Engrenagens Gears Magazine Brasil _ AGOSTO 2021

www.sfeditora.com.br - Ano III - Edição 5

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The Brazilian Gear Conference ITA-WZL 2021 ›› Artigos: ›› Engrenagens de Anel (Girth Gears) e seus desafios (PARTE 2) ›› Retífica com Ferramentas com Revestimento Galvânico de CBN ›› Análise e Simulação NVH de Eixos dos Veículos Elétricos ›› Evoluindo Junto com a Tecnologia de Engrenagens

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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