LUBRIFICAÇÃO DE GRAXA EM ROLAMENTOS DE ROLAMENTO

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Tribology Series
Bhushan Introdução à Tribologia, 2ª edição Março de 2013
Bhushan Princípios e aplicações para tribologia, 2ª
Edição
Março de 2013
Lugt Lubrificação com graxa em rolamentos Janeiro de 2013
Honary e Richter Lubrificantes e graxas de base biológica: tecnologia
e produtos
Abril de 2011
Martin e Ohmae Nanolubrificantes Abril de 2008
Khonsari e
Booser
Tribologia Aplicada: Projeto de Rolamentos e
Lubrificação, 2ª edição
Abril de 2008
Stachowiak (ed) Desgaste: Materiais, Mecanismos e Prática Novembro de 2005
Lansdown Lubrificação e seleção de lubrificante: A
Guia prático, 3ª edição
Novembro de 2003
Cartier Manual de tratamento de superfície e revestimentos Maio de 2003
Sherrington, Rowe
e Wood (eds)
Tribologia Total: Rumo a um Integrado
Aproximação
Dezembro de 2002
Kragelsky e Tribologia: Lubrificação, Fricção e Desgaste Abril de 2001
Stolarski e Tobe Contatos rolantes Dezembro de 2000
Neale e Gee Guia para problemas de desgaste e testes para
Indústria
Outubro de 2000
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EM ROLAMENTOS DE ROLAMENTO
Piet M. Lugt
SKF, Holanda
A John Wiley & Sons, Ltd., Publicação
Página 4
Esta edição foi publicada pela primeira vez em 2013
C 2013 John Wiley & Sons, Ltd
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Dados de Catalogação na Publicação da Biblioteca do Congresso
Lugt, Piet M., autor.
Lubrificação com graxa em rolamentos / Piet M. Lugt.
páginas cm. - (série Tribologia na prática)
Inclui referências bibliográficas e índice.
ISBN 978-1-118-35391-2 (capa dura) - ISBN 978-1-118-48396-1 (obook) - ISBN 978-1-118-48397-8 (epub)
1. Rolamentos de rolos - Lubrificação. 2. Lubrificação e lubrificantes. I. Título.
TJ1071.L78 2013
621,8 9-dc23
2012031584
Foto da capa cortesia da SKF Produtos de Manutenção
Um registro de catálogo para este livro está disponível na Biblioteca do Congresso.
ISBN: 978-1-118-35391-2
Editado em Times 10/12 por Aptara Inc., Nova Delhi, Índia
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Dedicado à:
Marjo, Michiel e Marijn
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Conteúdo
Prefácio xvii
Prefácio de série xix
lista de abreviações xxi
1 Introdução 1
1,1 Por que lubrificar os rolamentos? 1
1,2 História da lubrificação com graxa 2
1,3 Graxa Versus Lubrificação com Óleo 3
2 Mecanismos de Lubrificação 5
2,1 Introdução 5
2,2 Definição de Graxa 6
2,3 Condições de funcionamento 6
2,4 As fases da lubrificação com graxa 7
2,5 Espessura do filme durante a fase de sangramento 8
2.5.1 Rolamentos de esferas 8
2.5.2 Rolamentos de Rolos 10
2,6 Mecanismos de alimentação e perda durante uma fase de sangramento 10
2,7 Espessura do filme e fome (fluxo lateral) 11
2,8 Reposição de trilha 12
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2,9 Fluxo de Graxa 13
2.9.1 Reologia Não Newtoniana 14
2,10 Wall-Slip 15
2,11 Oxidação 16
2,12 Aditivos EP 16
2,13 Comportamento Dinâmico 17
2,14 Vida útil da graxa 17
2.14.1 Temperatura 18
2.14.2 Velocidade 19
2.14.3 Carregar 19
2.14.4 Tipo de rolamento 20
2,14,5 Tipo de graxa 20
2.14.6 Ambiente 21
Página 7
viii Conteúdo
3 Composição e propriedades da graxa 23
3,1 Óleo de Base 24
3.1.1 Óleos básicos de triglicerídeos naturais e cera éster 26
3.1.2 Óleos Minerais 26
3.1.3 Óleos Sintéticos 30
3,2 Viscosidade e densidade do óleo base 41
3.2.1 Viscosidade-Temperatura 44
3.2.2 Viscosidade-Pressão-Temperatura 45
3.2.3 Densidade, Compressibilidade 47
3,3 Espessante 49
3.3.1 Graxas de sabão, graxas simples 50
3.3.2 Graxas Complexas 51
3.3.3 Espessantes sem sabão 52
3.3.4 Espessantes Misturados 52
3.3.5 Estrutura Mecânica 53
3.3.6 Retenção de óleo 56
3.3.7 Propriedades de diferentes tipos de espessantes de graxa 56
3,4 Aditivos 61
3.4.1 Inibidores de Corrosão 62
3.4.2 Antioxidantes 62
3.4.3 Aditivos EP / AW 63
3,5 Enchimentos sólidos / lubrificantes secos 66
3.5.1 MoS 2 e Grafite 66
3.5.2 Nanopartículas 66
3.5.3 ZnO 66
3.5.4 Teflon (politetrafluoroetileno) 66
3.5.5 Polietileno 66
3,6 Compatibilidade 67
3,7 Graxa de Polímero 67
4 Vida útil da graxa em rolamentos 71
4,1 Introdução 71
4,2 Intervalos de relubrificação e vida útil da graxa 71
4,3 O conceito de semáforo 72
4.3.1 Baixas Temperatura 74
4.3.2 Temperatura Extremamente Baixa 75
4.3.3 Temperatura Extremamente Alta 75
4,4 Vida útil da graxa em função da temperatura na zona verde 75
4,5 Relubrificação e vida útil da graxa SKF 76
4,6 Modelos de comparação de vida / relubrificação da graxa 78
4,7 Velocidades muito baixas e altas 82
4.7.1 Brand de velocidade e ingredientes de velocidade 82
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4.7.2 Alta velocidade 82
4.7.3 Velocidades muito baixas 85
4,8 Rolamentos grandes 85
4,9 Efeito da carga 86
Página 8
Conteúdo ix
4.9.1 Carga Variável 86
4.9.2 Direção de carga 89
4.9.3 Cargas muito pesadas 89
4,10 Efeito da rotação do anel externo 90
4,11 Material da gaiola 90
4,12 Tipo de rolamento 91
4.12.1 Rolamentos de Rolos 91
4.12.2 Rolamentos Híbridos 91
4,13 Temperatura e material de rolamento 92
4,14 Preenchimento de graxa 94
4,15 Eixo Vertical 95
4,16 Vibrações e cargas de choque 96
4,17 Vida útil da graxa / vida útil de armazenamento 97
5 Reologia de graxa lubrificante 99
5,1 Comportamento Visco-Elástico 99
5,2 Viscometros 102
5.2.1 Viscosímetro de placa paralela e placa cônica 103
5.2.2 Erros em comum de reometria 103
5.2.3 Erros em coleção de reometria de placa paralela de filme fino 105
5,3 Cisalhamento Oscilatório 108
5.3.1 Teoria 108
5.3.2 Aplicação para graxa 110
5.3.3 Efeito da concentração do espessante 112
5,4 Corte de diluição e rendimento 112
5.4.1 Graxa 112
5.4.2 Óleo lubrificante 116
5,5 Rendimento de estresse 118
5.5.1 O conceito 118
5.5.2 Influência da temperatura 119
5.5.3 Consistência 120
5,6 Efeitos de deslizamento da parede 122
5,7 Tradução entre o cisalhamento oscilatório e cisalhamento linear 125
5.7.1 Viscosidade 125
5.7.2 Rendimento de estresse 126
5,8 Tensões normais 126
5,9 Viscosidade dependente do tempo e tixotropia 128
5,10 Pegajosidade 133
5.10.1 Introdução 133
5.10.2 Tackifiers 134
5.10.3 Teste de Retirada 135
5.10.4 Outros Testes 136
6 Fluxo de graxa e óleo base 137
6,1 Fluxo de graxa em tubos 137
6.1.1 Aproximação usando como equações de fluxo de tubulação newtoniana 137
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x Conteúdo
6.1.2 Fluído não-newtoniano 138
6.1.3 Bingham Rheology 139
6.1.4 Reologia Sisko 140
6.1.5 Reologia da Lei de Potência 140
6.1.6 Reologia Herschel-Bulkley 140
6.1.7 O fator de atrito Darcy 142
6.1.8 Efeitos Transientes 144
6.1.9 Ar na graxa 144
6.1.10 Comprimento da Entrada 145
6.1.11 Partículas sólidas sem fluxo de graxa 145
6.1.12 Parede Deslizante / Camada Deslizante 145
6.1.13 Impacto da Aspereza 147
6.1.14 Envelhecimento de graxa em tubos 149
6,2 Fluxo de graxa em rolamentos 149
6.2.1 Agitação 149
6.2.2 Fluxo através dos selos de mancal 152
6.2.3 Relubrificação 152
6.2.4 Fluxo de graxa em torno de descontinuidades 153
6.2.5 Creep Flow 153
6.2.6 Fluxo Induzido por Vibrações 155
7 Sangramento de Graxa 157
7,1 Introdução 157
7,2 Rolamentos de esferas versus rolos 158
7,3 Técnicas de medição de sangramento de graxa 158
7,4 Sangrando pelas tampas e debaixo da gaiola 159
7,5 Um modelo de sangramento de graxa para graxa pressurizada por quadros centrífugas 161
7.5.1 Modelo de sangramento de óleo 162
7.5.2 Qualidade do Modelo 166
8 Envelhecimento de graxa 171
8,1 Envelhecimento Mecânico 172
8.1.1 Amolecimento da graxa em rolamentos 172
8.1.2 Endurecimento de Graxa em Rolamentos 179
8,2 Oxidação de graxa 179
8,3 A química da oxidação do filme de óleo base 181
8.3.1 Reações químicas 181
8,4 Oxidação do Espessante 183
8,5 Um modelo simples para degradação de óleo base 185
8,6 Polimerização 186
8,7 Evaporação 186
8,8 Modelos simples para a vida do óleo base 187
8.8.1 Modelo de vida do óleo de Booser 187
8.8.2 Modelo de duas fases 188
Página 10
Conteúdo XI
9 Teoria da espessura do filme para contatos únicos 191
9,1 Lubrificação Elasto-Hidrodinâmica 192
9.1.1 História 192
9.1.2 As equações de Navier-Stokes 193
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9.1.3 A equação de Reynolds e Thin Film 194
9.1.4 Cavitação 198
9,2 Geometria de contato e deformação 198
9.2.1 Corpos rígidos 199
9.2.2 Deformação elástica 200
9,3 Espessura do filme EHL, óleo 202
9.3.1 Exemplo: 6204 Rolamento 205
9,4 Espessura do filme EHD, graxa 205
9.4.1 Medidas 205
9.4.2 Modelos de espessura de filme para reologia de graxa 207
9,5 Inanição 212
9.5.1 Contatos Starved Oil Lubricated 212
9.5.2 Modelos EHL de lubrificação faminta 213
9.5.3 Reabastecimento de óleo base 219
9.5.4 Contatos lubrificados com graxa famintos 222
9,6 Rodar 225
