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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/64445
Type: | Dissertação |
Title: | Bancada teste para ensaio de lubricidade: desenvolvimento do sistema para medição de torque e validação dos resultados |
Title in English: | Test bench for lubricity testing: development of the system for torque measurement and validation of results |
Authors: | Gualberto, Victor Soares |
Advisor: | Rios, Maria Alexsandra de Sousa |
Keywords: | Lubricidade;Four Ball;Timken®;Bancada de teste tribológico |
Issue Date: | 2022 |
Citation: | GUALBERTO, Victor Soares. Bancada de teste para ensaio de lubricidade: desenvolvimento do sistema para medição do torque e validação dos resultados. 2022. 65 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Fortaleza, 2022. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Durante o funcionamento de todo equipamento mecânico sempre há peças em contato, de forma mais intensa ou menos intensa, onde há necessidade de lubrificação para a redução do desgaste ocasionado pelo contato. Concomitante a essa necessidade de lubrificação, há a busca incessante por combustíveis e lubrificantes renováveis que não sejam prejudiciais ao meio ambiente e, simultaneamente, atendam às necessidades de lubrificação do mercado. Sempre que há o desenvolvimento desses novos compostos, é necessária a realização de testes, dentre eles, o teste tribológico, cujo fim é avaliar a lubricidade do fluido e medir o desgaste das peças que estiverem em contato, e os testes de perda de carga. Portanto, surge também a necessidade do uso de um sistema mecânico capaz de permitir a realização dessas análises juntamente com a variação de parâmetros de teste. Neste trabalho, foram realizados experimentos em uma bancada de teste tribológico configurado como Timken® cujo objetivo é avaliar a lubricidade do lubrificante ou combustível em questão. Esta bancada analisa a lubricidade por meio de um transdutor de torque rotativo de 2 N.m conectado a dois eixos em ambas as extremidades. Para a coleta de dados de torque, foi utilizado um Arduino® Uno. Além disso, também foram realizados testes tribológicos em um reômetro Discovery HR-3, normatizado, configurado com o arranjo Four Ball a fim de comparar o desempenho da nova bancada de teste tribológico com uma máquina normatizada. Foram utilizados dois tipos de óleos: óleo mineral SAE 20W50, com aplicação para lubrificação de motores quatro tempos monocilíndricos de motocicletas e óleo sintético SAE 5W40 cuja aplicação é recomendada à lubrificação de motores de motocicletas de alto desempenho de quatro tempos. Foi verificado que o óleo mineral, para o teste efetuado, na máquina desenvolvida, apresentou os menores valores de torque, 0,14 N.m, sendo que o óleo sintético apresentou um valor de torque de 0,24 N.m, devido sua espessa camada protetora entre as superfícies em contato oriunda, principalmente, da sua maior viscosidade comparada ao óleo sintético. Além disso, as amostras lubrificadas com o óleo mineral também apresentaram menores valores de desgaste em comparação com o óleo sintético, sendo de 203,64 µm para as amostras lubrificadas com óleo mineral e 238 µm para as amostras lubrificadas com o óleo sintético. Já para os testes realizados no reômetro configurado com o Four Ball, as amostras de óleo mineral apresentaram torque e desgaste no valor de 17549,4 µN.m e 209,89 µm, respectivamente, contra 17579,8 µN.m e 224,45 µm, respectivamente, do óleo sintético. Outrossim, a nova bancada de testes apresentou o óleo mineral como o óleo, de acordo com as condições de teste e de acordo com o propósito do estudo, de melhor desempenho de lubricidade, devido às suas propriedades físico-químicas,assim como a máquina normatizada com a configuração Four Ball. |
Abstract: | During the operation of all mechanical equipment, there are always parts in contact, more or less intensively, where there is a need for lubrication to reduce the wear caused by contact. Concurrent with this need for lubrication, there is an incessant search for renewable fuels and lubricants that are not harmful to the environment and, at the same time, meet the market's lubrication needs. Whenever there is the development of these new compounds, it is necessary to carry out tests, among them, the tribological test, whose purpose is to evaluate the fluid lubricity and measure the wear of the parts that are in contact, and the pressure drop tests. Therefore, there is also a need to use a mechanical system capable of allowing these analyzes to be carried out together with the variation of test parameters. In this work, experiments were carried out on a tribological workbech configured as Timken® whose objective is to evaluate the lubricity of the lubricant or fuel in question. This bench analyzes the lubricity using a 2 N.m rotary torque transducer connected to two shafts at both ends. For the collection of torque data, an Arduino® Uno was used. In addition, tribological tests were also carried out on a Discovery HR-3 rheometer, standardized, configured with the Four Ball arrangement in order to compare the performance of the new tribological workbench with a standardized machine. Two types of oils were used: mineral oil SAE 20W50, used for lubricating single-cylinder four-stroke motorcycle engines, and synthetic oil SAE 5W40, whose application is recommended for lubricating high-performance four-stroke motorcycle engines. It was verified that the mineral oil, for the test carried out, in the machine developed, presented the lowest torque values, 0.14 Nm, and the synthetic oil presented a torque value of 0. 24 Nm, due to its thick protective layer between the surfaces in contact, mainly due to its higher viscosity compared to synthetic oil. In addition, samples lubricated with mineral oil also showed lower wear values compared to synthetic oil, being 203.64 µm for samples lubricated with mineral oil and 238 µm for samples lubricated with synthetic oil. As for the tests carried out in the rheometer configured with the Four Ball, the mineral oil samples showed torque and wear in the value of 17549.4 µN.m and 209.89 µm, respectively, against 17579.8 µN.m and 224.45 µm, respectively, of synthetic oil. Furthermore, the new workbench presented the mineral oil as the oil, according to the test conditions and according to the purpose of the study, with better lubricity performance, due to its physicochemical properties, as well as the standardized machine with the Four Ball configuration. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/64445 |
Appears in Collections: | DEME - Dissertações defendidas na UFC |
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