www.sfeditora.com.br - Ano III - Edição 5
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LANÇAMENTO DA REVISTA Revista Grafeno Nanotecnologia | Materiais de Fronteira
O material Grafeno é uma camada de átomos de carbono organizados em estruturas hexagonais tendo a espessura de um átomo. É o material mais fino conhecido pelo homem com esta espessura, mas apesar disso é muito forte, sendo acima de 100 vezes mais forte que o aço. Se apresenta de forma flexível, transparente e impermeável. Pode ser combinado com elementos tais como gases, metais, etc, para produzir outros materiais com melhores propriedades. O grafeno se origina a partir da grafita, que é um minério encontrado na natureza em minas ou em céu aberto, levando alguns países que o possuem a uma grande vantagem e neste ponto o Brasil está entre os mais favorecidos. As técnicas de conversão da grafita para grafeno são diversas e a maioria protegida por patentes. Pesquisadores a nível mundial estão empenhados a conhecer em profundidade suas várias propriedades e possíveis aplicações. Para atender este mercado de um material que pode mudar o mundo o Grupo Aprenda está lançando a revista Grafeno. Inicialmente prevista para ser publicada em 3 edições anuais, deve ter ainda este ano sua edição de estreia. Conta como editor chefe Prof Dr Marco Colosio e Sub Editor Prof Dr Leandro Berti. Dois reconhecidos estudiosos e entusiastas deste material. Inscreva-se por email a contato@revistagrafeno.com.br para receber as edições, em formato digital ou impressa, quando ocorrer evento em que se faça necessária sua distribuição física. E se você for acadêmico ou técnico da área e tiver artigos para publicar, encaminhe a nós para verificarmos a possibilidade de publicá-lo. E se você for fornecedor de equipamentos, periféricos, componentes e/ou serviços, participe. Consulte-nos sobre as alternativas de anúncios e patrocínios. Venha participar conosco deste futuro promissor!
Iniciativa:
Apoio:
09
CONTEÚDO
22
33 41
AGOSTO 2021 - NÚMERO 05
Usinagem ciclóide externa no centro de engrenagens KAPP NILES KX 300 P
CAPA
COLUNAS
06
Editorial Engrenando outra vez Desculpem o trocadilho, mas me parece perfeito para o momento atual. Talvez já o tenha usado em ocasião anterior, mas desculpem outra vez, a situação se repete. E não é da pandemia o assunto. O tema é a nossa economia.
EQUIPE DE EDIÇÃO SF Editora é uma marca da Aprenda Eventos Técnicos Eireli
EVENTO
07
The Brazilian Gear Conference ITA-WZL 2021 Confirmada para os dias 09 e 10 de novembro de 2021 no, a próxima edição do evento “The Brazilian Gear Conference ITA-WZL” (BGC21) está
(19) 3288-0437 Rua Ipauçu, 178 - Vila Marieta, Campinas (SP) www.sfeditora.com.br www.aquecimentoindustrial.com.br Udo Fiorini Publisher udo@sfeditora.com.br • (19) 99205-5789 Mariana Rodrigues Redação Diagramação marianar205@gmail.com • (19) 3288-0437 André Júnior Vendas andre@grupoaprenda.com.br • (19) 3288-0437
As opiniões expressadas em artigos, colunas ou pelos entrevistados são de responsabilidade dos autores e não refletem necessariamente a opinião dos editores.
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 3
CONTEÚDO
AGOSTO 2021 - NÚMERO 05
ARTIGOS
09 18 22
41
Engrenagens de Anel (Girth Gears) e seus desafios (PARTE 2) João Ignacio Ibañez O presente trabalho é focado em apreciações sobre a lubrificação de transmissões por Engrenagens de Anel e seus respectivos pinhões. Serão enfatizadas algumas possibilidades tradicionalmente usadas nestas aplicações. Retífica com Ferramentas com Revestimento Galvânico de CBN Dipl.-Ing. (FH) Klaus Bauer e Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Uebel Ainda há vida no velho cão - este poderia ser um resumo da última década em termos de retificação de perfil de engrenagens e perfis com ferramentas não dressáveis, revestidas galvanicamente usando CBN (nitreto de boro cristalino cúbico) como material de corte. Análise e Simulação NVH de Eixos dos Veículos Elétricos PhD. Ing. D. Marano, Ing. L. Pascale, Dipl. Ing. J. Langhart,. Dr. Ing. S. Ebrahimi, Dipl. Ing. T. Giese KISSsoft AG, Switzerland. Versão em português: Dipl. Ing. J. L. Piña - Lic. V. Busacca Estudio Piña S.R.L. KISSsoft Latin American Partner A indústria automotiva está continuamente desenvolvendo novas arquiteturas de trem de acionamento eletrificado e tecnologias de veículos para otimizar o consumo de combustível do veículo e reduzir o dióxido de carbono (CO2) e outras emissões de poluentes para cumprir os regulamentos. Evoluindo Junto com a Tecnologia de Engrenagens Sidnei Bincoletto, Gerente de Capacitação Técnica da MobilTM Registros históricos mostram que as engrenagens são utilizadas desde 1.000 A.C. e estão presentes desde simples rodas dentadas até em equipamentos mais complexos.
ÍNDICE DE ANUNCIANTES Página
Empresa
Contato
2ª capa
Revista Grafeno
www.aquecimentoindustrial.com.br/publicacoes/ revista-grafeno/
3ª capa
Metalurgia
www.metalurgia.com.br
4ª capa
Kapp Niles
www.kapp-niles.com
página 7
The Brazilian Gear Conference ITA-WZL 2021
www.bgc21.ita.br
página 6
KISSsoft
www.kisssoft.com/pt
Portal Aquecimento Industrial
www.aquecimentoindustrial.com.br
páginas 5, 44
4 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
EDITORIAL
ENGRENANDO OUTRA VEZ
D
esculpem o trocadilho, mas me parece per-
Análise e Simulação NVH de Eixos dos Veículos
feito para o momento atual. Talvez já o tenha
Elétricos - Autores: PhD. Ing. D. Marano, Ing. L. Pas-
usado em ocasião anterior, mas desculpem
cale, Dipl. Ing. J. Langhart,. Dr. Ing. S. Ebrahimi, Dipl.
outra vez, a situação se repete. E não é da pandemia o
Ing. T. Giese, KISSsoft AG, Switzerland. A versão em
assunto. O tema é a nossa economia. Escrevo edito-
português foi gentilmente ofereceida por Dipl. Ing. J.
riais por quase 15 anos em várias de nossas revistas,
L. Piña - Lic. V. Busacca Estudio Piña S.R.L. KISSsoft
dezenas deles, e o título que eu mais gostaria de ter
Latin American Partner.
publicado deveria ser: “A Economia Engrenou! O Bra-
Evoluindo junto com a tecnologia de engrenagens,
sil deu certo!”. Infelizmente até agora não tive essa
escrito por Sidnei Bincoletto, Gerente de Capacitação
possibilidade. Oxalá eu tenha oportunidade de publi-
Técnica da Mobil.
cá-lo, de preferência o mais rápido possível. Esperan-
Boa Leitura!
ça é que não me falta, seja lá o dirigente máximo da nação quem for.
Udo Fiorini, editor
Não posso deixar de comentar sobre um dos temas abordado nesta edição, que versa sobre a realização do Brazilian Gear Conference ITA-WZL 2021. Abreviada como BGC21, este evento tem sua realização confirmada, em formato presencial, para os dias 09 e 10 de novembro de 2021 nas instalações do Parque Tecnológico de São José dos Campos, interior de São Paulo. “The Brazilian Gear Conference ITA-WZL” é uma das iniciativas de cooperação entre o ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) e o WZL, Werkzeugmaschinenlabor – Laboratório da Universidade RWTH Aachen, Alemanha. Veja mais sobre o evento nesta edição, inclusive a programação. Os seguintes artigos são apresentados nesta edição: Engrenagens de Anel, Girth Gears, e seus desafios, Parte 2. Escrito por João Ignacio Ibañez, consultor técnico com longa experiencia na área de acionamentos mecânicos. Retífica com Ferramentas com Revestimento Gal-
A revista Industrial Heating é disponibilizada gratuitamente na área de PUBLICAÇÕES no site Portal Aquecimento Industrial, junto dos Artigos e Colunas mais relevantes sobre a indústria n o Brasil e no mundo.
vânico de CBN. Escrito pelos autores: Dipl.-Ing. (FH) Klaus Bauer e Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Uebel; ambos são responsáveis pelo suporte ao cliente e engenharia de aplicação de ferramentas na KAPP NILES, Alemanha.
ACESSE
E CONFIRA ÀS PUBLICAÇÕES
Revisão da tradução gentilmente efetuada por Alex Welter, diretor da Weltec, e Oliver Wallis, gerente
aquecimentoindustrial.com.br/publicacoes/
técnico da Kapp Tec. Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 5
EDITORIAL APÓS QUASE 41 ANOS, ANTONIO CARLOS ZAMBON SE APOSENTA DA EATON
6 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
EVENTO
THE BRAZILIAN GEAR CONFERENCE ITA-WZL 2021
C
onfirmada para os dias 09 e 10 de novembro
metal-mecânico, eólico, de energia e, entre outros. O
de 2021 no, a próxima edição do evento
objetivo do evento é o compartilhamento, entre meios
“The Brazilian Gear Conference ITA-WZL” (BGC21)
acadêmico e industrial, do conhecimento considerado
está chegando! Uma das iniciativas de cooperação
como estado-da-arte em projeto, fabricação e testes
entre o ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica) e
de engrenagens e sistemas de transmissão de potência.
o WZL (Werkzeugmaschinenlabor – laboratório da
A edição de 2021 irá explorar como destaque
Universidade RWTH Aachen, Alemanha), o BGC21
tópicos relacionados à Indústria 4.0, em especial a
será realizado na forma presencial nas instalações do
Manufatura Aditiva, além de novas demandas do
Parque Tecnológico de São José dos Campos.
mercado de engrenagem como Mobilidade Elétrica e
O BGC21 é uma resposta aos anseios da indústria
Energia Sustentável. Nos moldes da edição anterior,
brasileira de engrenagens por soluções tecnológicas
o evento se estrutura pela união de apresentações
e pesquisas inovadoras. O público estimado para os
temáticas, exposição de tecnologias in loco e visitas
dois dias de evento é composto por profissionais do
guiadas ao laboratório CCM-ITA. O conteúdo está
Brasil e do mundo dos setores automotivo, aeronáutico,
organizado em dois dias de evento, por agrupamento
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 7
EVENTO de temáticas. No dia 09 de novembro, as atividades se concentrarão sobre tecnologias de fabricação, enquanto o conteúdo de projetos e testes será abordado no segundo dia, 10 de novembro. A agenda foi definida para explorar
LEIA ONLINE
os temas na forma de estado-da-arte e casos de sucesso na parceria acadêmico-industrial. As palestras serão oferecidas por integrantes do ITA e do WZL, além de profissionais da indústria. Já estão confirmados palestrantes das empresas Alkimat, Eaton, Eigendauer, Gerdau, Randon, Rio Energy, StarSU e Zen. Entre as apresentações, o evento disponibilizará um espaço para exposição tecnológica. A
E CONFIRA ÀS PUBLICAÇÕES
área será um ponto de união entre stands e confraternização entre os participantes durante o coffee-break e almoço. Ela oferece, em um mesmo ambiente, um espaço para conhecer e experimentar tendências tecnológicas e expandir seu networking com as diversas organizações presentes. Ao final de cada dia, será reservado um período para visita guiada às instalações do CCM-ITA, com demonstração dos mais recentes desenvolvimentos de engrenagens e transmissões
A revista Industrial Heating é disponibilizada gratuitamente na área de PUBLICAÇÕES no site Portal Aquecimento Industrial, junto dos Artigos e Colunas mais relevantes sobre a indústria no Brasil e no mundo.
liderados pelos pesquisadores do ITA em parcerias com a indústria. O BGC21 está sendo especialmente preparado para atender os protocolos sanitários do cenário de combate à disseminação do COVID-19. Entre outras medidas, um amplo auditório com capacidade de 800 pessoas permitirá acomodação com distanciamento seguro. A área de exposição, em ambiente semi-aberto, viabilizará boa circulação de ar. As inscrições, por meio de website dedicado (www.bgc21.ita.br), serão realizadas até o início de outubro e, também por essa razão, o evento de 2021 contará com vagas limitadas. Corra garantir a sua vaga e, no caso de qualquer dúvida quanto, não hesite em entram em contato diretamente com a organização, escrevendo para o endereço eletrônico bgc21@ ccm-ita.org.br. Por Ronnie Rego, Instituto Tecnológico de Aeronáutica – ITA, ronnie@ita.br. 8 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
aquecimentoindustrial.com.br/publicacoes
CONTEÚDO TÉCNICO
ENGRENAGENS DE ANEL (GIRTH GEARS) E SEUS DESAFIOS (PARTE 2) Por João Ignacio Ibañez
1. Obejtivo: O presente trabalho é focado em apreciações sobre a lubrificação de transmissões por Engrenagens de Anel e seus respectivos pinhões. Serão enfatizadas algumas possibilidades tradicionalmente usadas nestas aplicações. Idealmente (EA)s deveriam trabalhar por décadas sem danificações nos flancos dos dentes, eventuais desgastes abrasivos seriam contornados pela inversão da engrenagem . No entanto, por serem engrenagens “ abertas” é virtualmente impossível prevenir algum tipo de desgaste devido, em parte, à ambientes altamente contaminados e à falta de vedações eficientes.
