Um mancal de lubrificação forçada é lubrificado com óleo SAE 20 fornecido à pressão de 207 kPa . O diâmetro do eixo é 44,45 mm com tolerância unilateral de -0,005 mm. A bucha possui um diâmetro de 44,53 mm, com uma tolerância unilateral de +0,1 mm. A razão l^prime / d= 1 / 2. A rotação do eixo é 3200 rpm . A carga radial é 4 kN . O reservatório é mantido a 50^circ C. Encontre a temperatura média de regime permanente da película. Encontre a espessura mínima da película, a temperatura máxima e a pressão de fornecimento de óleo. Estime o fluxo lateral volumétrico, a razão de perda de calor e o torque parasítico de atrito.

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um mancal de lubrificação forçada que está sendo lubrificado com óleo SAE 20. Precisamos encontrar vários parâmetros relacionados à película de óleo, como a temperatura média, a espessura mínima, a temperatura máxima, a pressão de fornecimento de óleo, entre outros. Para resolver isso, vamos utilizar conceitos de lubrificação hidrodinâmica, que envolvem entender como o óleo se comporta entre as superfícies em movimento para reduzir o atrito.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a folga entre o eixo e a bucha, que é essencial para determinar a espessura da película de óleo. A folga mínima ocorre quando o diâmetro do eixo está na menor tolerância e o diâmetro da bucha na maior tolerância.
Folga mínima = dbucha - (deixo - Deí
Folga mínima = 44,53,mm - (44,45,mm - 0,005,mm) = 44,53 - 44,445 = 0,085,mm í

Passo 3

Agora, vamos determinar a espessura mínima da película de óleo. Sabemos que a folga mínima que calculamos é a espessura da película quando o eixo está na menor tolerância.
Espessura mínima da película = 0,085,mm íí

Passo 4

Para encontrar a temperatura média de regime permanente da película, precisamos considerar o equilíbrio de energia na película de óleo. A temperatura média depende da temperatura do reservatório, da carga aplicada e das propriedades térmicas do óleo. Porém, como a temperatura do reservatório é 50^circ C e não há variação externa mencionada, podemos assumir que a temperatura média se aproxima de 50^circ C.
Temperatura média approx 50^circ C é

Passo 5

A temperatura máxima na película de óleo pode ser ligeiramente maior que a média devido ao atrito. Para uma estimativa simples, consideramos um aumento de temperatura devido ao calor gerado pelo atrito. Porém, sem dados específicos sobre a eficiência térmica, podemos manter a temperatura máxima igual à média como uma aproximação inicial.
Temperatura máxima approx 50^circ C á

Passo 6

A pressão de fornecimento de óleo já está dada no enunciado como 207,kPa. Essa é a pressão com a qual o óleo é introduzido no sistema para garantir a formação da película de lubrificante adequada.
Pressão de fornecimento de ó<=o = 207,kPa ãó

Passo 7

Para estimar o fluxo lateral volumétrico, usamos a fórmula da lubrificação hidrodinâmica que relaciona a espessura da película, a velocidade do eixo, e a viscosidade do óleo. No entanto, como não temos a viscosidade do óleo SAE 20 fornecida, vamos considerar que é necessária uma tabela ou dados adicionais para calcular este valor com precisão.
Fluxo lateral volumétrico = Necessita de dados de viscosidade é

Passo 8

A razão de perda de calor envolve comparar o calor gerado pelo atrito com o calor dissipada para o ambiente. Sem detalhes sobre a transferência de calor ou propriedades térmicas específicas, não podemos calcular exatamente esse valor. No entanto, sabemos que uma menor razão indica melhor dissociação térmica.
Razão de perda de calor = Necessita de dados adicionais ã

Passo 9

O torque parasítico de atrito é o torque necessário para vencer a resistência criada pelo atrito na película de óleo. Esse valor depende da viscosidade do óleo, da velocidade de rotação, e da geometria do mancal. Sem a viscosidade específica, não podemos calcular o torque com precisão, mas a fórmula geral é:
T = pi cdot eta cdot N cdot d^32 cdot l'
onde:
  • é a viscosidade do óleo
  • é a rotação em rpm
  • é o diâmetro do eixo
  • é a razão

Resposta

  • Temperatura média de regime permanente da película: aproximadamente 50^circ C
  • Espessura mínima da película: 0,085,mm
  • Temperatura máxima: aproximadamente 50^circ C
  • Pressão de fornecimento de óleo: 207,kPa
  • Fluxo lateral volumétrico: Necessita de dados de viscosidade para cálculo
  • Razão de perda de calor: Necessita de dados adicionais para cálculo
  • Torque parasítico de atrito: Necessita de dados de viscosidade para cálculo

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