, o fluxo de fluido não deve ser totalmente vedado, pois é necessária uma passagem mínima de fluido com a finalidade de auxiliar a lubrificação entre o eixo rotativo e a própria gaxeta. A este tipo de trabalho dá-se o nome de restringimento. O restringimento é aplicado, por exemplo, quando se trabalha com bomba centrífuga de alta velocidade. Nesse tipo de bomba, o calor gerado pelo atrito entre a gaxeta e o eixo rotativo é muito elevado e, sendo elevado, exige uma saída controlada de fluido para minimizar o provável desgaste. A caixa de gaxeta mais simples apresenta um cilindro oco onde ficam alojados vários anéis de gaxeta, pressionados por uma peça chamada sobreposta. A função dessa peça é manter a gaxeta alojada entre a caixa e o eixo, sob pressão conveniente para o trabalho. As gaxetas são fabricadas em forma de cordas para serem recortadas ou em anéis já prontos para a montagem. A Figura 61 mostra as gaxetas alojadas entre um eixo e um mancal e a sobreposta.
Figura 61 - Montagem de anéis de gaxeta e sobreposta.
Seleção da gaxeta A escolha da gaxeta adequada para cada tipo de trabalho deve ser feita com base em dados fornecidos pelos catálogos dos fabricantes. No entanto, os seguintes dados deverão ser levados em consideração: Material utilizado na confecção da gaxeta; Dimensões da caixa de gaxeta; Fluido líquido ou gasoso bombeado pela máquina; Temperatura e pressão dentro da caixa de gaxeta; Tipo de movimento da bomba (rotativo/alternativo); Material utilizado na construção do eixo ou da haste; Ciclos de trabalho da máquina; Condições especiais da bomba: alta ou baixa temperatura; local de trabalho (submerso ou não); meio (ácido, básico, salino) a que se encontra exposta.
Substituição da gaxeta A gaxeta deve ser removida com um par de saca-gaxeta com tamanho adequado. O interior da caixa de gaxeta deve ser bem limpo. O grau de limpeza poderá ser verificado com o auxílio de um espelho ou lâmpada, caso seja necessário.
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Figura 62 - Substituição da gaxeta. Caso não exista uma gaxeta padronizada, deve-se substituí-la por uma em forma de corda, tomando cuidado em seu corte e montagem. O corte deverá ser a 45° para que haja uma vedação. A gaxeta deverá ser montada escalonadamente para que não ocorra uma coincidência dos cortes ou emendas, evitando assim possíveis vazamentos conforme mostra a Figura 63.
Figura 63 - Seqüência da montagem dos anéis de gaxeta.
Falhas ou defeitos nas gaxetas
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11.9 Selo mecânico O selo mecânico é um vedador de pressão que utiliza princípios hidráulicos para reter fluidos. A vedação exercida pelo selo mecânico se processa em dois momentos: a vedação principal e a secundária. A vedação principal é feita num plano perpendicular ao eixo por meio do contato deslizante entre as faces altamente polidas de duas peças, geralmente chamadas de sede e anel de selagem. A sede é estacionária e fica conectada numa parte sobreposta. O anel de selagem é fixado ao eixo e gira com ele. Para que as faces do anel de selagem e da sede permaneçam sempre em contato e pressionadas, utilizam-se molas helicoidais conectadas ao anel de selagem. A Figura 64 mostra alguns tipos de sedes e de anéis de selagem, bem como um selo mecânico em corte.
Figura 64 - Tipos de sedes e de anéis de selagem - selo mecânico em corte. Os selos mecânicos são utilizados com vantagens em relação às gaxetas, pois não permitem vazamentos e podem trabalhar sob grandes velocidades e em temperaturas e pressões elevadas, sem apresentarem desgastes consideráveis. Eles permitem a vedação de produtos tóxicos e inflamáveis. A Figura 65 mostra exemplos de selos mecânicos em corte.
Selo mecânico duplo Figura 65 - Exemplos de selos mecânicos em corte.
Vantagens do selo mecânico
Reduz o atrito entre o eixo da bomba e o elemento de vedação reduzindo, conseqüentemente, a perda de potência; Elimina o desgaste prematuro do eixo e da bucha; 68
A vazão ou fuga do produto em operação é mínima ou imperceptível; Permite operar fluidos tóxicos, corrosivos ou inflamáveis com segurança; Tem capacidade de absorver o jogo e a deflexão normais do eixo rotativo; Reduz o tempo de manutenção; Permite operar com segurança fluídos tóxicos, corrosivos ou inflamáveis.
