Um mancal de deslizamento possui diâmetro do eixo de 75 mm , com uma tolerância unilateral de -0,025 mm. O orifício da bucha possui um diâmetro de 75,125 mm e uma tolerância unilateral de 0,1 mm. O comprimento da bucha é de 37,5 mm. A velocidade do eixo é de 10 rps e a carga é de 3450 N . Para lubrificantes SEA 10, encontre a espessura mínima de película e a pressão máxima na película para a temperatura de operação de 65^circ C para uma montagem de folga mínima.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um mancal de deslizamento, que é basicamente um tipo de suporte para um eixo que desliza dentro de uma bucha. A gente precisa descobrir duas coisas: a espessura mínima da película de lubrificante e a pressão máxima nessa película. Para isso, vamos usar conceitos de hidrodinâmica de lubrificação e levar em conta as tolerâncias de fabricação, a velocidade do eixo, a carga aplicada, o tipo de lubrificante (SEA 10) e a temperatura de operação (65°C).

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a folga mínima entre o eixo e a bucha. A folga é a diferença entre os diâmetros do orifício da bucha e do eixo. Como temos tolerâncias, precisamos considerar as extremidades dessas tolerâncias para achar a menor folga possível.
O diâmetro do eixo é 75 mm com uma tolerância de -0,025 mm, então o menor diâmetro possível do eixo é:
De = 75 mm - 0,025 mm = 74,975 mm
O diâmetro do orifício da bucha é 75,125 mm com uma tolerância de +0,1 mm, então o maior diâmetro possível do orifício é:
Db = 75,125 mm + 0,1 mm = 75,225 mm
Agora, a folga mínima cmin = Db - De = 75,225 mm - 74,975 mm = 0,25 mm é a diferença entre esses dois diâmetros:

Passo 3

Com a folga mínima em mãos, vamos calcular a espessura mínima da película de lubrificante. Para isso, usamos a seguinte relação:
hmin = cmin - de
Onde hmin approx cmin = 0,25 mm é a deformação elástica do material sob a carga aplicada. Mas, para simplificar, vamos assumir que a deformação é pequena e negligenciável neste caso, já que não temos informações sobre o módulo de elasticidade. Assim, a espessura mínima da película será aproximadamente igual à folga mínima:

Passo 4

Agora, vamos calcular a pressão máxima na película de lubrificante. Para isso, usamos a fórmula básica da pressão em lubrificação hidrodinâmica:
pmax = Fpi De L
Onde:
  • pmax = 3450pi times 0,074975 times 0,0375 é a carga aplicada (3450 N),
  • pmax = 3450pi times 0,002812 é o diâmetro do eixo (74,975 mm, convertido para metros: 0,074975 m),
  • pmax = 34500,008839 é o comprimento da bucha (37,5 mm, ou 0,0375 m).
Vamos calcular:
pmax approx 390,776 kPa

Resposta

A espessura mínima da película de lubrificante é de aproximadamente 0,25 mm e a pressão máxima na película é de cerca de 390,8 kPa.

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