Tribologia e Lubrificação
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Tribologia e Lubrificação


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ds será dada por R ds L , onde L é o comprimento axial do mancal, e sua
componente vertical será:
Rds Lcos\ue0be (6.12)
mas
ds=D
2
d \ue0be (6.13)
Figura 6.11 - Diagrama esquemático de um mancal radial com lubrificação 
 sólida e forças atuantes.
Portanto, a reação vertical total é dada por 
R\u2217L\ue09e D
2
\ue09f\u222b
\ue083\ue0c62 cos\ue0bed \ue0be=R\u2217L\u2217D (6.14)
que é igual à carga vertical aplicada W e, então:
R= W
D\u2217L (6.15)
Mas a potência dissipada por unidade de área da interface = m R V e, portanto, a potência total
dissipada na interface será:
\ue0bc=\ue0c2RV L\ue0c6D
2
(6.16)
\ue0bc=\ue0c2 W
D L
V \ue0c6D
2
(6.17)
\ue0bc=\ue0c2WV \ue0c6
2
(6.18)
Então o volume de desgaste Q a m W V p
Interessa, normalmente, o desgaste radial que é dado por
_____________________________________________________________________________ 
D
ds
d\uf071
R ds l cos\uf071
W
Carga suportada pela 
metade do mancal
Mancal
Eixo
L
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volume de desgaste
\ue0c6D L
(6.19)
e
desgaste radial \ue0b7 \ue0c2WV\ue0c6
\ue0c6D L (6.20)
ou
desgaste radial \ue0b7\ue0c2\ue0c6PV (6.21)
onde: P = carga por unidade de área projetada.
Pode-se deduzir das expressões anteriores que o fator P-V é valido para os dois tipos de
mancais desde que P seja considerada como a carga por unidade de área projetada.
Com boa aproximação, é possível especificar um certo fator P-V que não deve ser
excedido para uma determinada vida esperada. Uma prática mais correta é fornecer gráficos
pressão velocidade para um desgaste aceitável, como mostra a figura 6.12. Pode-se verificar,
por esse diagrama que o fator P-V, para um determinado valor de desgaste, é razoavelmente
constante, com exceção nos extremos de carga ou velocidade.
Figura 6.12 - Curva limite P-V típica para o PTFE para desgaste de 25 mm em 100 horas
O limite P-V de um mancal é o fator P-V para o qual um mancal falhará rapidamente
devido à fusão ou decomposição térmica.
Verificou-se que o volume de desgaste Q para um mancal plástico é proporcional ao
fator P-V da faixa usual de P-V. Pode-se, portanto, definir um coeficiente de desgaste K pela
equação
Q=K PV (6.22)
Pode-se verificar, por essa equação, que se o volume de desgaste for conhecido para
um valor P-V, K pode ser calcylado e o volume de desgaste para outros fatores P-V podem ser
determinados.
Deve ser salientado que o uso de fatores P-V não é limitado a mancais plásticos;fatores
semelhantes podem ser dados para outrs tipos de mancais e, em particular, para filmes de
lubrificantes sólidos ligados por resina.
6.3.3 Fatores que influenciam o desgaste em mancais plásticos:
_____________________________________________________________________________ 
107
105
10-2 1
Velocidade (m/s)
P
re
ss
ão
 (
N
/m
 
2 )
106
10-1
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A \u2013 Lubrificação. O desempenho de mancais plásticos pode ser melhorado pela lubrificação.
Lubrificação periódica pode aumentar o limite P-V de algumas centenas de por cento e, sob
condições de lubrificação contínua o funcionamento do mancal é limitado somente pela
resistência mecânica do plástico.
B \u2013 Temperatura e dissipação do calor. O limite P-V de um mancal é alcançado quando a
interface começa a fundir ou a se decompor térmicamente. O limite P-V é, portanto, afetado
pela temperatura ambiente. É afetado, também, pela elevação de temperatura na interface
em escorregamento e, então, pela dissipação de calor na interface. Em geral, a
condutividade térmica dos plásticos é baixa e deve-se adotar técnicas adequadas para
melhorar a dissipação do calor, como a adição de enchimentos condutores térmicos, como
pós metálicos e o uso de plásticos como revestimento fino de camisas metálicas. É possível
usar mancais intermitente, com valores de P-V aumentados, desde que o mancal seja
resfriado entre os períodos de operação.
