Lubrificação
Lubrificação , introdução de qualquer uma das várias substâncias entre as superfícies deslizantes para reduzir o desgaste e o atrito. A natureza vem aplicando lubrificação desde a evolução do líquido sinovial, que lubrifica as articulações e as bursas dos animais vertebrados. Os povos pré-históricos usavam lama e juncos para lubrificar trenós para arrastar caça ou madeiras e pedras para construção. A gordura animal lubrificou os eixos dos primeiros vagões e continuou em ampla utilização até o surgimento da indústria do petróleo no século 19, após o que óleo cru tornou-se a principal fonte de lubrificantes. A capacidade de lubrificação natural do petróleo bruto tem sido constantemente melhorada por meio do desenvolvimento de uma ampla variedade de produtos projetados para as necessidades específicas de lubrificação do automóvel, avião, locomotiva a diesel, turbojato e energia maquinaria de cada descrição. As melhorias nos lubrificantes de petróleo, por sua vez, possibilitaram o aumento da velocidade e da capacidade de máquinas industriais e outras.

óleo de motor Óleo de motor, um lubrificante para motores de automóveis. Dvortygirl
Existem três variedades básicas de lubrificação: filme fluido, limite e sólido.
Lubrificação por filme fluido.
A interposição de uma película de fluido que separa completamente as superfícies deslizantes resulta neste tipo de lubrificação. O fluido pode ser introduzido intencionalmente, como o óleo nos mancais principais de um automóvel, ou não intencionalmente, como no caso da água entre um pneu de borracha lisa e um pavimento molhado. Embora o fluido geralmente seja um líquido, também pode ser um gás. O gás mais comumente empregado é o ar.
Para manter as peças separadas, é necessário que a pressão dentro do filme lubrificante equilibre a carga nas superfícies deslizantes. Se a pressão do filme lubrificante for fornecida por uma fonte externa, o sistema é dito ser lubrificado hidrostaticamente. Se a pressão entre as superfícies é gerada como resultado da forma e do movimento das próprias superfícies, no entanto, o sistema é lubrificado hidrodinamicamente. Este segundo tipo de lubrificação depende das propriedades viscosas do lubrificante.
Lubrificação limite.
Uma condição que se encontra entre o deslizamento não lubrificado e a lubrificação por filme fluido é referida como lubrificação de limite, também definida como aquela condição de lubrificação na qual o atrito entre as superfícies é determinado pelas propriedades das superfícies e propriedades do lubrificante além da viscosidade. Lubrificação limite engloba uma parte significativa dos fenômenos de lubrificação e comumente ocorre durante a partida e parada de máquinas.
Lubrificação sólida.
Sólidos como grafite e dissulfeto de molibdênio são amplamente usados quando os lubrificantes normais não possuem resistência suficiente à carga ou temperaturas extremas. Mas os lubrificantes não precisam assumir apenas formas familiares como gorduras, pós e gases; até mesmo alguns metais costumam servir como superfícies deslizantes em algumas máquinas sofisticadas.
Um lubrificante controla principalmente o atrito e o desgaste, mas pode, e normalmente realiza, inúmeras outras funções, que variam com a aplicação e geralmente estão inter-relacionadas.
Funções de controle.
A quantidade e o caráter do lubrificante disponibilizado para superfícies deslizantes têm um efeito profundo sobre o atrito encontrado. Por exemplo, desconsiderando fatores relacionados como calor e desgaste, mas considerando apenas o atrito entre duas superfícies lubrificadas com filme de óleo, o atrito pode ser 200 vezes menor do que aquele entre as mesmas superfícies sem lubrificante. Sob condições de filme de fluido, o atrito é diretamente proporcional à viscosidade do fluido (consulte a Tabela 1). Alguns lubrificantes, como derivados de petróleo, estão disponíveis em uma grande variedade de viscosidades e, portanto, podem satisfazer um amplo espectro de requisitos funcionais. Sob condições de lubrificação de limite, o efeito da viscosidade no atrito torna-se menos significativo do que a natureza química do lubrificante. Instrumentos delicados, por exemplo, não devem ser lubrificados com fluidos que atacariam e corroeriam os metais mais finos.
lubrificante | viscosidade relativa (ar = 1) | espessura mínima de filme típica em aplicações de rolamentos (pol.) | carga unitária típica em aplicações de rolamentos (lb por polegada quadrada) |
---|---|---|---|
ar | 1 | 0,00005–0,0004 | 1-10 |
agua | 33 | 0,0004–0,001 | 25-75 |
óleo | 1.000 | 0,002–0,004 | 200–500 |
O desgaste ocorre em superfícies lubrificadas por abrasão, corrosão e contato sólido com sólido. Lubrificantes adequados ajudarão a combater cada tipo. Eles reduzem o desgaste por contato abrasivo e sólido com sólido, fornecendo um filme que aumenta a distância entre as superfícies deslizantes, diminuindo assim o dano por contaminantes abrasivos e asperezas da superfície. O papel de um lubrificante no controle da corrosão de superfícies é duplo. Quando a máquina está ociosa, o lubrificante atua como um conservante. Quando o maquinário está em uso, o lubrificante controla a corrosão revestindo as peças lubrificadas com uma película protetora que pode conter aditivos para neutralizar materiais corrosivos. A capacidade de um lubrificante de controlar a corrosão está diretamente relacionada à espessura da película de lubrificante remanescente nas superfícies de metal e do produto químico composição do lubrificante.
