Modelagem do coeficiente de atrito em contatos lubrificados não-conformes. - Tertuliano, Iramar da Silva (2023)
A presente tese aborda a complexa problemática da modelagem do contato lubrificado elastohidrodinâmico (EHL), que se caracteriza por exigir elevado custo computacional e um demorado processo de resolução numérica. Com o objetivo de simplificar o desenvolvimento de projetos de elementos de máquina, pé proposta a criação de um modelo semi-analítico para o cálculo do coeficiente de atrito e da espessura do filme lubrificante em contatos EHL. Esse modelo busca facilitar sua aplicação em lubrificantes comerciais e em situações de regime misto de lubrificação. A metodologia adotada baseia-se em equações empíricas e aproximações, com exceção do cálculo da temperatura, que ´e resolvido numericamente. Para validar experimentalmente o modelo proposto, conduzimos testes no tribômetro MTM a temperaturas de 40C, 80C e 120C, com forças normais de 5, 10 e 28 N, e uma taxa de escorregamento relativo (SRR) de até 120%, mantendo uma velocidade constante de 2, 5 m/s. A validação do cálculo da espessura do filme lubrificante foi realizada no equipamento EHD2 a 40 C em condições de rolamento puro. Para obter dados de viscosidade em alto cisalhamento, empregamos o reômetro de alto cisalhamento USV, com taxas cisalhantes de até 107 s1. Os testes foram conduzidos utilizando não apenas o lubrificante base PAO6, mas também dois lubrificantes de transmissões manuais, dois de transmissões automáticas e um lubrificante de motor. Os resultados obtidos demonstram uma boa correlação entre os cálculos da espessura do filme lubrificante e os experimentos realizados no equipamento EHD2 em condições de rolamento puro, com erro em torno de 12%. Da mesma forma, os cálculos do coeficiente de atrito também apresentam boa concordância com os experimentos, com erro de no máximo 20%, especialmente em condições de carregamento mais elevado, mesmo quando se utilizam parâmetros de fluidos de referência, como o esquelano e uma mistura de PAO4 com 50% de PAO100. No entanto, observa-se uma menor precisão dos cálculos de atrito em temperaturas acima de 80C. Al´em disso, os resultados em regime misto também mostram uma boa relação entre os cálculos e os experimentos, com erro de no máximo 20%, exceto no caso do lubrificante de motor, possivelmente devido à presença de aditivos específicos.