O motor de acionamento do transportador funciona silenciosamente por três anos, depois começa a roncar em baixa velocidade e zumbir em alta velocidade. A equipe de manutenção puxa a campainha final e dentro dele há um cilindro de bronze do tamanho de uma xícara de café com furo ranhurado e uma película de verniz preto. Esse cilindro é um mancal deslizante e sua falha explica quase tudo sobre o comportamento de toda a família.
Um mancal deslizante, também chamado de mancal liso, bucha ou mancal de munhão, é um revestimento cilíndrico de peça única que carrega um eixo sobre uma película de óleo, graxa ou lubrificante sólido, em vez de elementos rolantes. Não há gaiola, nem bola rolante, e nada que gire, exceto o próprio eixo.
A resposta curta para o que é um mancal deslizante se resume a três variáveis: folga, filme lubrificante e material. Quando esses três são combinados com a carga e a velocidade, um rolamento deslizante de liga de cobre pode durar várias vezes mais que um rolamento de esferas. Quando um deles está errado, o mesmo rolamento pode emperrar dentro de um único turno.
Como a carga realmente chega ao alojamento
Um rolamento deslizante funciona por geometria e não por contato rolante. O furo é usinado alguns centésimos de milímetro maior que o eixo, o que cria uma folga convergente na direção de rotação. À medida que o eixo gira, o óleo é arrastado para aquela cunha cada vez mais estreita, a pressão aumenta e o munhão se desprende do metal. O eixo então passa por uma película de óleo que geralmente tem apenas 5 a 25 mícrons de espessura.
Parado e em velocidade muito baixa, nenhuma película pode se formar, então a carga é suportada por aditivos de limite na graxa ou pelo próprio material do rolamento. É por isso que o serviço start-stop é muito mais difícil em um rolamento deslizante do que o funcionamento contínuo.
A espessura do filme deve permanecer maior que a rugosidade superficial combinada das duas partes mais a maior partícula circulando no óleo. Uma partícula de grão de 10 mícrons é maior do que muitos filmes de óleo, e é por isso que a filtração é tão importante quanto a seleção da liga. A temperatura fecha o ciclo: o óleo quente é um óleo fino e uma película fina carrega menos carga na mesma velocidade.
Os principais tipos que você encontrará em máquinas reais
Buchas sólidas e divididas
As buchas sólidas são prensadas ou encolhidas em um alojamento e substituídas quando o furo ultrapassa a tolerância. Existem buchas divididas para eixos que não podem ser removidos, como virabrequins e eixos longos em equipamentos mais antigos.
Versões flangeadas e de impulso
Um flange suporta carga axial e também carga radial. As aplicações de pino mestre, leme e dobradiça usam buchas flangeadas porque o conjunto também deve resistir ao movimento vertical sem adicionar uma arruela de encosto separada.
Buchas autolubrificantes
Bronze obstruído com grafite, bronze sinterizado impregnado de óleo e carcaças de aço revestidas com PTFE funcionam onde a relubrificação é impraticável: transportadores remotos, instalações submarinas e áreas de lavagem em fábricas de alimentos. Eles trocam a capacidade de carga máxima por um intervalo de manutenção medido em anos, em vez de semanas. Em fábricas empoeiradas, onde os pontos de lubrificação são frequentemente perdidos, uma bucha autolubrificante de alumínio, bronze ou latão costuma ser a resposta mais barata após cinco anos de serviço.
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Camadas finas de babbitt coladas a um suporte de aço ou bronze dominam os rolamentos principais do motor e os munhões da turbina, onde a conformabilidade e a incorporação são mais importantes do que a resistência bruta.
Ligas de cobre e onde cada uma pertence
As ligas de cobre dominam os mancais industriais porque retiram o calor do filme, incorporam partículas duras em vez de marcar o eixo e mantêm um filme hidrodinâmico sob carga moderada.