2. Introdução
O
parametrizada pelas seguinte relação:
desafio técnico proposto pelas Engrenagens de Anel, passa pelos procedimentos relativos a sua lubrificação e manutenção. Sobretudo
λ=
hmin
——
(01)
Ra
é importante enfatizar que, mesmo a mais cuidadosa lubrificação , usando o melhor dos lubrificantes ,
Em que:
somente tem efeito protetivo parcial, em relação à sobre
λ = espessura específica de película
cargas nos flancos dos dentes . Exemplificando, em
hmin = espessura mínima de película lubrificante
engrenagens recentemente instaladas, as rugosidades
[mm]
superficiais e ondulações de “ fábrica” podem ocasionar
Ra = rugosidade superficial média aritmética [mm]
danificações de scuffing em poucas horas de trabalho. O objetivo básico de todo e qualquer processo
Nesta equação ℎmin é uma função da viscosidade do
de lubrificação é a necessidade de ser gerada uma
lubrificante, da velocidade de escorregamento nos
película de lubrificante cuja função primordial é
flancos, da elasticidade dos materiais das egrenagens
separar as superfícies atritantes. A película cumpre as
e da curvatura relativa de seus flancos de dentes.
missões de reduzir o atrito, proteger as superfícies e,
Teoricamente hmin é calculada pela equação de
eventualmente auxiliar na evacuação do calor gerado.
Downson e Toyoda, como uma decorrência do modelo
Para o cumprimento destas tarefa é necessário, em
de lubrificação elasto hidrodinâmica (LEHD). Aos
primeiro lugar, que o lubrificante permaneça no local
interessados é sugerido consultar a publicação AGMA
e/ou que seja reposto contínua e adequadamente.
925-A03: “Effeets of Lubrication on Gear Surface
Além disso, na prática, o lubrificante deve ser bastante
Distress”.
adesivo, o que requer propriedades que lhe assegurem
Para o caso específico da lubrificação de
forte aderência às superfícies metálicas.
engrenagens de anel se apresentam os seguintes
Para a película de lubrificante ser eficiente, na
cenários.
separação das superfícies, sua espessura deve ser maior
• λ ≥ 2 Engrenagens operando com película integral
que a soma das rugosidades superficiais de ambas
(Regime III de lubrificação)
as superfícies. Para tal, além da satisfação de alguns
• 0,7 ≤ λ < 2 Engrenagens operando com película
pré requisitos geométricos e elásticos dos materiais, o
parcial (Regime III de lubrificação)
lubrificante deve possuir, à temperatura de trabalho,
• λ < 0,7 Engrenagens operando sob lubrificação
uma viscosidade mínima. A espessura da película é
limítrofe Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 9
CONTEÚDO TÉCNICO Tabela 1. Mínima viscosidade recomendada para engrenagens abertas. Viscosidade em [mm²/s] @ 40°C. Lubrificação contínua
Temperatura ambiente oC
Operação
+10 a +30
30 a 50
Lubrificação por pressão
Pinhão de transferência
Velocidade periférica
Velocidade periférica
Velocidade periférica
Vp<5 m/s
Vp>5 m/s
Vp<5 m/s
Vp>5 m/s
Vp ≤ 5 m/s
220
150
220
150
680-1500
Reversa ou para e arranca
460
320
220
150
680-1500
Contínua
460
460
460
320
1500-2200
Reversa ou para e arranca
1500
680 a 1000
460
320
1500-2200
Contínua
2200
1500
460
320
4600
Reversa ou para e arranca
2200
1500
460
320
4600
Contínua -10 a +10
Lubrificação por banho
Velocidade periférica Vp =(Diâmetro de operação·rpm)/19098 [m/s]
Tabela 2. Mínima viscosidade recomendada para engrenagens abertas. Lubrificação intermitente Vp <7,5 m/s.
Temperatura ambiente oC
Jateamento intermitente
Alimentação por gravidade ou forçada
Lubrificantes não asfálticos
Lubrificantes asfálticos
-10 a +5
4140 cSt @40°C, 1ξ)
428 cSt @40°C, 4ξ)
4140 cSt @40°C, 1ξ)
+5 a +20
6120 cSt @40°C, 2ξ)
857 cSt @40°C, 5ξ)
6120 cSt @40°C, 2ξ)
20 a 50
190 cSt @100°C, 3ξ)
857 cSt @40°C, 5ξ)
190 cSt @40°C, 3ξ)
1ξ) Antigo AGMA 11EP e 11S 2ξ) Antigo AGMA 12EP e 12S 3ξ) Antigo AGMA 13EP e 13S 4ξ) Antigo AGMA 14 R 5ξ) Antigo AGMA 15 R
A condição típica do regime III, λ ≥ 2, dificilmente
Desta forma, para lubrificar, confiavelmente, estas
seria conseguida em grandes engrenagens devido sua
grandes engrenagens e protege-las de danificações
baixa velocidade, solicitações importantes e, algumas
superficiais , os lubrificantes aplicados devem ser de
vezes, alta rugosidade superficial. Adicione-se a isso a
alta aderência (alta adesvidade) e possuir propriedades
não distribuição uniforme de carregamento segundo
químicas e físicas capazes de proporcionar a formação
a largura do dente. Como consequência , neste tipo
de películas (películas reativas) em condições
de aplicação, as (EA)S operam , na maioria das vezes,
operacionais adversas.
sob a condição de fricção mista o que torna de suma
Como lubrificantes, com estas caraterísticas, são
importância a lubrificação limítrofe, λ < 0,7.
usados óleos básicos (minerais ou sintéticos) de alta
10 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO viscosidade contendo aditivos de “Extrema pressão” e,
asfálticos. Resultam da mistura de compostos básicos
em alguns casos, com adições de lubrificantes sólidos
de petróleo incluindo aditivos de extrema pressão (EP) e
de estrutura laminar.
modificadores de atrito como grafite e /ou bissulfeto de molibdênio. São lubrificantes espessos de alta tenacidade e
3. Lubrificante
viscosidade ( 645 cSt ou mais @ 100°) operando segundo
3.1 Especificações gerais de lubrificantes
o regime III ( película integral), necessitam porém de
A experiência demonstra que lubrificantes com
diluentes para facilitar sua aplicação e bombeamento.
um mínimo de viscosidade e um efetivo sistema de
Em função de restrições ambientais impostas, os
aditivação é o que de melhor existe para assegurar
tradicionais diluentes de tricloroetileno não são mais
lubrificação confiável para estas transmissões. A
usados.
viscosidade é uma caraterística importante mas, em
Uma comparação entre vantagens e desvantagens do
engrenagens de baixa velocidade, como as de emprego
emprego de lubrificantes asfálticos é o abaixo resumido.
nas indústrias cimenteiras, os aditivos de extrema pressão, tem significado fundamental.
Vantagens
O Standard ANSI/AGMA 6114_B15, no seu anexo D, apresenta recomendações gerais quanto à viscosidade de lubrificantes, função de temperaturas de operação, tipo de lubrificação e formas de aplicação do lubrificante. As tabelas 1 e 2, adaptadas desta publicação, são de orientação geral para a seleção da viscosidade. Novamente, sugere-se a consultas à publicação AGMA 925-A03. É recomendável consultar os fornecedores de produtos de lubrificação de engrenagens abertas para obter maiores informações sobre os produto.
• Alta viscosidade • Diluentes ajudam na limpeza dos bicos de injeção e diminuem a temperatura de bombeamento • Novos compostos impedem a formação de depósitos na raiz dos dentes e no interior das carenagens de proteção da engrenagem • Forte retenção no local da película de lubrificante • Lubrificante escoa facilmente desde a carenagem
Além destas especificações genéricas são
Desvantagens
importantes as seguintes questões na seleção de lubrificantes e métodos de aplicação. • Somente usar produtos com solventes ambientalmente admissíveis. • Na lubrificação contínua por imersão , examinar a necessidade de condicionar termicamente o carter de lubrificante. • Usar produtos com baixa perda por evaporação. • Fácil reposição e descarte. • Usar produtos testados segundo os critérios da FZG quanto a sua capacidade de carga e ação anti desgaste;
• Novos diluentes têm “flash point” mais baixo • Maior frequência de aplicação pode prejudicar a evaporação do solvente, diminuindo a viscosidade efetiva • Requerem o emprego de lubrificação intermitente • Deve ser prevista “purga” dos bicos de aspersão para impedir entupimentos • Pode ser de mais difícil vedação nas proteções da engrenagem
para tanto,devem satisfazer ao estágio # 12( 1841 N/ mm²) sem perdas superiores a 0,2 mg/kWh. 3.2.2) Óleos 3.2 Óleos e graxas
Empregam-se tanto óleos de base mineral tipo (R&O)
3.2.1 Compostos residuais (Asfálticos)
mais aditivos EP ou , óleos sintéticos , com ou sem
De emprego satisfatório desde décadas sendo, talvez,
aditivos (EP). Estes produtos também trabalham
mais conhecidos pela denominação, lubrificantes
visando o regime III de lubrificação. São aplicados de Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 11
CONTEÚDO TÉCNICO forma muito semelhante aos asfálticos
lubrificação por graxa tem sido empregada com sucesso,
Segue um cotejamento de vantagens e desvantagens
em algumas aplicações. Segue um cotejamento de vantagens e desvantagens
Vantagens • Alta viscosidade • Não necessitam diluentes para ajudar o escoamento • Sem tendência de formação de depósitos nas raizes dos dentes e no interior das carenagens de proteção da engrenagem • Grande retenção no local da película de lubrificante • Lubrificante escoa facilmente desde a carenagem
Desvantagens • Óleos de baixa adesividade podem escorrer dos flancos em engrenagens de baixa velocidade • Alguns óleos de baixa viscosidade podem exigir o emprego de prélubrificação com produtos de “amaciamento” • Óleos de alta viscosidade podem requerer aquecimento para escoar facilmente • Óleos sintéticos POA não são adequados em baixas velocidades (<2m/s) • Óleos de baixa viscosidade proporcionam menores valores de λ • Custos anuais podem ser maiores • Maiores dificuldades de vedação
Vantagens • Geralmente não necessitam diluente para facilitar o escoamento • Graxas com graus de consistência 0 ou 00 tem melhores condições de escoamento em baixas de temperatura.
Desvantagens • Necessitam o uso de compostos de amaciamento • Maior número de aplicações de menor quantidade podem significar maior quantidade total de • Espessura marginais de película • Formação de depósitos nas engrenagens e nas carenagens • Custo anual pode ser maior
3.2.4) Lubrificante de “amanciamente” (running-in lubricants) A equação que define a espessura específica de película salienta claramente a importância de um baixo valor de rugosidade superficial para se obter uma lubrificação confiável. A pratica demonstra que, nas grandes engrenagens, e emprego dos lubrificantes de amaciamento são de fundamental importância para
3.2.3) Graxas
assegurar o bom desempenho futuro da instalação.
