Rolamentos de madeira embebidos em óleo (Resumo técnico de ação prática)

Introdução

O propósito deste Resumo Técnico é fornecer algumas informações básicas para construtores e designers que desejam usar rolamentos de madeira. O tipo de madeira a ser usado, seu tratamento, lubrificação e desempenho esperado serão discutidos.

Algumas vantagens dos rolamentos de madeira embebidos em óleo

• Feito com materiais disponíveis localmente.
• Feito por artesãos locais com habilidades em marcenaria.
• Fácil de montar.
• Não requer lubrificação ou manutenção.
• Operar em condições de sujeira.
• Fácil inspeção quanto a desgaste.
• Reparado ou substituído rapidamente.
• Pode fornecer um meio temporário de reparar um rolamento de produção mais sofisticado.
• Exige baixa tolerância tanto nos eixos quanto nas caixas.

Escolha da madeira

A composição da madeira é muito complexa, mas em termos simples ela consiste em material fibroso unido por uma substância semelhante a cola, água, resinas e óleos.

Seleção Inicial

DA Atkinson (1972) afirmou que uma das características essenciais a serem procuradas na escolha da madeira é a dureza.

• Quanto mais dura for a superfície de apoio, menor será a deformação e menor será o coeficiente de atrito.
• Quanto mais dura for a superfície de apoio, menor será a taxa de desgaste.
• Quanto mais dura for a superfície de apoio, menor será a probabilidade de ela quebrar prematuramente, queimar e, por fim, queimar.
• Quanto mais dura for a superfície de apoio, maior será sua resistência.

Vale ressaltar também que, em geral, quanto mais dura a madeira, maior seu peso e mais difícil de trabalhar.

A oleosidade da madeira é uma consideração particularmente importante quando os mancais provavelmente não receberão lubrificação (ou não serão destinados a receber) durante seu serviço. Indicadores práticos que auxiliam na identificação de madeiras que podem ter boas propriedades autolubrificantes são:

• eles são facilmente polidos
• eles não reagem com ácidos
• são difíceis de impregnar com conservantes
• a cola não gruda facilmente neles

Outras considerações

Alto teor de umidade causa uma redução na dureza e resulta em maior desgaste. Para a maioria das aplicações, baixo teor de umidade é o preferido e o excesso de umidade deve ser removido para evitar encolhimento subsequente, especialmente se o rolamento for usado como uma bucha. A madeira mais dura pode ser encontrada no tronco principal, logo abaixo do primeiro galho.

A direção do grão deve ser considerada e, se possível, aproveitada a vantagem do grão fechado para fornecer dureza na superfície de desgaste.

O pedaço de madeira selecionado para o mancal deve estar livre de rachaduras. Algumas madeiras adequadas estão listadas na Tabela 1.

Tabela 1: Madeiras adequadas

Se a madeira não for da variedade autolubrificante (ou de características autolubrificantes duvidosas), ela pode ser embebida em óleo para minimizar a necessidade de lubrificação subsequente. É importante ter madeira seca para auxiliar na absorção máxima de óleo.

Construção

As notas a seguir se referem à experiência adquirida na fabricação e teste de campo de três tipos de rolamentos de madeira. Todos eram da variedade embebida em óleo.

Tipos de rolamentos

Mancal de bucha

Rolamento de bloco dividido

Rolamento de bloco de uma peça

Observações gerais

HSPearson (1915) sugeriu que, como um guia geral de regra prática para o tamanho da madeira necessária para o mancal, o comprimento axial do mancal deve ser pelo menos duas vezes o diâmetro do eixo. Por exemplo, para um eixo de 25 mm de diâmetro, o mancal deve ter pelo menos 50 mm de comprimento. No caso dos mancais de bloco, a espessura do material do mancal

A perfuração de furos radiais para fins de lubrificação é recomendada apenas por Pearson para o tipo de bucha de rolamento. Ele descobriu que se furos de lubrificação fossem perfurados em rolamentos de bloco, não apenas os rolamentos seriam enfraquecidos, mas também os furos agiriam como coletores de sujeira.

O rolamento deve ser localizado sempre que possível em uma posição onde a sujeira que cai não entre diretamente no rolamento. Por exemplo, se o eixo for transportado em rolamentos montados sob o piso de um carrinho em vez de um eixo fixo com rolamentos no cubo da roda, então a sujeira que cai do aro da roda não cairá diretamente nos rolamentos.

Se for esperado que o rolamento tenha empuxo lateral, arruelas planas grandes devem ser usadas, a próxima à extremidade do rolamento deve estar livre para girar no eixo. A superfície do rolamento do eixo deve ser perfeitamente redonda, lisa e polida na aparência.

