O objetivo principal desta proposta é a de analisar o uso do squeeze-films como um apoio flexível de um sistema eixo-mancal, com um enfoque computacional. As forças produzidas pela pressão dinâmica do lubrificante são obtidas pela solução da equação de Reynolds para o filme de fluido. Para tratar das equações que governam o movimento dos eixos rotores apoiados por squeeze-films, o método de Newmark foi empregado. Parâmetros associados à massa e velocidade do eixo e às características físicas e geométricas do mancal, tal como a viscosidade do fluido, a folga radial, comprimento e diâmetro do mancal, foram variados para permitir avaliações do comportamento orbital do eixo. Determinados grupos de parâmetros foram selecionados e, foi estudada a influência da força que produz o desequilíbrio do eixo. Resultados revelaram uma sensibilidade na estabilidade de movimento e o tamanho orbital para todos os parâmetros.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-03-20T17:21:12Z No. of bitstreams: 1 MarinalvaFerreiraTrajano_TESE.pdf: 6319363 bytes, checksum: 1a264d4d3fb0025a7862072124e8405a (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-03-22T12:58:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MarinalvaFerreiraTrajano_TESE.pdf: 6319363 bytes, checksum: 1a264d4d3fb0025a7862072124e8405a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T12:58:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarinalvaFerreiraTrajano_TESE.pdf: 6319363 bytes, checksum: 1a264d4d3fb0025a7862072124e8405a (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / O Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Engrenagens e outros conjuntos mec?nicos s?o muito importantes para a convers?o da energia e?lica em energia el?trica em turbinas e?licas, mas a sua durabilidade e efici?ncia s?o severamente prejudicadas por algumas quest?es tribol?gicas como corros?o, desgaste, deforma??o e fragmenta??o. Os lubrificantes utilizados para reduzir esse desgaste e deforma??o s?o de fontes n?o renov?veis podendo n?o ser vi?veis ambientalmente. Assim, surgem novas tecnologias que visam o desenvolvimento de produtos de fontes renov?veis substituindo o ?leo mineral e aditivo de extrema press?o. A este respeito, ?leos vegetais e novos aditivos inorg?nicos est?o sendo pesquisados como uma alternativa adequada para substituir os lubrificantes utilizados atualmente em engrenagens de turbinas e?licas. O objetivo desse trabalho foi sintetizar nanopart?culas est?veis inorg?nicas em ?leos vegetais por sputtering, desenvolvendo lubrificantes mais adaptados ao meio ambiente com aditivos mais eficientes. A metodologia aplicada est? divida em 5 etapas: 1- prepara??o do biolubrificante (?leo de girassol epoxidado); 2- caracteriza??o f?sico-quimica dos lubrificantes; 3- deposi??o das nanopart?culas por sputtering; 4- caracteriza??o da dispers?o e 5 avalia??o tribol?gica. Nas deposi??es foram utilizados tr?s n?veis de corrente de descarga e taxa de deposi??o (30 mA- 0,8 ?/s, 40 mA- 1,3 ?/s e 50 mA- 1,51 ?/s), tr?s diferentes concentra??es, em peso, de nanopart?culas (0,05%, 0,1% e 0,3%) e com alvo Cu para se obter nanopart?culas de cobre. As nanopart?culas formadas foram caracterizadas em fun??o do tamanho de part?cula pela t?cnica de SAXS e por MEV. A dispers?o das nanopart?culas foi analisada por Uv-Vis?vel, Polidispersividade, Potencial Zeta e SAXS. Para avaliar o desempenho tribol?gico foi utilizado o trib?metro HFRR. Os resultados mostraram que os biolubrificantes com melhoram o desempenho tribol?gico melhorando o desgaste e reduzindo atrito em superf?cies met?licas. Al?m disso, este m?todo de preparo do nanobiolubrificante eliminou o problema de dispers?o verificado por outras t?cnicas de dispers?o. / Gears and other mechanical assemblies are very important for the conversion of wind energy into electrical energy in wind turbines, but their durability and efficiency are severely hampered by some tribological issues such as corrosion, wear, deformation and fragmentation. The lubricants used to reduce this wear and deformation is from non-renewable sources and may not be environmentally viable. Thus, new technologies appear that aim at the development of renewable products replacing mineral oil and extreme pressure additive. In this regard, vegetable oils and new inorganic additives are being researched as a suitable alternative to replace the lubricants currently used in wind turbine gears. The objective of this work is to synthesize inorganic nanoparticles in vegetable oils by sputtering to obtain stable colloidal nanoparticles (NPs), developing lubricants more adapted to the environment with more efficient additives, with a better level of tribological performance. The applied methodology is divided in 5 steps: 1- preparation of the biolubrificante (epoxidized sunflower oil); 2- physico-chemical characterization of the lubricants; 3- deposition of the nanoparticles by sputtering; 4 - characterization of the dispersion and 5 tribological evaluations. In the depositions three discharge current levels (30 mA- 0.8 ? / s, 40 mA- 1.3 ? / s and 50 mA- 1.51 ? / s) and three deposition rates were used to obtain three different concentrations by weight of nanoparticles (0,05%, 0,1 % and 0,3%) and with Cu target to obtain copper nanoparticles. The nanoparticle formed was characterized as a function of the particle size by the SAXS technique and a sample by SEM. The dispersion of the nanoparticles was analyzed by Uv-Visible, Polydispersivity, Zeta Potential and SAXS. To evaluate the tribological performance was used the HFRR trbometer. The results showed that the biolubrificants with additives had good performace, improved wear and reduced friction on metal surfaces. In addition, this method of preparing the nanobiolubrifier eliminated the dispersion problem ascertained by other dispersion techniques.