Famílias de materiais para mancais de deslizamento, o que cada um faz bem e os limites que determinam uma especificação. | Materiais | Composição | Força e desgaste | Lubrificação | Serviço típico | Limitações |
| Bronze de estanho | Cu-Sn com chumbo e zinco | Resistência moderada, excelente conformabilidade e incorporação de partículas | É necessária película de óleo ou graxa | Rolamentos de bomba, tambores de guincho, molinete de âncora, mecanismo de direção | Suaviza acima de aproximadamente 250 graus Celsius; mau funcionamento a seco |
| Bronze de alumínio | Cu-Al com ferro e níquel | Alta resistência e capacidade de carga, forte resistência à corrosão e cavitação | Plugues de óleo, graxa ou grafite | Propulsão marítima, cilindros hidráulicos, sistemas de leme, pinos trituradores | Mais difícil de usinar; precisa de uma superfície de eixo endurecida |
| Latão | Cu-Zn, frequentemente liderado | Resistência moderada, excelente usinabilidade | Graus de óleo, graxa ou autolubrificantes | Vedações do tubo de popa, bombas para serviços leves, hastes de válvulas | Menor resistência ao desgaste sob carga pesada; risco de dezincificação na água do mar |
| Bronze sinterizado | Cu-Sn poroso, impregnado de óleo | Baixo a moderado | Óleo armazenado dentro dos poros | Pequenos motores, ventiladores, eletrodomésticos | Não para choque ou carga pesada; não pode ser reusinado |
| Babbitt | Metal branco à base de estanho ou chumbo | Resistência muito baixa, melhor conformabilidade | Óleo alimentado por pressão | Mancais da turbina, rolamentos principais do motor | Rachaduras por fadiga sob alta carga ou calor |
| Aço revestido com PTFE | Carcaça de aço com camada de bronze e PTFE | Moderado, seca | Nenhum | Embalagem, equipamentos para alimentos, controles de luz | Má remoção de calor; baixa carga e teto de velocidade |
Se a tarefa envolver água do mar, poeira abrasiva ou uma carga que inverte a direção, o bronze-alumínio geralmente é o ponto de partida mais seguro. Se o eixo for macio e a carga for modesta, o bronze de estanho incorporará contaminação e perdoará pequenos erros de alinhamento que uma liga mais dura não permitiria.
Rolamento de luva ou rolamento de elemento rolante?
A escolha raramente é sobre qualidade. Trata-se de ruído, espaço, acesso à lubrificação e como a peça deverá falhar.
Como as duas famílias de rolamentos se comparam no serviço industrial diário. | Característica | Rolamento de luva | Rolamento de elemento rolante |
| Fricção inicial | Maior, pois o contato é metal com metal até a formação do filme | Baixo e quase constante |
| Ruído e vibração | Silencioso; a película de óleo amortece a vibração | Audível acima de alguns milhares de rpm |
| Espaço radial | Fino, geralmente com uma espessura de parede | Mais alto; precisa de ombros e selos |
| Carga de choque | Distribui a carga pelo filme | Brinelling e danos de corrida |
| Lubrificação | Alimentação contínua de óleo ou revestimento autolubrificante | Graxa selada para toda a vida |
| Padrão de falha | Desgaste gradual com aumento mensurável da folga | Lascamento ou convulsão repentina |
| Grandes diâmetros | Mais barato e fácil de dividir | Caro e pesado |
Por que os rolamentos de luva falham
A maioria das falhas não são falhas materiais. São problemas de lubrificação, ajuste ou contaminação que a liga não consegue compensar.
- Fome de petróleo: o filme desmorona, o furo pega o metal do diário e a pontuação se espalha pela circunferência em poucos minutos.
- Contaminação: o bronze incorpora partículas duras e protege o eixo, mas uma vez que as partículas incorporadas ficam orgulhosas do furo, elas lapidam o munhão como uma ferramenta de corte.
- Superaquecimento: a viscosidade cai à medida que a temperatura aumenta, portanto, um rolamento operando 20 graus Celsius acima do projeto pode perder uma grande parte de sua capacidade de carga.
- Desalinhamento e carregamento nas bordas: um eixo fora de paralelo em 0,05 mm através de uma bucha curta concentra a carga em uma borda e limpa essa borda primeiro.
- Liberação errada: muito apertado e o rolamento emperra à medida que o eixo cresce com o calor; muito solto e o diário gira, martela e bate no furo oval.
- Preocupação e rastejamento: interferência insuficiente na carcaça permite que o diâmetro externo polir o furo da carcaça e eliminar detritos de óxido.
- Corrente do eixo: acionamentos de frequência variável podem empurrar a corrente através do eixo e erodir o furo como um padrão de crateras finas.
Uma lista de verificação de seleção que evita devoluções dispendiosas
- Carregar: registre componentes estáveis, alternados e de choque, além de qualquer empuxo. Uma bucha flangeada custa menos do que adicionar posteriormente uma face de impulso separada.
- Velocidade e PV: multiplique a pressão unitária pela velocidade da superfície. O valor permitido cai drasticamente sempre que o filme não pode se formar, como em regime oscilante ou indexador.