Os lubrificantes também podem ajudar no controle da temperatura, reduzindo o atrito e eliminando o calor gerado. A eficácia depende da quantidade de lubrificante fornecida, da temperatura ambiente e do fornecimento de resfriamento externo. Em menor grau, o tipo de lubrificante também afeta a temperatura da superfície.
Outras funções.
Vários lubrificantes são empregados como fluidos hidráulicos em dispositivos de transmissão de fluidos. Outros podem ser usados para remover contaminantes em sistemas mecânicos. Os aditivos detergentes-dispersantes, por exemplo, suspendem as lamas e as removem das superfícies deslizantes dos motores de combustão interna.
Em aplicações especializadas, como transformadores e quadros de distribuição, os lubrificantes com altas constantes dielétricas atuam como isolantes elétricos. Para obter o máximo de propriedades de isolamento, um lubrificante deve ser mantido livre de contaminantes e água. Lubrificantes também atuam como fluidos de amortecimento de choque em dispositivos de transferência de energia ( por exemplo. , amortecedores) e em torno de peças da máquina, como engrenagens que estão sujeitas a altas intermitente carrega.
Uma grande variedade de lubrificantes está disponível. Os principais tipos são revisados aqui.
Lubrificantes líquidos e oleosos.
Produtos de origem animal e vegetal foram certamente os primeiros lubrificantes do homem e foram usados em grandes quantidades. Mas, por lhes faltarem inércia química e porque os requisitos de lubrificação se tornaram mais exigentes, eles foram amplamente substituídos por produtos de petróleo e por sintético materiais. Algumas substâncias orgânicas, como óleo de banha e óleo de esperma, ainda são usadas como aditivos devido às suas propriedades lubrificantes especiais.
Lubrificantes de petróleo são predominantemente produtos de hidrocarbonetos extraídos de fluidos que ocorrem naturalmente na Terra. Eles são amplamente usados como lubrificantes porque possuem uma combinação das seguintes propriedades desejáveis: (1) disponibilidade em viscosidades adequadas, (2) baixa volatilidade, (3) inércia (resistência à deterioração do lubrificante), (4) proteção contra corrosão ( resistência à deterioração das superfícies de deslizamento) e (5) baixo custo.
Lubrificantes sintéticos geralmente podem ser caracterizados como materiais líquidos oleosos neutros, geralmente não obtidos diretamente do petróleo, mas com algumas propriedades semelhantes aos lubrificantes de petróleo. Em certos aspectos, eles são superiores aos produtos de hidrocarbonetos. Sintéticos exibem maior estabilidade de viscosidade com mudanças de temperatura, resistência à abrasão e oxidação e resistência ao fogo. Como as propriedades dos sintéticos variam consideravelmente, cada lubrificante sintético tende a encontrar uma aplicação especial. Algumas das classes mais comuns de sintéticos e usos típicos de cada um são mostrados na Tabela 2.
lubrificante sintético | usos típicos |
---|---|
ésteres de ácido dibásico | óleo de instrumento, lubrificante de turbina a jato, fluido hidráulico |
ésteres de fosfato | fluido hidráulico resistente ao fogo, lubrificante de baixa temperatura |
silicones | fluido de amortecimento, base de graxa de baixa volatilidade |
ésteres de silicato | fluido de transferência de calor, fluido hidráulico de alta temperatura |
compostos de poliglicol éter | óleo de motor sintético, fluidos hidráulicos, compostos de formação e trefilação |
compostos de fluorol | fluido não inflamável, lubrificante extremamente resistente à oxidação |
Outra forma de lubrificante oleoso é a graxa, uma substância sólida ou semissólida que consiste em um agente espessante em um lubrificante líquido. Sabões de alumínio, bário, cálcio, lítio, sódio e estrôncio são os principais agentes espessantes. Os espessantes sem sabão consistem em tais compostos como argilas modificadas ou sílicas finas, ou materiais orgânicos como arilureias ou pigmentos de ftalocianina. A lubrificação por graxa pode ser mais desejável do que a lubrificação por óleo sob condições em que (1) a aplicação de lubrificante menos frequente é necessária, (2) a graxa atua como uma vedação contra a perda de lubrificante e entrada de contaminantes, (3) menos gotejamento ou respingos de lubrificante é necessário, ou (4) menos sensibilidade às imprecisões nas partes de acasalamento é necessária.
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