10 Espessura do filme em rolamentos lubrificados com graxa 227
10,1 Fluxo de camada fina em superfícies de rolamento 228
10.1.1 Reabastecimento de contato em rolamentos 228
10.1.2 Fluxo de camada fina induzido por janela centrífugas 231
10.1.3 Combinando o fluxo de camada fina em todos os componentes do rolamento 233
10,2 EHL Faminto para Rolamentos de Rolamento 234
10.2.1 Espessura Central do Filme 234
10.2.2 Combinando Levemente Faminto e Severamente Faminto 237
10,3 Folga da gaiola e espessura do filme 239
10,4 Espessura total do filme de rolamento 241
11 Grease Dynamics 245
11,1 Introdução 245
11,2 Formação de reservatório de graxa 245
11,3 Comportamento de temperatura 246
11,4 Temperatura e decomposição do filme 249
11,5 Comportamento Caótico 249
11.5.1 Reconstrução da dinâmica da temperatura usando tempo retardado
Embedding 249
11.5.2 Estimativa do Tempo de Atraso τ 251
11.5.3 Cálculo das Dimensões dem 251
11.5.4 Cálculo dos Expoentes de Lyapunov 252
11,6 Análise Quantitativa de Testes de Graxa 253
11,7 Discussão 254
Página 11
xii Conteúdo
12 Confiabilidade 257
12,1 Distribuição de Falhas 258
12,2 Média de vida e tempo entre falhas 261
12,3 Percentil de vida 264
12,4 Estimativas de ponto e intervalo 265
12.4.1 Métodos gráficos para indicadores de pontos 265
12.4.2 Testes suspensos, dados censurados 267
12.4.3 Parâmetros de Weibull η e β: Método de Máxima Verossimilhança 269
12.4.4 Polarização das atribuições pontuais 272
12.4.5 Intervalos de confiança para β 273
12.4.6 Intervalos de confiança e relacionados de pontos selecionados
para percentis vitalícios 273
12,4,7 Precisão estimada 274
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12,5 Teste de Morte Súbita 27512.5.1 Método de máxima verossimilhança para um Weibull de 3 parâmetros
Distribuição 280
12,6 Previsão de vida do sistema 281
13 Lubrificação com graxa e vida útil do rolamento 283
13,1 Modos de falha de rolamento 283
13,2 Vida nominal à fadiga de rolamentos lubrificados com graxa 285
13.2.1 Introdução 285
13.2.2 O fator de lubrificação 287
13.2.3 O Fator de Contaminação η c 288
13.2.4 O fator de modificação de estresse-vida a slf 289
13,3 Histórico das classificações de vida útil de fadiga de rolamentos lubrificados com graxa 289
13.3.1 Vida de fadiga e testes de resistência no período 1940-1960 289
13.3.2 Vida de fadiga e testes de resistência após 1960 291
13.3.3 A confiabilidade dos rolamentos lubrificados com graxa 292
13,4 Química do lubrificante e vida útil do rolamento 296
13,4,1 Aditivos Antidesgaste 297
13,4,2 Aditivos EP 297
13,4,3 A influência dos aditivos lubrificantes na vida útil do rolamento 297
13,5 Água na Graxa 304
13.5.1 Introdução 304
13.5.2 Espessura do filme 304
13.5.3 Água no óleo e vida útil 304
13.5.4 Concentração de água 305
13.5.5 Água na Graxa 306
13,6 Aspectos de acabamento de superfície relacionados à lubrificação com graxa 306
14 Mecanismos de lubrificação com graxa em vedações de mancal 309
14,1 Introdução 309
14,2 Mecanismos de lubrificação para selos de contato de elastômero 309
14,3 Ação de vedação da graxa 312
14.3.1 Migração de partículas contaminantes no bolso 313
Página 12
Conteúdo xiii
14.3.2 Migração de partículas contaminantes nas zonas
fazer contato de selagem 316
14,4 Amolecimento e Vazamento 319
14,5 Compatibilidade 320
14,6 Um modelo de espessura de filme para selos de rolamentos 320
14.6.1 Alimentação de óleo 321
14.6.2 Perda de óleo 321
14,7 Alguns exemplos que mostram a importância da vedação e da graxa 324
15 Monitoramento e manutenção de condições 327
15,1 Monitoramento de condição327
15,2 Vibrações e gravações acústicas 328
15,3 Lubcheck 331
15,4 Medição de Consistência 331
15,5 Propriedades de sangramento de óleo 332
15,6 Teor de óleo 332
15,7 Contaminação por Partículas 332
15,8 Espectroscopia 333
15.8.1 Espectroscopia de infravermelho (IR) 333
15,9 Voltametria Linear 334
15,10 Número de ácido total 335
15.11 DSC - Calorimetria de Varredura Diferencial 335
15.12 Bomba de Oxidação 336
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15,13 Água 336
16 Teste de qualificação de graxa 339
16,1 Introdução 339
16,2 Métodos de teste padrão 339
16.2.1 Penetração / Consistência de Graxa 339
16.2.2 Penetração Trabalhada 341
16.2.3 Estabilidade do rolo de casca 341
16.2.4 Ponto de Queda 343
16.2.5 Emcor 344
16.2.6 Separação de Óleo 346
16.2.7 Resistência à água 347
16.2.8 Torque de baixa temperatura 348
16.2.9 Pressão de Fluxo 349
16.2.10 Carga de solda de 4 esferas 349
16.2.11 Cicatriz de desgaste de 4 bolas 350
16.2.12 Teste de Vida Útil da Graxa de Alta Velocidade, RHF1 351
16.2.13 R0F 353
16.2.14 R0F + 354
16.2.15 R2F, usando o rolamento autocompensador de rolos especial 356
16.2.16 R2F, usando o padrão 357
16.2.17 V2F 358
16.2.18 FE8 359
Página 13
xiv Conteúdo
16.2.19 FE9 360
16.2.20 Teste de Ciclo de Quadro A 360
16.2.21 Teste de Câmara Fria 361
16.2.22 BeQuiet + 362
16.2.23 Teste de Oxidação por Fricção Fafnir 364
16.2.24 Teste de corrosão de cobre 365
16.2.25 Teste de reação EP 366
16.2.26 Compatibilidade com conservantes / fluidos de processo 367
16.2.27 Testes de Compatibilidade para Materiais Poliméricos 367
16.2.28 Porcentagem de óleo restante, ou relação espessuraante / óleo 368
16.2.29 ROF / ROF + 369
16.2.30 Comparação de R2F e FE8 370
16.2.31 Desempenho de vida útil ASTM D 3527 da graxa do rolamento da roda 373
16.2.32 ASTM D 5483 Tempo de indução de oxidação de graxas lubrificantes por
Calometria de pressão diferencial de pressão 373
16.2.33 Voltammmetria de varredura linear 373
16,3 Alguns critérios de seleção para seleção de graxa 373
16.3.1 Limite de temperatura baixa 373
16.3.2 Limite de desempenho de baixa temperatura 374
16.3.3 Limite de desempenho de alta temperatura 374
16.3.4 Limite de alta temperatura 374
16.3.5 Velocidade Mínima 375
16.3.6 Velocidade máxima 375
16,4 Bombeabilidade 375
17 Sistemas de Lubrificação 377
17,1 Métodos de Lubrificação de Ponto Único 379
17,2 Sistemas centralizados de lubrificação com graxa 380
17,3 Bombas 382
17.3.1 Bomba de pá para bombear graxa altamente viscosa 382
17.3.2 Método para criar uma pressão positiva da cabeça usando um
Placa Seguidora 384
17,4 Válvulas 384
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17,5 Distribuidores 386
17,6 Sistemas de lubrificação centralizada de linha única 386
17.6.1 Sistema de linha único e adequado 387
17.6.2 Distribuidores de pré-lubrificação 387
17.6.3 Distribuidores de relubrificação 390
17.6.4 Pontos fortes e fracos dos sistemas de linha única 392
17,7 Sistemas de lubrificação de linha dupla 393
17.7.1 Descrição 393
17.7.2 Pontos fortes e fracos do sistema de linha dupla 394
17,8 Sistemas de Lubrificação Progressiva 394
17.8.1 Descrição 394
17.8.2 Pontos fortes e fracos dos sistemas progressivos 397
Página 14
Conteúdo xv
17,9 Sistema de Lubrificação Multi-Line 397
17.10 Fluxo de graxa cíclico 397
17.11 Requisitos da Graxa 398
17.11.1 Capacidade de bombeamento de graxa 398
17.11.2 Pressão de decisão para sistemas de linha única 399
17.11.3 Separação / Sangramento de Óleo 400
17.11.4 Limpeza 400
17.11.5 Compressibilidade 401
17.11.6 Homogeneidade 401
17.11.7 Aditivos 401
17.11.8 Compatibilidade 402
17.11.9 Resistência de entrega ou perdas de pressão 402
17.12 Testes de bombeabilidade de graxa 402
17.12.1 Capacidade de fluxo 403
17.12.2 Teste de Entrega 408
UMA Características dos hidrocarbonetos parafínicos 413
Referências 415
Índice 439
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Prefácio
O desenvolvimento de tecnologia e o desenvolvimento de rolamentos caminham lado a lado. Há mais
mais de 50 bilhões de rolamentos operando no mundo a qualquer momento. Eles são os mais difundidos
elemento de máquina após porcas e parafusos [412]. O aumento contínuo no desempenho está colocando
demandas muito altas de rolamentos em muitas aplicações. A capacidade de carga dos rolamentos
aumentou enormemente ao longo dos anos e à medida que as perdas de energia foram reduzidas. Na prática isso
significa que para o mesmo tipo e tamanho de rolamento, a vida útil tornado-se muito mais longa
e o torque de atrito foi reduzido. Longa vida útil e baixo atrito nos rolamentos podem
só pode ser estabelecido por meio de uma lubrificação adequada, ou seja, por ter um filme lubrificante separando os
elementos rolantes dos anéis de modo que a interação da rugosidade seja evitada. No caso do óleo
lubrificação, os filmes podem ser facilmente calculados usando uma lubrificação elasto-hidrodinâmica clássica
(EHL) modelos. No caso da lubrificação com graxa, isso é muito mais difícil. Vários aspectos
desempenham um papel aqui, como sangramento de óleo, fluxo de óleo e fome. Mas mecânico e térmico
aspectos de envelhecimento da graxa ou de seus componentes também influenciam a capacidade de formar um
filme lubrificante.