São Óleos de base mineral ou sintética aos quais são
São lubrificantes desenvolvidos especificamente
adicionados sabões espessantes, modificadores de atrito,
para reduzir, rapidamente, a rugosidade superficial e
tais como, grafite ou bissulfeto de molibdênio. Alguns
ondulações dos flancos dos dentes e assim protege-los
têm propriedades tixotrópicas em que a viscosidade do
de sobrecargas localizadas que poderiam dar início a
lubrificante se modifica com as alterações de pressão
deteriorações de macropite inicial , micropite e desgaste
ocorrentes durante o serviço. Graxas aditivadas,
adesivo “scuffing”. O lubrificante de amaciamento
quando usadas, permitem que engrenagens e pinhões
é dotado de um sistema especial de aditivos que
trabalhem com lubrificação limite. Na maioria dos casos
provocam um desgaste químico controlado capaz
é recomendável o uso de lubrificantes de amaciamento
de atuar na diminuição da rugosidade superficial,
anteriormente a lubrificação operacional. Apesar de não
compensar ondulações, bem como, aumentar a
terem a tenacidade dos produtos acima comentados a
superfície das zonas de contato. São empregados no “
12 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO
operacional
Figura 1. Tipos de lubrificação e sistema de aplicação
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 13
CONTEÚDO TÉCNICO start up” de engrenagens de dentes retos ou helicoidais, usualmente, alimentando a zona de contato por meio dos métodos tradicionais de aplicação do lubrificante. Na prática o que se busca com o emprego deste processo é aumentar o valor da espessura específica da película de lubrificante. O processo tem como objetivo apenas melhorar a o contato entre flancos, não tendo outro efeito sobre a qualidade geral das engrenagens. Durante o processo de amaciamento o desgaste, intencionalmente introduzido é controlado pela quantidade de lubrificante empregado e tempo de aplicação. Durante o período de amaciamento a quantidade de lubrificante necessária é maior que que a empregada durante o processo. Um tempo médio de amaciamento é de 300 horas. 3.3) Lubrificação corretiva/ reparadora Nos casos de superfícies danificadas , não importando a causa, usa-se, como corretivo, um processo semelhante, porém com o emprego de produtos de amaciamento mais agressivos de modo a aumentar a área das superfícies em contato. Com isso as cargas operacionais são melhor distribuídas ganhando-se tempo para melhor avaliar a causa da danificação. Estas técnicas
Figura 2. Esquemas de configurações empregadas nos processos de lubrificação por imersão e circulação. [Ref. 5]
são usadas para obter extensões de curto prazo na vida dos componentes, o que pode ser considerado como uma
empregados em sistema de baixa velocidade como
vantagem, e/ou para reduzir vibrações ocasionadas
em fornos ou resfriadores. A Figura 2 esquematizas
pela danificação. Normalmente a lubrificação corretiva
algumas variantes destes sistemas de aplicação.
impede trocas futuras e isolada de um dos componentes
No caso de lubrificação contínua por circulação, o óleo
da transmissão; nestas situações, possivelmente, a
é bombeado do reservatório e distribuído ao longo
reversão de flanco de pinhão e engrenagem deve ser
da largura do dente. Pontos importantes a serem
considerado.
considerados são os a seguir pontuados. • Nos sistemas de circulação é importante a
3.4 )Métodos de aplicação
manutenção do fluxo de lubrificante e, portanto, a
A Figura 1, na forma de diagrama de blocos, estabelece
correta manutenção de sua temperatura, de modo a
relações entre tipos de lubrificação, métodos de
evitar variações de viscosidade do lubrificante
aplicação e o lubrificante propriamente dito.
• É importante o controle da presença de contaminantes sólidos e água no lubrificante. Os contaminantes
3.4.1) Lubrificação contínua
sólidos e metálicos danificam os flancos dos dentes e a
Implica na constância de alimentação do lubrificante
água diminui a viscosidade. A boa técnica recomenda
na zona do engrenamento. São tradicionais as
controles mensais do estado do lubrificante
aplicações por imersão em banho, por circulação e
• Proteções e carenagens devem obedecer a projetos
pulverização. Uma variante do sistema de imersão é
eficientes quanto a vedação do sistema de transmissão;
o do pinhão de transferência. Estes geralmente são
em especial, inibir vazamentos de óleos, impedir
14 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO a entrada de contaminantes na transmissão e permitir o controle de depósito de lubrificante, ou nas engrenagens, ou na própria carenagem • Observar a penetração de dentes de engrenagem ou pinhão no banho de lubrificante. Como máximo, a profundidade de penetração máxima admissível é ½ da altura do dente e, o mínimo ⅓ da altura do dente. 3.4.2) Lubrificação Intermitente Implica na intermitência do fornecimento do lubrificante na região do engrenamento. É um sistema por perda total, normalmente empregado quando não houver meios de recupera o lubrificante do carter , como na lubrificação contínua. A quantidade de óleo
Figura 3. Sistemas de lubrificação por circulação. [Ref. 5]
pulverizada deve ser a suficiente para que, após ser retirado o excesso, pela ação do engrenamento, ainda reste o suficiente para a form'ação de uma película residual com capacidade de proteger as superfícies dos flancos dos dentes, contra a formação de scuffing. Os sistemas intermitentes de fornecimento de novo lubrificante são programado para atuar em intervalos de 5 a 25 minutos. Geralmente, no caso de lubrificação com graxa, o produto é aplicado no pinhão em intervalos de 1,5 a 5minutos. Os demais lubrificantes são aplicados em intervalos de 10 a 25minutos.
Pinhão
Importante é o controle de temperatura nos flancos dos dentes, o que pode ser feito monitorando as zonas de aplicação dos jatos, por observação estroboscópica e o controle de temperaturas, segundo a largura dos
Orientação preferível da posição de pulverizador
dentes, por meio de termômetros infrarred. Com estes Flanco do dente
controles é possível ajustar a posição de incidência dos jatos de lubrificante e assim otimizar a temperatura
Configuração de jatos elípticos
de operação. A Figura 4 é um esquema da posição dos pulverizadores e a distribuição das regiões de pulverização. O volume de lubrificação a ser pulverizado depende da aplicação (moinhos, fornos) da velocidade periféricas das engrenagens. A Tabela 3 dá uma orientação sobre os
Configurações de jatos circulares
volumes a serem pulverizados; valores aplicáveis para velocidades periféricas < 7,5. A Tabela 4 dá orientações sobre o volume de lubrificante asfáltico a ser aplicado de forma intermitente com sistemas automáticos ou semi
Figura 4. Distribuição das zonas de lubrificação nos flancos dos dentes. [Ref 5]
automáticos. Seu emprego necessita a observância dos seguintes pontos. Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 15
CONTEÚDO TÉCNICO Tabela 3. Volume de lubrificante a ser aplicado em engrenagens abertas por sistemas automáticos ou semiautomáticos. Valores em ml/min de operação
Largura das engrenagens
Diâmetros [m]
152
254
356
457
559
660
762
864
965
1016
2.4
0.34
0.44
0.54
0.64
0.74
0.84
0.94
1.04
1.14
1.19
3.1
0.44
0.54
0.64
0.74
0.84
0.94
1.04
1.14
1.24
1.29
3.7
0.54
0.64
0.74
0.84
0.94
1.04
1.14
1.24
1.34
1.39
4.3
0.64
0.74
0.84
0.94
1.04
1.14
1.24
1.34
1.44
1.49
4.9
0.74
0.84
0.94
1.04
1.14
1.24
1.34
1.44
1.54
1.59
5.5
0.84
0.94
1.04
1.14
1.24
1.34
1.44
1.54
1.64
1.69
6.1
0.94
1.04
1.14
1.24
1.34
1.44
1.54
1.64
1.74
1.79
6.7
1.04
1.14
1.24
1.34
1.44
1.54
1.64
1.74
1.84
1.89
7.3
1.14
1.24
1.34
1.44
1.54
1.64
1.74
1.84
1.94
1.99
7.9
1.24
1.34
1.44
1.54
1.64
1.74
1.84
1.94
2.04
2.09
8.5
1.34
1.44
1.54
1.64
1.74
1.84
1.94
2.04
2.14
2.19
9.1
1.44
1.54
1.64
1.74
1.84
1.94
2.04
2.14
2.24
2.29
9.8
1.54
1.64
1.74
1.84
1.94
2.04
2.14
2.24
2.34
2.39
10.4
1.64
1.74
1.84
1.94
2.04
2.14
2.24
2.34
2.44
2.49
11.1
1.74
1.84
1.94
2.04
2.14
2.24
2.34
2.44
2.54
2.59
11.6
1.84
1.94
2.04
2.14
2.24
2.34
2.44
2.54
2.64
2.69
12.2
1.94
2.04
2.14
2.24
2.34
2.44
2.54
2.64
2.74
2.79
12.8
2.04
2.14
2.24
2.34
2.44
2.54
2.64
2.74
2.84
2.89
13.4
2.14
2.24
2.34
2.44
2.54
2.64
2.74
2.84
2.94
2.99
Local da pulverização
Tempo de pulverização [s] Pinhão
Engrenagem
Mínimo
240/(rpm pinhão)
60/(rpm pinhão)
Máximo
480/( rpm pinhão)
120/(rpm pinhão)
• Aplica-se somente a produtos com solventes . Não se
atuação do lubrificante ( ver Fig 4) e o tamanho do contato
aplica a outros lubrificantes ou lubrificante aplicados
de pressão na largura do dente (ver Fig 21, Parte 1).
nos pinhões.
• O tempo de pulverização deve ser o correspondente
• O intervalo entre aplicações deve ser suficiente para
a 1 ou , preferentemente, 2 revoluções da engrenagem
permitir a evaporação do solvente. Deve-se considerar
conduzida.
um intervalo de 20minutos em transmissões com um
• Diâmetros e larguras não contidas na tabela podem
único pinhão e 15minutos , para acionamento duplo.
ser interpolados.
• Deve ser estabelecido um programa de visualizações
• A tabela não deve ser usada para engrenagens com
periódicas para o controle da posição das zonas de
diâmetros menores que 2,4m
16 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO Tabela 4
Quantidade a ser aplicado, ml/20 minutos
Diâmetro da Engrenagem
Largura das engrenagens
[m]
152
254
356
457
559
660
762
864
965
1067
1168
2.4
6.68
8.57
10.46
12.35
14.25
16.14
18.03
19.93
21.82
23.71
25.60
3.1
8.97
10.86
12.75
14.65
16.54
18.43
20.32
22.22
24.11
26.00
27.90
3.7
10.93
12.83
14.72
16.61
18.50
20.40
22.29
24.18
26.07
27.97
29.86
4.3
12.90
14.79
16.68
18.58
20.47
22.36
24.25
26.15
28.04
29.93
31.83
4.9
14.86
16.76
18.65
20.54
22.43
24.33
26.22
28.11
30.00
31.90
33.79
5.5
16.83
18.72
20.61
22.51
24.40
26.29
28.18
30.08
31.97
33.86
35.75
6.1
18.79
20.68
22.58
24.47
26.36
28.26
30.15
32.04
33.93
35.83
37.72
6.7
20.76
22.65
24.54
26.44
28.33
30.22
32.11
34.01
35.90
37.79
39.68
7.3
22.72
24.61
26.51
28.40
30.29
32.19
34.08
35.97
37.86
39.76
41.65
7.9
24.69
26.58
28.47
30.36
32.26
34.15
36.04
37.94
39.83
41.72
43.61
8.5
26.65
28.54
30.44
32.33
34.22
36.11
38.01
39.90
41.79
43.69
45.58
9.1
28.62
30.51
32.40
34.29
36.19
38.08
36.97
41.87
43.76
45.65
47.54
9.8
30.91
32.80
34.69
36.59
38.48
40.37
42.26
44.16
46.05
47.94
49.84
10.4
32.87
34.77
36.66
38.55
40.44
42.34
44.23
46.12
48.01
49.91
51.80
11.1
35.17
37.06
38.95
40.84
42.74
44.63
46.52
48.41
50.31
52.20
54.09
11.6
36.80
38.70
40.59
42.48
44.37
46.27
48.16
50.05
51.94
53.84
55.73
12.2
38.77
40.66
42.55
44.45
46.34
48.23
50.12
52.02
53.91
55.80
57.69
12.8
40.73
42.63
44.52
46.41
48.30
50.20
52.09
53.98
55.87
57.77
59.66
13.4
42.70
44.59
46.48
48.68
50.27
52.16
54.05
55.95
57.84
59.73
61.62
4. Conclusões
Surfaces Distress
Neste trabalho procurou-se estabelecer critérios
[3] ANSI/AGMA 9005-E02 Industrial Gear Lubrication
gerais para a lubrificação de Engrenagens de Anel e
[4] Laurence G. Ludwig Applying Open gear Lubrication .
seus respectivos pinhões de acionamento. Foi dado
Machinery Lubrication (1/2009)
ênfase especial as caraterísticas básicas dos possíveis
[5] Klüber Lubrication – Lubrication of large gear drives
lubrificantes, suas interações com as superfícies a serem protegidas e uma breve descrição dos tipos mais usuais. Complementou-se com os processos mais usuais
Por João Ignacio Ibañez, graduado em Engenharia em 1959 pela
de aplicação dos lubrificantes.
Escola de Engenharia da UFRGS . Professor Fundador da Cadeira de Elementos de Máquinas da Escola de Engenharia da UFSC. Gerente de produto de Elevadores Sur, atual TK Elevators ( 1961
Referências
a 1968) ( Porto Alegre). Vice Presidente Técnico da Copé Cia Ltda,
[1] ANSI/AGMA 6114-B15- Gear Power Rating for
Equipamentos para a indústria de composto de borracha e termo
Cylindrical Shell and Trnnion Suported Equipment.
plásticos até 2020. Atualmente atua em Consultoria Técnica na área
[2] AGMA 925-A03 Effects of Lubriction on Gears
de Acionamentos Mecânicos.