A moagem e mistura rápidas e efetivas de materiais em pequenos volumes é uma necessidade nos laboratórios e na indústria moderna. Diversos tipos de métodos e equipamentos prestam este serviço, dentre eles o moinho e misturador planetário. Estes equipamentos são máquinas centrífugas que combinam movimentos rotacionais com translacionais e que utilizam os efeitos otimizados das forças, direções e movimentos dos materiais em processo. Para o moinho é otimizado e ampliado o poder dos mecanismos de moagem, sendo então considerado um processo de alta energia. No caso dos misturadores há a combinação do movimento planetário com um ângulo de inclinação entre o eixo de rotação do jarro com o eixo de translação que promovem vórtices helicoidais efetivos para promover a mistura. O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de moinho e misturador planetário visando determinar condições otimizadas de moagem e mistura, o estabelecimento de limites de operação para ambas aplicações e a seleção de um sistema de transmissão simplificada. Inicialmente foram fabricados bancos híbridos de moagem e mistura para pequenas amostras (25 g para moagem e 100 g para mistura). O desempenho de moagem foi analisado pela determinação do tamanho de partículas antes e após o processo de moagem em pós de alumina de granulação grosseira com diâmetro médio de partícula em torno de 4,2 μm, variando-se as combinações de relação de transmissão, velocidade de translação e tamanho do meio de moagem. Para o misturador foi aplicado ângulo de inclinação de 30º e realizado ensaios nas misturas de massa plástica em diferentes rotações. Na configuração moinho, o melhor desempenho experimental resultou em pó de alumina submicrométrico de Øee ~ 0,9 mm em uma hora de moagem na rotação de translação de 450 rpm e relação de transmissão eixo principal/jarro de 1:-2. Na configuração misturador a condição otimizada foi com rotação de 2000 rpm e relação transmissão eixo principal/jarro de -2:1 que proporcionou mistura relativamente homogênea em 30 s. Para carregamentos de até 25 g de pós cerâmicos, em que o conjunto excêntrico (jarro, fixação, matéria prima e meios de moagem) são inferiores à 1 kg, utilizou-se a transmissão baseada em rodas de atrito que permitiu um projeto econômico e compacto, sendo o aço (AISI 4340 temperado e revenido) o material da roda de atrito que apresentou a melhor durabilidade e confiabilidade. Entretanto, apresentou limitação na moagem de amostras maiores (jarro acima de 1 kg) e nas misturas com rotações acima de 2000 rpm. A maior potência de transmissão exigida causou aquecimento excessivo na transmissão, ocasionando dilatação das rodas de atrito e consequentemente travamento do sistema. Para aumentar a capacidade de moagem para até 100 g de matéria prima, que reflete a conjuntos com massas superiores a 2 kg, um protótipo utilizando engrenagens foi projetado, construído e testado. Neste trabalho concluiu-se que, através de uma rápida reconfiguração, um único equipamento híbrido atende às ambas demandas. Entretanto observou-se que como as condições otimizadas de moagem e mistura ocorreram em condições opostas, ficou evidenciado que a condição ótima para um sistema, quando aplicado no outro sistema, oferece alto risco de acidentes, o que exige o desenvolvimento de um sistema de segurança inteligente sofisticado e oneroso que, em virtude do agregado financeiro dos componentes permanentes, para aplicações nos processos industriais, aconselha-se equipamentos individuais. / Fast and effective milling and mixing of materials in small volumes is a need for laboratories and modern industry. Several methods and equipment provide these services such as planetary mill and Dual Asymmetric Centrifuge (DAC). These pieces of equipment are centrifuge machines that combine rotation and revolution and use the optimized effects of forces, directions and movements of materials in process. In the mill, the power of the milling mechanisms is optimized, being considered a high-energy process. For the mixers there is a combination of planetary motion and a tilt angle between the axis of rotation of the jar and the revolution axis, which promote effective helical vortices for mixing. The present work aims at the development of planetary mill and mixer aiming to determine optimum grinding and mixing conditions, establishment of operating limits for both applications and transmission selection. Initially hybrid grinding and mixing benches for small samples (25 g for milling and 100 g for mixing) were manufactured. The planetary mill performance was analyzed by determining particle size before and after milling of coarse calcined alumina (initial median particle size of 4.2 mm) by varying combinations of transmission ratio, translation speed and media size. For the mixer, a tilting angle of 30º was applied and tests were performed on the modeling clay mixtures applied at different rotations. For the mill configuration, the optimized design with the best experimental setup resulted in sub micrometric alumina powder (Øee ~ 0.9 mm) in only one hour of milling (revolution of 450 rpm and speed ratio main axis/jar transmission ratio of 1:-2). For the mixer configuration, the optimized condition (revolution of 2000 rpm and speed ratio of -2:1) provided relatively homogeneous mixing in 30 s. For loadings up to 25 g of ceramic powders, where the eccentric assembly (jar, fixing, raw material and grinding media) is lighter than 1kg, the transmission based on friction wheels was used, which allowed an economical and compact design, being the steel (tempered AISI 4340) the material of the friction wheel that presented the best durability and reliability. However, there was a limitation in the grinding of larger samples (jar over 1 kg) and mixtures with rotations above 2000 rpm. The higher transmission power required caused excessive heat in the transmission, causing the friction wheels to dilate and consequently system malfunction. To perform loads greater than 100g of raw material, which reflects sets with masses over 2 kg, a prototype using gears was designed, built and tested. This work concluded that a quick reconfiguration allows a single device meets both demands. However, considering that optimized parameters of grinding and mixing occur at very different conditions, it is emphasizedthat the optimal operation for a system if applied in the optimal conditions of the other system offers high risk of accidents, which requires the development of a costly security system. Therefore, individual pieces of equipment for grinding and mixing are advised for industry application due to the financial aggregate of the permanent components.