O selo mecânico é usado em equipamentos de grande importância como bombas de transporte em refinarias de petróleo; bombas de lama bruta nos tratamentos de água e esgoto; bombas de submersão em construções; bombas de fábricas de bebidas; indústria têxtil (bombas de tintura); indústria química; em usinas termoelétricas e nucleares. Sua aplicação é tão variada que a indústria teve de desenvolver selos mecânicos para trabalhos específicos entre os quais citam-se altas temperaturas, altas pressões, altas velocidades, trabalhos com fluídos corrosivos e trabalhos pesados.
Materiais empregados nos selos mecânicos As experiências provam que uma vedação bem sucedida deve empregar carvão grafite em uma das peças na sede ou no anel de selagem. O carvão deve ser combinado com outros materiais, que, mais frequentemente, são: ferro fundido; Ni resist ; stellite ; carboneto de tungstênio e cerâmica. Funcionamento do selo mecânico Apesar de diferir quanto ao aspecto construtivo, todos os selos mecânicos funcionam segundo mesmo princípio. As superfícies de vedação de todos os tipos estão situadas em num plano perpendicular ao eixo, e geralmente, são constituídas de duas superfícies polidas que deslizam uma sobre a outra, estando uma delas fixa ao eixo e a outra carcaça da bomba. As superfícies polidas ou sobrepostas, que são de materiais diferentes e se mantém em contato contínuo com o auxílio de uma mola, forma uma vedação hermética entre o membro giratório e o estacionário, com perdas de fricção muito pequenas. Quando o selo é novo, o vazamento é desprezível e pode ser considerado corno nulo, mas, como durante o funcionamento ocorre sempre um desgaste, deve-se esperar um aumento do vazamento com o tempo. A grande quantidade de calor gerada nas faces seladoras devido ao atrito entre as superfícies pode dar origem a falhas e desgastes do selo; para evitar que isso aconteça, faz-se circular um líquido adequado pela caixa de gaxeta, com a finalidade de penetrar por entre as faces seladoras e mantê-las afastadas uma da outra, isto é, substitui-se o atrito sólido pelo atrito fluído, em que o líquido tem a função de lubrificar e refrigerar o selo. Os principais fatores que prejudicam o bom funcionamento do selo são a alta temperatura e os abrasivos. A alta temperatura deve ser mantida dentro de uma faixa tolerável e os abrasivos devem ficar afastados da película lubrificante formada entre as faces seladoras. 12. Montagem de peças com guias deslizantes Guias são elementos de máquinas que permitem o direcionamento do movimento executado por outros elementos mecânicos nelas condicionados. Os movimentos de rotação executados por eixos são direcionados pelos mancais nos quais se apóiam. Porém, em muitas máquinas, vários elementos executam movimento retilíneo que é direcionado pelas guias constituídas por prismas deslizantes. A Figura 66 mostra guias prismáticas em corte e uma fresadora na qual elas são aplicadas.
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Figura 66 - Guias prismáticas deslizantes. As guias deslizantes estão sujeitas ao desgaste por abrasão; solda a frio; sinterização ou vitrificação. Por causa desses fenômenos, os materiais utilizados na fabricação de guias deslizantes devem apresentar a capacidade de sofrer desgastes mútuos. Entre os materiais existentes para fabricar guias deslizantes, o ferro fundido (GG25) é o mais empregado, que pode, conforme o caso, formar vias brandas ou duras e estão submetidos a desgaste. Em alguns casos (alta velocidade e deficiência de lubrificação) após ser retificada a guia, é necessário que faça o rasqueteamento, para diminuir o atrito de deslizamento. A profundidade do rasqueteado varia de 0,005 a 0,03mm e a ferramenta que realiza o trabalho se chama rasquete. As guias duras são tratadas por chama ou por indução e retificadas.
