Tribologia e cinemática

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Fluidos, atrito, desgaste e lubrificação

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Tribologia e cinemática

  1. 1. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas Lubrificação e Manutenção Industrial - Prof. Alberto de Castro Monteiro – 7º período TRIBOLOGIA E A CINEMÁTICA Claudemir Reis de Oliveira, mat. 201016000170 13/03/2015 Manaus-Am 2015
  2. 2. Tribologia e Cinemática Tribologia, que vem do grego Τριβο (Tribo - esfregar) e Λογοσ (Logos – estudo ) é a ciência e tecnologia que estuda a Atrito, o desgaste e a lubrificação da interação de superfícies em movimento relativo. Cinemática, (do grego κινημα, movimento) é o ramo da física que se ocupa da descrição dos movimentos dos corpos, sem se preocupar com a análise de suas causas.
  3. 3. Aplicação: Rolamentos Anéis de pistões Freios Embreagem Engrenagem
  4. 4. Fundamentos Tribologia 1. Atrito entre dois corpos em movimentos. Onde se aplica a cinemática. 2. O desgaste como causa desde fenômeno. 3. A lubrificação como modo de reduzir esse desgaste.
  5. 5. Tribossistema • No estudo do atrito, desgaste e lubrificação percebe-se que a resistência ao desgaste e a força ou coeficiente de atrito não são dependentes apenas dos materiais envolvidos e suas composições. Essas medidas são afetadas também pelas condições dos ensaios, condições do ambiente, rugosidade superficial, presença de óxidos, lubrificantes ou abrasivos e tipo de desgaste envolvido. • Em decorrência é necessário especificar um sistema bem definido de modo a delimitar o campo de validade das propriedades tribológicas. A este sistema atribuímos o nome de “Tribossistema” ou “Sistema Tribológico”. • Segundo Horst Czichos, criador das proposta de tribossistema, a estrutura do mesmo consiste em quatro elementos constituindo o sistema: • 1.Corpo; • 2.Contracorpo; • 3.Meio Interfacial; • 4.Ambiente. 4.Ambiente. 3.Meio Interfacial 1 2
  6. 6. Tribossistema O Contracorpo pode ser um sólido, líquido ou gasoso, ou ainda uma mistura deles. Lubrificantes, camadas adsorvidas, poeira, elementos sólidos em geral, um líquido gás ou mistura deles, podem existir como elementos interfaciais. A ação dos elementos ou a interação entre eles varia amplamente dependendo da estrutura do tribossistema. Podem ocorrer entre esses elementos interações físicas e químicas, resultando em destacamento de material da superfície do Contracorpo e/ou da superfície do corpo sólido. A formação desses detritos de desgaste é função dos mecanismos de desgaste atuantes.
  7. 7. Tribossistema Asperidades interagem: adesão, deformação Dissipação da energia nas junções das asperidades Análise do perfil de uma superfície Por exemplo: não importa quão lisa a superfície do metal possa parecer. Um exame microscópico revela a superfície irregular. As moléculas de óleo mantém as superfícies se movendo mas separadas.
  8. 8. Tribossistema Podemos definir o atrito como “um estado de aspereza ou rugosidade entre dois sólidos em contato, que permite a troca de forças numa direção tangencial à região de contato entre os sólidos”. ATRITO Existem, basicamente, dois tipos de atrito: o estático e o cinético. • Atrito estático - ocorre quando a força aplicada não é suficiente para mover o objeto. Nesses casos, a força aplicada é igualada pela força de atrito. A força de atrito estático tem intensidade variável. Atrito cinético – Acontece quando a força aplicada é maior que a força de atrito de destaque. Nesses casos, o corpo entrará em movimento, deixando portanto de ser estático, e tornando-se cinético. Assim, dizemos que o atrito cinético é o atrito que ocorre quando os corpos se movimentam.
  9. 9. Tribossistema DESGASTE  Desgaste é a perda progressiva de material devida ao movimento relativo entre a superfície e a substância com a qual entra em contato . Está relacionado com interações entre as superfícies e, mais especificamente, a remoção e a deformação do material sobre uma superfície como resultado da ação mecânica da superfície oposta. A necessidade de movimento relativo entre as duas superfícies de contato e mecânica inicial entre asperezas é uma importante distinção entre desgaste mecânico em comparação com outros processos com resultados semelhantes.  Quando a classificação se baseia em analogias com a terminologia da resistência de materiais, isto é o desgaste sendo classificado conforme o tipo de ação tribológica, é possível distinguir vários tipos de desgaste, de acordo com a ação tribológica (especialmente a cinemática) e a estrutura do sistema..
  10. 10. Tribossistema Serão abordados 5 tipos de partículas de desgastes específicos: • Desgaste de Abrasão, “Cutting Wear” • Desgaste provocado pela Fricção, “ Rubbing Wear” • Desgaste por Fadiga, “Fatigue” • Deslizamento Severo, “Severe sliding” • Reações Triboquímicas.
