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