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 17
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig. 1. Usinagem ciclóide externa no centro de engrenagens KAPP NILES KX 300 P
RETÍFICA COM FERRAMENTAS COM REVESTIMENTO GALVÂNICO DE CBN Ainda há vida no velho cão - este poderia ser um resumo da última década em termos de retificação de perfil de engrenagens e perfis com ferramentas não dressáveis,
Por Dipl.-Ing. (FH) Klaus Bauer e Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Uebel; ambos são responsáveis pelo suporte ao cliente e engenharia de aplicação de ferramentas na KAPP NILES
revestidas galvanicamente usando CBN (nitreto de boro cristalino cúbico) como material de corte.
Ao considerar os processos de retificação dressáveis,
quantidade limitada de espaço para o rebolo, devido à
há, é claro, vantagens em corrigir erros de perfil
geometria ou onde modificações especiais de perfil são
rapidamente, bem como recondicionar o desempenho
necessárias, onde alterar o diâmetro da ferramenta
de corte do rebolo. Além disso, é claro que também
por dressagem não é uma opção, devido a razões
é possível realizar uma otimização de perfil
relacionadas à colisão ou específicas do componente,
imediatamente. Todas essas são vantagens claras em
onde é absolutamente necessário que a qualidade
comparação com os rebolos de CBN com revestimento
permaneça alta e constante e onde é importante que
galvânico. Mesmo assim, a roda o rebolo de CBN
a queima por retificação seja evitada, o rebolo de CBN
mantém seu lugar no dia-a-dia da fabricação de
com revestimento galvânico ainda é o líder indiscutível.
caixas de câmbio. Especialmente onde há apenas uma
A base dos discos CBN não dressáveis é um corpo
18 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO de aço endurecido de alta precisão, no qual o perfil
rotineiramente com os componentes mais complexos,
de retificação ativo da ferramenta é incorporado.
uma ampla gama de perfis e os mais altos requisitos de
Isso significa que, além da equidistância do grão,
qualidade. Nesse ínterim, a tarefa de retificação de CBN
as modificações de engrenagem necessárias, como
mais simples foi substituída por soluções de dressagem
correções de perfil e forma da raiz do dente, devem ser
mais econômicas, em particular na indústria
levadas em consideração no corpo da base de aço. Os
automotiva. No entanto, há uma ampla gama de áreas
processos galvânicos agora são usados para revestir
de aplicação onde as soluções de CBN não dressáveis
este corpo básico com uma única camada de CBN, que
são indispensáveis. Um exemplo disso é a indústria de
fornece uma reprodução altamente precisa (faixa de
robótica e principalmente o acionamento cicloidal ali
µm) do perfil necessário no processo de usinagem
utilizado, que está sendo usinado na Figura 1 no KX 300
subsequente. Este revestimento não pode ser dressado.
P Gear Center. Aqui, os critérios relevantes são, acima
Isso significa que o diâmetro da ferramenta permanece
de tudo, a alta precisão de posicionamento, a robustez
constante durante a usinagem por toda a vida útil do
estática e dinâmica do acionamento e o desgaste sob
rebolo, pois não é reduzido pelo desgaste. Uma vez que
alta carga.
o processo de retificação tenha sido configurado com
Esses requisitos especiais para acionamentos
tal rebolo, ele permanece dimensionalmente estável
cicloidais só podem ser garantidos se os componentes
durante toda a vida útil. Como resultado, os rebolos
rotativos forem retificados com extrema precisão. Os
de CBN atendem às demandas da indústria por um
perfis correspondentes das engrenagens cicloidais
processo de usinagem constante e rastreável da mais
internas e externas devem seguir precisamente
alta qualidade.
o diâmetro do pino decisivo durante a rotação. Os
Desde 1980, a KAPP é pioneira absoluta no mercado
menores desvios no comportamento de rolagem podem
com o desenvolvimento e fabricação de rebolos de
resultar em posições angulares importantes não
perfil com o material de corte CBN. Há 40 anos, os
sendo alcançadas com precisão durante a operação,
especialistas em ferramentas KAPP NILES lidam
aumentando o desgaste do acionamento e, portanto, reduzindo sua vida útil. O critério decisivo para a qualidade do componente é a curva precisa dos perfis externos cicloidais e internos em forma de raio. Para produtos finais de alta qualidade, os desvios de forma ao longo de toda a curva do perfil devem ser significativamente menores
Mandril de ferramenta
Distância de colisão para contra-engrenagem apenas 0,6 mm
O diâmetro da roda é de apenas 28 mm
Fig. 2. Curva de perfil de uma engrenagem externa cicloidal com uma faixa de tolerância de 5 µm
Fig. 3. Usinagem de uma engrenagem planetária de duplo corte helicoidal Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 19
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig. 4. Comparação dos diferentes diâmetros externos das rodas
do que 5 µm na produção em série, como pode ser visto na Figura 2. E, claro, isso não é necessário apenas para a primeira peça retificada, mas também ao longo de todo o curso da vida útil garantida do rebolo, que pode chegar a bem mais de 1.000 peças, dependendo da geometria do componente. Um processo de dressagem demorado para afiar e definir o perfil do rebolo não é mais necessário. Como fabricante de ferramentas, a KAPP NILES garante a qualidade do perfil através da forma de perfil precisamente fabricada dos rebolos de CBN com liga galvânica. Exemplos adicionais de áreas de aplicação para
Fig. 5. Usinagem de um pinhão triplo
ferramentas de CBN incluem tarefas de retificação na indústria de aviação:
significativamente limitado, para evitar que entrem na
• A usinagem das engrenagens para estágios
segunda engrenagem durante os cursos de retificação.
planetários de duplo corte helicoidal que se localizam
• Com engrenagens internas, o diâmetro externo
entre o rotor principal de rotação lenta e a turbina
máximo das rodas CBN é limitado pelo espaço
de rotação rápida, garantindo maior eficiência e,
disponível no componente. Isso pode variar de
consequentemente, maior desempenho. Conforme
suficientemente grande, como é o caso das engrenagens
mostrado na Figura 3, a distância entre as duas
de transmissão planetária, a muito pequeno no caso de
engrenagens é de apenas alguns milímetros para a
estrias. A Figura 4 mostra a comparação dos diferentes
chamada engrenagem espinha de peixe da transmissão
diâmetros externos das rodas.
planetária, deixando pouco espaço durante a
• Os flaps de pouso nas asas de um avião são usados
usinagem para o avanço dos rebolos. Como resultado, o
para aumentar a sustentação durante a decolagem e
diâmetro externo máximo possível das ferramentas é
o pouso. Quando retraídos e estendidos, os flaps são
20 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig. 6. Rodas de CBN galvanicamente ligado na versão de desbaste e acabamento
controlados por meio dos chamados atuadores, que
de material e uma alta qualidade final da engrenagem
são acionados por meio de uma caixa de engrenagens
retificada. (Veja a Figura 6)
central conjunta por meio de motores tandem. Isso
A experiência dos últimos anos tem mostrado que
também envolve o uso de pinhões triplos na caixa
um processo de produção de alta qualidade, porém
de engrenagens. As engrenagens esquerda e direita
econômico, só é possível se todos os parâmetros forem
no pinhão são idênticas. A engrenagem no centro
levados em consideração. Além do rebolo de CBN
difere de ambos em termos de dados de engrenagem,
galvanicamente ligado de alta qualidade, isso também
por ex. o número de dentes. A Figura 5 mostra que
inclui a tecnologia de retificação correspondente. Esta é
também aqui somente podem ser utilizados rebolos
a única maneira de obter o desempenho real dos rebolos
com diâmetro externo muito pequeno, devido ao
de CBN galvanicamente ligados para o benefício do
pequeno tamanho e aos contornos interferentes
usuário, não apenas em relação à qualidade do perfil
das respectivas engrenagens adjacentes. A alta
e ao comportamento da vida útil da ferramenta, mas
estabilidade dimensional dos rebolos CBN garante
também ao tempo de usinagem significativamente
excelente qualidade de retificação durante toda a vida
menor em comparação com a retífica de perfil
útil da ferramenta, apesar do pequeno diâmetro da
dressável.
ferramenta.
A KAPP NILES enfrenta este desafio novamente com
Dependendo da precisão necessária, bem como da
cada aplicação de ferramentas de retificação de CBN
qualidade da cadeia de produção a montante em relação
não dressáveis e como um fornecedor de sistema de
a erros de perfil, erros de forma e principalmente erros
máquinas, ferramentas e tecnologia, também assume a
de runout, o processo de retificação de CBN pode ser
responsabilidade geral pelo desempenho e economia de
realizado em uma única etapa ou em várias etapas. Os
suas tarefas de usinagem.
processos de dois estágios são normalmente usados hoje, usando discos de desbaste com revestimento grosso e
Por Dipl.-Ing. (FH) Klaus Bauer e Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Uebel; ambos
discos de acabamento com revestimento fino. Seu uso
são responsáveis pelo suporte ao cliente e engenharia de aplicação de
sequencial permite alcançar uma alta taxa de remoção
ferramentas na KAPP NILES
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 21
CONTEÚDO TÉCNICO
ANÁLISE E SIMULAÇÃO NVH DE EIXOS DOS VEÍCULOS ELÉTRICOS PhD. Ing. D. Marano, Ing. L. Pascale, Dipl. Ing. J. Langhart,. Dr. Ing. S. Ebrahimi, Dipl. Ing. T. Giese KISSsoft AG, Switzerland Versão em português: Dipl. Ing. J. L. Piña - Lic. V. Busacca Estudio Piña S.R.L. KISSsoft Latin American Partner
(Environmental Protection Agency) e a Administração Nacional de Segurança de Tráfego Rodoviário (NHTSA Fig. 1. Gráfico de Campbell da transmissão do estudo de caso
- National Highway Traffic Safety Administration). A NHTSA e a EPA estão propondo a “Regra de Veículos Mais Seguros e Acessíveis com Combustível Econômico
1. Introdução
(SAFE - Safer Affordable Fuel-Efficient) para Carros
A indústria automotiva está continuamente
de Passageiros e Camionetes Leves dos anos modelo
desenvolvendo novas arquiteturas de trem de
2021-2026” [1]. A SAFE Vehicles Rule, se finalizada,
acionamento eletrificado e tecnologias de veículos
estabelecerá novos padrões para a Economia Média
para otimizar o consumo de combustível do veículo e
Corporativa de Combustível (CAFE - Corporate Average
reduzir o dióxido de carbono (CO2) e outras emissões
Fuel Economy) e padrões de emissão de gases de efeito
de poluentes para cumprir os regulamentos. De acordo
estufa (GHG) para carros de passageiros e camionetes
com as estatísticas da Comunidade Europeia (EU -
leves cobrindo os modelos de anos 2021 a 2026.
European Community) [1], o transporte representa
Alguns dos principais motivadores da eletrificação
20% do consumo total de energia e é responsável
do trem de acionamento são a maior eficiência das
por cerca de 25% das emissões totais de dióxido de
arquiteturas, o deslocamento do combustível fóssil
carbono da UE, o principal gás com efeito estufa. O
como fonte de energia primária, o impacto reduzido
regulamento europeu 2019/631 estabeleceu novas
no meio ambiente (no local de utilização) e o custo
metas de emissão de CO2 para toda a frota da EU, como
reduzido de abastecimento. As arquiteturas de veículos
uma redução percentual a partir de pontos de 2021:
elétricos atualmente existentes no mercado podem ser
redução de 15% a partir de 2025 e 37,5% a partir de
divididas em Veículos Elétricos Híbridos (HEV - Hybrid
2030. Nos EUA, o transporte é responsável por 28% do
Electric Vehicles), Veículos Elétricos Híbridos Plug-In
uso total de energia e é responsável por 33% da emissão
(PHEV - Plug-In Hybrid Electric Vehicles), Veículos
total de CO2. O programa nacional dos EUA para
Elétricos a Bateria (BEV, AEV - Battery Electric Vehicle)
emissões de gases de efeito estufa (GHG - Greenhouse
e Veículos Elétricos a Célula de Combustível (FCEV -
Gas Emissions) e padrões de economia de combustível
Fuel Cell Electric Vehicles).
para veículos leves (automóveis de passageiros e
O veículo HEV (Hybrid Electric Vehicle) possui
camionetes) foi desenvolvido em conjunto pela EPA
um sistema de combustão interna e um sistema de
22 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO propulsão elétrica: por questões de espaço e peso,
ou genéricos) e a definição de “nível de componente”
este último utiliza uma pequena bateria; geralmente,
de alvos de ruído, permitindo uma avaliação eficiente
ambos são capazes de mover o carro.
do desempenho NVH dos componentes. Vários
A configuração do PHEV (Plug-In Hybrid Electric
aspectos do processo de desenvolvimento NVH de
Vehicle) substituiu quase universalmente o layout
EDU são descritos qualitativamente em [3] e as áreas
HEV do qual deriva, melhorando suas capacidades
a serem abordadas durante o desenvolvimento para o
de carregamento através de uma conexão de rede,
comportamento de NVH otimizado são identificadas
normalmente apenas em CA.
em relação ao trem de engrenagens, motor elétrico e
Na arquitetura BEV (Battery Electric Vehicle),
eletrônica de potência; um estado da arte com relação
a energia elétrica entra no veículo como corrente
a esses tópicos é apresentado a seguir.
alternada (passando por um conversor CA / CC) ou
A teoria sobre os fundamentos da otimização do
corrente contínua de acordo com o tipo de carregador.
