Mancal radial ou mancal axial: qual é a diferença?

O que é um mancal radial?

O munhão é o trecho do eixo que gira dentro de um mancal. Mancal radial, portanto, é qualquer mancal que envolve esse trecho do eixo e suporta a carga que atua transversalmente a ele: o peso de um rotor, a tração da correia em uma polia, a reação do pino em uma articulação. Na sua forma de deslizamento mais simples, é uma bucha cilíndrica: um cilindro de bronze, bimetal, composto de PTFE ou aço temperado prensado no alojamento, com folga de trabalho em relação ao eixo e, em geral, um filme de lubrificante entre os dois.

Os mancais radiais de deslizamento são dimensionados pela carga específica, a força radial dividida pela área projetada do furo (diâmetro × comprimento), e pela velocidade de deslizamento. O bronze C93200 com graxa é especificado para 45 N/mm² estática e 25 N/mm² em movimento até 0,5 m/s; uma bucha composta de PTFE, para 250 N/mm² estática, mas só em baixa velocidade a seco; uma bucha de aço temperado JBM-ST, para 250 N/mm² a 0,1 m/s. Um rolamento radial faz o mesmo trabalho com esferas ou rolos entre anéis e é dimensionado por capacidade de carga dinâmica e vida.

O que é um mancal axial?

O mancal axial suporta a carga que tenta empurrar o eixo ao longo do seu próprio eixo: a reação de uma engrenagem helicoidal, a pressão sobre o rotor de uma bomba, o peso de um eixo vertical, a carga lateral em um pino de pivô vinda de uma articulação torta. Ele apresenta uma face plana perpendicular ao eixo, e o eixo se apoia nela por meio de um colar, de um ressalto ou da própria extremidade.

A forma de deslizamento é a arruela de encosto: um anel plano de bronze, bimetal com base de aço, composto de PTFE ou bronze grafitado, muitas vezes com canais radiais para que o lubrificante atravesse a face e a carga seja suportada em setores separados. Seu dimensionamento é a força axial dividida pela área anular dos setores. Como a velocidade de deslizamento varia de dentro para fora do anel e uma face plana lisa não tem cunha para formar filme hidrodinâmico, as arruelas de encosto suportam cargas específicas menores que o mesmo material em uma bucha, e são as primeiras a falhar quando a carga não está bem distribuída. Rolamentos axiais (de esferas e de rolos cilíndricos) e mancais axiais hidrodinâmicos de sapatas oscilantes são as alternativas para alta velocidade.

Mancal radial ou mancal axial: as diferenças

A tabela coloca os dois lado a lado na forma de mancal de deslizamento, que é o que a maioria das consultas sobre buchas envolve.

A maioria das articulações precisa dos dois

O pino de articulação do braço de uma pá carregadeira é um mancal radial até que o braço seja empurrado de lado; então a extremidade da bucha vira uma face de encosto. O eixo de uma bomba suporta o próprio peso radialmente e o empuxo hidráulico do rotor axialmente. Eixos de redutores com engrenagens helicoidais recebem os dois continuamente. Os projetos resolvem isso de três maneiras.

1. Bucha com flange. Uma bucha cilíndrica com flange integral em uma das extremidades. O corpo suporta a carga radial; o flange suporta carga axial leve ou ocasional e posiciona a bucha no alojamento. Disponível em bronze, bimetal e compostos de PTFE e POM. O flange é uma face de encosto de área limitada; não o dimensione como uma arruela de encosto.
2. Bucha cilíndrica mais arruela de encosto. Duas peças, cada uma dimensionada para a sua carga. A arruela pode ser de material diferente do da bucha, é fácil de substituir e pode receber canais de lubrificação. É a solução padrão para carga axial maior ou contínua.
3. Mancal axial separado. Para carga axial alta em velocidade, um rolamento axial ou um mancal hidrodinâmico de sapatas recebe a carga axial, e o mancal radial fica só com a carga radial.

Na solicitação, informe a carga radial e a carga axial separadamente. Um único número chamado “carga” não dá para dimensionar.

Como escolher um mancal axial de deslizamento

Como uma face plana é um mancal menos tolerante do que um furo, quatro detalhes decidem se uma arruela de encosto vai durar.

• Carga na face: força axial dividida pela área dos setores, comparada com o limite do material para face de encosto, que é menor que o limite do mesmo material em uma bucha.
• Planeza e perpendicularidade do colar e da face do alojamento; uma inclinação de poucos centésimos concentra toda a carga em uma borda.
• Caminho da lubrificação: canais radiais ou bolsões que deixem o lubrificante atravessar a face; uma arruela sem canais em rotação contínua trabalha a seco no meio.
• Fixação: a arruela precisa ser posicionada por pino, aba ou rebaixo para não girar contra o alojamento e desgastar a face errada.