O desafio na pesquisa de graxas é basicamente triplo. O primeiro desafio é desenvolver
graxas que proporcionam vida útil mais longa e / ou são capazes de operar em condições mais severas
(temperatura e velocidade extremamente baixas e altas). O segundo desafio é o desenvolvimento
de ferramentas preditivas, como modelos numéricos ou sistemas especialistas. O terceiro desafio é
projetar sistemas de rolamentos que aumentarão a vida útil da graxa, por exemplo, otimizando-a
fluxo. Todos esses aspectos expressão uma compreensão fundamental dos mecanismos de lubrificação de
graxas lubrificantes.
A indústria de rolamentos tem um interesse particular para entender a lubrificação com graxa. Mais do que
90% de todos os rolamentos de corpos rolantes são engraxados e vedados para a vida, tornando a graxa
um componente de rolamento, semelhante a elementos rolantes e vedações. Além disso, o design interno do
o rolamento tem impacto no desempenho da graxa. Este livro oferece uma visão geral de
o conhecimento existente sobre os vários aspectos da lubrificação com graxa e o estado da arte
modelos que existem na literatura pública hoje.
Em outras palavras, este livro analisa os aspectos físicos e químicos da lubrificação com graxa,
direcionado principalmente para a lubrificação de rolamentos. É destinado a pesquisadores e
engenheiros nas indústrias petroquímica e de rolamentos. Também pode ser interessante para o ensino
em cursos de pós-graduação.
Use material e informações de vários especialistas na área de lubrificação com graxa,
rolamentos, vedações e sistemas de lubrificação. As seguintes pessoas contribuíram para muito de
o material nos vários capítulos: Dave M. Pallister, Capítulo 3, Composição da graxa e
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Página 16
xviii Prefácio
Capítulo 8, Envelhecimento da Graxa; Pieter Baart, Capítulo 7, Sangramento de graxa e Capítulo 14, Vedação;
Marco T. van Zoelen e Cornelis (Kees) H. Venner, capítulos 9 e 10, espessura do filme; João
H. Tripp e Slavco Velickov, Capítulo 11, Dinâmica de graxa; Antonio Gabelli, Capítulo 13,
Vida do rolamento; Raimund Stockhammer e Paul Conley, Capítulo 17, Sistemas de lubrificação.
John H. Tripp é o autor principal do Capítulo 12, Confiabilidade. Muito do texto do capítulo
16 se origina de documentos de Ben Huiskamp.
Usei vários especialistas para revisões partes deste livro:Bas vd Vorst (reologia), Sebastien
Blachere (confiança), Rihard Pasaribu (envelhecimento da graxa), John Tripp (fluxo da graxa), Pieter Baart
(reologia), Brian Murray e Alan Thomson (Monitoramento e manutenção de condições) e
Dick Meijer (composição da graxa). Marylou Rood criou muitas das figuras e Walter
Verhaert editou o documento completo.
Muito obrigado ao pessoal do grupo de referência da SKF: Alejandro Sanz, Håkan Lindgren,
Domenico Bosco, Frank Berens, Frank Fiddelaers, Victoria van Camp, Gerwin Preisinger, Fer-
dinant Schweitzer, Filip Rosengren, Göran Lindsten, Cornelia Haag, Jürgen Kreutzkaemper,
Risto Kuukkanen, Rihard Pasaribu e Steve Lane pela revisão crítica do documento
e comentários construtivos.
Gostaria de expressar meus sinceros agradecimentos a Alejadro Sanz por dar origem a este projeto e
por seu apoio contínuo ao longo do processo de escrita.
Agradeço a Alexander de Vries, Alan Begg, Edward Holweg e Eva Karlsson
por sua permissão para iniciar este trabalho e Alexander de Vries por sua aprovação do
documento final.
Piet M. Lugt
SKF Engineering & Research Center, Holanda
Página 17
04/04/2021 LUBRIFICAÇÃO DE GRAXA EM ROLAMENTOS DE ROLAMENTO
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Prefácio de série
Existem mais de 20 bilhões de rolamentos lubrificados com graxa trabalhando em vários sistemas mecânicos
dispositivos em todo o mundo. A experiência mostra que cerca de 80% das falhas prematuras em rolamentos são
devido a problemas de lubrificação. Este é um livro muito aguardado que aborda o importante tópico de
Lubrificação de rolamentos de contato de rolamento por graxas.
O livro começa com uma discussão sobre os mecanismos de lubrificação com graxa e, em seguida, segue
descreverendo a composição e as propriedades da graxa, vida útil da graxa em rolamentos, reológico
propriedades, características de fluxo e envelhecimento da graxa. O texto então prossegue para cálculos de
espessura do filme de graxa em contatos elastohidrodinâmicos, começando com a teoria e terminando
com os efeitos da temperatura na dinâmica da graxa. A próxima seção explicando uma teoria de
A confiabilidade é seguida por uma descrição dos efeitos da lubrificação com graxa na vida útil do rolamento. Graxa
vedações lubrificadas também são discutidas em um capítulo separado. O livro termina com capítulos sobre
monitoramento de condições, padrões de teste de graxa e sistemas de lubrificação com graxa. O interessado
o leitor será capaz de encontrar todas as informações relevantes para graxas e rolos lubrificados com graxa
rolamentos neste livro.
A força deste livro é sua abrangência. Os fundamentos das propriedades da graxa
e a lubrificação de rolamentos são ilustradas por meio de aplicações práticas, com um
valor na vida útil e confiabilidade do rolamento. O tópico foi exaustivamente pesquisado pelo
autores e todas as áreas relevantes são meticulosamente cobertos. O material é apresentado em um
maneira facilmente acessível.
Com base no conteúdo e no nível de detalhe, este livro pode ser recomendado para
cursos de graduação e pós-graduação nas áreas disciplinares de tribologia, projeto de máquinas,
confiabilidade e manutenção. Engenheiros e designers também acharão o pratic livro muito
útil como uma referência. O livro é uma adição valiosa à série de livros de tribologia de Wiley.
Gwidon Stachowiak
Universidade da Austrália Ocidental
Página 18
lista de abreviações
uma = Aceleração [m · s −2 ]
uma = Constante na equação de Walther Capítulo 3 [cSt]
-3
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uma = Raio da partícula esférica Capítulo 14 [kg m ]
a x , a y = Largura de contato meio hertziana [m]
uma
+
, hum
- = Localização do limite do pressurizado
região
Capítulo 9 [m]
hum sl f = Fator de estresse de vida Capítulo 13 [-]
UMA = Fator de velocidade A = b f × n × d m Capítulo 4 [rev · mm · min
-1
]
UMA = Superfície [m 2 ]
AW = Anti-Desgaste (aditivo) Capítulo 13 [-]
b f = Fator de rolamento Capítulo 4 [-]
b brg = Fator de rolamento Capítulo 13 [-]
b = Diâmetro da fibra de sabão Capítulo 7 [m]
b 1 , 2 = Constantes do fator de lubrificação Capítulo 13 [m]
b = Largura da película de lubrificante no contato do selo Capítulo 14 [m]
B = Largura de rolamento [m]
Bin
∗ = Bingham número Bin ∗ = τ y K
(
D
2 u av
) n
Capítulo 6 [-]
c = Abordagem mútua de dois corpos esféricos em
contato
Capítulo 9 [m]
c = Expoente de tensão de vida do contato de rolamento Capítulo 13 [-]
c = Constante na equação de Walther Capítulo 3 [log 10 log 10
cSt / log 10 K ]
c 1 , 2 = Constantes do fator de contaminação Capítulo 13 [-]
C = Função de correlação Capítulo 11 [-]
C = Capacidade dinâmica de um rolamento Capítulo 13 [N]
C = Concentração Capítulo 13 [%]
C s = Concentração na superfície Capítulo 13 [%]
CEY = Avaliação computadorizada de rendimento capítulo 5 [Pa]
d = Diâmetro do furo do rolamento [m]
d = Dimensão de um atrator Capítulo 11 [-]
d c = Dimensão de correlação Capítulo 11 [-]
d d = Diâmetro da gota em um teste de umedecimento Capítulo 13 [m]
d e = Deformação elástica Capítulo 13 [m]
d r = Diâmetro do rolo Capítulo 10 [m]
d rr = Distância entre dois rolos Capítulo 10 [m]
d m = Diâmetro do passo Capítulo 10 [m]
D = Diâmetro externo do rolamento ou diâmetro do tubo Capítulo 6 [m]
Página 19
xxii lista de abreviações
D = Coeficiente de difusão Capítulo 13 [m 2 s −1 ]
D = Número de Deborah capítulo 5 [-]
e 1 = Produzindo densidade de energia capítulo 5 [Pa]
E = Módulo de Young [Pa]
E c = Elíptico integral completo Capítulo 13 [-]
EHL = Lubrificação Elasto-Hidrodinâmica Capítulo 9 [-]
E = Módulo de elasticidade reduzida 2E = 1− ν 2
1
E 1
+ 1− ν 2 2
E 2 Capítulo 9 [Pa]
E = Energia de ativação Capítulo 3 [J · mol
-1
]
EP = Pressão Extrema (aditivo) Capítulo 13 [-]
f = Força específica do corpo Capítulo 9 [N · m -3 ]
f = Fração de volume de fibra Capítulo 7 [-]
f = Fator de atrito Darcy 64 / Re Capítulo 6 [-]
f = Função densidade de probabilidade Capítulo 12 [ s −1 ]
f 0 = Fração inicial de volume de fibra Capítulo 7 [-]
