FACULDADE DO CENTRO LESTEENGENHARIA MECÂNICA 2015/2 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] 1 FACULDADE DO CENTRO LESTE UNIDADE 3.1 LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] 2 FACULDADE DO CENTRO LESTE Sumário Noções sobre Tribologia Conceitos Básicos Teorias do Atrito Desgaste Introdução à Lubrificação Conceitos Classificação da Lubrificação Tipos de Lubrificantes 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] 3 FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL A palavra Tribologia é derivada das palavras gregas “Tribos”, que significa atrito,e “Logos” que significa estudo. 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] 4 05/10/2015 Prof.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL TRIBOLOGIA . o desgaste e a lubrificação.br 5 . Julio Rezende juliorezende@ucl. A lubrificação surgiu como forma de minimizar o atrito e reduzir o desgaste.CONCEITOS: É a ciência que estuda o movimento relativo entre superfícies. levando em consideração o atrito. FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL .CONCEITOS: 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] .br 6 . br 7 .CONCEITOS: 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] .FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial LUBRIFICAÇÃO INDUSTRIAL . move-se sobre a superfície de um outro corpo origina-se uma resistência a este movimento.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – TEORIA DO ATRITO: Quando um corpo qualquer. Julio Rezende juliorezende@ucl. de um corpo.br 8 . 05/10/2015 Prof. O atrito é interação mecânica entre asperezas rígidas ou que deformam-se. sólido. O atrito dos fluidos < o atrito dos sólidos Por isso se introduz fluido entre dois sólidos para evitar que entrem em contato direto. líquido ou gasoso. no máximo. oferecendo uma resistência ao seu deslocamento. elasticamente. O atrito é a força que se opõe ao movimento. ou à tendência de movimento. ocorre quando superfícies não lubrificadas de dois corpos sólidos estão em contato sob uma condição de deslizamento relativo ou com tendência de deslizamento.br 9 . quanto durante o deslizamento.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – TEORIA DO ATRITO MODELO DE COULOMB O atrito seco. 05/10/2015 Prof. Julio Rezende juliorezende@ucl. A direção desta força de atrito será sempre oposta ao movimento. Uma força de atrito ocorre tanto durante o intervalo de tempo que precede o deslizamento iminente. também chamado de atrito de Coulomb. FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – TEORIA DO ATRITO MODELO DE COULOMB W xPh Fs s N Fk k N Fs s tg tg 1s N Fk k tg tg 1k N 1 05/10/2015 Prof.br 10 . Julio Rezende 1 juliorezende@ucl. 50 0. A força de atrito não depende.60 0.00 / 1.65 1. O coeficiente de atrito é depende das propriedades das superfícies como o material e a rugosidade.30 / 0. O atrito diminui com a lubrificação e o polimento das superfícies.20 / 0. Alguns valores de coeficiente de atrito Metal x Metal Metal x Madeira Madeira x Madeira Metal x Couro Pedra x Pedra Borracha x Cimento 05/10/2015 0.40 / 0.30 0.50 Prof. da velocidade relativa entre as superfícies.br 11 .60 0.15 / 0.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – TEORIA DO ATRITO O valor do coeficiente de atrito independe da força que mantém os corpos em contato.25 / 0. Julio Rezende juliorezende@ucl. pois reduzem o coeficiente de atrito. sensivelmente. FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – TEORIA DO ATRITO Atrito Estático: Formação de soldas microscópicas. 05/10/2015 Prof.br 12 . Julio Rezende juliorezende@ucl. Atrito Rolante: Pontos sucessivos de uma superfície em contato com pontos sucessivos de outra superfície. Atrito de Deslizamento: Pontos fixos de uma superfície em contato com pontos sucessivos de outra superfície. FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – TEORIA DO ATRITO Deslizamento Rolamento e deslizamento Rolamento 05/10/2015 Perfuração Prof. Julio Rezende