12.1 Vantagens das guias deslizantes rolamentadas
A espessura da película de óleo de lubrificação mantém-se praticamente constante entre as esferas de rolamento e suas guias; Para velocidades pequenas (1 mm/min) as guias não deslizam por solavancos; A exatidão inicial das guias ficam duráveis por um longo tempo; O nível da mesa permanece invariável, já que não existe variação da camada de lubrificante.
A Figura 67 mostra elementos mecânicos de máquinas que têm guias deslizantes com corpo rolamentado.
Figura 67 - Guias deslizantes com corpo rolamentado.
12.2 Recuperação de vias deslizantes Quando as guias de barramento atingem o ponto de reforma, esta pode ser executada por processo mecânico convencional ou por revestimento deslizante. O processo convencional
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geralmente consiste em retificar o barramento e ajustar o carro; ou em retificar as vias do carro e usinar o barramento para inserir-lhe tiras de aço temperado. O revestimento deslizante é feito com resina epóxi aditivada em estado líquido ou pastoso. A aplicação do revestimento deslizante é feita com espátula ou por injeção. No caso da aplicação com espátula, obtém-se a moldagem adequada colocando se o carro sobre o barramento. O conjunto deve ser nivelado. O revestimento deslizante permite, ainda, o conserto de falhas causadas por excesso de atrito ou falhas de usinagem. Os canais de lubrificação são obtidos por meio de fresagem manual ou pré-moldagem. Atualmente, algumas máquinas saem das fábricas com o revestimento deslizante já aplicado. A recuperação de guias de máquinas-ferramenta também pode ser feita por um outro processo que reduz o atrito e o desgaste e que aumenta a exatidão e a vida útil do equipamento. Esse processo consiste em colar nas guias de mesas e carros uma manta de um material especial com características específicas. Esse material, após ser colado, pode ser usinado via rasquete, fresa ou retífica, por exemplo. A maioria das guias prismáticas nos permite fazer os ajustes necessários mediante uma régua ou chaveta, nos possibilitando compensar o desgaste e regular a folga entre as superfícies de contato. As réguas são fabricadas de material mais macio em relação às guias e de fácil construção, para que possa sofrer o desgaste primeiro, sendo reajustada quando for necessário. Outra forma de recuperar as guias é a aplicação do processo mecânico convencional. O processo mecânico convencional consiste em usinar e depois rasquetear as guias. Rasquetear é a operação mecânica que consiste em extrair partículas metálicas muito pequenas da superfície de uma peça previamente usinada por limagem, torneamento, fresagem, aplainamento ou retificação. Essa operação tem dois grandes objetivos: Corrigir a superfície das peças para suavizar os pontos de atrito; Contribuir para a formação de uma película de óleo entre as superfícies de contato de peças que deslizam entre si. O rasqueteamento é executado por meio de uma ferramenta de borda afiada chamada rasquete. A Figura 68 mostra alguns tipos de rasquete manuais e uma máquina de rasquetear. Os rasquetes são feitos de aços-liga para ferramentas. Essas ferramentas são forjadas, conformadas, temperadas e revenidas. Após o revenimento, são afiadas e acabadas. As pontas intercambiáveis, quando utilizadas em rasquetes que as admitem, são feitas de aço ao tungstênio, que é bastante duro. Rasquetes com essas pontas são indicados para trabalhar metais ou ligas metálicas duras. O ângulo de corte dos rasquetes varia de 60° a 110°.
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Figura 68 - Tipos de rasquetes.
12.3 Aplicações do rasqueteamento O rasqueteamento é aplicado nas superfícies côncavas dos mancais de deslizamento; também em faces planas dos instrumentos de medida e de controle como réguas, mesas e bases de níveis, e em guias de barramento de máquinas-ferramenta. A qualidade de uma superfície rasqueteada depende do número de pontos de apoio que ela apresenta em uma área de 25 mm 2. Essa área, com um determinado número de pontos de apoio, é a unidade da qualidade de uma superfície rasqueteada. Dependendo do número de pontos de apoio que uma área de 25 mm 2 apresenta, temos quatro graus de qualidade do rasqueteado, ou seja: rasqueteado desbastado de ajuste; rasqueteado desbastado de desbaste; rasqueteado fino de acabamento e rasqueteado finíssimo de acabamento. O quadro seguinte resume os graus de qualidade do rasqueteado.
