A) MANCAIS ROTATIVOS DE ELEMENTOS ROLANTES
Mancais de elementos rolantes ou de rolamento, apesar de apresentarem um projeto e um c�lculo dimensional extremamente complexo s�o o tipo de mancal mais largamente utilizado em mecanismos finos, tanto pela forma simples de c�lculo aplicativo e sele��o posta � disposi��o pelos fabricantes, quanto pelo n�vel de padroniza��o encontrado no mercado. Estes mancais possuem as superf�cies com movimento relativo separadas por elementos rolantes, que podem ser: esf�ricos, cil�ndricos, c�nicos, na forma de barris ou de agulhas.
Neste tipo de mancais os carregamentos s�o absorvidos pela deforma��o el�stica de contato dos elementos rolantes junto aos an�is. Por isso, seu campo de utiliza��o � limitado tanto pela rigidez poss�vel de se obter quanto pelo baixo ou inexistente amortecimento, o que diminui sua precis�o no deslocamento (Davidson, 1972).
Mancais de elementos rolantes s�o empregados em uma grande variedade de estruturas, sendo que podem ou n�o ser miniaturizados, mas devem satisfazer um ou ambos dos seguintes requisitos:
a) f�cil movimenta��o;
b) m�nimo atrito (Stoeterau, 1992).
Na figura 16 s�o apresentados alguns exemplos desse tipo de mancal.
Figura 16 � Mancais de elementos rolantes (NSK, 1996).
Conforme o tipo de carregamento a que est�o submetidos, os mancais de elementos rolantes s�o denominados de mancais radiais, axiais ou radiais/axiais, conforme a figura 17.
Figura 17 - Tipos de mancais de elementos rolantes.
Em geral, os mancais de elementos rolantes s�o fabricados inteiramente a partir de a�os especiais, podendo tamb�m ser produzidos com pistas em teflon ou material polim�rico.
Mais recentemente, come�aram a aparecer comercialmente no mercado mancais de elementos rolantes fabricados em cer�mica, o que fornece a caracter�stica adicional a estes mancais de sofrerem baixas deforma��es devido � dilata��o. Isto possibilitou aos mancais de rolamento a serem empregados em aplica��es com maiores rota��es.
O comportamento est�tico dos mancais de rolamento, livres de folgas e geometricamente precisos � determinado principalmente por tr�s fatores (Weck, 1991):
� N�mero de elementos rolantes;
� Di�metro dos elementos rolantes; e
� Espa�amento entre os elementos rolantes.
Quanto maior o n�mero de elementos rolantes, menor o seu di�metro e menor o espa�amento entre eles, tornando menor a distor��o est�tica nos mancais de rolamento. Como a produ��o de elementos rolantes com adequada precis�o de forma causa problemas tecnol�gicos de fabrica��o, torna-se bastante comum produzir mancais com mais de uma carreira, o que normalmente reduz a distor��o est�tica em 40% e aumenta consideravelmente a rigidez est�tica do mancal (Weck, 1991).
A caracter�stica est�tica do mancal de rolamento � um crit�rio determinante na precis�o do sistema mec�nico projetado. Devido �s imperfei��es nas pistas de rolamento e nos elementos rolantes, o eixo geom�trico dos mancais de rolamento n�o � o mesmo eixo de rota��o, mas sim gera uma �rbita em torno deste. Desta forma, os mancais s�o fabricados de acordo com classes de precis�o dos seus elementos, na busca pela redu��o destes erros.
Al�m disso, mesmo se for considerado um mancal cujos elementos possuem dimens�es e formas otimizadas, ser� estimulada uma vibra��o durante seu funcionamento, proveniente do pr�prio princ�pio de funcionamento do mancal de rolamento devido �s deforma��es el�sticas que sofre, como mostra a figura 18.
Figura 18 � Caracter�stica vibrat�ria do mancal de rolamento (Weck, 1991).
Como � mostrada na figura 18, a vibra��o pode ser bastante reduzida com a aplica��o de mancais com duas carreiras defasadas entre si, reduzindo o intervalo entre a a��o de cada elemento rolante. Mesmo otimizando essa disposi��o dos elementos rolantes, sempre vai existir esse deslocamento do centro de rota��o do mancal.
Com objetivo de melhorar a rigidez est�tica dos mancais, costuma-se mont�-los com um pr�-carregamento, mas isto acarreta em alguns problemas adicionais, como o aumento do atrito de rolamento, aumento da temperatura do mancal em funcionamento e a redu��o da vida dos mesmos pela condi��o mais prop�cia � fadiga dos componentes do mancal.
Existem diversas recomenda��es adicionais referentes ao projeto dos assentos dos mancais de rolamento, sua montagem e manuten��o. A id�ia b�sica consiste em permitir que o mancal opere sem sobrecarga devido a uma instala��o incorreta e que seja facilmente substitu�do sem que seja danificado quando for feita a manuten��o.