NVH do trem de engrenagens é bem explicada nos
A partir daqui ele passa por um inversor para
livros de Smith [4] e Beranek [5]. Uma pesquisa efetiva
alimentar o motor elétrico, normalmente CA síncrono.
da literatura sobre ruído e vibração da engrenagem foi
As rodas também são conectadas a um gerador para
conduzida por Akerblom [6], a respeito da excitação do
recuperação da energia de frenagem.
ruído da engrenagem, modelos dinâmicos e medição
O veículo FCEV (Fuel Cell Electric Vehicles) possui
do ruído e vibrações das engrenagens. Vários estudos
um sistema de propulsão elétrica com a energia
sobre a dinâmica não linear de transmissões por
elétrica proveniente da pilha de células a combustível
engrenagens, tanto pares simples quanto planetários,
onde o hidrogênio é oxidado; essa energia pode ser
foram conduzidos em todo o mundo por institutos de
alimentada diretamente para o motor elétrico ou para
pesquisa como o Gear Lab da Ohio State University
a pequena bateria.
[7] [8] [9] [10], o “Gear Research Center (FZG)” na
A mudança de veículos convencionais para
Technical University of Munich [11] [12] [13] [14], e
veículos movidos por Unidades de Propulsão Elétrica
Powertrain Laboratory na University of Modena e
(EDU - Electric Drive Units) leva a uma redução nos
Reggio Emilia [15] [16] [17] [18].
níveis gerais de ruído externo e interno do veículo,
O desempenho NVH do motor elétrico (EM) e da
especialmente durante a operação do veículo em baixa
eletrônica de potência é uma consideração chave no
velocidade. Mesmo que a potência sonora irradiada
projeto de EDUs. O ruído de alta frequência gerado
do EV seja inferior à dos veículos movidos por motor
pela força eletromagnética de EM e o ruído de alta
de combustão interna (ICE - Internal Combustion
frequência em forma de guarda-chuva dos conversores
Engine), o comportamento NVH (Noise, Vibration,
DC / AD são subjetivamente muito irritantes, portanto,
and Harshness) de tais veículos pode ser questionável
muitos OEMs e institutos de pesquisa abordaram o
devido à presença de ruído tonal proveniente de
problema. Os conceitos fundamentais para melhorar
máquinas elétricas e componentes do trem de
o desempenho de ruído de motores elétricos na fase de
engrenagens, bem como dos ruído de alta frequência
projeto são explicados em [19]. Kang analisou o ruído
gerado pelos conversores CC / CA. A simulação
eletromagnético de um EM em um carro elétrico puro
avançada do comportamento do NVH da EDU na fase
[20], fornecendo um efetivo estado da arte.
de projeto é, portanto, crítica para cumprir o processo
Este artigo aborda uma metodologia para análise
de integração do NVH do veículo e reduzir o tempo de
e simulação de NVH de um Eixo Elétrico (E-axle)
sua colocação no mercado (TTM - Time To Market).
automotivo. O cálculo teórico de um diagrama de
Duas abordagens de definição de alvo NVH para
Campbell incluindo ordens elétricas e mecânicas
transmissão e motor elétrico são apresentadas em [2]:
é apresentado e uma análise modal restrita do
a sintetização “centrada no veículo” de dados de ruído
sistema em montagens é realizada para calcular suas
de nível de componentes para o interior do veículo
frequências naturais.
(usando dados de função de transferência específicos
O eixo elétrico é modelado como um sistema Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 23
CONTEÚDO TÉCNICO multicorpo totalmente flexível após a aplicação da
sistema, como desalinhamento do eixo e desequilíbrio
técnica de redução modal de Craig-Bampton, cujos
do rotor. A ISO 1940 [21] define desequilíbrio como:
detalhes são discutidos no presente artigo, a todos
“aquela condição, que existe em um rotor quando uma
os corpos. A resposta forçada é calculada a uma
força ou movimento vibratório é transmitido a seus
velocidade constante do motor elétrico. O desempenho
rolamentos como resultado de forças centrífugas”, e dá
NVH de engrenagens de alta relação de contato
especificações para tolerâncias de equilíbrio e métodos
(HCR - High-Contact Ratio) é avaliado em relação
para verificar o desequilíbrio residual.
ao perfil de engrenagem padrão ISO-53 A. Para este
Para todos os tipos de desequilíbrio, o espectro FFT
propósito, o erro de transmissão pico a pico (PPTE -
mostrará uma frequência de vibração predominante
Peak-to-Peak Transmission Error), o engrenamento
de 1 x rpm ou, equivalentemente, uma ordem de
e as forças dos rolamentos são comparados para as
excitação igual a 1. A força de vibração produzida por
duas configurações. O efeito da rigidez da carcaça é
uma massa de desequilíbrio Mu é representada por:
investigado. A potência radiada equivalente da carcaça (ERP Equivalent Radiated Power) resultante da simulação
Fu = Mu ∙ r ∙ ω2 sin(ωt) (1)
de engrenagens tanto do perfil A ISO-53 quanto HCR é comparada mostrando a redução das velocidades
onde o tempo t está em segundos. A amplitude
normais de superfície. As áreas críticas para o projeto
de vibração na frequência de 1 x rpm varia
da caixa são mostradas por meio de gráficos de
proporcionalmente ao quadrado da velocidade de
contorno.
rotação. O desalinhamento do eixo, como desequilíbrio, é uma das principais causas da vibração das
2. Análise de Ruído e Vibrações do Eixo E (Eixo Elétrico)
máquinas. Existem dois tipos de desalinhamento: desalinhamento paralelo e angular. Com o desalinhamento paralelo, as linhas de centro do
2.1 Diagrama de Campbell de
eixo são paralelas, mas têm um deslocamento; com
uma Transmissão Mecânica
desalinhamento angular, a linha de centro do eixo
O diagrama de Campbell representa as frequências
encontra-se em um ângulo com a outra. Conforme
de vibração de um sistema em várias velocidades
explicado em [22], o desalinhamento angular resulta
operacionais. Um gráfico típico do diagrama Campbell
em vibrações axiais nas frequências de 1 x rpm
é mostrado na Figura 1: a frequência do sistema está
e 2 x rpm; o desalinhamento paralelo resulta em
ao longo do eixo X e a velocidade do motor elétrico
uma vibração de 2 x rpm na direção radial que se
está ao longo do eixo Y. Este estudo é necessário para
aproxima de uma diferença de fase de 180° através do
determinar se uma frequência natural é excitada pela
acoplamento. Quando o desalinhamento angular ou
frequência de funcionamento ou seus harmônicos
paralelo é grave, ele pode gerar picos de alta amplitude
e se as ordens provenientes de fontes diferentes
em harmônicos mais altos (3x a 8x).
se sobrepõem, o que deve ser evitado. A seguir, é apresentado o cálculo das frequências de excitação
2.1.2 Ordens de Excitação da Engrenagem
(também chamadas de ordens de excitação) de
O espectro de qualquer eixo elétrico mostra uma
componentes elétricos e mecânicos.
faixa de frequências relacionadas à frequência de engrenamento (GMF - Gear Mesh Frequency). A
2.1.1 Ordens de excitação devida ao
frequência de engrenamento fundamental fm é
desequilíbrio e desalinhamento do eixo
calculada como o produto do número de dentes de um
Todas as máquinas rotativas produzem vibrações
pinhão z1 (ou de uma engrenagem z2), e sua respectiva
que normalmente surgem das falhas de dinâmica do
frequência de rotação de eixo fs1, (fs2):
24 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO fm = z ∙ fs (2) A amplitude da frequência de engrenamento geralmente está relacionada à carga transmitida, portanto, a análise de vibração do Eixo E deve ser conduzida na potência máxima. Bandas laterais em torno da frequência de engrenamento , tendo uma frequência fm +/- as frequências de rotação dos eixos fs1, fs2 e seus harmônicos são bastante comuns, devido a falhas de engrenagem, como desgaste, defeitos, desalinhamento e excentricidade. Uma descrição das bandas laterais relacionadas aos defeitos da engrenagem é apresentada em [22]. Nos Eixos E automotivos, as caixas de engrenagens epicicloidais são frequentemente utilizadas devido à alta densidade de potência. Em sistemas epicicloidais, Fig 2. Freqüência de engrenamento
as engrenagens planetárias são montadas em um suporte móvel girando em torno de uma engrenagem central com eixo fixo (Figura 3). Para o caso simple em que a engrenagem solar representa a entrada, e o suporte planetário a saída, com a roda anelar fixa, a frequência fundamental de engrenamento é calculada como:
Fm = zr ∙ nc = (zr ∙ zs) ∙ ns 60 (zr + zs) 60
(3)
onde zr e zs são respectivamente os números de dentes da anelar e da solar, nc e ns são respectivamente as velocidades de rotação do suporte planetário e do eixo solar. Uma análise das bandas laterais para a caixa de
Fig 3. Uma caixa de engrenagens epicicloidais
engrenagens epicicloidais pode ser encontrada, em [23] - [24]. Diferentes combinações de entrada / saída ou esquemas mais complexos são descritos em ANSI /
se limitando aos casos em que a rigidez dos anéis
AGMA 6123-C16 [25].
interno e externo não é ideal e eles se ovalizam devido à fixação para retificação. As vibrações de banda
2.1.3 Ordens de Excitação de Rolamentos
larga originam-se de defeitos de pistas e imperfeições
As vibrações relacionadas aos rolamentos podem
dos corpos rolantes; espera-se, portanto, um bom
ser tonais ou de banda larga. As vibrações tonais
funcionamento quando os rolamentos são novos. A
em rolamentos novos são geralmente causadas por
empresa SKF publicou uma análise abrangente de
imperfeições de produção [23], incluindo, mas não
modos de falha e danos em rolamentos [26] e um guia Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 25
CONTEÚDO TÉCNICO Tabela 2.1. Parâmetros geométricos de rolamento
para a interpretação de sinais de vibração [27] - [28]. A seguir, o cálculo das principais frequências de defeitos
Parâmetros geométricos de rolamento
do rolamento é apresentado em função das dimensões do rolamento de esferas e outros parâmetros geométricos dos rolamentos (Tabela 2.1).