[email protected] 13 . a resistência é devida sobretudo às deformações.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – TEORIA DO ATRITO ATRITO DE ROLAMENTO No atrito de rolamento. As superfícies elásticas (que sofrem deformações temporárias) oferecem menor resistência ao rolamento do que as superfícies plásticas (que sofrem deformações permanentes). W a P ( r cos ) P Wa r N Nd Nr 05/10/2015 Prof. Julio Rezende juliorezende@ucl. A distância a é chamada de coeficiente de resistência ao rolamento.br 14 . Podendo o mecanismo ser de dois tipos : Cisalhamento Adesão 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TEORIA DO ATRITO – CONDIÇÕES DE ATRITO A principal causa do atrito são as irregularidades existentes entre as superfícies.br 15 . FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TEORIA DO ATRITO – CONDIÇÕES DE ATRITO 05/10/2015 Prof.br 16 . Julio Rezende juliorezende@ucl. FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TEORIA DO ATRITO – CONDIÇÕES DE ATRITO 05/10/2015 Prof. Julio Rezende
[email protected] 17 . Desgaste das partes.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TEORIA DO ATRITO – CONSEQÜÊNCIAS DO ATRITO O atrito seco (sólido com sólido) provoca: Aquecimento das partes. Julio Rezende juliorezende@ucl. Consumo extra de energia. 05/10/2015 Prof. Deformação.br 18 . Ruído. Julio Rezende juliorezende@ucl. A quantidade de desgaste D é diretamente proporcional à distância deslizante d.br 19 .FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA . A quantidade de desgaste D é inversamente proporcional à dureza da superfície H.DESGASTE Leis de Desgaste: A quantidade de desgaste D é diretamente proporcional à carga P. 05/10/2015 Prof. FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA .br 20 .DESGASTE O coeficiente k representa o volume removido (mm3) por unidade de deslocamento (m). 05/10/2015 Prof. A tabela abaixo apresenta valores típicos para o coeficiente de desgaste adimensional K em escorregamento a seco. por unidade de carregamento normal (N). Materiais escorregando sem lubrificação. Julio Rezende juliorezende@ucl. intercalando-se entre elas uma camada de lubrificante. Julio Rezende juliorezende@ucl. 05/10/2015 Prof. entre duas superfícies que apresentem movimento relativo entre si.CONCEITOS Uma vez que o atrito e o desgaste provêm do contato das superfícies. líquida.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO . Isto. pastosa ou gasosa).br 21 . de propriedades adequadas. constitui a lubrificação. o melhor método para reduzi-los é manter as superfícies separadas. visando a redução de atrito entre estas partes. Lubrificação é a interposição de uma substância (fluida. fundamentalmente. Julio Rezende
[email protected] DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TEORIA DO ATRITO – CONDIÇÕES DE ATRITO 05/10/2015 Prof.br 22 . Controle da corrosão . Vedação . evitando assim a perda de energia. Redução de ruído. Remoção de contaminantes .impedindo a saída de lubrificantes e a entrada de partículas estranhas. Controle da temperatura .FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO FUNÇÕES DOS LUBRIFICANTES Controle do atrito .). Amortecimento de choques.evitando que ação de ácidos destrua os metais. lacas e vernizes. operações de corte etc.evitando a formação de borras. transferindo energia mecânica para energia fluida (como nos amortecedores dos automóveis) e amortecendo o choque dos dentes de engrenagens. origem do desgaste.reduzindo ao mínimo o contato entre as superfícies. Julio Rezende
[email protected] o calor gerado pelo contato das superfícies (motores.transformando o atrito sólido em atrito fluido. Controle do desgaste . 05/10/2015 Prof.br 23 .funcionando como meio hidráulico. Lubrificação Mista.br 24 . Lubrificação Total ou Fluida. Julio Rezende juliorezende@ucl. Prof.FACULDADE DO CENTRO LESTE Manutenção Industrial TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO A lubrificação pode ser classificada de acordo com a película lubrificante: 05/10/2015 Lubrificação Limite ou limítrofe. logo existe atrito e desgaste. Existe contato entre as rugosidades. Julio Rezende juliorezende@ucl. e as superfícies dos corpos se contatam fisicamente e pode ocorrer desgaste. 05/10/2015 Prof.br 25 . carga excessiva. por razões de geometria.