Resumo Sobre DESENVOLVIMENTO DE BANCADA DE TESTES PARA MANCAIS

DESENVOLVIMENTO DE BANCADA DE TESTES PARA MANCAIS

O artigo traz uma elaboração de uma bancada de testes para o estudo de mancais de deslizamento em condições específicas de operação. A necessidade foi que com o aperfeiçoamento dos motores de combustão interna, seus meios de trabalho também ficaram mais severos, nesse quesito entra o estudo da tribologia (atrito, desgaste e lubrificação) a fim de amenizar esses efeitos sobre os componentes do motor.

O desenvolvimento da bancada de testes foi baseado em parâmetros característicos do funcionamento de mancais, que são: vazão lateral de óleo (perdas durante a operação); perda de potência no mancal; temperatura e pressão do óleo na condição de operação; e espessura do filme de óleo. Conforme Hutchings (1992), mancal é um componente que permite a livre movimentação relativa entre duas partes de um mecanismo, seja em uma ou duas dimensões, mantendo as dimensões originais das partes. Uma das características mais importantes de um mancal é operar com baixos coeficientes de atrito. Os mancais, devido às suas inúmeras aplicações, possuem diversas formas, sendo que as principais são mancais planos (estáticos e dinâmicos) e mancais de elementos girantes.

Regimes de Lubrificação

Na lubrificação hidrodinâmica não ocorre contato metálico entre os componentes, pois uma película significativa de lubrificante está sempre presente entre as superfícies e é capaz de separá-las. No regime limítrofe, o contato metal-metal ocorre de maneira frequente e expressiva, pois o filme lubrificante não é capaz de desenvolver uma pressão suficiente para separar as partes metálicas. A lubrificação mista é um regime transitório entre o limítrofe e o hidrodinâmico, em que o filme de lubrificante fica aprisionado nos vales das rugosidades das superfícies e é rompido esporadicamente nos picos dessas rugosidades, o que resulta em contato metal-metal.

Características do Lubrificante

Ação do Lubrificante

Em teoria o fato de ter um fluido lubrificante entre peças, já resultaria em um isolamento de ambas as superfícies, não aprensentando atrito ou desgaste. Entretanto esse isolamento vai depender da geometria de contato e a viscosidade do lubrificante que vão ditar com será a sustentação hidrodinâmica do filme.

Formação de Filme Lubrificante

A lubrificação entre mancal e eixo ocorre com base em sete características específicas do sistema, sendo parcialmente ditadas pelo mancal e parcialmente pelo conjunto da aplicação. Essas características são: viscosidade do fluido (μ); velocidade entre as partes rotativas (U); carregamento suportado pelo mancal (W); módulo de elasticidade (E); excentricidade (ε); raio de aspereza (R) e formato do mancal.

Detalhamento do projeto

Transmissão de Potência

Polias e Correias não foram usadas no projeto, pois gerariam mais fontes de incertezas devido à movimentação e vibração que ocorreria ao sistema.

Paralelismo entre Eixos de Simetria

O paralelismo entre os eixos de simetria é extremamente importante para manter o sistema de lubrificação uniforme e evitar o contato entre eixo e mancal em pontos específicos, o que pode danificar as peças, invalidando o ensaio. A partir de um plano de referência tomado em relação à mesa e ao centro do mancal, projetaram-se calços para serem colocados entre estruturas rígidas.

Medição de Torque

Para a medição do torque foi analisado duas alternativas, um por Telemetria e outra por Diferencial. A primeira