f max = Fração máxima de volume de fibra Capítulo 7 [-]
f m 0 = Fração inicial do volume da fibra Capítulo 7 [-]
f s = f s = ρω 2 r
∂r
∂s Capítulo 9 [N · m
-3
]
F = Carregar Capítulo 9 [N]
F = Função de distribuição cumulativa Capítulo 12 [-]
F a = Carga axial [N]
F r = Carga radial [N]
F c, r = Força na partícula na direção radial Capítulo 14 [N]
F c = Elíptica integral Capítulo 13 [-]
F d, r = Força de arrasto na partícula na direção radial Capítulo 14 [N]
Corpo F = Força corporal Capítulo 7 [N]
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F riction f = Força de fricção Capítulo 7 [N]
Lábio F = Força de vedação labial Capítulo 14 [N]
g = Aceleração gravitacional Capítulo 7 [em
-2
]
G = Módulo de cisalhamento capítulo 5 [Pa]
G = Módulo de armazenamento capítulo 5 [Pa]
G = Parâmetro de dever Capítulo 14 [-]
G = Módulo de perda capítulo 5 [Pa]
G ∗ = Módulo complexo G ∗ = G + iG capítulo 5 [Pa]
G = Massa de rolamento Capítulo 4 [kg]
G = Parâmetro de material G = αE Capítulo 9 [-]
G a = Fator para queda de pressão no tubo com modelo Sisko Capítulo 6 [-]
G p = Quantidade de graxa para relubrificação Capítulo 4 [g]
h = Espessura do filme Capítulo 9 [m]
h = Altura da lacuna capítulo 5 [m]
h = Função de risco (= p ) Capítulo 12 [ s
-1
]
k = Permeabilidade Capítulo 7 [m 2 ]
h cs, 0 = Espessura inicial do filme inanimado Capítulo 9 [m]
h c = Espessura do filme central Capítulo 9 [m]
h m = Espessura mínima do filme Capítulo 9 [m]
h = Constante de Planck (6,63 × 10 −34 ) Capítulo 3 [J · s]
h d = Altura de queda em um teste de molhamento Capítulo 4 [m]
h 00 = Parâmetro na equação da espessura do filme Capítulo 9 [m]
h = Espessura do filme Capítulo 9 [m]
˜ h = Espessura da camada de superfície livre Capítulo 9 [m]
Página 20lista de abreviações xxiii
˜ h ∞ = Espessura média da camada (ao longo do comprimento) Capítulo 9 [m]
˜ h 0 , ∞ = Espessura da camada inicial na linha central Capítulo 10 [m]
h c, 0 = Espessura inicial do filme central Capítulo 10 [m]
˜ h i = Espessura da camada inicial Capítulo 9 [m]
h cff = Espessura do filme central totalmente inundado Capítulo 9 [m]
h cs = Espessura do filme central e pobre Capítulo 9 [m]
h EHL = Espessura do filme hidrodinâmico Capítulo 9 [m]
h D = Espessura do filme central com fome de acordo com
Damiens
Capítulo 10 [m]
h R = Espessura do filme da camada residual Capítulo 9 [m]
h T = Espessura total do filme Capítulo 9 [m]
h Z = Espessura do filme central com fome de acordo com
Van Zoelen
Capítulo 10 [m]
H = Entropia de Shannon Capítulo 11 [-]
H = Função de risco cumulativo Capítulo 12 [-]
k = Constante de Boltzmann k = 1 . 38 × 10
-23
J / K ou
k = 8 . 62 × 10
-5
eV / K
k = Permeabilidade Capítulo 7 [m 2 ]
k = Coeficiente de taxa de reação. Unidade depende de
ordem de reação
k f = Fator de vida da graxa do rolamento (GfT) Capítulo 4 [-]
K = Fator de correção de carga na presença de água Capítulo 13 [-]
K = Índice de consistência da graxa τ = τ y + K ˙ γ n capítulo 5 [Pa · s n ]
K = Viscosidade plástica τ = τ y + K ˙ γ capítulo 5 [Pa · s]
K 0 = Índice de consistência de graxa à pressão ambiente Capítulo 9 [Pa · s n ]
K = Constante na equação de Walther Capítulo 3 [log 10 log 10 cSt]
K = Índice de consistência de graxa
τ = τ y + K ˙ γ n + η b ˙ γ
capítulo 5 [Pa · s n ]
K = Índice de consistência de graxa
τ =
[
τ n
y + ( K ˙ γ ) n ] 1 / n
capítulo 5 [Pa · s n ]
l t = Comprimento total da pista Capítulo 9 [m]
L p = Percentil de vida para vida útil Capítulo 12 [MRevs]
L p = Vida útil percentual para vida útil da graxa Capítulo 12 [hora]
L pq = Percentil de vida p sem percentil limite de confiança
q
Capítulo 12 [hora]
¯ L = Vida média Capítulo 12 [hora] ou [MRev]
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L p = Vida de referência em p ◦ C Capítulo 4 [hora] ou [MRev]
UE = Parâmetro de material adimensional
L = αE
(
ER x
η 0 u s
) - 1
4
Capítulo 9 [-]
UE = Comprimento usado em vários contextos [m]
L entr = Comprimento de entrada Capítulo 6 [m]
L p = Estimativa de verossimilhança máxima para L p Capítulo 12 [hora] ou [MRev]
L p = Estimativa imparcial média de L p Capítulo 12 [hora] ou [MRev]
L p = Estimativa imparcial mediana de L p Capítulo 12 [hora] ou [MRev]
˘ L p = Estimar de L P com o teste de morte súbita Capítulo 12 [hora] ou [MRev]
UE = Probabilidade Capítulo 12 [s −1 ] ou [-]
m = Massa [kg]
m = Dimensão do espaço de fase Capítulo 11 [-]
m = Parâmetro de desbaste de cisalhamento m = 1 / n Capítulo 6 [-]
Página 21
xxiv lista de abreviações
m = Parâmetro de estresse normal capítulo 5 [-]
M = Número de carga adimensional
M = F
ER 2 x
(
ER x
η 0 u s
) 3
4
Capítulo 9 [-]
M = Torque capítulo 5 [N · m]
M = Peso molecular Capítulo 3 [-]
Óleo M = Massa de azeite Capítulo 8 [kg]
N = Número de Avogadro (6,02 × 10 23 ) Capítulo 3 [mol
-1
]
NN = Não newtoniano capítulo 5 [-]
N 1 = Diferença normal de estresse capítulo 5 [Pa]
N 2 = Diferença normal de estresse capítulo 5 [Pa]
n = Parâmetro de desbaste de cisalhamento
τ = τ y + K ˙ γ n + η b ˙ γ
capítulo 5 [-]
n = Número de substituições Capítulo 13 [-]
n = Velocidade de rotação [rev · min -1 ]
n = Número total de pontos de direto sobre um
comprimento L
Capítulo 13 [-]
n = Número de rolamentos Capítulo 12 [-]
n 0 = População de rolamentos de teste Capítulo 12 [-]
n c = Número de contatos em um rolamento Capítulo 10 [-]
n max = Limitando a velocidade com lubrificação com graxa Capítulo 4 [rev · min -1 ]
n opt = Velocidade onde as gotas se desprendem do anel interno
superfície
Capítulo 4 [rev · min
-1
]
nd m = Número de velocidade n × d m Capítulo 4 [mm · min -1 ]
p = Expoente na equação da vida Capítulo 13 [-]
p = Pressão [Pa]
p = Taxa de probabilidade de falha instantânea Capítulo 13 [s
-1
]
corpo p = Força corporal externa por unidade de volume Capítulo 7 [N · m
-3
]
p f rição = Força de atrito por unidade de volume Capítulo 7 [N · m -3 ]
p = Diferença de pressão Capítulo 6 [Pa]
p h = Pressão máxima hertziana Capítulo 9 [Pa]
p r = Constante na equação de Roelands
p r = 1 . 962 · 10 8
Capítulo 3 [Pa]
p NN = Pressão em um fluido não newtoniano Capítulo 6 [Pa]
P = Carga equivalente Capítulo 13 [N]
Educaçao Fisica= Número da pepita Pe = 6 πηa 3 ˙ γ kT capítulo 5 [-]
Caneta = Penetração (teste ISO 2137) capítulo 5 [1/10 mm]
P u = Limite de carga de fadiga Capítulo 13 [N]
q y = Fluxo de massa na direção e integrado sobre o
acompanhar
Capítulo 9 [kg · s
-1
]
q = Velocidade do fluido Capítulo 7 [m · s −1 ]
q x , q y = Fluxo de volume por unidade de comprimento Capítulo 9 [m 2 · s −1 ]
q = Fluxo de massa específico (fluxo de massa por unidade de
comprimento)
Capítulo 9 [kg · s −1 · m −1 ]
q = Velocidade do fluido Capítulo 7 [em
-1
]
q = Fluxo de fluxo de massa integrado ao lado do
acompanhar
Capítulo 9 [kg · s -1 ]
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q = Função fundamental para o percentual de vida
conf.interval estmn.
Capítulo 12 [-]
Q = Quociente de vazão capítulo 5 [m 3 · s −1 ]
Página 22
lista de abreviações xxv
r = Proporção da camada combinada e totalmente descompactada
filme inundado
Capítulo 9 [-]
rev = Revolução [-]
r = Raio [m]
r = Raio de fibra Capítulo 7 [m]
r = Número de falhas Capítulo 12 [-]
R = Raio maior [m]
R = Constante de gás ideal (8,31) [ J · mol −1 · K −1 ]
R = Confiabilidade Capítulo 12 [-]
R = Razão de precisão para β : R = v 0 . 95 ( r, n )v 0 . 05 ( r, n ) Capítulo 12 [-]
Roller = Mudança de penetração (estabilidade de rolamento) Capítulo 8 [1/10 mm]
Ré = Número Reynolds Re =
ρuD
η Capítulo 6 [-]
Re av = Número de Reynolds usando η w Capítulo 6 [-]
R q = Parâmetro de rugosidade R q =
√
1
UE
∫ L
0
z 2 dx Capítulo 13 [m]
R sk = Parâmetro de rugosidade R sk =
1
nR 3q
i = n∑
i = 1
z 3UE Capítulo 13 [-]
R o = Raio externo, consulte a Figura 7.2 [m]
R c = Posição radial do contato do selo Capítulo 14 [m]
s = Coordenar na superfície axissimétrica Capítulo 10 [m]
S ( t ) = Probabilidade de que um rolamento sobreviva por um tempo tCapítulo 12 [-]
t = Tempo [s]
t tr = Tempo de transição Capítulo 10 [s]
t c = Tempo característico t c = η / G capítulo 5 [s]
T 0 = Temperatura em que η 0 foi medido Capítulo 3 [K]
T = Temperatura [K]
T c = Temperatura no centro do filme EHL Capítulo 9 [K]
T ( ◦ C) = Temperatura com unidade Celsius Capítulo 3 [ ◦ C]
T g = Temperatura de transição do vidro Capítulo 3 [K]
você = Velocidade [m · s −1 ]
você = Função fundamental para o percentual de vida
conf.interval estmn.
