Quais são os princípios avançados subjacentes aos sistemas de lubrificação modernos?

Quais são os princípios avançados subjacentes aos sistemas de lubrificação modernos?
Lubrificador de linha de ar pneumático com copo metálico da série XMAL (linha XMA)
Lubrificador de linha de ar pneumático com copo metálico da série XMAL (linha XMA)

Uma falha de lubrificação significa frequentemente uma falha da máquina. No entanto, a maioria das pessoas mal sabe o que faz com que um lubrificante funcione verdadeiramente sob tensão.

A lubrificação avançada baseia-se na formação de película de fluido, na proteção química e na monitorização em tempo real para reduzir a fricção e evitar o desgaste.

Já trabalhei com inúmeros engenheiros industriais que pensavam que "óleo é óleo" - até o seu equipamento falhar sob carga pesada. Vamos aprofundar a ciência que mantém as suas máquinas vivas.

[Índice].

O que é um modelo de lubrificação hidrodinâmica?

Quando duas superfícies metálicas se movem rapidamente com um lubrificante no meio, acontece algo notável - forma-se uma película de óleo completa que as mantém separadas.

O modelo de lubrificação hidrodinâmica1 descreve como a pressão do fluido suporta superfícies móveis, evitando o contacto direto entre metais.

Um diagrama de secção transversal que explica o modelo de lubrificação hidrodinâmica. A imagem mostra duas superfícies em movimento, completamente separadas por uma camada de óleo lubrificante. O movimento cria uma "cunha hidrodinâmica" de óleo, que gera pressão. Esta pressão, indicada pelas setas, suporta a carga externa na superfície superior, impedindo eficazmente qualquer contacto metal-metal.
modelo de lubrificação hidrodinâmica

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Num modelo de lubrificação hidrodinâmicaA superfície em movimento arrasta o lubrificante para uma fenda em forma de cunha. À medida que a velocidade aumenta, a pressão também aumenta. Esta pressão auto-sustentada cria uma película de óleo que suporta toda a carga.

Este modelo é muito utilizado em:

  • Conceção do rolamento
  • Caixas de velocidades
  • Conjuntos de cilindros pneumáticos sem haste
Parâmetro           Efeito na espessura da película
Viscosidade do lubrificantePelícula mais espessa             
Velocidade da superfície       Película mais espessa             
Carga               Película mais fina             
Temperatura         Película mais fina (menor viscosidade)

Se estiver a conceber ou a substituir componentes como um pneumático cilindro pneumático sem hasteA aplicação deste modelo ajuda a garantir um funcionamento estável com cargas variáveis.

Como é que os aditivos EP protegem efetivamente sob pressão extrema?

Quando a pressão e o calor ultrapassam o que o óleo normal consegue suportar, os aditivos entram em ação.

Aditivos EP2 formam camadas protectoras durante o contacto metálico a alta pressão, reduzindo o desgaste e a gripagem.

Um diagrama científico ampliado que ilustra o funcionamento dos aditivos de Extrema Pressão (EP). Mostra uma secção transversal de duas superfícies metálicas a serem forçadas uma contra a outra. No ponto de maior pressão, onde a película de lubrificante padrão falharia, as moléculas rotuladas como "Aditivo EP" são mostradas a reagir com o metal para formar uma nova e sólida "Camada protetora". Esta camada de sacrifício separa fisicamente as duas superfícies metálicas, evitando o desgaste e a gripagem.
Aditivos EP

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Aditivos de extrema pressão (EP) reagem quimicamente com as superfícies metálicas. Sob cargas e temperaturas elevadas, formam películas de sulfureto ou de fosfato que impedem a soldadura entre superfícies em contacto.

Tipos comuns de aditivos EP:

Estes são fundamentais para:

  • Óleos para engrenagens
  • Fluidos hidráulicos
  • Ferramentas pneumáticas de alta carga

Na nossa indústria, muitos utilizadores de cilindros de ar sem haste confundem lubrificação visível com proteção adequada. Mas A proteção EP ocorre de forma invisível, a nível molecular-especialmente durante choques súbitos ou ciclos de trabalho pesados.