Como fazer os rolamentos

A madeira disponível frequentemente tem propriedades autolubrificantes bastante duvidosas e alto teor de umidade. Neste caso, um procedimento simples para fazer um mancal de bucha encharcado em óleo foi criado pelo Centro de Desenvolvimento Industrial, Zaria, na Nigéria. O excesso de água é removido e o encolhimento subsequente é prevenido.

• Reduza a madeira para uma seção transversal quadrada e faça um furo no centro com o mesmo diâmetro do munhão no qual o mancal estará trabalhando.
• Coloque os blocos em um recipiente de metal com óleo de amendoim comercial e mantenha-os submersos colocando um tijolo em cima. Aumente a temperatura do óleo até que a água na madeira se transforme em vapor - isso dará ao óleo a aparência de ferver vigorosamente. Mantenha a temperatura até que apenas fluxos únicos de pequenas bolhas do tamanho de um alfinete estejam subindo para a superfície do óleo. Isso pode levar de 30 minutos a 2 horas, dependendo do teor de umidade da madeira.
• Remova a fonte de calor e deixe os blocos no óleo para esfriar durante a noite, se possível. Durante esse estágio, a madeira absorverá óleo. Se a temperatura do óleo ficar muito alta depois que as bolhas pararem de aparecer, a madeira mudará para carvão e os rolamentos serão arruinados.

• Refaça o furo central para compensar qualquer encolhimento que possa ter ocorrido.
• Coloque em um mandril e gire o diâmetro externo até a medida necessária para dar à bucha um encaixe de pressão no cubo.
• Faça quatro furos igualmente espaçados na parede da bucha, no seu ponto médio, e encha com lubrificante. Em termos gerais, quanto mais duro o lubrificante, melhor, então gordura animal, sabão ou sebo são preferíveis, embora a graxa seja uma excelente alternativa.

Os quarenta mancais de bucha feitos e testados em Zaria tinham 2,5" de comprimento por 1,550" de diâmetro externo com um furo de 0,855". Eles foram prensados ​​em tubos de ferro preto sem costura de 1½" Classe C e girados em um mancal de tubo de ½". A madeira usada foi mogno (sendo a mais prontamente disponível) e testes de equipamento com uma carga de 100 lbs e uma velocidade de 100-200 rev/min indicaram lubrificação suficiente. Essas condições de teste foram escolhidas para simular as forças de trabalho em uma roda de calibre de 7" de um arado puxado por bois. Testes realizados em mancais de bucha sem os quatro furos de lubrificação radial novamente indicaram lubrificação suficiente.

Preparação inicial

Serrar a madeira em forma de um bloco oblongo um pouco maior que o diâmetro externo do mancal acabado para permitir encolhimento e furo fora do centro. Furar um furo no centro do bloco do tamanho do mancal.

Desidratação

Logo após submergir os blocos de rolamento em óleo de amendoim quente, muitas bolhas superficiais de 25 mm de diâmetro, feitas de uma multidão de bolhas menores, aparecerão na superfície. À medida que o teor de umidade dos blocos é reduzido, as bolhas superficiais se tornarão menores em tamanho.

Quando as bolhas da superfície são formadas a partir de fluxos únicos de bolhas do tamanho de alfinetes, o processo de desidratação já foi longe o suficiente. Pare de aquecer e deixe os blocos esfriarem no óleo durante a noite.

Acabamento

Perfure novamente o furo central e coloque o bloco de rolamento encolhido e embebido em óleo no mandril e gire até o tamanho desejado.

Em equipamentos pesados, como carros de boi ou onde não é possível empurrar o eixo através de um mancal de bucha, o mancal de bloco dividido fornece uma solução mais prática. É simples de instalar e substituir, e se ocorrer desgaste, as duas metades podem ser trocadas. Após mais desgaste, a vida útil do mancal pode ser estendida removendo uma pequena quantidade de material das faces correspondentes. Um procedimento simples foi desenvolvido pelo Projeto GRZ/ITDG na Estação de Pesquisa Regional de Magoye na Zâmbia para a produção de tal mancal, novamente usando uma técnica de imersão em óleo. A madeira neste caso era teca, e o óleo de motor usado forneceu uma alternativa satisfatória ao óleo de amendoim. (Coombs & Pearson, 1974)

• Corte a madeira em uma seção transversal quadrada e depois no sentido do comprimento em duas metades.
• As duas metades do rolamento devem ser firmemente fixadas juntas para a operação de perfuração. É muito importante que o furo para o eixo seja perfurado exatamente em esquadro através dos blocos. Para obter os melhores resultados, uma furadeira de coluna elétrica deve ser usada, embora uma furadeira de coluna manual seja bastante satisfatória. Se nenhuma delas estiver disponível, um gabarito teria que ser feito para manter a broca alinhada. Após a perfuração, as duas metades devem ser amarradas para mantê-las em pares.
• Para imersão em óleo, é necessário um tambor velho de 20 litros (5 galões). Encha-o até três quartos com óleo de motor usado e deixe ferver em fogo aberto. É necessário muito cuidado ao manusear o tambor de óleo quente. Levante o tambor do fogo e coloque cuidadosamente os pares de rolamentos no óleo quente. Coloque um tijolo em cima do último par para impedi-los de flutuar e deixe o tambor e o conteúdo esfriarem lentamente durante a noite.