Diâmetro externo
D1
• Frequência fundamental do trem (FTF - Fundamental Train Frequency)
Diâmetro do furo
Diâmetro do passo
A frequência fundamental do trem está relacionada
D2
aos defeitos que afetam a rotação da gaiola. A
PD = D1 + D2
2
Diâmetro do elemento rolante
Db
Ângulo de contato
β
frequência de rotação da caixa do rolamento pode ser calculada como:
(
)
f FTF = rps ∙ 1 - Db ∙ cos β 2
PD
(4)
• Frequência de passagem da esfera da pista externa Número de elementos rolantes Rotações por segundo (ou diferença de velocidade relativa entre os anéis externo e interno)
(BPFO - Ball Pass Frequency of the Outer Race)
n
A frequência de passagem da esfera da pista externa é a frequência dos corpos rolantes que passam por
rps
um defeito localizado na pista externa; ela pode ser calculada com
(
)
fBPFO = n ∙ rps ∙ 1 - Db cos β 2
Tabela 2.2. Principais frequências do motor elétrico da onda de força radial em motores síncronos
Principais frequências do motor elétrico da onda de força radial em motores síncronos Produto dos harmônicos espaciais do estator de mesmo número Produto dos harmônicos espaciais do rotor de mesmo número
f2 = 2pn (1 ± 2k1) f f3 = 2pn (1 + k1) fand f3 = 2pnk1 f
Interação do campo magnético do rotor e o núcleo ranhurado do estator
f4 = pμ λ f where μλ = int ks
Revista Engrenagens
(BPFI - Ball Pass Frequency of the Inner Race) A frequência de passagem da esfera da pista interna é a frequência dos corpos rolantes que passam por um defeito localizado na pista interna; ela pode ser
[ ] p
(
)
fBPFI = n ∙ rps ∙ 1 - Db cos β 2
Produto do enrolamento do estator e harmônicos espaciais do rotor
26 AGOSTO/2021
• Frequência de passagem da esfera da pista interna
calculada como: f1 = 2pnf
PD
(5)
PD
(6)
• Frequência de rotação da esfera / rolete (BSF - BallSpin/Roller Frequency ) A frequência de rotação da esfera / rolo é a frequência relacionada aos impactos do elemento rolante com a pista interna ou externa; ela pode ser calculada como:
CONTEÚDO TÉCNICO Tabela 2.3. Dados de engrenagens e ordens de engrenamento as engrenagens LCR e HCR
Dados de engrenagens e ordens de engrenamento as engrenagens LCR e HCR Estágio I
Estágio II
Parâmetros da engrenagem Engrenagens 1
Engrenagens 2
Engrenagens 3
Engrenagens 4
23
53
23
89
Número de dentes
z [-]
Ângulo de hélice no círculo de referência
β [°]
30
15
αn [°]
20
20
mn [mm]
2.5
2.6
Ângulo de pressão normal Módulo normal Coeficiente de deslocamento de perfil
x* [-]
0.0163
-0.6682
0.4706
-0.6659
Largura da face
b [mm]
25
23
40
38
Distância entre centros
a [mm]
107.99
150.22
GMF
23.00
9.98
Ordem de excitação do engrenamento Perfil de engrenagem LCR
h*fP / ρ*fP / h*aP
1.25/0.38/1.00
1.25/0.38/1.00
1.25/0.38/1.00
1.25/0.38/1.00
Perfil de engrenagem HCR
h*fP / ρ*fP / h*aP
1.80/0.19/1.35
1.60/0.29/1.60
1.60/0.29/1.35
1.60/0.29/1.45
Relação de contato transversal LCR Relação de contato transversal HCR Relação de recobrimento de hélice
1.43
1.53
2.05
2.10
1.46
1.20
εα [-]
εβ [-]
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 27
CONTEÚDO TÉCNICO Tabela 2.4. Dimensões dos rolamentos e ordens de excitação
Dimensões dos rolamentos e ordens de excitação Tipo
D1 [mm]
D2 [mm]
n [mm]
PD [mm]
Db [mm]
n [-]
β [°]
FTF
BPFO
BPFI
BSF
b1 – EM rotor
Rolamento de Esferas
50
90
20
70.00
12.7
10
0
0.41
4.09
5.91
2.67
b2 – EM rotor
Rolamento de Esferas
50
110
27
80.00
19.1
8
0
0.38
3.05
4.95
1.98
2B1 –Entrada (lado EM)
Rolamento de Esferas
45
85
19
65.00
12.3
10
0
0.41
4.05
5.95
2.55
1B2 – Entrada
Rolamento de Esferas
45
85
19
65.00
12.3
10
0
0.41
4.05
5.95
2.55
B3 – Intermediário
Rolamento de Esferas
50
90
20
70.00
12.7
10
0
0.18
1.77
2.55
1.15
B4 – Intermediário
Rolamento de Esferas
50
90
20
70.00
12.7
10
0
0.18
1.77
2.55
1.15
B5 – Saída
Rolamento de rolos cônicos
80
110
20
94.67
7.4
34
NA
-
-
-
-
B6 – Saída
Rolamento de rolos cônicos
80
110
20
94.67
7.4
34
NA
-
-
-
-
Rolamento
[
(
fBSF = PD ∙ rps ∙ 1 - Db cos β 2 ∙ Db PD
)] 2
(7)
ranhuras), o formato dos pólos e ranhuras, o formato da corrente e vários outros parâmetros. Com base nas fórmulas de cálculo teóricas relatadas em [20], as características de frequência e as características de ordem espacial da força eletromagnética radial de
2.1.4 Ordens de Excitação de Máquina Elétrica
um motor síncrono de ímã permanente são obtidas
O ruído de um motor elétrico é causado pela força
[29]. A Tabela 2.2 lista as principais frequências
eletromagnética no entreferro, excitando o estator
eletromagnéticas f_i. onde p é o número de pares de
e a carcaça do motor. A força eletromagnética pode
pólos, s é o número de ranhuraslots do estator, f é a
ser decomposta em uma força tangencial, gerando
frequência de rotação do motor em Hz, (k = 0,1,2,3…,
o torque do motor E, e uma força radial responsável
k_1 = 0,1,2,3…, n = 6k ± 1).
pelo ruído do motor E que não afeta o funcionamento do motor. A força de excitação eletromagnética é
2.1.5 Ordens de Excitação do Estudo de Caso Eixo- E
influenciada pelos parâmetros de projeto do motor
O eixo Eixo Eeletrificado analisado a seguir é
elétrico, como a topologia do motor (número de pólos e
uma caixa de uma velocidade e de câmbio de uma
28 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO Tabela 2.5. Frequências de excitação do motor elétrico
e engrenagens de relação de contato alto (HCR -
Frequências de excitação do motor elétrico Produto dos harmônicos espaciais do estator de mesmo número Produto dos harmônicos espaciais do rotor de mesmo número Produto do enrolamento do estator e harmônicos espaciais do rotor Interação do campo magnético do rotor e o núcleo ranhurado do estator
High Contact Ratio), com uma relação de contato transversal εα > 2. Para ambos os projetos, a ordem de engrenamento a malha da engrenagem do primeiro estágio é 23,00 e a ordem de engrenamento da malha
6, 30, 42, …
da engrenagem do segundo estágio é 9,98. A ordem 1 refere-se ao eixo da máquina elétrica.
6, 18, 30, 42, …
A Tabela 2.4 mostra a seleção de rolamentos para o eixo Eixo-elétrico E e as principais ordens de excitação. Para os rolamentos dos eixos intermediários e de
6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, …
saída, as ordens calculadas são divididas por 53/23 e 53/23∙89/23 respectivamente, a fim de reportá-los àao eixo da máquina elétrica.
36, 72, …
Na Tabela 2.5, são relatadas as principais ordens de máquinas elétricas calculadoscalculadas são relatados. Uma regra prática de projeto é evitar a sobreposição de múltiplos do número de polos com ordens de malha de engrenagemengrenamento (a distância entre as ordens deve ser de pelo menos 3%). No estudo de caso do eixo Eixo elétricoE, no entanto, a ordem da máquina elétrica 24 está muito próxima da ordem de engrenamento da malha da engrenagem do primeiro estágio, 23, e o terceiro harmônico da ordem de engrenamento da malha da engrenagem do segundo estágio, 9,98, corresponde à ordem da máquina elétrica 30 (Figura 1).
2.2 Abordagem de Simulação Multicorpo Fig 4. Layout do Eixo-E no KISSsys ®
A resposta dinâmica do eixo Eixo-elétrico E às entradas, como torque da máquina elétrica (torque médio e ondulatório), presença de forças
velocidade e dois estágios que aciona as rodas
desequilibradas, desalinhamentos, etc., deve ser
dianteiras de um veículo elétrico, conforme mostrado
avaliada a fim de prever os níveis de deslocamento e
na Figura 4.
aceleração na carcaça e a emissão de ruído.
A energia é fornecida por um motor síncrono de
Para tanto, são adotadas ferramentas multicorpo,
ímã permanente ao eixo de entrada, por meio de uma
onde cada corpo é representativo de uma determinada
conexão estriada. A máquina elétrica tem 2p = 6 pólos
subestrutura. Considerando o caso de um eixo Eixo
e s = 36 ranhuras do estator. O estágio da engrenagem
elétricoE, pode-se considerar os seguintes corpos:
de saída é parte integrante da caixa do diferencial. A
- alojamentocarcaça com seus suportes, os anéis
modelagem do estágio diferencial não é considerada no
as gaiolas externaos dos rolamentos, o estator da
presente artigo.
máquina elétrica;
A Tabela 2.3 relata dados de macrogeometria de
- rotor da máquina elétrica;
engrenagens para dois projetos, engrenagens de
- cada eixo giratório com engrenagens e anéis gaiolas
relação de contato baixa (LCR - Low Contact Ratio)
internaos de rolamentos de suporte; Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 29
CONTEÚDO TÉCNICO
Então, Em seguida, as conexões entre os corpos
A equação (10) representa um problema de autovalor,
através das juntas uniões devem ser estabelecidas.
onde ω2 é o autovalor (o quadrado da frequência
Juntas Uniões gerais (leis de força-deslocamento e
natural do sistema) e {ϕ} é o autovetor (a forma modal).
força-velocidade) podem ser usadas para modelar
Os eixos elétricos são suportados por fixações, cujo
conexões spline estriadas e a presença de montagens;
objetivo principal é isolar da estrutura do veículo as
devem ser adotadas uniões juntas específicas para
perturbações provenientes do próprio sistema. Para
modelar as conexões das engrenagens (eixo-eixo) e dos
determinar os seis modos rígidos de baixa frequência,
rolamentos (caixa-eixo).
a matriz de massa assume a seguinte forma:
De acordo com a teoria de multicorpos, o campo de deslocamento de cada subestrutura é descrito com uma combinação linear de funções de forma adequadas (ou seja, modos). O tamanho do problema numérico pode ser reduzido significativamente se apenas as funções de forma relacionadas à faixa de frequência de interesse forem consideradas [30]. 2.2.1 Análise Modal A análise modal é o processo de determinar as
[
0 0 0 m 0 0 0 0 m 0 0 0 0 m 0 0 0 [M] = 0 Jxx - Jyx - Jxz 0 0 0 0 0 0 - Jyx Jyy - Jyz 0 0 0 - Jzx - Jzy - Jzz
]
(11)
características dinâmicas de um sistema em formas de frequências naturais, fatores de amortecimento
onde m é a massa total do sistema e J_ij representa
e formas modais e usá-los para formular um modelo
os componentes do tensor do momento de inércia
matemático para descrever seu comportamento
de massa em torno de cada eixo. A matriz de rigidez
dinâmico [31]. As vibrações livres de um sistema MDOF
depende das características das montagens em termos
{x} podem ser estudadas a partir de sua equação de
de rigidez estática e dinâmica [32].
movimento não amortecida:
Os primeiros modos flexíveis normalmente
[M] {x} + [K] {x} = {0}
(8)
encontrados para um eixo elétrico estão relacionados aos modos de flexão dos suportes que conectam oa alojamentocarcaça às montagens. Esses modos
onde [M] é a matriz de massa, geralmente definida
podem levar a distúrbios NVH para o motorista se
positiva, [K] é a matriz de rigidez que é definida
eles se propagarem em direção à estrutura do veículo,
semi-positiva no caso do sistema apresente modos
interagindo com outros sistemas dinâmicos em uma
de corpo rígido (como no caso de um eixo elétrico em
certa banda de frequência, ou seja, em uma certa faixa
suas montagens). A solução não trivial da Equação (8)
de velocidade do veículo.
fornece a vibração livre do sistema. A imposição de um
Para superar problemas deste tipo, pode ser
tipo de movimento para o qual todas as coordenadas
necessário aumentar a relação rigidez-massa dos
Lagrangianas dependem da mesma função de tempo,
suportes correspondente ao modo de perturbação
ou seja, {x} = {ϕ} sin (ωt), leva a:
para sair da banda de frequência de interesse ou
f( )
(-ω2 [M] + [K]) {ϕ} = {0}
(9)
para reduzir a vibração, por exemplo, utilizando um amortecedor de massa sintonizado. Outras fontes potenciais de ruído são os modos
Soluções não triviais são aquelas para as quais a matriz
de membrana da caixa ou de outros componentes
(-ω 2 [M] + [K]) é singular:
montados nela, como o inversor. Portanto, na fase
det (-ω2 [M] + [K]) = {0} 30 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
(10)
de projeto, além do cálculo da resistência, também as características modais do sistema devem ser
CONTEÚDO TÉCNICO consideradas para evitar problemas de NVH.
abrangido pela base de redução, ou seja, [R]T {r}=0. A projeção da Equação (15) sobre a base de redução dá:
2.2.2 Técnicas de Redução Modal Na dinâmica estrutural, modelos de elementos finitos são adotados para representar o comportamento
∙ + [R]T [K][R]{q} ¨ + [R]T [C][R]{q} [R]T [M][R]{q} = [R]T {p} + [R]T {g} (16)
dinâmico de uma subestrutura. Esses modelos são geralmente muito refinados e têm milhões de
ou seja:
DOFs, portanto, resolver problemas dinâmicos pode resultar em tempos de computação inviáveis. Assim,
~ ~ ~ ∙ ~ + {g} ~ [M]{q} ¨ + [C]{q} + [K]{q} = {p}
são adotados métodos de redução do modelo de
Geralmente, uma base é construída a partir de
componente, cuja ideia é a superposição modal, ou seja,
um conjunto de modos de vibração, que contêm
os deslocamentos nodais {x} são escritos como uma
informações do comportamento dinâmico da
combinação linear de modos normais {ϕj } e amplitudes
subestrutura, e um conjunto de modos estáticos,
modais ηj:
que representam a deformação estática causada por
{x} = ∑jm = 1 {ϕj} ηj (12)
subestruturas vizinhas [33].
