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A qualidade do acabamento da superfície, medida por Ra (rugosidade média) e Rz (altura máxima do pico ao vale), afeta diretamente o desgaste da vedação, os níveis de atrito e a longevidade geral do cilindro, com acabamentos ideais que prolongam a vida útil em 3 a 5 vezes.
A lubrificação hidrodinâmica ocorre quando a pressão do fluido cria uma película lubrificante espessa o suficiente para separar as superfícies de vedação das paredes do cilindro, fazendo com que as vedações “hidroplanem” e percam a eficácia de vedação, normalmente a velocidades acima de 0,5 m/s com lubrificação excessiva.
O envelhecimento da graxa ocorre por meio de processos de oxidação, degradação térmica, cisalhamento mecânico e contaminação que quebram a estrutura molecular do lubrificante, causando alterações na viscosidade, formação de ácido e perda das propriedades protetoras ao longo de 6 a 24 meses, dependendo das condições de operação.
O efeito stick-slip ocorre quando o atrito estático excede o atrito cinético nas vedações do cilindro, causando períodos alternados de aderência e movimento repentino que criam padrões de movimento característicos de “gagueira”.
Em aplicações com ar seco, as vedações de PTFE oferecem desempenho superior de baixo atrito e resistência química, enquanto as vedações de poliuretano proporcionam melhor resistência ao desgaste e capacidade de carga a um custo menor.
O cálculo da força de atrito em furos grandes requer a distinção entre atrito estático (descolamento) e atrito dinâmico (movimento). Geralmente, o atrito estático é 20-30% maior do que o atrito dinâmico, e levar em conta essa diferença é crucial para um dimensionamento preciso e um funcionamento suave.
A falha na lubrificação de contorno ocorre quando a película protetora de fluido entre a haste e a superfície do rolamento se rompe, permitindo o contacto direto entre as asperezas. Esse atrito gera calor intenso localizado e abrasão, que é a principal causa de riscos nas hastes dos cilindros.
A física da geometria do lábio da vedação resume-se ao gerenciamento da tensão de contato. Os designs com bordas afiadas geram alta pressão localizada para raspar as superfícies, enquanto os designs arredondados promovem uma cunha hidrodinâmica de óleo que reduz o atrito e prolonga a vida útil.
Os revestimentos MoS2 proporcionam uma camada lubrificante seca e permanente que adere à superfície metálica, permitindo que os cilindros operem milhões de ciclos sem óleo ou graxa suplementares, tornando-os ideais para indústrias “limpas”.
O “salto” do cilindro pneumático ocorre devido à natureza compressível do ar, em que o ar comprimido atua como uma mola, armazenando e libertando energia que causa oscilações quando o pistão atinge o fim do seu curso ou encontra resistência, criando um sistema de massa-mola-amortecedor com frequências ressonantes naturais.
