Blog da Lubrificação Industrial

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O coeficiente de atrito

Regimes de lubrificação

O coeficiente de atrito é definido como sendo a razão entre o módulo da força de atrito e o módulo da força normal à superfície em que há o contato [É um parâmetro adimensional que deve ser obtido experimentalmente e depende dos tipos de superfície e atrito.] (Dicionário Houaiss).

Os comentários a seguir ajudam a compreender o efeito do coeficiente de atrito na maior ou menor eficácia da lubrificação de elementos de máquinas.

Reduzir o coeficiente de atrito é uma questão de custo/benefício: o quanto se deseja ou necessita em aumento de vida útil da máquina e redução de consumo de energia.

O coeficiente de atrito de superfícies não lubrificadas é superior a 0,5 podendo chegar até 7.0. Pode ser comparado com a resistência encontrada arrastando uma pedra irregular sobre um solo rochoso irregular.

O coeficiente de atrito de superfícies em regime de lubrificação por camada limítrofe (óleo mineral puro e contato relativamente freqüente entre as superfícies em movimento relativo entre si) situa-se entre o das superfícies não lubrificadas e o das películas antidesgaste/EP. É a situação típica de mancais ou engrenagens em máquinas simples e de pouca responsabilidade.

O coeficiente de atrito de películas antidesgaste/EP é de aproximadamente 0,1 a 0,2. Pode ser comparado à ação de arrastar uma pedra mais ou menos lisa sobre uma superfície rochosa plana. Encontra-se tipicamente em engrenagens de máquinas operatrizes e motores de combustão interna.

O coeficiente de atrito de uma película de atrito modificado é de aproximadamente 0,01 a 0,02. Pode ser comparado a patinação sobre o gelo.

O coeficiente de atrito de lubrificação por camada plena ou hidrodinâmica é de aproximadamente 0,001 a 0,006 (apenas o atrito interno do lubrificante). Pode ser comparado a uma hidroplanagem de um automóvel. Este valor é encontrado tipicamente nos mancais de turbinas hidráulicas.

Traduzindo estas informações:

Um coeficiente de atrito >0,3, de atrito deslizante seco, resulta em elevado grau de desgaste. O atrito rolante seco, com valores de >0,005, resulta em desgaste muito baixo.

Atrito sob condições de lubrificação por camada limítrofe, de 0,005 a 0,3 resulta em desgaste perceptível e o atrito sob condições de lubrificação por camada hidrodinâmica, de 0,005 a 0,1 resulta em desgaste quase inexistente.

 

 As medidas lubritécnicas para a redução do desgaste abrangem quatro áreas:

‚Criação de condições construtivas e as de técnica de materiais para a otimização da lubrificação.

‚Cálculo da vida útil e de carga dos pontos de atrito levando em conta as propriedades dos lubrificantes.

‚Otimização do aporte do lubrificante ao ponto em atrito, seu retorno e sua manutenção.

‚Seleção e aplicação de lubrificantes apropriados de acordo com as condições operacionais e ambientais.

 O quadro seguinte mostra a vida útil de alguns sistemas e máquina tribológicas selecionados

 

Contato de atrito, máquina Vida útil
Relógio da torre da igreja de Ueberdingen, Alemanha (1549), (engrenagens, mancais de deslizamento) Aprox. 458 anos
Moinhos de água no vale Lesach, Áustria (mancais de deslizamento, engrenagens) aprox. 258 anos .80.000 dias; aprox. 0,5 milhões h (5 h/dia)
Cata-vento no topo do Independence Hall (1770), Philadelphia (mancais de rolamento) aprox. 200 anos
Mancais de rolamento (cálculo de vida útil baseado em projeto otimizado e máximo grau de pureza do lubrificante) 350.000 h . 40 anos (operação contínua)
Turbinas a vapor em usinas elétricas (mancais de deslizamento) 30-50 anos (250.000-400.000 h)
Relógios mecânicos e de pulso 30-50 anos (operação contínua)
Engrenagens industriais 20 anos . 7.000 dias . 56.000 horas (8h/dia)
Medidores de gás, água, eletricidade 30 anos . 250.000 horas (operação contínua para os medidores de eletricidade)
Motores de navios 150.000 horas
Motores de caminhões e industriais (estacionários) 50.000-60.000 h (até 2 milhões quilômetros)
Motores de automóveis, engrenagens 2.000-4.000 h (83-166 dias em operação contínua)
Mecanismos de ignição de foguetes Fração de segundos a alguns segundos

Fonte: Long-life and Life-time Lubrication – Possibilities and Limitations, W. J. Bartz, Technische Akademie Esslingen, Lubrication  Engineering, July 1993, pag. 518.

Categories:   Lubrificação, Oleo

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