(17)
2.2.3 O Método Craig-Bampton A forma geral das equações de movimento para cada
No método Craig-Bampton [34], os DOFs de
subestrutura é:
subestrutura são divididos em DOFs de limite e
¨ + [C]{x} + [K]{x} = {p} + {g} [M]{x}
(13)
interface, cada um deles referindo-se a um conjunto de nós específico no modelo de Elementos Finitos: ∙ A informação vibracional é o conjunto de modos de
onde [M] é a matriz de massa da subestrutura, [C] é
vibração de interface fixa: a subestrutura é fixada
a matriz de amortecimento, [K] é a matriz de rigidez
em seus DOFs limites e a análise é feita para obter os
e {p} + {g} é o vetor de força: {p} denota as forças
modos próprios;
aplicadas externamente e {g} as forças provenientes
∙ Os modos de restrição são usados para representar a
das subestruturas vizinhas. A redução é realizada
deformação estática de uma subestrutura causada por
transformando o conjunto de DOFs originais {x} em um
subestruturas vizinhas.
conjunto de DOFs generalizados {q} por meio da matriz de transformação [R]:
Os modos de vibração de interface fixa podem ser
{x} = [R]{q} (14)
calculados restringindo os DOFs de limite. A primeira etapa é o particionamento de DOFs no limite {xb} e interno {x i}. Ao negligenciar o amortecimento, a
[R] é a base de redução, cujas dimensões são n × r. O
Equação (13) pode ser escrita como:
conjunto reduzido de DOFs (r) deve ser pequeno em
[
relação ao conjunto original de DOFs (n), para uma redução eficiente. Substituir a Equação (14) na Equação (13) leva a:
∙ + [K][R]{q} ¨ + [C][R]{q} [M][R]{q} = {p} + {g} + {r} (15)
]{ } [ { }
]{ }
[Mbb] [Mbi] {X¨ b} [K ] [Kbi] {Xb} + bb [Mib] [Mi] {X¨ i} [Kib] [Kii] {Xi} =
{pb} + {gb} {0}
(18)
onde {r} é o erro decorrente do fato de que o conjunto
onde {gb} contém as forças de reação com
reduzido de DOFs não abrange todo o espaço da
subestruturas vizinhas. Restringir os DOFs limites ({xb}
solução. Um erro só é permitido no espaço não
= {0} leva a: Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 31
CONTEÚDO TÉCNICO [Mii]{x¨i} + [Kii]{xi} = {0}
(19)
deslocamento dos nós de interface pode ser escrito por meio da sobreposição dos modos estático e dinâmico e é uma função do campo de deslocamento {xb} dos nós de
Isso pode ser resolvido como um problema de
limite apenas; este é um ponto crucial de todo método
autovalor:
de condensação:
(-ω2i,j [Mii] + [Kii]) {ϕi,j} = {0}
(20)
O resultado é o conjunto de modos próprios e
{xi} = [ψC,i] {xb} + [ϕi] {ηi} (25) A base de redução, portanto, produz:
frequências próprias da subestrutura restrita em seus DOFs limites (modos de vibração de interface fixa):
{xi} = [ϕi] {ηi} (21)
{ }{ } [ ]{ } { } {xb} {xb} = {xi} [ψC,i] {xb} + [ϕi] {ηi}
=
Os modos de restrição contêm a resposta estática da subestrutura a um deslocamento de limite aplicado.
[I] [ψC,i]
[I] {xb} {x } = [RCB] b [ϕi] {ηi} {ηi}
(26)
Eles são, na verdade, representativos da deformação estática devido a um deslocamento da unidade
Finalmente, [M] = [RCB]T [M][RCB] e [K] = [RCB]T [K][RCB].
aplicado a um dos DOFs de limite, enquanto os DOFs
O vetor DOFs generalizado contém deslocamentos
de limite restantes são restringidos e nenhuma força é
físicos dos nós limites {xb} e coordenadas modais {ηi}.
aplicada aos DOFs internos.
A primeira vantagem do método de Craig-Bampton
A primeira etapa é novamente o particionamento
é o fato de que tanto os modos de restrição quanto
dos DOFs no limite e no interno, o que leva à Equação
os modos de vibração de interface fixa podem ser
(18). A segunda equação, negligenciando as forças de
facilmente calculados. Então, no sistema reduzido,
inércia, diz:
os DOFs de limite originais são mantidos, permitindo
[Kib] {xb} + [Kii] {xi} = {0}
(22)
adicionar ou substituir subestruturas sem ter que analisar novamente o modelo completo. Na verdade, as subestruturas do sistema estão conectadas com uniões
Do qual:
juntas nos nós de limite.
{xi} = [Kii]-1 [Kib] {xb} (23) (24) As colunas da matriz de condensação estática -[Kii]-1
3. Simulação de Ruído e Vibração do Eixo- E
[Kib] contêm os modos estáticos, que representam
As simulações são realizadas para avaliação da
a resposta estática dos DOFs internos {x i} para um
melhoria do desempenho das engrenagens HCR
deslocamento de unidade dos DOFs limites {xb}.
em relação às engrenagens LCR quanto ao erro de
O conjunto original de DOFs pode, portanto, ser
transmissão pico a pico (PPTE), linha de engrenamento
reduzido a um conjunto de DOFs limites, como
de engrenagem e variação das forças de rolamento.
{} [
] [ ]
xb [I] [I] = {xb} = [ψC] {xb} } = {x b xi - [Kii]-1 [Kib] [ψC,i]
A energia radiada equivalente da carcaça (ERP) resultante da simulação de engrenagens HCR é analisada. Modificações de microgeometria de engrenagem (Tabela 3.1 e Tabela 3.2) foram projetadas com a ajuda de KISSsys®: a modificação do ângulo
Uma vez que os modos de restrição e modos de
da hélice e coroamentoabaulamento de largura
vibração de interface fixa foram obtidos, o campo de
foram adotados para reduzir o fator de distribuição
32 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO de carga facial K Hβ, enquanto o alívio da cabeça
microgeometria de engrenagem são relatados em [35].
ponta e o coroamentoabaulamento do perfil foram
Os resultados a seguir são obtidos para um torque de
adotados para eliminar o choque de contato e reduzir
entrada de 60 Nm (quase 50% do torque nominal) a
o PPTE. Detalhes sobre a metodologia para projetar a
1000 rpm.
Tabela 3.1. Modificações de microgeometria para conjunto de engrenagens LCR
Modificações de microgeometria para conjunto de engrenagens LCR Modificações de microgeometria LCR
Estágio I
Estágio II
Engrenagem 1
Engrenagem 2
Engrenagem 3
Engrenagem 4
Abaulamento do flanco
10
-
3
-
Modificação do ângulo da hélice
-5
-
-3
-
Alívio da cabeça (longo)
15 (dCa = 67.78mm)
15 (dCa = 151.59mm)
15 (dCa = 62.29mm)
15 (dCa = 235.96mm)
Abaulamento de perfil
3
-
-
-
Modificação do ângulo de pressão
-2
-
-4
-
Tabela 3.2. Modificações de microgeometria para conjunto de engrenagens HCR
Modificações de microgeometria para conjunto de engrenagens HCR Modificações de microgeometria HCR
Estágio I
Estágio II
Engrenagem 1
Engrenagem 2
Engrenagem 3
Engrenagem 4
Abaulamento do flanco
8
-
10
-
Modificação do ângulo da hélice
-5
-
-2
-2
Alívio da cabeça (longo)
14 (dCa = 67.02mm)
14 (dCa = 150.60mm)
15 (dCa = 62.75mm)
15 (dCa = 238.50mm)
Abaulamento de perfil
-
-
-
-
Modificação do ângulo de pressão
-
-
-5
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 33
CONTEÚDO TÉCNICO 3.1 Análise Modal Restrita
O escopo desta análise é prever a interação das
A análise modal restrita do Eixo-E em suas montagens
principais ordens de excitação com os modos naturais
foi realizada para avaliar as frequências naturais do
do sistema. Na Figura 6, um diagrama de Campbell
sistema. Em primeiro lugar, dez frequências próprias
estendido é mostrado, relatando as principais ordens
estão listadas na Tabela 3.3
de excitação juntamente com as frequências próprias
do sistema e a velocidade do motor elétrico adotada para as simulações multicorpo (1000 rpm). Quando Tabela 3.3. Modos de vibração do Eixo-E
essas frequências cruzam as ordens de excitação, uma amplificação da resposta é esperada.
Modos de vibração do Eixo-E 3.2 Análise de Resposta Forçada
Frequência [Hz]
A análise da resposta forçada é realizada usando
Modo 1
238
Modo 6
487
Modo 2
273
Modo 7
577
296
Modo 8
589
387
Modo 9
639
1. Conjunto de engrenagens LCR e HCR, caixa rígida
412
Modo 10
719
flexível
Recurdyn ® um software de dinâmica multicorpo (MBD_Multi-Body Dynamics), importando dados de
Modo 3 Modo 4 Modo 5
engrenagens do modelo KISSsys®. Quatro simulações foram realizadas de acordo com o seguinte esquema:
2. Conjunto de engrenagens LCR e HCR, caixa
Fig 5. Efeito das modificações no padrão de contato e PPTE estático calculado no KISSsoft ® 34 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO 3.2.1 Conjunto de engrenagens LCR e HCR
redução; para a segunda queda, além da ordem 10 e seus
- Caixa Rígida
harmônicos, a presença da ordem 23 é especialmente
Para entender melhor o efeito de uma relação de contato
notável para o conjunto de engrenagens LCR.
transversal mais alta no erro de transmissão dinâmica
Na Figura 10, as forças do rolamento da transmissão
e na força de engrenamento (portanto, nas forças
são comparadas e o espectro do sinal é mostrado. Uma
dinâmicas que carregam os rolamentos), a primeira
vez que os rolamentos transmitem a carga dinâmica
simulação é realizada com caixa rígida. As principais
para a carcaça, uma redução do conteúdo harmônico
ordens de excitação são as seguintes (ref. Figura 1): • Ordens 23 e 46: respectivamente primeiro e segundo harmônicos da frequência de engrenamento para o primeiro estágio.
Engrenamento 1 Engrenamento 2 Máquina elétrica
• Ordens 10, 20 e 30: respectivamente primeiro, engrenamento para o segundo estágio. Na Figura 7, o erro de transmissão dinâmica é traçado para ambos os estágios de engrenagem. Além disso, o espectro harmônico do sinal é analisado. Os resultados
Velocidade do Motor Elétrico (rpm)
segundo e terceiro harmônico da frequência de
confirmam uma redução significativa nas amplitudes das ordens de engrenamento para o primeiro e segundo estágios da transmissão. Na Figura 8, as forças de engrenamento são plotadas e seu conteúdo harmônico é analisado. Para a primeira queda, as ordens dominantes são aquelas relacionadas às frequências de engrenamento do primeiro estágio de
Frequência [Hz]
Fig 6. Gráfico de Campbell estendido incluindo frequências próprias do sistema e velocidade EM adotada para as simulações de múltiplos corpos
Fig 7. Erro de transmissão e seu conteúdo harmônico Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 35
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig 8. Força de engrenamento e seu conteúdo harmônico
Para os rolamentos B3 e B4 no eixo intermediário, GMFs do primeiro e do segundo estágios estão presentes. Para os rolamentos B5 e B6 no eixo de saída, as ordens principais estão relacionadas à frequência de engrenamento do segundo estágio e seus harmônicos. 3.2.2 LCR vs HCR - Caixa Flexível A seguir, os resultados da simulação de múltiplos corpos com carcaça flexível são mostrados. O erro de transmissão é plotado na Figura 11 para ambos os estágios de engrenagem e em ambos os domínios de tempo e frequência. Respeito às ordens Fig 9. Layout dos rolamentos da transmissão no Recurdyn ®
de engrenamento, como esperado, o conjunto de engrenagens HCR tem uma amplitude TE (Transmission Error) menor em comparação com o conjunto de
das forças nos rolamentos leva a uma redução na
engrenagens LCR. Bandas laterais aparecem, porque a
excitação da carcaça, o que eventualmente resulta em
frequencia de engrenamento é modulada por ordens
uma redução geral do nível de ruído. Os rolamentos são
de rotação do eixo (conforme explicado na Seção
nomeados de acordo com a Figura 9.
2.1.2). As ordens de rotação do eixo, calculadas por
Para todos os rolamentos, a força pico a pico
meio das relações de redução de ambos os estágios
diminuiu, assim como a maioria dos harmônicos
da engrenagem, são respectivamente 1 para o eixo de
foi reduzida pela substituição do conjunto de
entrada, 0,48 para o eixo intermediário e 0,11 para o
engrenagens LCR pelo conjunto de engrenagens HCR.
eixo de saída. A amplitude dessas ordens é notavelmente
Para os rolamentos B1 e B2 no eixo de entrada, as
semelhante entre os conjuntos de engrenagens LCR e
ordens principais estão relacionadas à frequência de
HCR, uma vez que é principalmente devido à presença
engrenamento do primeiro estágio e seus harmônicos.
de desalinhamentos e runout (batimento radial)
36 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig 10. Forças de rolamentos FM
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 37
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig 11. Erro de transmissão e seu conteúdo harmônico - carcaça flexível
Fig 12. Força de engrenamento e seu conteúdo harmônico - carcaça flexível
induzidos por diferentes folgas de rolamento.
nas forças de rolamento e, consequentemente, a
As forças de engrenamento são mostradas na Figura
amplitude dos harmônicos do sinal é substancialmente
12, confirmando uma redução significativa do conteúdo
reduzida.
harmônico para o conjunto de engrenagens HCR em comparação com o conjunto de engrenagens LCR.