Capítulo 12 [-]
você m = Velocidade média ( u m = ( u 1 + u 2 ) / 2) Capítulo 9 [m · s −1 ]
você p = Velocidade da partícula Capítulo 14 [em
-1
]
vc s = Velocidade de arrasto ( u s = u 1 + u 2 ) Capítulo 9 [em
-1
]
vc s = Velocidade de deslizamento Capítulo 9 [m · s −1 ]
vc s = Velocidade do eixo Capítulo 14 [em
-1
]
u av = Velocidade média capítulo 5 [em
-1
]
você = Número adimensional U = η 0 u s 2 ER Capítulo 9 [-]
v = Função Pivotal (parâmetro de forma normalizado) Capítulo 12 [-]
V = Volume Capítulo 7 [m 3 ]
V p = Volume livre percentual em um rolamento preenchido com
graxa
Capítulo 4 [%]
C = Expoente relacionando a carga ao estresse Capítulo 13 [-]
C = Carga por unidade de largura Capítulo 9 [N · m −1 ]
C = Número de carga adimensional W = F
ER 2
Capítulo 9 [-]
C = Parâmetro de desgaste adimensional Capítulo 13 [-]
C = Largura do reservatório de graxa Capítulo 14 [m]
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Página 23
xxvi lista de abreviações
Wi = Número de Weissenberg Capítulo 14 [-]
x cg = Espessuraefetiva da camada de reação Capítulo 13 [m]
z = Coeficiente de viscosidade-pressão Capítulo 3 [-]
z p = Metade da espessura do filme onde o fluxo do plug
ocorre
Capítulo 9 [m]
z = Número de elementos rolantes Capítulo 10 [-]
Z = Número do ciclo de carga Capítulo 8 [-]
Z 0 = Número de referência do ciclo de carga Capítulo 8 [-]
x, y, z = Coordenadas (direção de execução, através do
trilha, altura)
[m]
X, Y = Coordenadas adimensionais X = x a x , Y = y a y Capítulo 9 [-]
sim s = Espessura da camada deslizante Capítulo 6 [m]
y l = Transição de fluxo viscoso para fluxo de tampão Capítulo 6 [m]
Y t = Vetor de estado de reconstrução Capítulo 11 [-]
Z = Número do ciclo de carga Z = 8 L / ( π D ) Capítulo 6 [-]
ZDDP = Di-alquil di-tio fosfato de zinco Capítulo 13 [-]
α = Coeficiente de viscosidade-pressão Capítulo 3 [Pa
-1
]
α = Ângulo de superfície (às vezes também α ) [rad]
α = Raio relativo do fluxo em pistão α =
τ y
τ w Capítulo 6 [-]
β = Parâmetro de forma na distribuição Weibull Capítulo 12 [-]
β = Estimativa de máximo verossimilhança para β Capítulo 12 [-]
β W = Valor de β para uma distribuição Weibull retro Capítulo 12 [-]
β = Estimativa imparcial mediana de β Capítulo 12 [-]
β = Estimativa imparcial média de β Capítulo 12 [-]
↔
β = Valor médio de β .
↔
β = v 0 . 50 β Capítulo 12 [-]
γ = Cisalhamento capítulo 5 [-]
γ m = Corte para regra de doraiswamy capítulo 5 [-]
γ R = Cisalhamento no raio externo da placa-placa
reômetro
capítulo 5 [-]
γ = Resistência ao parâmetro de fluxo lateral Capítulo 9 [-]
˙ γ = Taxa de cisalhamento capítulo 5 [s
-1
]
˙ γ c = Táxi de cisalhamento característica capítulo 5 [s -1 ]
˙ γ w = Taxa de cisalhamento na parede Capítulo 6 [s
-1
]
˙ γ w, N = Taxa de cisalhamento na parede para um fluido newtoniano Capítulo 6 [s
-1
]
δ = Mudança de fase GG = tan δ capítulo 5 [-]
q = Parâmetro de rugosidade
q =
√
1
UE
∫ L
0
(
θ - ˜ θ
) 2
dx
Capítulo 13 [rad]
ϵ = Rugosidade na superfície do tubo Capítulo 6 [m]
ζ = Lim. fator de tensão de cisalhamento τ L = τ L 0 + ζp ;
0 . 02 <ζ < 0 . 15
Capítulo 9 [-]
η = Viscosidade Dinâmica Capítulo 3 [Pa s]
η óleo = Viscosidade do óleo base capítulo 5 [Pa · s]
η b = Viscosidade em ˙ γ → ∞ (geralmente é assumido
η b = η óleo )
capítulo 5 [Pa s]
η b = Fator de penalidade de lubrificação na equação de vida Capítulo 13 [-]
η c = Fator de penalidade de contaminação na vida
equação
Capítulo 13 [-]
η g = Viscosidade na temperatura de transição vítrea Capítulo 3 [Pa · s]
Página 24
lista de abreviações xxvii
η i = Viscosidade em ˙ γ → 0 capítulo 5 [Pa · s]
η 0 = Viscosidade do óleo de base dinâmica no ambiente
pressão e T = T 0
Capítulo 3 [Pa s]
η w = Viscosidade na parede capítulo 5 [Pa · s]
η 1 =
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Viscosidade necessária para lubrificação adequada Capítulo 13 [Pa · s]η ∗ = Viscosidade complexa capítulo 5 [Pa · s]
η = Parâmetro de escala Capítulo 12 [s]
η = Estimativa de máximo verossimilhança para η Capítulo 12 [s]
η W = Valor de η para uma distribuição Weibull retro Capítulo 12 [s]
θ = Conteúdo fracional do filme Capítulo 9 [-]
θ = Ângulo de inclinação da fibra Capítulo 7 [rad]
θ = Inclinação em um perfil de rugosidade Capítulo 13 [rad]
κ = Razão do tamanho do contato em execução e transversal
direção
Capítulo 9 [-]
κ d = κ d = 1 . 03
(
R y
R x
) 0 . 63
Capítulo 9 [-]
κ = Razão de viscosidade e viscosidade necessária Capítulo 13 [-]
λ = Razão dos raios de curvatura λ = R x / R y Capítulo 9 [-]
λ = Razão da espessura do filme e combinado
rugosidade
Capítulo 13 [-]
λ 1 = Parâmetro de estresse normal capítulo 5 [-]
λ = Expoente de Lyapunov Capítulo 11 [-]
ν = Coeficiente de Poisson Capítulo 12 [-]
ν cSt = Viscosidade cinemática com unidade cSt Capítulo 3 [cSt]
ρ = Densidade Capítulo 3 [kg m
-3
]
ρ p = Densidade de partícula Capítulo 14 [kg m -3 ]
ρ g = Densidade de graxa Capítulo 14 [kg m
-3
]
¯ ρ = Proporção de densidade compactada e não compactada Capítulo 9 [-]
¯ ρ c = Densidade adimensional ¯ ρ c = ρ ( p h ) / ρ 0 Capítulo 10 [-]
ρ 0 = Densidade à pressão ambiente Capítulo 3 [kg m
-3
]
σ = Estresse [Pa]
σ = Tensão superficial Capítulo 9 [N · m −1 ]
τ = Tensão de cisalhamento [Pa]
τ = Atraso de tempo Capítulo 11 [s]
τ = Vida mínima ( L 0 ) Capítulo 12 [s] [Revs]
τ y = Estresse de rendimento capítulo 5 [Pa]
τ y 0 = Tensão de escoamento em T = T 0 e pressão ambiente capítulo 5 [Pa]
τ c = Tempo característico τ c = η ρω 2 ˜ h 2
UE
Capítulo 10 [s]
τ L = Limitação da tensão de cisalhamento τ L = τ L 0 + ζp capítulo 5 [Pa]
τ L 0 = Limitando a tensão de cisalhamento à pressão ambiente capítulo 5 [Pa]
τ w = Tensão de cisalhamento da parede capítulo 5 [Pa]
τ y, ∞ = Estresse de rendimento após envelhecimento severo Capítulo 8 [Pa]
τ y, 0 = Esforço de rendimento da graxa fresca Capítulo 8 [Pa]
¯ τ y = Tensão de escoamento adimensional τ = τ y h c2 η 0 u m Capítulo 9 [-]
υ = Expoente de correlação Capítulo 11 [m]
ψ = Coeficiente de tensão normal capítulo 5 [s
-1
]
= Coordenada da circunferência do rolamento (ângulo) Capítulo 10 [rad]
ω = Frequência capítulo 5 [s
-1
]
ω = Parâmetro u av = ωu max Capítulo 6 [-]
Página 25
xxviii lista de abreviações
ω = Velocidade angular Capítulo 9 [rad · s −1 ]
ω eu = Pista interna de velocidade angular Capítulo 9 [rad · s
-1
]
ω o = Pista externa de velocidade angular Capítulo 9 [rad · s
-1
]
ω R = Rolos de velocidade angular Capítulo 9 [rad · s −1 ]
Subscritos
av = Meios de comunicação
0 = Referência ou início
x, y, z = em x, y, z
r = Direção radial
θ = Direção circunferencial
N = Newtoniano
NN = Não newtoniano
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C = muro
Página 26
1
Introdução
1.1 Por que lubrificar os rolamentos?
O movimento giratório pode ser usado para transportar e transmitir carga, facilitando o movimento com muito
baixo atrito e baixas taxas de desgaste, mesmo na ausência de lubrificação. O exemplo mais conhecido
onde isso é usado é uma roda, inventada pelos mesopotâmios em ca. 3500 AC. Lubrificação de
o contato roda-estrada (ou posteriormente roda-trilho) é difícil, mas mesmo na ausência de desgaste de lubrificação
as taxas são muito mais baixas do que, por exemplo, trenós ou sapatos deslizantes. O rolamento
base-se neste princípio, embora a configuração seja mais complexa, uma vez que, para transportar um
carga única, vários corpos rolantes são usados, os quais têm um contato duplo (com o anel interno
e o anel externo). Infelizmente, mesmo nos contatos aparentemente rolantes, ocorre deslizamento. Isto
é em parte devido à deformação elástica dos corpos em contato, o que achata os contatos
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em certa medida, e em parte devido à cinemática dos rolamentos. O primeiro efeito é geralmente
muito pequeno (e pode ser reduzido com o uso de materiais com alto módulo de elasticidade). O segundo
efeito é mais severo. O primeiro efeito é dominante nos contatos cônicos e cilíndricos
pistas de rolamento de rolos, que podem funcionar em níveis de atrito muito baixos (observe que isso não se aplica
contatos com flanges essas mancais). Para outros tipos de rolamentos, perfis deslizantes em
os contatos entre o elemento rotativo e os anéis apresentam apenas um ou dois pontos de
rolando. O deslizamento positivo ocorre entre esses pontos e o deslocamento negativo para esses pontos. Isto
é visualiz na Figura 1.1 para um rolamento autocompensador de rolos.
