Novo projeto de uma máquina de fadiga de contato de rolamento: Ensaios de validação e...
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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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Materiais e métodos
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;
Materiais e métodos
•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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Materiais e métodos
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
Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
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Materiais e métodos
Montagem
Materiais e métodos
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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Materiais e métodos
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