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO LIMITE OU LIMÍTROFE Descreve uma situação na qual. aspereza da superfície. baixas velocidades ou operações intermitentes impedem a formação de uma película fluida. A altura da película lubrificante é igual a altura das rugosidades. lubrificante insuficiente. eliminando qualquer contato. Serão resultantes. A lubrificação Fluida pode ser dividida em três categorias: 1) Lubrificação hidrodinâmica. 2) Lubrificação hidrostática.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA As superfícies em movimento são separadas por uma película contínua de lubrificante. A película possui espessura superior à soma das alturas das rugosidades das superfícies. valores de atrito baixos e desgaste insignificantes. Julio Rezende
[email protected] 26 . 3) Lubrificação elasto-hidrodinâmica 05/10/2015 Prof. assim. 05/10/2015 Prof. Julio Rezende juliorezende@ucl. quando a aplicação de rolamentos é inviável tecnicamente e/ou economicamente.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Mancais de Deslizamento Mancais de deslizamento são constituídos por buchas ou caquilhos fabricados em bronze ou metal patente (babbitt) e são aplicados em condições de altas cargas ou velocidades.br 27 . os mancais de deslizamento pode ter coeficientes de atrito surpreendentemente baixos .1% de antimônio.3% de estanho.br 28 . 05/10/2015 Prof. No entanto. mole. O “Babbitt foi criado por Isaac Babbitt. Metal Patente ou Metal branco. fórmula que ainda é comercializada hoje por alguns fabricantes como ASTM B23 Grau 2 Babbitt ou como "Babbitt genuíno". é uma liga não ferrosa branca. Julio Rezende
[email protected] 3. O princípio de como Babbitt funciona é realmente muito simples. com a adição de lubrificação simples.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Mancais de Deslizamento Babbitt. De modo que qualquer mancal trabalhe bem. ele deve criar uma situação em que exista um baixo coeficiente de atrito. 7. Ele tem propriedades que ajudam a reduzir o atrito que o torna um bom material para usar em um mancais de deslizamento. A fórmula original para o metal Babbitt era 89.ainda mais baixa do que a dos rolamentos de esferas. utilizada para proporcionar uma superfície de apoio.6% de cobre. sem. Esses pontos devem ser interligados por ranhuras juliorezende@ucl. As ranhuras devem ser longitudinais. pode haver uma ranhura auxiliar imediatamente antes da área de pressão para melhor introdução do óleo na zona de suporte de carga. cortadas em toda a extensão do mancal. entretanto. Julio Rezende Quando o comprimento do mancal for superior a 200mm.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Mancais de Deslizamento É feita através de ranhuras e chanfros nos mancais de deslizamento. ela deve ter o lado da rotação chanfrado. D – diâmetro do eixo. serão necessários dois ou mais pontos de alimentação de óleo. 05/10/2015 F = 0.001D Onde: F – folga diametral. atingir suas extremidades A secção das ranhuras deve ser semicircular com os cantos arredondados Os mancais bipartidos devem ter as arestas chanfradas para impedir que elas raspem o óleo Eventualmente.br 29 . No caso de ser usada a ranhura auxiliar. Prof. br 30 .FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Mancais de Deslizamento 05/10/2015 Prof. Julio Rezende juliorezende@ucl. Refere-se ao suprimento suficiente de lubrificante à interface deslizante para permitir que a velocidade relativa das superfícies bombeie o lubrificante e separe as superfícies por um filme dinâmico de líquido. Julio Rezende juliorezende@ucl. 05/10/2015 Prof. A espessura da camada de lubrificante é superior a soma das alturas das rugosidades.