Um mancal de deslizamento possui diâmetro do eixo de 75 mm , com uma tolerância unilateral de
. O orifício da bucha possui um diâmetro de 75,125 mm e uma tolerância unilateral de
. O comprimento da bucha é de
. 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
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:
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:
Agora, a folga mínima
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:
Onde
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:
Onde:
-
é a carga aplicada (3450 N), -
é o diâmetro do eixo (74,975 mm, convertido para metros: 0,074975 m), -
é o comprimento da bucha (37,5 mm, ou 0,0375 m).
Vamos calcular:
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.