3.2.3 ERP Acústico da Carcaça
A Figura 13 mostra as forças de rolamento junto com
A potência acústica radiada equivalente (ERP) é definida
o espectro do sinal. A comparação entre o conjunto de
como:
engrenagens LCR e HCR mostra uma melhoria notável
eERP = f RLF ∙ ½ ∙ C ∙ ρ ∙ Σ (Ai ∙ v2i )
38 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
(27)
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig 13. Forças dos rolamentos FM - Carcaça flexível
Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 39
CONTEÚDO TÉCNICO
Fig 14. Comparação do gráfico de ERP: LCR (esquerda) - HCR (direita)
onde f RLF é o fator de perda de radiação, C é a velocidade
do som, ρ é a densidade de um material alvo que
próprias do sistema restrito foi calculado. Além disso, o Eixo-E elétrico foi modelado como um sistema
transfere a vibração (ou seja, o ruído) como, por
multicorpo totalmente flexível, e a resposta forçada foi
exemplo, ar, Ai é a área no i-ésimo painel flexível e vi é o
calculada na velocidade constante do motor elétrico.
enfrente a velocidade normal da face no i-ésimo painel
O desempenho de NVH de engrenagens de alta
flexível. Mais detalhes podem ser encontrados em [36].
relação de contato (HCR) foi então avaliado em
Na Figura 14 a comparação entre o conjunto de
relação ao perfil de engrenagem padrão ISO-53
engrenagens LCR e o conjunto de engrenagens HCR
A. O eErro de transmissão de pico a pico (PPTE), a
é apresentada em termos de potência irradiada
linha de engrenamento de engrenagem e as forças
equivalente: as regiões mais brilhantes são
dedos rolamentos foram comparados para ambas as
representativas de uma radiação de maior potência
configurações mostrando a melhoria das engrenagens
sonora, confirmando a eficácia da adoção de
HCR em comparação com as engrenagens LCR no
engrenagens HCR para melhoria de NVH.
desempenho NVH do Eixo-Eixo.
O gráfico de contorno é muito útil para entender
Finalmente, as potências radiadas equivalentes
qual é a contribuição de cada painel da carcaça do
da carcaça (ERP) resultantes das simulações de
invólucro para a emissão de ruído geral e para abordar
engrenagens ISO-53 do perfil A e HCR foram
as modificações de projeto subsequentes (local
comparadas mostrando a redução das velocidades
endurecimento da carcaçaenrijecimento local do
normais de superfície. As áreas críticas para o projeto
invólucro, por exemplo, por meio de nervuras).
da carcaça caixa foram mostradas por meio de gráficos de contorno. Melhorias no projeto da carcaça para minimizar a
4. Conclusões
energia irradiada equivalente serão objeto de análises
Uma metodologia para analisar o desempenho de NVH
posteriores.
de um E-EixoEixo-E automotivo foi abordada neste artigo. A transmissão EV proposta foi então projetada usando KISSsys ® e considerando a microgeometria de
Por PhD. Ing. D. Marano, Ing. L. Pascale, Dipl. Ing. J. Langhart,. Dr. Ing.
engrenagem.
S. Ebrahimi, Dipl. Ing. T. Giese KISSsoft AG, Switzerland. Versão em
Um diagrama de Campbell estendido incluindo as
português: Dipl. Ing. J. L. Piña - Lic. V. Busacca Estudio Piña S.R.L.
ordens elétricas e mecânicas junto com as frequências
KISSsoft Latin American Partner
40 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO
EVOLUINDO JUNTO COM A TECNOLOGIA DE ENGRENAGENS Por Sidnei Bincoletto
R
egistros históricos mostram que as engrenagens são utilizadas desde 1.000 A.C. e estão presentes desde simples rodas dentadas
até em equipamentos mais complexos. A tecnologia de engrenagens vem mudando desde sua invenção, porém foi mais significativa nos últimos 40 anos. As caixas de engrenagens no passado eram grandes, pesadas e de construção robusta. Elas só precisavam de um simples lubrificante de extrema pressão para se manterem em operação. Entretanto, a tecnologia de engrenagens
temperatura e das avarias nas engrenagens.
mudou, exigindo um lubrificante aperfeiçoado. As tendências da tecnologia dos projetos das caixas de engrenagens apontam para pequenas unidades com
Proteção dos mancais de rolamento
potência mais elevada, exigindo uma nova e maior
Os mancais rolamento são partes integrantes do
proteção deste conjunto de elementos de máquinas que
funcionamento das caixas de engrenagens. As
compõem as caixas de engrenagens.
especificações recentes do segmento de óleos para
As tecnologias de engrenagens mais recentes são
engrenagens reconhecem que muitas falhas em
suscetíveis a uma condição de falha quase invisível
engrenagens resultam de falhas em mancais de
denominada “micropitting”. Essa falha microscópica
rolamento, e o teste de desgaste no mancal de roletes
pode provocar problemas em outros componentes
FAG FE8 tornou-se um requisito.
críticos da caixa de engrenagens, ou seja, nas próprias engrenagens e nos mancais. Não podemos esquecer
Marcas de detrito
que a proteção das vedações é igualmente importante
A vida útil do mancal de rolamento pode ser afetada
para preservar o conjunto.
pelas partículas das engrenagens geradas devido ao “micropitting”. Outras partículas oriundas de desgastes podem ser lançadas nas pistas dos mancais
Proteção das engrenagens
de rolamento e acelerar a sua falha. Resumindo:
O “micropitting” pode ser um problema sério,
Redução da vida útil dos mancais de rolamento e
danificando engrenagens convencionais, reduzindo a
paradas não programadas.
confiabilidade das caixas de engrenagens e sua vida útil. Esse tipo de falha microscópica é normalmente difícil de ser detectada nos estágios iniciais, e ruídos
Proteção das vedações
podem ser um dos primeiros sinais do problema.
As vedações são frequentemente os primeiros
Os principais sintomas são as perdas de precisão da
componentes a falhar em uma caixa de engrenagens.
engrenagem e da eficiência da caixa de engrenagens,
A compatibilidade inadequada do lubrificante com as
além dos aumentos da vibração, do ruído, da
vedações, os efeitos de contaminantes e de partículas Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 41
CONTEÚDO TÉCNICO de desgaste podem resultar em falha prematura.
programada e vida útil reduzida da vedação.
Isso exige a substituição da vedação, o que provoca
O profissional da manutenção e lubrificação deve
paralisação dispendiosa. A falha de vedação irá
optar por um lubrificante avançado que ajude a
proporcionar vazamento e aumento de trocas do óleo
proteger a caixa de engrenagem por completo como
lubrificante, entrada de contaminantes, aumento
vimos acima, ou seja, os dentes das engrenagens, os
de desgaste por contaminação, paralisação não
mancais de rolamento e as vedações. A série Mobilgear™ 600 XP foi desenvolvida especificamente para ficar à frente das novas necessidades do segmento de engrenagens, oferecendo proteção para todos os componentes críticos das caixas de engrenagens. Mobilgear™ 600 XP ajuda a proteger os dentes das engrenagens contra o desgaste geral e ao “micropitting” — e, como resultado, aumenta significativamente a confiabilidade e a produtividade dos equipamentos. Controlando o “micropitting” nas engrenagens, ajuda a reduzir a quantidade de detritos gerados por esta falha, evitando que partículas prejudiciais reduzam a vida útil dos mancais. No teste de mancal FAG FE8, o óleo lubrificante Mobilgear™ 600 XP produz apenas 2 miligramas de desgaste, o que representa 15 vezes menos desgaste que os limites das especificações industriais e foi especialmente formulado para maximizar a compatibilidade com diversos materiais de vedação. Mais benefícios em longo prazo Oferecendo as mais sofisticadas tecnologias para proteção contra micropitting e desgaste, o Mobilgear™
42 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
CONTEÚDO TÉCNICO 600 XP permite que as caixas de engrenagens
temperaturas, Longa vida útil do óleo, ajudando
funcionem em níveis excelentes, aumentando a
a limitar os custos de manutenção e substituição,
produtividade e minimizando a necessidade de
Operação sem problemas e longa vida útil do filtro.
reparos dispendiosos. O mais importante é que, por
Tudo isso podendo trazer até 3,6% de redução
oferecer inigualável proteção e durabilidade, ele reduz
no consumo de energia em relação aos óleos
o custo total de propriedade e os descartes do óleo
convencionais nos testes de campo e de laboratório,
usado e rolamentos, o que pode ajudar a minimizar o
reduzindo em média 20% a sua temperatura de
impacto ambiental da operação. O resultado é que suas
operação. Os lubrificantes da linha Mobil SHC™ 600
operações se beneficiarão da melhor relação custo/
são recomendados pelos 500 maiores fabricantes de
benefício, da confiabilidade aprimorada e da superior
equipamentos em mais de 1.800 aplicações.
produtividade.
Para uso em condições extremas, máxima
Por isso, oferece desempenho equilibrado e sua
performance ou para a garantia de operações
performance e os benefícios oferecidos trazem o
confiáveis e eficientes, temos o lubrificante certo. Mas
reconhecimento dos fabricantes de equipamentos
o lubrificante não atinge tudo isso sozinho. É preciso
(OEMs).
unir serviços e soluções para se atingir estes desafios.
Os principais OEMs do mundo inteiro reconhecem o desempenho da proteção do Mobilgear™ 600 XP e preferem usá-lo em seus equipamentos em vez de qualquer outra marca. Muitos OEMs indicam essa preferência diretamente em suas máquinas. Atende ou excede às exigências de: AGMA 9005-EO2 / DIN 51517-3: 2009-06 / ISO 12925-1 Aprovações de fabricantes: SIEMENS AG Redutores Flender, T 7300, Tabela A-a / SIEMENS AG Redutores Flender, T 7300, Tabela E-am, Código do Flender Nr. / Mueller Weingarten DT 55 005 Ainda sobre as novas exigências das caixas de engrenagens, os profissionais de manutenção e lubrificação podem encontrar caixas de engrenagens que operam em condições extremas. Estas condições podem ser de temperaturas extremas (altas ou baixas), cargas elevadas ou ainda a necessidade de atingir novos patamares de produção, como os segmentos de mineração, siderurgia, sucroenergético, cimento, energia, entre outros. Para qualquer uma destas condições oferecemos os óleos da Série Mobil SHC™ 600, lubrificantes 100% sintético de base PAO. A linha de produtos 100% sintéticos Mobil SHC™ 600, além de oferecer todos os benefícios da linha Mobilgear™ 600 XP, ainda entregam: Proteção do equipamento a altas e baixas Revista Engrenagens
AGOSTO/2021 43
CONTEÚDO TÉCNICO Nossa equipe de especialistas está plenamente capacitada para propor e executar todos os trabalhos relacionados à lubrificação ajudando a reduzir os custos gerais de manutenção. Uma linha completa de serviços de alto valor técnico em várias categorias. As necessidades de cada indústria são únicas. É por isso que os nossos engenheiros estudam todos os processos da planta para desenvolver um plano específico, pensado e executado para aperfeiçoar áreas identificadas conjuntamente como críticas, reduzir custos e aumentar a produtividade. Serviços que somente a Moove promete e entrega. Temos uma oferta robusta de serviços, baseados em técnicas e ferramentas de ponta para contribuir com a operação dos clientes e ajudá-los a extrair o máximo da tecnologia dos nossos lubrificantes: Recomendação do lubrificante: Nosso time de engenheiros de campo avalia as especificações das caixas de engrenagens e seus componentes, bem como os regimes típicos de operação e as condições operacionais, para calcular as propriedades necessárias do lubrificante e selecionar a tecnologia mais adequada para cada caso. Análise do óleo de engrenagem em serviço: Uma série de análises laboratoriais para verificar a saúde do óleo lubrificante, os níveis de contaminação e as taxas de desgaste dos componentes lubrificados. Análise de vibrações mecânicas: Para identificar desvios mecânicos e avaliar o nível de atrito. Termografia: Para complementar a análise dos níveis de atrito e eficiência do conjunto. Boroscopia: Para avaliar o desgaste e identificar os modos de falha atuantes sem a necessidade de abrir o conjunto. Escaneamento 3D: Fazemos o escaneamento tridimensional da superfície de contato das engrenagens e criamos um modelo virtual da engrenagem, a alta resolução utilizada permite realizarmos medições extremamente precisas e partir delas avaliar o desgaste.
Por Sidnei Bincoletto, Gerente de Capacitação Técnica da MobilTM . Para mais informações, acesse mobilindustrial.com.br 44 AGOSTO/2021
Revista Engrenagens
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