Quais são as formas modernas de medir a espessura da película de óleo?

Não se pode melhorar o que não se mede. E na lubrificação, os microns são importantes.

As técnicas modernas de medição da película de óleo incluem ultra-sons, capacitância e interferometria ótica4.

Uma infografia técnica que apresenta três métodos modernos de medição da espessura da película de óleo em três painéis distintos. O primeiro painel, denominado "Ultra-sons", mostra um sensor que utiliza ondas sonoras. O segundo painel, denominado "Capacitância", ilustra o princípio da medição da capacitância eléctrica com o óleo como dielétrico. O terceiro painel, denominado "Interferometria ótica", mostra como os feixes de luz são utilizados para criar e analisar padrões de interferência.
interferometria ótica

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No passado, a espessura da película de óleo era frequentemente adivinhada. Atualmente, dispomos de ferramentas de precisão:

Método                   Princípio                         Exemplo de aplicação             
Sensores de ultrassom   Refletividade das ondas sonoras       Rolamentos, compressores           
Sensores de capacitância Resistência eléctrica baseada em lacunas   Medição de película fina em engrenagens 
Interferometria óticaInterferência de ondas luminosas         Laboratórios de I&D, ensaios de superfícies       

Para empresas como a nossa, que trabalham com cilindros pneumáticos sem hasteEsta tecnologia ajuda-nos a conceber melhores vedantes deslizantes e unidades de acoplamento magnético - assegurando que a película de óleo é mantida sob movimento linear de alta velocidade.

Conclusão

A lubrificação avançada é uma mistura de física, química e deteção de precisão.

Perguntas frequentes sobre os princípios avançados de lubrificação

O que é a lubrificação hidrodinâmica?

Trata-se de um mecanismo de pressão de fluido que separa as superfícies móveis para evitar o contacto metálico.

Porque é que os aditivos EP são importantes na lubrificação?

Protegem quimicamente as peças metálicas quando a película de óleo se rompe sob pressão extrema.

Como é que a espessura da película de óleo é medida atualmente?

Com sensores de ultra-sons, de capacitância e ópticos para um feedback preciso em tempo real.

A Bepto oferece cilindros sem haste que não necessitam de lubrificação?

Sim. Os nossos desenhos minimizam o desgaste e apoiam o desempenho da lubrificação a longo prazo.

A lubrificação pode reduzir o tempo de inatividade das máquinas industriais?

Sem dúvida. Uma lubrificação adequada previne o desgaste, prolonga a vida útil e evita paragens dispendiosas.

  1. Fornece uma explicação detalhada do regime de lubrificação hidrodinâmica, incluindo a formação da película de fluido e os princípios da equação de Reynolds que a regem.

  2. Explica os mecanismos químicos pelos quais os aditivos EP reagem com as superfícies metálicas sob carga e temperatura elevadas para formar uma camada protetora e sacrificial.

  3. Oferece informações aprofundadas sobre os dialquilditiofosfatos de zinco (ZDDPs), um aditivo anti-desgaste crucial, detalhando a sua função química, aplicações e história na lubrificação.

  4. Explica os princípios científicos da utilização da interferência de ondas de luz para obter medições altamente precisas e não invasivas da espessura da película de lubrificante em investigação e desenvolvimento.

Chuck Bepto

Olá, sou o Chuck, um especialista sénior com 15 anos de experiência na indústria pneumática. Na Bepto Pneumatic, concentro-me em fornecer soluções pneumáticas de alta qualidade e personalizadas para os nossos clientes. As minhas competências abrangem a automatização industrial, a conceção e a integração de sistemas pneumáticos, bem como a aplicação e a otimização de componentes-chave. Se tiver alguma dúvida ou quiser discutir as necessidades do seu projeto, não hesite em contactar-me através do endereço chuck@bepto.com.

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