Na ausência de lubrificação, como estarão em contato íntimo, disponíveis em alta
atrito e desgaste nas áreas onde ocorre o deslizamento. Isso produzirá altas tensões perto do
superfície, levando tanto à redução da vida em fadiga do rolamento quanto ao desgaste.
A ocorrência de desgaste nas zonas dedeslizamento e a ausência de desgaste nos pontos de
a rolagem irá produzir um perfil de desgaste não uniforme nas pistas, levando novamente a altas tensões
nos pontos de deslizamento zero onde ocorreu menos desgaste, com uma redução correspondente em
a vida do rolamento. Isso não significa que os rolamentos não podem funcionar na ausência de
lubrificação, mas sem lubrificação a vida útil será prejudicada.
A separação total das superfícies em contato, ou 'lubrificação de filme completo', é preferível. Nesse caso
praticamente não há desgaste e a vida útil do rolamento será especificado pela fadiga. Se filme completo
as condições não são possíveis, os materiais devem ser preferencialmente "incompatíveis", o que significa que
Lubrificação com graxa em rolamentos , primeira edição. Piet M. Lugt.
© 2013 John Wiley & Sons, Ltd. Publicado em 2013 por John Wiley & Sons, Ltd.
Página 27
2 Lubrificação com graxa em rolamentos
Zero pontos deslizantes
Cone rolante
Figura 1.1 Deslizamento em um rolamento autocompensador de rolos. Reproduzido de Olofsson, 1997 C o Elsevier.
adesão e 'soldagem' podem ser evitadas. Isso pode ser feito usando elementos rolantes de cerâmica,
por exemplo, ou aplicando um revestimento adequado (ou tratamento de superfície) em uma ou ambas as superfícies
em contato. Às condições locais locais de deslizamento, um revestimento se desgastará e a vida útil do
o rolamento é determinado pela taxa de desgaste e espessura do revestimento. No entanto, o
a vida não lubrificada relativamente curta pode ser aumentada por esta solução. Uma vantagem
de usar lubrificação por fluido é a sua capacidade de se reparar após cisalhamento nos contatos devido à sua capacidade
para reabastecer os contatos (um mecanismo de autocura). Se uma quantidade suficiente de lubrificante para
disponível, isso acontecerá por tecer, respingos ou será induzido pelo fluxo pela geometria
do rolamento (efeito de bombeamento e redução centrífugas). No caso de lubrificação com graxa,
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ocorre principalmente por meio de sangramento de óleo, rotação, distribuição em gaiola e, em certa medida, por meio de um
força centrífuga induzindo fluxo em finas camadas de lubrificante.
1.2 História da lubrificação com graxa
A palavra 'graxa' é derivada da palavra latina 'crassus' que significa gordura. Já em 1400 AC,
tanto a gordura de carneiro quanto a carne bovina eram usadas como graxas de eixo em carruagens. Formas iniciais
de lubrificantes de graxa antes do século 19 eram baseados em triglicerídeos naturais, animais
gorduras e óleos, comumente conhecidos como 'graxa' (Polishuk [475]). 1 Processamento parcial de gorduras com
cal ou refrigerante cáustica produziriam graxas simples que eram eficazes como lubrificantes para eixos de madeira
1 A banha foi usada para a lubrificação de moinhos de vento tradicionais na Holanda.
Página 28
Introdução 3
e maquinaria simples. Os triglicerídeos são bons lubrificantes de limite que apresentam coeficientes baixos
de fricção, mas eles mostram estabilidade oxidativa pobre em condições elevadas.
Após a descoberta de petróleo nos EUA (Drake) em 1859, a maioria dos lubrificantes eram à base de minerais
óleo [450]. As primeiras graxas 'modernas' eram sabonetes de cal ou de cálcio, que hoje não são
muito usado em rolamentos. Eles podem, no entanto, ser usados desde que as temperaturas
continue abaixado. Mais tarde, foram desenvolvidos como graxas de alumínio e sódio, que podem acomodar
temperaturas mais altas. Até a Segunda Guerra Mundial apenas esses cálcio, sódio e alumínio
graxas foram usadas.
Nas décadas de 1930-1940, novos espessantes foram descobertos para graxas multiuso, com base em
cálcio, lítio e bário [450]. Em 1940, a primeira graxa de complexo de cálcio e lítio
patentes de graxa [182] foram emitidas. Hoje, mais de 50% do mercado ainda é composto por graxa de lítio.
As graxas de complexo de alumínio foram desenvolvidas na década de 1950 e as graxas de complexo de lítio na
1960s. O uso da poliureia teve início na década de 1980, principalmente no Japão.
Em 1992, um novo tipo de graxa foi inventado por Meijer [414], onde o espessante compreende um
mistura de um polímero de propileno de alto peso molecular e baixo peso molecular. Uma estrutura de graxa
poderia ser publicado por meio de têmpera rápida. Este tipo de graxa foi testado com sucesso
e é usado hoje, por exemplo, em rolamentos de fábrica de papel [73]. Outro exemplo é o nanotubo
graxa [271, 272].
Lubrificantes de graxa são usados em uma grande variedade de ambientes. Temperaturas operacionais para
As aplicações lubrificadas com graxa variam de abaixo de zero, -70
◦
C a temperaturas superiores a 300
◦
C
para aplicações em altas temperaturas. Eles também são usados em atmosferas de vácuo encontradas
por aplicações espaciais. Mais frequentemente, o ambiente operacional envolve atmosfera úmida e úmida
esferas, exposição à água salgada e muitos outros tipos de agentes corrosivos que afetam o
desempenho de rolamentos e elementos de máquina. Uma composição química da graxa
lubrificantes variam consideravelmente para acomodar a grande variedade de aplicações e extremos
em ambientes operacionais. A graxa é usada para lubrificação de rolamentos como um
fonte de lubrificação econômica e conveniente.
1.3 Lubrificação com graxa versus óleo
Como acima, a vida útil mais longa pode ser obtida se uma película lubrificante se separar totalmente
como superfícies de contato. Em um rolamento de rolos, isso é por meio da ação hidrodinâmica
onde o lubrificante é cortado entre os contatos do anel do rolo. Uma vez dentro desses contatos
a viscosidade torna-se tão alta, devido às altas pressões, que o vazamento (fluxo acionado por pressão)
fora do contato permanecerá muito pequeno. Será mais tarde, no Capítulo 9, que este
a espessura do filme depende da viscosidade do óleo e da velocidade do rolamento. Obviamente, um filme só pode ser
mantido se houver óleo disponível. Na lubrificação por banho de óleo, isso não é um problema, mas em
no caso da lubrificação com graxa, isso é mais difícil. Um graxa lubrificante irá gerar um
filme espesso no início da operação do rolamento, formado pela combinação de espessante
e óleo de base. O fluxo lateral ocorre devido à diferença de pressão dentro dos contatos do mancal e
ao lado das faixas. Pode haver muito pouco refluxo de volta para a pista e o rolamento pode
apresentar de fome, com filmes mais finos do que o esperado com base em EHL (Elasto-Hidrodinâmica
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Lubrificação) teoria.
Dentro dos contatos do mancal (micro) deslizamento ocorre e calor gerado gerado. No caso de
lubrificação a óleo, o óleo agirá como um refrigerante para o mancal, conforme o aumento da temperatura e
Página 29
4 Lubrificação com graxa em rolamentos
portanto, mantendo uma viscosidade e espessura de filme altas. Infelizmente, este é
não é possível na lubrificação com graxa. Não há fluxo aqui e, portanto, nenhum resfriamento
efeito pelo lubrificante.
Altas temperaturas, trabalho mecânico e o acúmulo de contaminantes causam envelhecimento do
lubrificante. No caso de lubrificação com óleo, isso será pequeno devido ao resfriamento e reabastecimento
açao. Infelizmente, o efeito do envelhecimento não pode ser negligenciado na lubrificação com graxa. O envelhecimento vai
Ocorrem principalmente através da oxidação do óleo de base e espessante e através da degradação
da estrutura. Uma longa vida útil, portanto, muitas vezes requerido reabastecimento periódico por meio de
relubrificação ativa (sistemas). Às vezes, o comportamento reológico específico da graxa cria
dificuldades em sistemas de lubrificação centralizada (bombeabilidade).
Apesar das desvantagens mencionadas acima, também existem vantagens claras no uso de graxa comoum lubrificante. Ser, os níveis de atrito são os mais baixos do que no caso da lubrificação com óleo, principalmente
devido à ausência de batedura, para além da fase de arranque. A próxima vantagem é uma facilidade
de operação. Os rolamentos vedados e com graxa permanente não banhos de óleo, que podem vazar.
Um rolamento bem projetado com graxa de boa qualidade não requer manutenção. Além disso, o
graxa irá cumprir uma função de vedação e formar uma barreira contra uma entrada de contaminantes no
pista, estendendo a vida útil do rolamento.
Para a seleção do óleo, os parâmetros são: viscosidade, propriedades de lubrificação de limite
(lubricidade) e tipo de aditivos. Na seleção da graxa como propriedades do espessante
dominar, mas novamente como propriedades do estoque de base do petróleo são importantes. Os principais parâmetros são:
consistência, faixa de temperatura operacional, propriedades de sangramento de óleo, viscosidade do óleo base,
propriedades de inibição de corrosão (aditivos) e capacidade de carga. Isso faz com que a graxa
seleção muito mais avançada do que seleção de óleo. Neste livro, os vários aspectos da graxa
a lubrificação em rolamentos será necessária, ou seja, a lubrificação do rolamento, a
lubrificação do selo, sistemas de lubrificação, técnicas de monitoramento de condição e métodos de teste.
No próximo capítulo (Capítulo 2) os mecanismos de lubrificação surgirão. Este capítulo vai
abordar muitos itens que serão apropriados nos capítulos seguintes, como 'espessura do filme'
(Capítulos 9 e 10), 'reologia' (Capítulo 5), 'fluxo' (Capítulo 6), 'sangramento de óleo' (Capítulo 7),
'envelhecimento' (Capítulo 8) e 'comportamento dinâmico' (Capítulo 11). Um grande capítulo neste livro é
dedicado à composição e propriedades da graxa para os vários tipos de graxa (Capítulo 3). Muito
tópico importante é a vida útil do rolamento, que é dada pela vida útil da graxa (Capítulo 4) e
a vida útil do rolamento (Capítulo 13) apoiada por um capítulo separado sobre configuração (Capítulo 12).
Finalmente, capítulos separados são dedicados à lubrificação de vedação (Capítulo 14), condição moni-
toramento (Capítulo 15), métodos de teste (Capítulo 16) e sistemas de lubrificação (Capítulo 17).
