Novo projeto de uma máquina de fadiga de contato de rolamento: Ensaios de validação e...

Novo projeto de uma máquina de fadiga de contato de rolamento: Ensaios de validação e determinação da temperatura do lubrificante

IC: Felipe C. da SilvaMsc.JulioC. K. das NevesEng. Claudio E. R. dos santosProf. Dr. Amilton Sinatora

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Sumário

•Introdução•Objetivo•Materiais e métodos•Resultados•Conclusão

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Introdução

FALHA POR

FADIGA CONTATO

Grande em engrenagens e rolamentos

Estudo do fenômeno

Construção de uma máquina

Máquina nãoreproduziamecanismofenômeno

Novo projeto da máquina

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Objetivo

• Validar o funcionamento da máquina e reprodução do fenômeno através de ensaios;

• Determinação da temperatura de estabilização dos lubrificantes e analisar a condição de ensaio mais adequada

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Materiais e métodos

Alteração projeto do equipamento:

•Modificação acoplamento superior/inferior

•Modificação do sistema refrigeração•Aberturas conjunto superior para sensores•Abaixamento nível massas

•Mudança rolamento axial 52206 de assento plano para axial 54206U de assento esférico

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1 - Conjunto superior2 - Camisa de refrigeração3 - Saída de óleo4 - Conjunto inferior

1

2

3

4

Materiais e métodosPrimeira versão

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1 - Câmara de ensaio

2 - Saída de óleo

3 - Esfera para aplicação de carga

4 - Tampa (conjunto superior)

5 - Anel “O”

6 - Camisa de refrigeração

7 - Corpo-de-prova

8 - Retentor

1

8

6

3

54

2

7

Segunda versão

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Corpo-de-prova:

•Tipo arruela;


•Aço para trabalho à quente, série H

•Diâmetro interno: 28 mm;

•Diâmetro externo:52 mm;

•Espessura: 6 mm.

•Dureza 47 HRc;

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Parâmetros de ensaio

•Geometria contato:esfera contra plano;

•Lubrificante SAE 90;•Carga 2100 N;

•Frequência carregamento: 46 Hz;

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• Número de esferas: 3


Montagem

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Montagem


Cálculo raio de contato e pressão média

2

22

1

21 11

*

1

EEE

3/1

*4

3

E

wra

No nosso caso:

2aAc c

méd A

wP médo PP 2

3

r = 3,97 mm a = 0,264 mm

Pmed = 3,2 GPaAc= 0,216 mm2

W = 700 N

Po= 4,8 GPa

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Determinação da temperatura estabilização do lubrificante

• 2 lubrificantes •SAE 32

•SAE 90

•2 condições•Sem refrigeração

•Com refrigeração

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Resultados

Reprodução dos mecanismos de fadiga de contato

Danos causados na superfície da amostra na primeira e segunda versão da màquina após 7 horas de ensaio

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Resultados

Fotos de MEV mostrando lascamento e trinca sub-superficial (Corte transversal longitudinal)

Trinca sub-superficial

Reprodução dos mecanismos de fadiga de contato

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Determinação da temperatura estabilização do lubificante

Resultados

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Tempo (min)

Tem

pera

tura

(Cel

sius

)

Sem refrigeração

Com refrigeração

SAE 90

15

20

25

30

35

40

45

50

55

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Tempo (min)

Tem

pera

tura

(Cel

sius

)Com refrigeração

Sem refrigeração

SAE 32

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Conclusões

Quanto à nova versão da màquina de fadiga de contato concluiu-se que:

•Reproduz o mecanismo de lascamento superficial e trincamento sub-superficial,típicos de fadiga;

•Pode ser usada para testar materiais quanto a resistência à fadiga de contato.

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Conclusões

Quanto à temperatura do lubrificante concluiu-se que:

•As curvas obtidas através das diferentes condições de ensaio mostraram que o melhor conjunto de condições é o do óleo SAE 90 com refrigeração, pois além desta condiçãopertencer ao grupo de resultados de menor tempo de estabilização, a temperatura de patamar é próxima de 40oC,a qual serve de referência para a determinação da classe deviscosidade de um lubrificante específico.

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Agradecimentos

Os autores agradecem à:

BRASIMET INA NSK

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