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13. Acoplamentos Os acoplamentos são elementos de máquina que tem por objetivo transmitir o movimento de uma árvore a outra colocada na continuação da primeira situado coaxialmente. Os acoplamentos podem ser rígidos ou flexíveis. Os acoplamentos que não permitem deslocamento relativo axial ou radial entre os eixos são chamados de rígidos. Um acoplamento flexível, por outro lado, é um dispositivo que liga os dois eixos tolerando pequenos deslocamentos angulares, paralelos, ou uma combinação dos dois na transmissão de torque. Apesar dos acoplamentos flexíveis compensarem ligeiros erros, o desalinhamento é sempre indesejável e não deve ser permanente. Os tipos mais comuns de acoplamentos flexíveis são: acoplamento de grade elástica, de engrenagens e de elemento elástico.
13.1 Acoplamento de grade elástica Consiste de dois cubos providos de flanges ranhuradas onde está montada uma grade elástica que liga os cubos. O conjunto está alojado em duas tampas providas de junta de encosto e de retentor elástico junto ao cubo. Todo o espaço entre os cubos e as tampas é preenchido com graxa. Apesar de este acoplamento ser flexível, as árvores devem ser bem alinhadas no ato de sua instalação para que não provoquem vibrações excessivas em serviços.
Figura 69 - Acoplamento de grade elástica. 73
13.2 Acoplamento de elemento elástico Os acoplamentos de elemento elástico são empregados para tornar mais suave à transmissão do movimento em eixos que tenham movimentos bruscos, e também quando não se pode garantir a perfeita coincidência dos dois eixos.
Figura 70 - Acoplamento de elemento elástico.
13.3 Acoplamento de dentes arqueados Os dentes possuem a forma ligeiramente curvada no sentido axial, o que permite até 3º de desalinhamento angular. O anel dentado (peça transmissora do movimento) possui duas carreiras de dentes que são separadas por uma saliência
Figura 71 - Acoplamento de dentes arqueados.
13.4 Junta de articulação É usada para transmissão de momentos de torção em casos de árvores que formarão ângulo fixo ou variável durante o movimento. A junta de articulação mais conhecida é a junta universal (ou junta cardan) empregada para transmitir grandes forças. Com apenas uma junta universal o ângulo entre as árvores não deve exceder a 15º. Para inclinações até 25º, usam-se duas juntas.
Figura 72 - Junta de articulação. 74
13.5 Acoplamento rígido Quando os componentes básicos de uma máquina estiverem montados numa base rígida, perfeitamente alinhados e isentos de variações de temperatura, podem ser ligados entre si com acoplamentos rígidos.
Figura 73 - Acoplamento rígido.
13.6 Alinhamento de acoplamentos O alinhamento mecânico é um recurso utilizado pela mecânica, em conjunto de equipamentos rotativos, com a finalidade de deixar as faces do acoplamento sempre com a mesma distância, em qualquer ponto, e no mesmo plano. O objetivo do alinhamento é garantir o bom funcionamento dos equipamentos rotativos tendo, como característica principal eliminar vibrações, aquecimento e dar maior durabilidade aos componentes. Os desalinhamentos podem ser radial, angular ou os dois combinados, seja no plano horizontal ou no vertical.
Métodos de alinhamento O alinhamento com relógio comparador deve ser executado em função da precisão exigida para o equipamento, a rotação e importância no processo.
Figura 74 - Alinhamento de acoplamento com relógio comparador. O alinhamento com régua e calibrador de folga deve ser executado em equipamento de baixa rotação e com acoplamento de grandes diâmetros e em casos que exijam urgência de manutenção. Para obter o alinhamento correto tomamos as leituras, observando sempre os mesmos traços referenciais em ambas as metades do acoplamento, em 4 posições defasadas de 75
90º. O alinhamento paralelo é conseguido, quando a régua se mantiver nivelada com as duas metades nas 4 posições (0º, 90º, 180º e 270º). O alinhamento angular é obtido, quando o medidor de folga mostrar a mesma espessura nas 4 posições posições (0º, 90º, 180º e 270º), observando, sempre, a concordância entre os traços de referência.
Figura 75 - Alinhamento de acoplamento com régua.
