Mancais Mecânicos Explicados: Função, Tipos e Aplicações

O que é um Mancal Mecânico?

Um mancal mecânico é um elemento mecânico importante projetado para reduzir o atrito entre componentes móveis e restringir o movimento relativo para suavizar a operação. Existem uma ampla variedade de mancais mecânicos, o design deles pode ser adequado para movimento linear livre nos eixos, para operações de rotação em torno de eixos fixos, ou para regular os vetores de forças/cargas de trabalho aplicadas nos componentes para prevenir certos movimentos.

Quase todos os objetivos dos mancais mecânicos é minimizar o atrito na operação para criar movimento desejado. A forma mais simples de mancais mecânicos são as superfícies de mancal, que são formadas em uma parte com a parte móvel que é trabalhada. Eles variam em tamanho, rugosidade, capacidade de controle e posição da superfície.

Outros mancais mecânicos que são facilmente encontrados em uso flexível são os dispositivos separados, que são montados nas máquinas de usinagem como fresadoras ou componentes de máquina. Quanto aos mancais mecânicos mais sofisticados que são usados para as aplicações mais críticas de alta precisão, eles são produzidos com os mais altos níveis da tecnologia atual.

Para que serve um Mancal Mecânico?

Uma ampla variedade de designs de mancal mecânico permite o surgimento de diferentes aplicações de usinagem industrial para alcançar alto desempenho com máxima eficiência, operação confiável e durabilidade do equipamento. Mancais mecânicos podem ajudar com rotação radial como rotação de eixo, rotação esférica como junta esférica, movimento linear como gaveta, e movimento de dobradiça como porta.

Focando no suporte de cargas rotativas, mancais rotativos podem segurar eixos e árvores rotativos dentro de diferentes sistemas mecânicos. Além disso, eles podem suportar e transportar cargas radiais ou axiais da fonte em direção à estrutura. Na maioria dos tipos de mancais mecânicos, a lubrificação é vital para ajudar a estrutura dos mancais a reduzir o atrito no sistema. O tipo mais comum de mancais mecânicos, os mancais lisos, requer lubrificantes como óleo ou graxa, pois os mancais utilizam superfícies de contato para deslizar com o eixo rotativo ou eixos deslizantes.

Diferentes Tipos de Mancais Mecânicos

Os mancais mecânicos podem ser classificados, mas não limitados a 6 tipos amplamente utilizados, incluindo mancais lisos, mancais de elementos rolantes, mancais de fluido, mancais magnéticos, mancais de flexão.

● Mancal Liso:

Sem qualquer elemento rolante, mancais lisos consistem apenas de superfícies de mancal rotacionando em um furo. Existem alguns tipos de mancais lisos que têm design e uso específicos, incluindo mancal de bucha, mancal de manga, mancal de journal, mancal rifle e mancal composto. As características do mancal liso serão discutidas mais tarde na próxima seção.

● Mancal de Elementos Rolantes:

Como o nome implica, existem elementos rolantes como esferas e rolos com seção transversal circular colocados entre os anéis de mancal giratórios e estacionários a fim de reduzir o atrito de deslizamento. Mancais de esferas e mancais de rolos são dois estilos amplamente utilizados. O primeiro usa esferas esféricas como elemento rolante enquanto o último usa rolos cilíndricos, cônicos, esféricos ou de agulha. Mancais de rolos também serão discutidos em mais detalhes depois.

● Mancal de Jóia:

Mancais de jóia são mancais lisos onde uma das superfícies é feita de material vítreo como safira para diminuir o desgaste e atrito dos eixos. Este tipo de mancais mecânicos rola o eixo ligeiramente fora do centro para carregar as cargas. Eles são frequentemente utilizados em relógios mecânicos ou relógios porque a capacidade de reduzir atrito previsível pode garantir a precisão do relógio.

● Mancal de Fluido:

Este tipo de mancais mecânicos é mancal de não-contato porque eles utilizam uma camada fina de gás ou líquido para suportar as cargas. Por exemplo, o mancal de ar. Mancais de fluido criam uma cunha lubrificante dos líquidos através da rotação. Eles podem ser usados em aplicações de alta precisão, carga mais alta e alta taxa de rotação onde mancais de esferas não podem ser usados.

● Mancal Magnético:

A carga é carregada pelo campo magnético com um mancal magnético. O mancal magnético tem atrito muito baixo e é capaz de trabalhar sem lubrificantes ou em vácuo. Este estilo de mancal mecânico é cada vez mais aplicado a motores e geradores.

● Mancal de Flexão:

O movimento é carregado pelo elemento de flexão onde uma parte se junta com duas outras, que é como uma dobradiça. Fabricados com os materiais e design certos, mancais de flexão são significativamente duráveis. Outra vantagem deste mancal mecânico é a resistência ideal à fadiga. Alguns outros mancais mecânicos que dependem de elementos rolantes podem fatigar quando as esferas ou rolos se achatam uns contra os outros.

Características e Benefícios do Mancal Liso

Mancal de bucha é o tipo mais amplamente aplicado na usinagem industrial entre vários mancais lisos. Mancais lisos são comumente utilizados em eixos rotativos ou deslizantes. Sem qualquer elemento rolante, mancais lisos são o tipo mais simples e custo-eficiente de mancais mecânicos.

Além disso, o mancal liso é leve, mas tem grande capacidade de carga ao mesmo tempo. As vantagens os tornam cada vez mais populares em uma grande variedade de aplicações de motor e turbomáquinas, como turbinas a vapor ou compressores. Mancais lisos também são adequados para eixos com velocidades mais baixas. Por exemplo, eixos de hélice de navios, ou muitos movimentos lineares comuns, intermitentes, pois são custo-eficientes e eficazes. A maioria dos mancais lisos requer incorporação com lubrificantes, para reduzir atrito, e alguns mancais lisos são produzidos com lubrificantes embutidos como o estilo plástico usado na indústria de processamento de alimentos.

Mancais de Elementos Rolantes

Mancais de elementos rolantes podem basicamente ser divididos em mancais radiais, mancais de contato angular e também mancais de impulso. Enquanto suportando cargas relativamente leves, mancais de esferas são uma escolha ideal enquanto cargas relativamente pesadas, ou no caso de as cargas poderem mudar em curvas, você deve usar um tipo cônico.

Mancais de esferas são feitos de aço inoxidável ou aço cromo tipicamente, que utilizam esferas para separar e trabalhar entre os dois anéis. Mancais de esferas geralmente têm menor capacidade de carga que tipos de rolos, porque esferas têm uma área de contato menor com as pistas.

A maior força deles é tolerar o desalinhamento das pistas interna e externa. Mancais de rolos, por outro lado, têm maior capacidade de carga, especialmente para aplicações de carga radial. No entanto, eles são menos adequados para cargas axiais. Tipicamente, menos da metade dos vários elementos rolantes neste tipo de mancal mecânico suportam a porção de carga considerável, e a carga externa será constantemente contribuída durante a operação entre os rolos.