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2
Mecanismos de Lubrificação
2.1 Introdução
Em comparação com a lubrificação com óleo, a física e a química da graxa lubrificante em uma laminação
o rolamento hoje não é bem compreendido. No entanto, é certo que a graxa oferece o rolamento
com uma película lubrificante que é bolinha espessa o suficiente para (pelo menos parcialmente) separar uma laminação
elementos das pistas. Infelizmente, geralmente a espessura e / ou a 'lubricidade' de
este filme muda ao longo do tempo, levando um período limitado em que a graxa é capaz de lubrificar
o rolamento, geralmente denominado 'vida útil da graxa'. Este tempo é a preferência muito mais longo do que o
fadiga do rolamento. Ainda não está totalmente compreendido como este filme é gerado ou como
deteriora-se com o tempo e causa danos aos rolamentos e, em última instância, falha.
Embora uma previsão exata da espessura do filme e 'lubricidade' não conforme ser feita, é
certeza de que uma série de aspectos são muito importantes na previsão do desempenho do
graxa e / ou na seleção da graxa ideal para uma aplicação específica do rolamento. Exemplos
são a reologia (propriedades de fluxo da graxa), como características de sangramento, filme de óleo EHL
formação, formação de filme de limite, inanição, reabastecimento de trilhos, envelhecimento térmico (como
oxidação) e envelhecimento mecânico [374].
Outro aspecto importante na lubrificação com graxa em rolamentos é que a 'vida útil da graxa'
não é determinístico, ou seja, não há valor absoluto para isso e é dado por uma estatística
distribuição. Mesmo se os rolamentos rodados em condições muito bem controladas, como em
uma situação de laboratório, há a disseminação aproximadamente usual de falhas. A vida 'graxa' é
portanto, geralmente definido como L 10 , ou seja, o momento em que 10% de uma população de rolamentos
espera-se que falhado [280], semelhante à vida útil do rolamento. Se uma maior federal para necessária, um
Correção é necessária. Para evitar falhas de graxa, um rolamento pode ser relubrificado. Se possível,
isso deve ser feito bem antes que o fracasso seja esperado. Endereço, o intervalo de relubrificação
é definido como L 01 , que é o momento em que 1% de uma população de rolamentos deve ter
falhou [280].
Tudo isso e muito mais descartado neste livro em capítulos separados. Para dar ao leitor um
resumo e uma introdução a esses capítulos, os mecanismos possíveis em combinação com
os aspectos físicos da lubrificação com graxa fornecidos primeiro neste capítulo.
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© 2013 John Wiley & Sons, Ltd. Publicado em 2013 por John Wiley & Sons, Ltd.
Página 31
6 Lubrificação com graxa em rolamentos
2.2 Definição de Graxa
Graxa é definida como 'um produto sólido um semifluido ou dispersão de um agente espessante em um
lubrificante líquido. Outros ingredientes que conferem propriedades especiais também podem ser incluídos '[450].
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O óleo base é mantido da estrutura do espessante por uma combinação de Van der Waals equadros capilares [70]. As interações entre as moléculas espessantes são dipolo-dipolo, incluindo
ligação de hidrogênio [282] ou opções iônicas e de Van der Waals [197]. A eficácia destes
janela dependente de como essas fibras entram em contato umas com as outras. As fibras espessantes variam em comprimento
de cerca de 1-100 mícrons e tem uma proporção de diâmetro de comprimento de 10-100, onde essa proporção tem
foi correlacionado com a consistência da graxa para uma determinada concentração de espessante [518].
Às vezes, a graxa é chamada de óleo espesso (em vez de óleo espesso) [226, 230]. Selim, hum
graxa lubrificante mostra comportamento de fluxo semi-plástico visco-elástico dando-lhe uma consistência tal
que não vaza facilmente para fora do rolamento.
2.3 Condições Operacionais
O processo de lubrificação é diferente para diferentes diferenças e até mesmo para diferentes
tipos de rolamentos. Em altas temperaturas, a oxidação e a perda de consistência desempenham um papel importante. Não
temperaturas muito baixas, os altos valores de consistência e / ou viscosidade podem levar a
torque de fricção inicial. Uma janela de temperatura na qual uma graxa pode operar é introduzir
pelo fabricante da graxa ou pelo fabricante do rolamento e é determinado pela vida e
testes pendentes.
Em redução muito baixas, um rolamento pode ser preenchido com graxa porque as perdas por sair serão
ser mínimo. Isso implica que sempre haverá lubrificante suficiente nas entradas do
contatos e efeitos como a fome podem ser negligenciados. Em redução muito altas, a centrífuga
como imagem na graxa dentro do rolamento será tão alta que a maior parte da graxa será perdida no
os contatos muito rapidamente, levando à fome severa ou, no caso de rolamentos vedados, a um
contato anel externo-elemento rolante cheio demais. Uma definição de faixa de velocidade é mais ou menos a dada
na Tabela 2.1.
O mecanismo de lubrificação que será descrito abaixo normalmente se aplica a um rolamento em funcionamento
em velocidade média. Outras condições serão eliminadas em outra parte deste livro.
Tabela 2.1 Definição de faixas de velocidade. Aqui nd m é o produto da rotação
velocidade (r / min) e diâmetro médio do rolamento (mm).
Variedade nd m (mm / min)
Muito baixo < 40.000
Baixo 40 000 - 90 000
Médio 90 000 - 500 000
Alto 500 000 - 1 000 000
Muito alto 1 000 000 - 1.500.000
Ultra alto 1.500.000 - 3.000.000
Página 32
Mecanismos de Lubrificação 7
2.4 Como fases da lubrificaçãocom graxa
Existem aproximadamente duas fases para a lubrificação com graxa em funcionando funcionando sob constante
dições, consulte a Figura 2.1. Após preencher o rolamento com graxa e iniciar uma rotação do
rolamento, a graxa adequado a fluir. Como regra geral, cerca de 30% do valor
volume do rolamento deve ser preenchido com graxa. A quantidade de graxa disponível
nesta fase é, portanto, grande o suficiente para fornecer aos contatos do mancal um totalmente inundado
filme lubrificante.
Parte da graxa flui próximo às pistas de corrida, onde ficará devido à sua consistência
e parte da graxa encontra seu caminho dentro do rolamento, como sob como barras da gaiola ou na gaiola
bolsa. Durante esta 'fase de preparação', o comportamento do fluxo de graxa é governado pelo
projeto do rolamento, projeto da carcaça e propriedades reológicas da graxa.
O torque de atrito será grande devido à "viscosidade" relativamente alta da graxa e do
a temperatura do rolamento aumentará. À medida que mais e mais graxa flui do volume varrido
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do rolamento, o torque de atrito diminuir e também a temperatura, até um quase constante
estado de temperatura foi atingido. A 'fase de tomada' normalmente leva de algumas horas para
até 24 horas, dependendo da porcentagem de enchimento e da velocidade. Os exemplos dados serão em
Capítulo 11. Durante a maior parte desta fase, os contatos serão 'totalmente inundados' com graxa e
o filme consistirá de materiais graxos, ou seja, material espessante e óleo. Cisalhamento típico
taxas no contato são da ordem de 10 7 s
-1
e 10 4 s
-1
no bolso da gaiola. A graxa é
portanto, severamente 'funcionou' e a fração de graxa que participa por mais tempo no
o processo de fluxo irá degradar fortemente. O comportamento da graxa durante esta fase é determinado por
as propriedades reológicas da graxa. Graxa relativamente nova está localizada na gaiola
barras ou nos selos / protetores. Graxa altamente degradada pode ser encontrada nas pistas de corrida [111].
Uma espessura do filme durante esta fase pode mudar rapidamente em função da mudança do
propriedades reológicas da graxa severamente degradada nas trilhas. Que mudança no filme
espessura foi medida por Wilson em 1979 [616] em rolamentos de rolos cilíndricos e autocompensadores,
onde ele mostrou que o filme lubrificante formulou o valor que poderia ser esperado
com base no cálculo de lubrificação de óleo de base totalmente inundado. Em suas escolhas, a espessura do filme
diminuiu abaixo deste valor quase que instantaneamente. Os filmes espessos de lubrificante no início
indica que, pelo menos durante a operação inicial do rolamento, o material espessante entra no contato.
Essas faixas da espessura do filme foram feitas medindo a capacitância elétrica
da lacuna entre os elementos rolantes e como pistas (ver também, por exemplo, Heemskerk et al. [253],
Baly et al. [58] e Schrader [519]). Esta é uma técnica bastante complexa em que todos
os contatos são medidos ao mesmo tempo e onde apenas filmes relativamente espessos podem ser medidos.
Formação de reservatório: reologia
Fase de embrulho Fase de sangramento Filme severo
demolir
Espessura do filme: totalmente inundado
Reservatório consumido
Espessura do filme: EHL com fome, ocasional
quebra e adaptação do filme
Figura 2.1 As fases da lubrificação com graxa de rolamentos.
Página 33
8 Lubrificação com graxa em rolamentos
Portanto, as rejeições de contato único são feitas frequentemente onde uma única bola corre em um opticamente
disco de vidro revestido e a espessura do filme é medida usando técnicas de interferometria. Isto
torna possível medir filmes muito finos até alguns nanômetros. Esse único contato
feitas de foram feitas por Åström et al. [35], Williamson et al. [614] e Kaneta et al.
[309], usando uma pá para a graxa fornecer condições totalmente inundadas. Eles confirmaram
com essas técnicas que a espessura do filme é maior do que o filme de óleo de base totalmente inundado
grossura. A configuração óptica também tornou possível mostrar que os caroços do espessante de graxa eram
inserir o contato.
É apenas na fase inicial de preparação que existe uma situação de inundação total. Fluxo lateral, ambos
na entrada de um contato e no próprio contato Hertziano, reduzir o volume de lubrificante
nas trilhas ea fome ocorrerá. Isso também pode ser visto nas marcas de Wilson
[616], posteriormente confirmado por Barz [68], que mediu a espessura do filme no empuxo do rolo cilíndrico
rolamentos para tempos mais longos. Os filmes se tornam tão finos que o contato metal com metal ocorre muito
regularmente, o que foi definido por Wikström e Jacobson [613] que mediu o
capacidade em um rolamento autocompensador de rolos lubrificado com graxa.