  11. 11. Tribossistema • Desgaste de Abrasão, “Cutting Wear” O desgaste por abrasão é amplamente encontrado na indústria em peças com movimentos rotativos. Esse tipo de desgaste acontece quando há uma remoção de material da superfície devido a partículas duras que estão entre as superfícies que estão em movimentos relativo. Exemplos desse tipo de desgaste são encontrados em mancais, luvas de bombas, sedes de rolamentos.
  12. 12. Tribossistema É o desgaste provocado entre duas superfícies metálicas em contato direto, que deslizam, rolam ou se esfregam entre si. De acordo com a norma DIN 50821, a condição de atrito(fricção) existente em um sistema tribológico é caracterizada do seguinte modo: - Atrito sólido – - Atrito marginal – - Atrito misto – - Atrito fluido(hidrostático, hidrodinâmico, elasto- hidrodinâmico). Obs.: Como resultado do atrito, uma parte da energia introduzida no sistema tribológico para produzir movimento é convertida em outras formas de energia, principalmente calor. A energia de atrito convertida no interior das superfícies de contato, se distribui entre os elementos do sistema tribológico aumentando a “temperatura média” e a “temperatura interfacial”.
  13. 13. Tribossistema Nos fenômenos de falha por fadiga, a primeira distinção a ser feita é entre a fadiga dita convencional, que está relacionada a tensões cíclicas distribuídas em grandes parcelas das áreas dos corpos envolvidos e a fadiga de contato, que está associada a esforços cíclicos, compressivos e concentrados. Embora a fadiga de contato esteja associada a contatos de rolamento e de impacto, ela também pode ocorrer em contatos de deslizamento. Elementos de máquinas sujeitos a este tipo de falha incluem pistas de mancais de rolamento, cames/seguidores, engrenagens, cilindros de laminação e trilhos/rodas ferroviárias.
  14. 14. Tribossistema Os mecanismos do desgaste e atrito que ocorrem durante o desgaste por deslizamento, bem como, a força na qual ocorre a transição do desgaste moderado para severo, são influenciados pela força aplicada, rugosidade, temperatura e umidade, sendo estas variáveis mais frequentemente estudadas. Entretanto, a avaliação da remoção de debris da superfície de deslizamento e a influência do óleo com aditivo lubrificante (e.g. Ácido Esteárico C18H32O2) ainda não foram estudados de forma a entender os mecanismos e a força na qual ocorre a transição de desgaste moderada para severo no deslizamento.
  15. 15. Tribossistema REAÇÃO TRIBOQUÍMICA Este tipo de desgaste pode ser caracterizado pelo contato com atrito entre duas superfícies sólidas que reagem com o meio. O meio corrosivo pode ser gasoso ou líquido. O processo de desgaste acontece por remoção e formação contínua de camadas reativas com a superfície de contato. Na presença de oxigênio atmosférico, os detritos de desgaste consistem basicamente de óxidos que foram formados na superfície e removidos por atrito. A figura abaixo mostra sistemas tribológicos cuja predominância do mecanismo de desgaste é por reação triboquímicas.
  16. 16. Tribossistema
  17. 17. Tribossistema LUBRIFICAÇÃO Dados históricos confirmam que há mais de 1000 anos AC o homem já utilizava processos de diminuição de atrito sem naturalmente conhecer esses princípios que hoje são conhecidos por lubrificação. Embora não muito à vista, pois sua região de trabalho geralmente é escondida entre as engrenagens de um equipamento, a lubrificação desenvolve uma importante função em qualquer máquina. É difícil deixar de relacionar a ideia de lubrificação ao petróleo, isso porque são as suas substâncias derivadas as mais frequentemente empregadas na formulação de óleos lubrificantes.
  18. 18. Tribossistema Algumas maneiras de reduzir o atrito entre as superfícies. Lubrificação anti-desgaste e aditivos de lubricidade reduzem a ação da “soldagem” e o rasgamento, promovendo uma baixa resistência ao cisalhamento do filme entre as duas superfícies. A baixa resistência ao cisalhamento do filme permite o escorregamento entre as asperidades uma passando sobre a outra sem sulcamento e sem aumento significativo da temperatura que causaria uma ação de “soldagem” a ponto. Filme de baixa resistência ao cisalhamento Superfícies separadas com um filme líquido (óleo) Aditivos de extrema pressão também previnem a ação de solda e rasgamento pela “modificação química”. da superfície. Outra maneira de reduzir a interação entre as superfícies é separar as duas superfícies de escorregamento. O lubrificante separa esses “montes e vales”, similar à hidroplanagem em autoestrada, reduzindo a área de contato de contato e reduzindo o atrito.
  19. 19. Tribossistema Bibliografia: Carreteiro, Ronald P. (Ronald P), Lubrificantes e lubrificação industrial- Rio Janeiro: Interciência: IBP, 2006 E a mais de 50 sites onde foram colhidos imagens e conceitos. A onde estão a base das informações contida neste trabalho. FIM

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