- Rota de lubrificação: banho de óleo, alimentação forçada, graxeira ou nada. Decida isso antes de escolher a liga, não depois.
- Meio Ambiente: água do mar, poeira abrasiva, produtos químicos de lavagem, temperatura ambiente e se a junta está submersa.
- Liberação: especifique a folga instalada, não a folga de estado livre. Um ponto de partida típico para bronze em aço é 0,001 a 0,0015 de diâmetro do eixo.
- Condição do eixo: dureza, acabamento superficial e se o munhão pode ser reusinado ou substituído se estiver desgastado.
- Geometria: posição da ranhura de óleo e do furo, chanfros, espessura da parede e como a peça será pressionada e puxada para fora.
- Estratégia de substituição: A bucha é uma peça de desgaste planejada com intervalo de inspeção ou um componente vitalício?
Em uma mina onde o pino do britador é lubrificado semanalmente, na melhor das hipóteses, uma bucha autolubrificante de bronze e alumínio elimina totalmente a etapa de lubrificação e mantém a junta funcionando até a próxima parada planejada.
Buchas autolubrificantes de bronze e alumínio para equipamentos de mineração Buchas autolubrificantes de bronze e alumínio para equipamentos de mineração is a nickel-aluminum bronze self-lubricating bushing developed specifically for working conditions in mi... Ver Produto → Onde os rolamentos de luva de liga de cobre ganham seu sustento
Os sistemas de propulsão e direção de navios são o caso clássico. Uma coronha de leme, um cilindro hidráulico, um molinete de âncora e uma vedação do tubo de popa funcionam com cargas diferentes, velocidades diferentes e exposição à corrosão diferente, mas cada um pede uma bucha de liga de cobre dimensionada para sua própria função.
Equipamentos de mineração e metalurgia seguem a mesma lógica sob condições mais difíceis: altas cargas de choque, poeira abrasiva e longos intervalos entre paradas para manutenção. Máquinas de engenharia, caixas de engrenagens de energia eólica e fresadoras de engrenagens usam engrenagens sem-fim e buchas de liga de cobre, onde o contato deslizante e o amortecimento são mais importantes do que a eficiência de rolamento.
A bucha de bronze-estanho abaixo é um exemplo típico de material escolhido para uma função específica, em vez de uma classe de uso geral.
Bucha de estanho e bronze para sistemas de propulsão de navios ... A Bucha de Bronze de Estanho para Sistemas de Propulsão de Navios é um componente resistente ao desgaste de alto desempenho projetado para peças-chave, como eixos de propulsão de navios, sistemas de leme, ... Ver Produto → Notas de fornecimento: tolerâncias, qualidade de fundição e consistência de lote
Dois fornecedores podem citar o mesmo nome de liga e entregar peças muito diferentes. Três detalhes separam uma bucha que funciona durante anos daquela que falha em meses.
- Dimensões instaladas: um ajuste por pressão fecha o furo aproximadamente na quantidade de interferência, portanto o desenho deve indicar a folga instalada e não apenas o furo no estado livre.
- Solidez do elenco: a porosidade dentro da parede torna-se um local de início de fissura sob carga de choque. Solicite certificação de material e, em peças críticas, inspeção ultrassônica ou de corante penetrante.
- Consistência do lote: mantenha o número da bateria registrado. A mesma liga de um fundido diferente pode usinar de maneira diferente e desgastar-se de maneira diferente.
A Yangzhou Yifeng Copper Products fundiu e usinou componentes de liga de cobre desde 2005, incluindo bronze de estanho, bronze de alumínio e buchas de latão, rolamentos autolubrificantes, anéis de vedação marítimos e engrenagens helicoidais. O perfil da empresa descreve uma fábrica de 30 mil metros quadrados, mais de 80 funcionários e uma parceria de pesquisa com uma universidade, que é o tipo de histórico que vale a pena verificar quando uma bucha fica dentro de um conjunto irreparável.
Retire o assunto ao essencial e um mancal deslizante é uma lacuna controlada preenchida com um filme controlado. Todo o resto, a liga, a ranhura, a tolerância, o acabamento, existe para proteger essa lacuna.
Se você estiver especificando uma, comece com a carga e a rota de lubrificação e depois escolha a liga. Se você estiver solucionando um problema, meça a folga instalada e observe o óleo antes de culpar o material. Para desenhos, dados de serviço ou uma segunda opinião sobre uma peça com defeito, a equipe de engenharia pode ser contatada através do página de contato .