2.5 Espessura do filme durante a fase de sangramento
Durante uma fase de sangramento, existem vários mecanismos possíveis para manter um lubrificante
filme. A graxa pode liberar óleo por sangramento [97] ou pela quebra da estrutura do espessante
nos contatos. Também pode fornecer simplesmente uma 'película de graxa' rígida, conforme referido por Scarlett [518],
que chamou isso de 'camada de alta viscosidade retida dentro da pista de rolamento'. É muito difícil
para investigar isso, uma vez que tão pouco óleo é necessário para a lubrificação. Por exemplo, Booser [93]
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operou um rolamento de esferas em apenas duas gotas de óleo inicial a 36.000 r / min por duas semanas a 100 ◦ C
antes de encontrar falhas! Então, se 'camadas de graxa' são encontradas em experimentos, essas camadas são
não necessariamente como camadas de lubrificante. Quantidades adicionais muito pequenas de óleo (sangrado) podem fornecer
lubrificação suficiente por tempos relativamente longos.
Por meio de espectroscopia FTIR (Fourier Transform Infra-Red), Cann et al. [116, 117]
Observadas camadas espessantes nas superfícies de uma máquina de bola no disco e presumiu que o filme
era formada por óleo base, engrossado com fibras espessantes quebradas. Isso pode muito bem ser anunciado
por trabalho mecânico na graxa, que é fortemente cisalhada na película fina altamente carregada
contatos, causando quebra da estrutura do espessante, adesão às superfícies [113] e
liberação de óleo, disponibilizar óleo grátis para definir.
Há um claro consenso na indústria de lubrificação e rolamentos de que propriedades de sangramento
de uma graxa lubrificante são importantes. Por exemplo, Kühl [347] descobriu que os rolamentos de rolos precisam
graxas com taxas de sangramento mais altas do que os rolamentos de esferas. Além disso, o trabalho de Azuma et al. [39] e
Saita [510] confirma que as propriedades de sangramento da graxa têm um impacto direto na vida da graxa.
É provável que ambos os efeitos (sangramento e quebra da estrutura da graxa) desempenhem um papel na
fornecer os contatos com o lubrificante, onde o mecanismo dominante depende do
condições de operação e / ou projeto do rolamento.
2.5.1 Rolamentos de esferas
Cann et al. [111, 112] investigaram uma composição química do lubrificante na graxa
rolamentos de esferas lubrificados retirados de R0F (rolamentos de esferas do tipo 6204, diâmetro do furo
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Mecanismos de Lubrificação 9
20 mm) 1 e testículos R2F (rolamentos de esferas do tipo 6209, diâmetro do furo de 45 mm). Em ambos os casos, o
a temperatura de operação era a mesma. Os rolamentos pequenos (com uma gaiola de aço) foram colocados em nd m =
335 000 mm rev / min e 670 000 mm rev / min, C / P = 65 e os rolamentos maiores (com
uma gaiola de polímero) e m = 97 500 mm rev / min, C / P = 3 e C / P = 10. O observado
diferenças nas condições de lubrificação não estavam relacionadas apenas ao tamanho do rolamento, mas mais provavelmente
causado por diferenças nas diferenças de operaçãoe carga. Para velocidade mais baixa, carga mais alta
No teste R2F, eles escrevem que bol a graxa é substituída, liberando óleo livre por meio da degradação.
Simultaneamente, a graxa é empurrada para o lado, nas vedações. Na próxima fase, a graxa é cortada
da vedação de volta para um canaleta, onde novamente se degradar em um lubrificante semelhante a óleo (embora
manchas de graxa também foram encontradas). Este lubrificante se move para as bolas no bolso. Óleo
foi encontrado nos bolsos da gaiola.
No teste de R0F de velocidade mais alta e carga mais baixa, nenhuma quantidade reduz de óleo livre poderia ser
encontrado. Isso significa que, sob essas condições, a graxa é cortada nos contatos e em
uma embolsa de gaiola onde é ultrapassada e cortada e onde o óleo é liberado. Conseqüentemente, contrário
para a velocidade mais baixa, teste de R2F de alta carga, a graxa nas proteções não pode servir como um óleo
reservatório.
Scarlett [518] nívelu o fluxo de graxa em um rolamento de esferas (furo de 1 3/4 polegada, nd m =
176 000 mm rev / min) com uma gaiola usinada de latão guiado por anel interno e menciona o
formação de 'almofadas' de graxa aderindo ao orifício da gaiola. Essas almofadas de graxa
tinha uma consistência maior com uma concentração de sabão maior do que uma graxa original. Escarlate
afirma explicitamente que isso é devido à perda de óleo por sangramento, que ocorre durante as primeiras 100 horas
de operação e, segundo ele, não contribui para a alimentação de óleo para o rolamento após isso.
Esta afirmação não é baseada em nenhum experimento neste artigo. Em seus testes ele encontrou
espessante fortemente degradado nas trilhas, mas não próximo às trilhas. Testes de teste de Scarlett
onde a graxa foi removida das tampas após o período inicial de preparo. Neste caso ele
encontrado desgaste precoce do rolamento. Isso significa que a graxa nas funções desempenha um papel importante na
lubrificação após a fase inicial. Ele investigou esse papel ainda mais por meio de experimentos
usando um marcador no óleo base de várias graxas apenas nas tampas. Surpreendentemente, ele não encontrou
fluxo de óleo ou graxa das tampas para o rolamento. Ele fez seus testes com vários
tipos de graxa! Uma conclusão semelhante foi alcançada por Milne et al. [423]. Scarlett concluiu que,
após o período de preparação, não há graxa ou fluxo de óleo de base dos recessos da caixa para o
o rolamento e postula que sua função é formar uma vedação bem ajustada para evitar o escapar
de lubrificante essencial do rolamento. Esses resultados são contrários ao que foi encontrado por Saita
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[510] que colocou o material traçador na graxa ao lado do rolamento e mediu o fluxo do traçador a partir deste
reservatório de graxa próximo ao rolamento em direção à pista de corrida, a partir do qual planejado que
esta graxa óleo ao sangrar!
Lansdown e Gupta [354] escrevem que há evidências claras de que em rolamentos de esferas o todo
da graxa está envolvida no processo de lubrificação, não apenas o óleo de base sangrado. Eles Possuem
desempenho igual em rolamentos de esferas folheados a graxa (uma técnica em que a graxa é aplicada no
superfície de rolamento) e no caso de lubrificação com graxa convencional. Em sua análise da bola
rolamentos, eles também escrevem que uma graxa adjacente às pistas é muitas vezes mais macia e tem um óleo mais alto
conteúdo, em seguida, uma graxa perto da parte externa das tampas do rolamento. Infelizmente, essas declarações
não são ilustrados com quaisquer provas, provas ou referências.
1 Para obter uma descrição dos testes de vida da graxa, consulte o Capítulo 16.
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10 Lubrificação com graxa em rolamentos
Contrariamente a isso, Dalmaz e Nantua [155] indicam novamente que o óleo base oferece o filme.
Eles testaram seis graxas de lítio em rolamentos de esferas de contato angular, variando a viscosidade do óleo base
e estrutura e concentração do espessante. Além disso, eles realizaram filme de contato único
espessura de espessura. Da mesma forma que Hurley [282], eles relatam que a espessura inicial do filme é
proporcional à concentração do espessante e maior que a do óleo base. No entanto, seu
os testes de vida do rolamento mostram que a vida do rolamento está relacionada apenas à viscosidade do óleo base e não ao espessante
tipo. Isso necessariamente que o 'filme de graxa' pode durar apenas muito brevemente e depois disso o filme vai
ser formada pelo óleo base apenas durante a maior parte da vida útil do rolamento. Este mecanismo
é confirmado por Saita [510] que determinada uma nova graxa para rolamentos rígidos de esferas e
rolamentos de rolos cilíndricos em um motor de tração para um trem de alta velocidade no Japão, onde
reservatórios de graxa foram feitos próximos ao rolamento. Suas indicam um fluxo de base
óleo de graxa (chamado sangramento de óleo) adjacente à pista, alimentando os contatos.
2.5.2 Rolamentos de Rolos
Parece que existe um maior consenso sobre os mecanismos de lubrificação em rolamentos de rolos. Aqui
claramente o sangramento de óleo é considerado o principal mecanismo de transferência de lubrificante para o
contatos giratórios (por exemplo, Booster e Wilcock [97]). Isso também foi encontrado no esférico
teste de rolamentos de rolos de Wilström e Höglund [611, 612] onde a graxa e o óleo base foram
usado e onde o torque de fricção igual foi medido. Mas e Magnin [402] investigaram a graxa
antes e depois de operar em rolamentos de rolos cônicos e encontrou um aumento da viscosidade do
graxa e teor de óleo reduzido sob as gaiolas. Isso implica que o sangramento da graxa ocorre a partir de
graxa localizada sob a barra da gaiola. No entanto, eles também mostram por meio do SEM a destruição
de fibras no canal adutor, confirmando mais uma vez Cann et al. [116, 117] Isento, isto é
que o filme de graxa consiste em óleo base engrossado com fibras de graxa quebradas.
2.6 Mecanismos de alimentação e perda durante uma fase de sangramento
De acordo com Wikström e Jacobsson [613], a espessura do filme durante a 'fase de sangramento'
é determinado por um balanço de massa de alimentação de óleo e perda para os contatos. Esse equilíbrio é
esquematicamente apagado na Figura 2.2. Em seu trabalho, eles assumem uma alimentação de lubrificante por sangramento de óleo,
por cisalhamento, quadro centrífugas e quadros capilares. O avanço por cisalhamento ocorre através, para
exemplo, a ação de cisalhamento da gaiola sem volume de graxa localizado nos ombros do rolamento ou
selos (ver, por exemplo, Cann et al. [111, 112]). Dentro do contato EHL, a pressão de contato irá conduzir
lubrificante fora do contato. A fração que é expulsa na direção de execução que pode ser
usado para lubrificar os contatos a seguir e, portanto, não é perdido. A fração que flui para fora
da pista, no entanto, não flui facilmente de volta e pode ser considerada como perdida. Oxidação e
uma polimerização não pode ser necessariamente considerada como parte dos 'mecanismos de perda'. Esses
processos também podem alterar as propriedades do lubrificante e ter um efeito indireto no filme
formação. A evaporação será relevante no caso de ar passando pelo mancal. Em alguns
tipos de rolamentos, as molduras centrífugas nas camadas de lubrificante podem ser tão altas que essas moldes induzem
flua na direção ou para longe do contato. Forças capilares, transparências impulsionadas por tensão superficial ou
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Efeitos 'Marangoni' (fluxo de camada fina devido a gradientes de temperatura), podem reabastecer o contato
[327]. Isso pode ser especialmente relevante no caso de baixa fome ou começos ocasionais e
pára. Finalmente, uma gaiola pode estar raspando ou redistribuindo o lubrificante nos trilhos [157].
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