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Lubrificação Hidrodinâmica A película lubrificante separa inteiramente as duas superfícies por ação combinada das propriedades do óleo e da velocidade relativa das superfícies.br 31 . O filme de fluido se desenvolve entre as superfícies gerado pelo próprio movimento relativo entre elas. br 32 .FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Lubrificação Hidrodinâmica 05/10/2015 Prof. Julio Rezende juliorezende@ucl. diminuindo a capacidade de carga do mancal. Ao ultrapassar o ponto mais estreito (h0).FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Lubrificação Hidrodinâmica PRESSÃO NO FILME DE LUBRIFICANTE: Ao passar pelo orifício de entrada. a pressão do lubrificante volta a ser nula. pois interromperia a formação da cunha de óleo.br 33 . Julio Rezende juliorezende@ucl. onde a pressão atuante atinge o ponto máximo. 05/10/2015 Prof. Não se recomenda colocar uma ranhura longitudinal na região de pressão da superfície do mancal. o lubrificante é carregado até a zona de estreitamento do arraste. Refere-se ao suprimento contínuo de um fluxo de lubrificante para a interface de deslizamento a uma pressão hidrostática elevada. 05/10/2015 Prof. Julio Rezende juliorezende@ucl. Não existe movimento entre as partes até que o fluido seja introduzido.br 36 .FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Lubrificação Hidrostática O fluido lubrificante é introduzido sob pressão de modo a separar as partes. FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Lubrificação Elasto-Hidrodinâmica Lubrificação ocorre na presença de contato de rolamento entre as partes (atrito de rolamento).br 37 . Exemplos típicos deste tipo de lubrificação ocorrem entre os dentes de engrenagem. Julio Rezende juliorezende@ucl. Pressão de contato de Hertz 05/10/2015 Prof. Película de óleo separa as superfícies pela ação da velocidade relativa e pelas altas pressões de contato (deformação elástica da superfície e aumento da viscosidade do óleo). um came e seguidor ou em rolamentos sob algumas condições de carga e rotação . Julio Rezende
[email protected] 38 .FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO TOTAL OU FLUÍDA Lubrificação Elasto-Hidrodinâmica 05/10/2015 Prof. FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO LUBRIFICAÇÃO MISTA Descreve uma combinação de filme lubrificante parcial com algumas asperezas de contato entre as superfícies. 05/10/2015 Prof. há ruptura da película em alguns pontos.br 39 . Julio Rezende juliorezende@ucl. Quando as pressões entre as duas superfícies moveis são muito elevadas. Há nestas condições uma combinação de atritos sólidos e fluidos. Até que se inicie o movimento a camada de lubrificante não tem espessura suficiente para separar totalmente as superfícies (limítrofe). Quando se inicia o movimento há formação de cunha de óleo (hidrodinâmica). Julio Rezende
[email protected] DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DA LUBRIFICAÇÃO 05/10/2015 Prof.br 40 . Pastosos: São as graxas comuns e também as composições betuminosas. Participam com 3 a 5% do mercado. Compreende os óleos minerais.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO TIPOS DE LUBRIFICANTES Líquidos: São os lubrificantes mais usados por seu poder de penetração e principalmente porque atuam como agente refrigerante. Julio Rezende juliorezende@ucl. óleos graxos e água. 95% dos lubrificantes são líquidos. 05/10/2015 Prof. Aproximadamente. Sua principal característica é promover vedação e não escorrer.br 41 . teflon. Os mais utilizados são o grafite. Necessidade de boa vedação. talco. mica. Também são utilizados como aditivos 05/10/2015 Prof. óxido de zinco. nylon. bissulfeto de molibdênio.br 42 . o NITROGÊNIO. Julio Rezende juliorezende@ucl. Como exemplo de alguns dos mais usados temos o AR. Sólidos Geralmente apresentam elevada resistência à pressão e a temperaturas elevadas.FACULDADE DO CENTRO LESTE TRIBOLOGIA – LUBRIFICAÇÃO TIPOS DE LUBRIFICANTES Gasosos: São os lubrificantes que são usados onde não se pode usar os lubrificantes comuns. os GASES HALOGENADOS. etc. Elevadas pressões são requeridas para mantê-los entre as superfícies. Pedro N. 2006 -Prof. Dr.br 43 .DEM . e BELMIRO. Lubrificantes & Lubrificação Industrial. Ronald P. – APOSTILA DE TRIBOLOGIA (2004 /1)UFSC . Eng. Rio de Janeiro: Editora Interciência: IBP.com 05/10/2015 Prof.klueber. Rodrigo Lima Stoeterau.FACULDADE DO CENTRO LESTE MANUTENÇÃO INDUSTRIAL Referências Bibliográficas -CARRETEIRO.CT. Julio Rezende
[email protected]über Brasil –www.