Padrão para desalinhamento máximo
14. Cabos de aço Na sua grande maioria os cabos de aço são usados em equipamentos que envolvem vidas humanas e materiais valiosos e o seu rompimento pode causar grandes perdas. Em vista disto devem merecer atenção especial. Um cabo de aço se compõe geralmente de um núcleo ou "alma" (1) em cuja volta estão enroladas em espiral com passo (2), as pernas (3) compostas por sua vez de "fios" (4) enrolados em espiral conforme Figura 76. Existem inúmeros tipos de cabos de aço que podem ser encontrados tanto nos manuais das máquinas como nos catálogos dos fabricantes de cabos de aço. Os cabos são classificados de acordo com a quantidade de pernas e de fios por perna.
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Figura 76 - Composição das partes do cabo de aço.
Perna - É o agrupamento de arames torcidos de um cabo. Alma - É o núcleo do cabo de aço. Um cabo é feito com diversas pernas em redor de um núcleo ou alma. Leitura - Exemplo: cabo 6 x 19 O primeiro número (6) representa a quantidade de pernas de que é constituído. O segundo número (19) especifica a quantidade de arames que compõe cada perna. Portanto, o cabo 6 x 19 tem 6 pernas, tendo cada uma delas 19 fios ou seja um total de 114 fios.
Figura 77 - Classificação do cabo de aço.
Classificação quanto a Alma AF - Alma de fibra - maior flexibilidade. AA - Alma de Aço - maior resistência à tração. AACI - Alma de Aço com Cabo Independente: combinação de flexibilidade com resistência à tração. Nota: Os cabos AA (Alma de aço) têm 7,5% de resistência à tração a mais e 10% no peso em relação aos AF (alma de fibra). Torção Torção à direita: quando as pernas são torcidas da esquerda para a direita. Torção à esquerda: quando as pernas são torcidas da direita para a esquerda.
Figura 78 - Tipos de torção do cabo de aço. Cabos de aço com alta capacidade de carga são construídos a partir de arames trefilados a frio com alta resistência à tração. Arames individuais são trançados primeiramente para formar uma perna e estas pernas por sua vez são trançadas para formar o cabo de aço. O arame individual fica numa helicoidal dupla, sendo a primeira na perna e a segunda na torcedura do cabo. Com
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aplicação de carga no cabo é feita uma alteração no seu volume, o que se explica pela acomodação das pernas sobre a alma, com isso o diâmetro do cabo é reduzido. Para apoio das pernas existe, no interior do cabo, uma alma que pode ser feita a partir de fibras naturais, sintéticas ou de aço. A alma não tem somente função de apoio, mas funciona também como reservatório de óleo. Quando o cabo é solicitado, as pernas comprimem a alma que libera o óleo, com isso o atrito dentro do cabo é reduzido. Cabos velhos onde o óleo já foi consumido e cabos que trabalham em temperatura que já perderam seu óleo por evaporação ainda não perderam resistência, mas, perderam vida útil. Por isso devemos periodicamente lubrificar os cabos externamente com óleo adequado. Um único arame rompido é de pouca importância, pois logo a frente estará prensado entre outros e ainda contribuindo para a capacidade de carga. Somente quando temos vários arames rompidos é que a capacidade de carga diminui. Aqui, fica demonstrada uma boa característica do cabo de aço. Ele nunca se rompe sem que antes vários arames se rompam. O cabo de aço, habitualmente, é composto de seis pernas e da alma que retém o lubrificante. O cabo assim composto é utilizado para guindastes ou talhas. Ele tem uma boa deformidade e, portanto, é aplicável para diversas finalidades. Cabos de aço fabricados em espiral (cordoalhas) ou uma perna simples, não devem ser utilizados para movimentação, pois tem uma estrutura muito rígida e são feitos apenas para tensionamento. O tipo mais flexível é o cabo de aço que é composto de diversas pernas e da alma. A alma no interior e a diferença de área metálica fazem com que num mesmo diâmetro, a cordoalha tenha uma maior capacidade de carga que o cabo.
