Um mancal de deslizamento completo possui diâmetro do eixo de 25 mm , com tolerância unilateral de . A bucha possui diâmetro de com tolerância unilateral de . A razão l/d é unitária. A carga é de 1110 N e o munhão gira a 1100 rpm . Se a viscosidade média é de 0,05512 Pa.s, encontre a espessura mínima de película, a perda de potência, e o fluxo lateral para a montagem de folga mínima.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um mancal de deslizamento completo com dimensões e tolerâncias específicas tanto para o eixo quanto para a bucha. A carga aplicada é de 1110 N, e o munhão está girando a 1100 rpm. A viscosidade do lubrificante é de . Precisamos encontrar três coisas:
  1. Espessura mínima da película: A menor distância possível entre o eixo e a bucha para garantir uma lubrificação adequada.
  2. Perda de potência: A energia perdida devido à fricção do lubrificante enquanto o munhão gira.
  3. Fluxo lateral: A quantidade de lubrificante que flui lateralmente para manter a folga mínima.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de mecanica dos fluidos, especialmente relacionados à lubrificação hidrodinâmica.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a folga mínima entre o eixo e a bucha. A folga é a diferença entre o diâmetro da bucha e o diâmetro do eixo, levando em conta as tolerâncias.
Dados:
  • Diâmetro do eixo: com tolerância unilateral de .
  • Diâmetro da bucha: com tolerância unilateral de .
Calculando os diâmetros máximos e mínimos:
  • Diâmetro mínimo do eixo: .
  • Diâmetro máximo da bucha: .
Agora, a folga mínima é:

Passo 3

Agora que temos a folga mínima, vamos determinar a espessura mínima da película de lubrificante. Em condições de mancal de deslizamento, a película de lubrificante deve ser suficiente para evitar contato direto entre o eixo e a bucha.
Considerando que a folga mínima já inclui a espessura da película de lubrificante, podemos assumir que a espessura mínima da película é igual à folga mínima:

Passo 4

Vamos agora calcular a perda de potência devido à viscosidade do lubrificante. A perda de potência em um mancal de deslizamento pode ser calculada pela fórmula:
onde:
  • é a carga (1110 N),
  • é a rotação em rpm (1100 rpm).
Primeiro, convertendo a rotação para rad/s:
Agora, calculando a perda de potência:
No entanto, sem o raio , podemos simplificar usando:
Sem o valor de , uma abordagem comum para mancal de deslizamento é usar a fórmula:
Onde é a velocidade tangencial, é a viscosidade, e é a espessura da película.
Calculando :
Agora, calculando :
Esse valor parece muito alto, então vamos revisar a fórmula. A perda de potência para revestimentos de película completa é geralmente:
Calculando com os valores:

Passo 5

Por último, vamos calcular o fluxo lateral necessário para manter a folga mínima. O fluxo lateral em um mancal de deslizamento pode ser determinado pela fórmula:
Onde:
  • ,
  • ,
  • .
Calculando :
Convertendo para :

Resposta

A espessura mínima da película é de , a perda de potência é de aproximadamente e o fluxo lateral necessário para a montagem de folga mínima é de cerca de .

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