Os rolamentos de bloco dividido mediam 150 mm x 150 mm x 15 mm com um furo de 38 mm de diâmetro. Eles foram testados em campo para confiabilidade instalando-os em carros de boi equipados com rodas de ferro ou pneumáticas e carregando cargas de até 2 toneladas. Uma folga radial em ODs desses conjuntos de cerca de 1 mm foi considerada essencial. Se cuidadosamente executado em baixas velocidades (trabalho de boi), a folga é aumentada para 1,5-2,0 mm e a superfície do rolamento atingiu uma aparência de vidro altamente polido. Raving atingiu essa condição, era redondo capaz ou suportava viagens ou alguns quilômetros em velocidades mais altas (reboque Landrover).

Um rolamento de pinho embebido em óleo foi testado como uma alternativa ao rolamento de madeira dura, e isso também deu desempenho satisfatório, mas pode ter uma vida útil mais curta. Para aplicações de carga mais baixa e velocidade mais baixa, como o mecanismo de acionamento de sementes em uma pequena plantadeira, um rolamento de bloco embebido em óleo de uma peça menor foi usado medindo 50 mm x 50 mm x 50 mm com um furo de 16 mm de diâmetro, e isso deu resultados satisfatórios, embora os testes não tenham sido extensos.

Desempenho

Os seguintes pontos gerais podem ser concluídos.

• O período de amaciamento é de importância crítica. Ele é caracterizado por uma alta taxa inicial de desgaste enquanto ocorre o alisamento e o polimento da superfície do rolamento, após o qual o desgaste se torna aproximadamente proporcional ao tempo.
• Quanto maior a velocidade de rotação, maior o desgaste, principalmente durante o período de amaciamento.
• Quanto maior a carga do eixo, maior a taxa de desgaste.

Mais especificamente, o desgaste é aproximadamente proporcional à carga, mas aumenta rapidamente para pequenos incrementos de velocidade.

Cargas muito altas e velocidades baixas devem ser evitadas, pois isso resulta em um movimento brusco do mancal no mancal e a subsequente trepidação e vibração resultarão no desgaste de outras peças.

Referências e leituras adicionais

• Atkinson, DA As características dos rolamentos quando empregados em máquinas de funcionamento lento , University of Manchester Inst. Science & Technology (UMIST) abril de 1972.
• TR37 Eixo de mancal liso de madeira dupla para carroças de burro (1999) 13pp: Animal de baixo custo

Programa de carrinho, site da DTU: http://web.archive.org/web/20070418004347/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/dtu//pubs/tr/animals/tr37.pdf

• TR35 Fazendo uma broca plana para fazer furos em madeira (1999) 4pp: Carrinho de animais de baixo custo

Programa, site da DTU: http://web.archive.org/web/20060514093342/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/DTU/pubs/tr/animals/tr35.pdf

• HS Pearson, CE Oram e TH Thomas WP43 Projeto e transporte de carroças de bois africanas

Fabricação , DTU, (1994) 62 pp. Site: http://web.archive.org/web/20070418010657/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/dtu//pubs/wp/wp43/wp43.pdf

• Coombs, RM e Pearson, HS Carroça de bois transportando madeira do ITDG . Projeto ITDG/GRZ, Magoye, Zâmbia, fevereiro de 1974.

Endereço útil

Unidade de Tecnologia de Desenvolvimento (DTU) Escola de Engenharia

Universidade de Warwick Coventry CV4 7AL Reino Unido

Telefone: +44 (0)1203 522339

Fax: +44 (0)1203 418922

E-mail: dtu@eng.warwick.ac.uk Site: http://web.archive.org/web/20080708052301/http://www.eng.warwick.ac.uk:80/dtu/ A DTU é uma unidade de pesquisa dentro da Escola de Engenharia da Universidade de Warwick. O objetivo da DTU é pesquisar e promover tecnologias apropriadas para aplicação em Países em Desenvolvimento.

Dados da página

Parte de	Resumos técnicos de ações práticas
Palavras-chave	rolamentos de madeira
Autores	Steven Medina
Licença	CC-BY-SA-3.0
Organizações	Ação prática
Portado de	https://practicalaction.org/ ( original )
Linguagem	Inglês (pt)
Traduções	russo
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Criado	1 de abril de 2009 por Steven Medina
Modificado	28 de fevereiro de 2024 por Felipe Schenone
Citar como	Steven Medina (2009–2024). "Rolamentos de madeira encharcados em óleo (Resumo técnico de ação prática)" . Appropedia . Recuperado em 28 de agosto de 2024 .
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