Flexibilidade A flexibilidade está condicionada ao número de arames que o compõe. São os cabos classificados em: a) Pequena flexibilidade: construção 3 x 7, 6 x 7, 1 x 7 (cordoalha); b) Flexíveis: construção 6 x 19, 6 x 21, 6 x 25, 8 x 19, 18 x 7; c) Extra flexível: construção 6 x 31, 6 x 37, 6 x 41, 6 x 43, 6 x 47, 6 x 61. Para comprar um cabo de aço devem ser consideradas, além da carga, as condições de serviço, ou seja, a aceleração, velocidade, quantidade de curvas feitas pelo cabo, abrasão e corrosão, peso próprio etc. O coeficiente de segurança deve ser da ordem de 500%, chegando a alguns casos a 850% (carga útil representa 1/8 da carga de ruptura) e até 1.300% em caso de elevadores de passageiros. Na requisição de um cabo devem constar os seguintes dados: comprimento; diâmetro, número de pernas e fios; tipos de construção (comum, seale, filler, warrington, etc.); torção (direita ou esquerda); acabamento, aplicação; carga útil e resistência dos arames. Em caso de dificuldade de se conseguir os dados, convém anexar uma amostra.
15. Embreagens São órgãos mecânicos destinados a ligar as extremidades de dois eixos coaxiais. As embreagens permitem a conexão entre dois eixos, podendo ser interrompida ou restabelecida fácil e repetidamente. O emprego da embreagem oferece a possibilidade de isolar urna máquina operatriz de um motor e também as várias partes de uma transmissão e, portanto: Facilita a manobra do operador; Aumenta a segurança de funcionamento, permitindo a qualquer momento parada da transmissão; Economiza potência motriz nos períodos de parada da operação; Aumenta a vida útil do motor elétrico. 78
As embreagens podem ser classificadas como não automáticas e automáticas. As não automáticas para serem acionadas tem necessidade de uma intervenção externa (operador para embrear e desembrear). A seguir serão apresentados os principais tipos de embreagens.
Embreagem de disco: São baseadas na força de atrito que aparece quando duas superfícies se comprimem uma contra a outra. Essa pressão pode ser feita no sentido axial (embreagens planas e cônicas) e no sentido radial (embreagens cilíndricas). Consiste em anéis planos apertados contra um disco feito de material com alto coeficiente de atrito, para evitar o escorregamento quando a potência é transmitida. Normalmente a força é fornecida por uma ou mais molas e a embreagem é desengatada por uma alavanca.
Figura 79 - Embreagens de disco de fricção.
Embreagem cônica: Possui duas superfícies de fricção cônicas, uma das quais pode ser revestida com um material de alto coeficiente de atrito. A capacidade de torque de uma embreagem cônica é maior que a de uma embreagem de disco de mesmo diâmetro. Sua capacidade de torque aumenta com o decréscimo do ângulo entre o cone e o eixo. Esse ângulo não deve ser inferior a 8º para evitar o emperramento.
Figura 80 - Embreagens cônicas.
Embreagem de discos múltiplos (lâminas): São constituídas de certo número de discos de aço de pequena espessura, que são coligados alternadamente ao corpo motor e o cubo conduzido. Notáveis exemplos de aplicação de fricções a discos múltiplos se encontram nas máquinasferramentas com acionamento mecânico, eletromagnético ou hidráulico. A cobertura e o cubo têm rasgos para a adaptação das lamelas de aço temperadas. A compressão é feita pelo deslocamento da guia de engate, e as alavancas angulares comprimem, assim, o pacote de lamelas. A separação das lamelas é feita com o recuo da guia de engate por meio do molejo próprio das lamelas opostas e onduladas. O ajuste posterior da força de atrito é feito através da regulagem do cubo posterior de apoio.
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Figura 81 - Embreagens de disco múltiplos.
Embreagem eletromagnética: Neste tipo de embreagem, a árvore conduzida possui um flange com revestimento de atrito. Uma armadura, em forma de disco, é impulsionada pela árvore motora e pode mover-se axialmente contra molas. Uma bobina de campo fixa ou livre para girar com a árvore conduzida, é energizada produzindo um campo magnético que aciona a embreagem. Uma característica importante da embreagem eletromagnética é poder ser comandada a distância por meio de cabo.
Figura 82 - Embreagem eletromagnética.
Embreagens automáticas: É quando a embreagem ou a desembreagem se verifica sem a intervenção do operador. O acionamento é realizado somente por meio de forças especiais que se desenvolvem nos órgãos da embreagem.
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Figura 83 - Embreagem automática.