6.3.4 Enchimentos e Plásticos Reforçados
Todos os tipos de mancais de plásticos podem ser executados em plásticos mesmo ou
com uma grande variedade de enchimentos ou reforços. Esses aditivos são usados com os
seguintes propósitos:
1 \u2013 Melhoria das propriedades mecânicas. Uma desvantagem dos mancais de plástico é a
falta de rigidez e resistência. Essas propriedades podem ser melhoradas com vários
aditivos, dos quais o mais comum é fibras de vidro picada. Ela aumenta a resistência ao
creep e possibilita ao mancal operar em valores mais elevados de P-V. No caso de mancais
fenólicos laminados, as propriedades do mancal são afetadas pelas do material laminado.
Os mais usados são papel, linho, lona e tecido de fibra de vidro. Em geral os materiais mais
grosseiros, como a lona, fornecem a maior resistência e dureza, enquanto os materiais
mais finos apresentam melhor usinabilidade e podem ser usados para componentes de
precisão.
2 \u2013 Melhoria das propriedades térmicas. Já foi comentado o uso de enchimento metálico
para melhorar a condutividade térmica e dissipação de calor. Uma desvantagem adicional
dos plásticos é que eles apresentam, geralmente, maior coeficiente de expansão térmica
que os metais. Devido a isso, os mancais de plásticos precisam, freqüentemente, ter uma
folga bem maior que outros mancais. Essa discrepância pode ser reduzida por enchimento
ou reforço do plástico, permitindo a confecção do mancal com tolerância mais fina.
3 \u2013 Melhoria do atrito e desgaste. Os aditivos mais comuns para melhorar as propriedades de
atrito e desgaste de mancais de plásticos são o grafite e o dissulfeto de molibdênio. Eles
podem aumentar os valores de P-V de uma ordem de grandeza (multiplicar por 10) e
diminuir o desgaste de duas a três ordens de magnitude. Apresentam, também, a
vantegem adicional de melhorar as propriedades térmicas e mecânicas do plástico.
6.4 Normas para Óleos Lubrificantes
6.4.1 Classificação das Viscosidades de Óleos Lubrificantes para Motores de Combustão
Interna
A classificação das viscosidades de óleos lubrificantes para motores de combustão
interna apresentadas neste item, são baseadas na norma SAE J300 de setembro 1980. Os
_____________________________________________________________________________ 
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graus SAE definidos na tabela 6.7 constituem uma classificação de óleos lubrificantes em
termos de viscosidade somente, não sendo considerada quaisquer outras características. Essa
recomendação é para uso dos fabricantes de motores na determinação do grau de viscosidade
do óleo lubrificante a ser utilizado em seus produtos, e para os comerciantes na classificação
dos óleos produzidos para consumo.
São definidas duas séries de graus de viscosidade na tabela 6.7, uma contendo a letra W e a
outra não. Os graus de viscosidade com a letra W são baseadas em uma viscosidade máxima
a baixa temperatura, bem como, em uma viscosidade mínima a 100°C. Óleos sem a letra W
são baseadas somente na viscosidade a 100°C. Um óleo de multiviscosidade é aquele que
apresenta viscosidade a baixa temperatura correspondente a um dos óleos W e viscosidade a
100°C dentro da faixa prescrita para um dos óleos sem W. Como cada grau W é definido com
base em uma viscosidade máxima, é possível para um óleo satisfazer os requisitos de mais de
um grau W. Ao classificar um óleo de multiviscosidade deve-se fazer referência somente ao
menor grau W satisfeito. Assim, um óleo que satisfaça os requisitos dos graus SAE 10W, 15W,
20W, 25W e 30 deve ser classificado como grau SAE 10W \u2013 30.
A tabela 6.7 fornece, também, a temperatura limite de bombeamento que é medida da
habilidade de um óleo para fluir através da bomba de óleo e garantir uma pressão adequada no
óleo do motor durante o estágio inicial de operação.
Tabela 6.7 - Grau de Viscosidade SAE para Óleos de Motores
Grau de Viscosidade Viscosidade (cP)
máx. na temperatura
(°C)
Temp. (°C) limite de
bombeamento
 Máx.
 Viscosidade