As Características e Classificação de Óleos para Engrenagens

Universidade de São Paulo

Escola de Engenharia de São Carlos

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Características e classificação de óleos para engrenagens

Guilherme Ramos Nicoleti – 8549813

1. Introdução

Lubrificantes utilizados em engrenagens possuem primordialmente duas funções: de arrefecimento do sistema e lubrificação dos dentes. Tais sistemas geram grandes perdas por atrito, logo a principal propriedade a ser analisada será a viscosidade do lubrificante. Ela deve ser escolhida atentamente, a fim promover o menor atrito possível, sem deixar de  atender outros requisitos de operação. Além disso, vale lembrar que muitas vezes o mesmo lubrificante da engrenagem é responsável pela lubrificação de rolamentos existentes no sistema, caracterizando outro ponto importante na escolha da viscosidade.

Sendo assim, as propriedades do lubrificante adequado dependem dos parâmetros de operação do sistema no qual será empregado, visto que engrenagens são mecanismos utilizados nas mais variadas aplicações mecânicas. Cargas, velocidade, taxa de redução e condições do ambiente são importantes nessa escolha.

1. Tipos de Engrenagem

Existem diferentes tipos de engrenagens utilizadas em aplicações mecânicas. Abaixo, há uma pequena classificação dos tipos mais utilizados.

1. Rodas dentadas: utilizadas para transmitir torque para componentes flexíveis, como correias e correntes;
2. Retas: tipo mais simples, com dentes dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. Utilizada em aplicações de baixa velocidade, visto que produz grande atrito e ruído;
3. Cônicas: utilizada para engrenamentos angulares. Podem ter diferentes formatos de dente (retos, espirais, helicoidais);
4. De dentes helicoidais: projetadas para promover um acoplamento gradual dos dentes. Consequentemente, permite uma atuação mais suave e silenciosa;
5. Parafuso de rosca sem fim: utilizadas para grandes reduções, podendo passar de valores como 1:300 em um único acoplamento;
6. Cremalheiras: compostas por uma engrenagem e uma barra reta dentada. Comum em portões, comportas e esteiras.

        

Além disso, podemos fazer uma distinção dos sistemas de engrenagens quanto ao seu enclausuramento:

1. Abertas

Sistemas de engrenagens onde não há uma proteção separando o ambiente interno do externo. Normalmente, sua lubrificação limita-se a aplicações manuais periódicas de graxa, fazendo com que o sistema opere em condições de lubrificação limítrofe na maior parte do tempo.

        Costumam operar com baixas cargas e baixa velocidade, e a constante reposição de lubrificante é necessária. Além disso, o sistema aberto é altamente sujeito a penetração de impurezas como poeira, areia e água.

1. Fechadas

Sistemas fechados possuem carcaças que protegem o sistema do ambiente externo. Em alguns casos, a própria máquina/motor pode fazer o papel da proteção. Essa condição permite maiores possibilidades de lubrificação, como sistemas de circulação de óleo e pressurização de linhas de distribuição de lubrificante.

        A maior parte dos sistemas de engrenagens são dessa forma (caixas de transmissão) e sua lubrificação depende das condições sob as quais o sistema estará sujeito.

1. Tipos de Lubrificação

        

        Nos projetos de engrenagens, existem três tipos mais comuns de lubrificação:

1. Manual: mais comum em engrenagens abertas, consiste na aplicação de graxa nas engrenagens com o auxílio de brochas, pincéis ou espátula. Em grandes engrenagens operando em baixas rotações com altas cargas, são utilizadas composições betuminosas, que possuem maior aderência à superfície se comparadas com graxas ou óleos. No entanto, não deve ser utilizado para operações contínuas, visto que o arrefecimento oferecido é praticamente nulo. Recomendado para velocidades tangenciais abaixo de 6 m/s.

1. Salpico: método onde parte dos dentes da engrenagem ficam submersas no lubrificante e, com o movimento natural, espirram óleo em outras regiões. Recomendado para velocidades tangenciais entre 4 e 15 m/s. O nível de óleo deve ser monitorado periodicamente pois, se muito alto, sua demasiada agitação favorece o aparecimento de espuma, além de aumentar as perdas do sistemas e, consequentemente, a temperatura. Se muito baixo, lubrificação e arrefecimento não serão suficientes. A tabela abaixo mostra os níveis recomendados (⅓ do dente) para diferentes tipos de engrenagens. Além disso, a temperatura também deve ser monitorada, pois seu aumento excessivo pode ter consequências graves: diminuição da viscosidade do óleo e degradação acelerada do mesmo, deformação de peças e aumento de folgas.

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1. Forçada: para velocidades tangenciais acima de 12 m/s, utilizam-se linhas pressurizadas de distribuição de óleo, gerando um spray de lubrificação nas engrenagens. Normalmente, o sistema é circulatório e possui dispositivos específicos para arrefecimento e filtragem do lubrificante utilizado, garantindo sua adequada viscosidade e limpeza.

1. Lubrificantes

        

        Em aplicações industriais e automotivas, os lubrificantes predominantes são os óleos e as graxas. Eles devem formar um filme no contato das superfícies e dentes, minimizando o atrito e prevenindo o contato metal-metal.