16. Anel elástico É um elemento usado para impedir o deslocamento axial, posicionar ou limitar o curso de uma peça deslizante sobre um eixo. E um dos métodos de posicionamento dos componentes dos mecanismos em eixos e alojamentos mais utilizados na manutenção. Conhecido também por anel de retenção, de trava ou de segurança. Fabricado de aço para molas, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização tanto em eixos como em furos, na direção axial, em ranhuras adequadas de alojamento, sendo uma solução simples e econômica. O anel deve estar perpendicular ao eixo, para que haja estabilidade. Pode ser utilizado também para eliminar uma folga ou compensar um desgaste lateral. O anel nunca deve estar solto na canaleta, mas alojado com uma certa pressão, no fundo da mesma. A colocação deve ser feita com ferramenta apropriada evitando esforços exagerados e entortamento.
16.1 Tipos de anéis elásticos e aplicações Aplicação: Externamente: para eixos com diâmetro entre 4 e 1000 mm.
Figura 84 - Tipos de anéis elásticos externamente. Aplicação: Internamente para furos com diâmetro entre 9,5 e 1000 mm.
Figura 85 - Tipo de anel elástico internamente.
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A Figura 86 apresenta alguns exemplos de modificações e aplicações com anel elástico.
Figura 86 - Exemplos de modificações e aplicações com anel elástico.
17. Freios Os freios se baseiam em um principio de funcionamento que é comum para todos os tipos. A ação frenante é devida à resistência de atrito entre um órgão girante (disco ou tambor) e um ou mais órgãos flexíveis ou rígidos, revestidos de guarnições de materiais de atrito e comprimidos contra este órgão girante. São mecanismos que, para interromper um movimento, transformam energia cinética em calor. Os freios são muito estáveis conservam sua eficiência mesmo em temperaturas muito elevadas, devido às guarnições de atrito. Geralmente as guarnições suportam temperatura em torno de 300°C. Podem ter acionamento manual, hidráulico, pneumático, eletromagnético ou automático. automático. A seguir serão apresentados os principais tipos de freios. fr eios. Freio de duas sapatas: Neste caso, duas sapatas são mantidas em contato com o tambor através da ação de uma mola que o impede de rodar. Para liberar o tambor, aciona-se a alavanca de comando, que pode ser operada manualmente, manualmente, por um solenóide ou por um cilindro pneumático. pneumático. Esse tipo de freio é utilizado em elevadores.
Figura 87 - Freio de duas sapatas.
Freio a disco: É um freio em que um ou dois blocos segmentares, de material de fricção, são forçados contra a superfície de um disco giratório. Em automóveis, os blocos segmentares (ou pastilhas) pastilhas) são operados por pistões hidráulicos. Os freios a disco são menos propensos à fadiga (queda de eficiência operacional em função do tempo de utilização) que os freios a tambor.
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Figura 88 - Freio a disco.
Freio de sapata e tambor: O detalhe característicos deste freio é uma sapata (ou parte de uma alavanca), revestida com material de alto coeficiente de atrito, comprimida contra uma roda giratória (ou tambor) ligada ao órgão a freiar.
Figura 89 - Freio de sapata e tambor.
Freio multidisco: Compõe-se de vários discos de atrito intercalados com disco de aço Os discos de aço giram em um eixo entalhado e os discos de atrito são fixados por pinos. O freio atua por compressão axial dos discos.
Figura 90 - Freio multidisco.
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18. Chavetas A chaveta é um elemento de máquina utilizado como meio de ligação não permanente, evitando o deslizamento na transmissão de forças sobre eixos. Suas dimensões são mais do que suficientes para transmissão de forças existentes na máquina. Para não dar origem a danos deve ser observado o seu ajuste.
Classificação das chavetas Chaveta simples Chaveta com cabeça. Chaveta plana Chaveta côncava Chaveta tangencial Chaveta a disco A chaveta simples é a mais comum e é utilizada quando se tem de transmitir grandes esforços, embora não se utiliza muito quando se deseja grande precisão na centralização. Pode ser retangular ou com os extremos arredondados (chaveta embutida ou engastada). O quadro a seguir apresenta os principais tipos de chavetas.
Disposição de rebaixos em eixos
Figura 91 - Tipos de rebaixos em eixos.
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18. Noção de leitura e interpretação de conjuntos mecânicos
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