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:42:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fontana_Douglas_M.pdf: 10116872 bytes, checksum: 3a8e7469b54d02c31d22b732a5021bb1 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A transmissão de movimentos mecânicos através de engrenagens é muito utilizado em todos os segmentos industriais.O corte de dentes de engrenagens é uma operação bastante importante dentro da usinagem. Apesar de sua importância, este é um processo pouco estudado, pois esta é uma área bastante restrita de atuação. Emfunção disso,a maior parte dos desenvolvimentos relacionados à tecnologia de corte de dentes de engrenagens ocorre no meio industrial, geralmente de forma empírica. A determinação do fim de vida das lâminas de corte Gleasonsão feitas,no chão de fabrica,pelos preparadores ou mesmo pelos operadores das máquinas.Tal decisão é baseada em critérios altamente subjetivos e portanto, faz com que o tempo de utilização da ferramenta apresente uma grande variabilidade,ou seja, em determinados momentos, a ferramenta é utilizada além de sua vida efetiva e, em outros momentos, esta utilização se dá a quém da mesma. Caso a ferramenta ultrapasse sua utilização ótima, ocorrem vários problemas, dentre os quais: maior volume de material retirado na afiacão da ferramenta com conseqüente redução do númerode vidas desta, a rugosidademédia (Ra) das peças toma-se muito elevada,fazendo com que a japidação do dentado (operação posterior ao corte) seja muito demorada e portanto, anti-econômica.Por outro lado, se a ferramenta for sub-utilizada. ocorre um desperdício de lâmina,bem como um aumento do tempo de processamento pois um maior número de trocas da ferramenta vai ocorrer. Este trabalho procurou estabelecer um parâmetro objetivo de fim de vida da lamina de corte do tipo Hardac, utilizandoo processo de corte denominado Completo (Completing). Para tanto, foi feito um trabalho junto a um fubricante de auto-peças, que usina engrenagens cônicas e hipoidais, utilizada em diferenciais de caminhões e ônibus.O parâmetro escolhido foi a rugosidade média (Ra) do flancodos dentes das engrenagens. O comportamento e a dispersão da vida da ferramenta anterior e posterior à implantação do parâmetro proposto foram analisadas.Os resultados mostram uma maior uniformidade da vida das laminas de corte gleason,bem como dos tempos de afiação das mesmas e Iapidação do dentado. Além disso, as lâminas passaram a ser utilizadas de forma otimizadas em relação ao seu desgaste e à quantidades uperficial da peça. Um segundo objetivo do trabalho foi comparar a vida de ferramentas de aço rápido com algumas coberturas diferentes e também sem cobertura na superficie de saída, pois foram utilizadas após a afiação da ferramenta com cobertura total Pelo desempenho mostrado nos resultados a melhor cobertura foi aquela de nitreto de titânio originária do fabricante da ferramenta e do equipamento / Abstract: The transmission of mechanical motion through gears is very used in alI industrial segments.The cutting process of gears is a very important process in the manufacturing. Despiteits importance this is a process not so studied as it a very specific area. According to this, most part ofthe industrial field, usually in an empirical way. The determination to end the life of a Gleason Cutter Blade is made by machine operators. The decision is based on highly subjective criteria and as for this it makes the using time of this tool to presenta great variability. As resuh this tool is sometimes used longeror less than it should.If its use is longer exceedingits life time,many problems may occur, such as: bigger volume taken from the sharpening material of tools which results in a reduction of their lifetime, the average rougbness (Ra) of the parts becomes higher which makes lapping of the teeth (process which occurs after cutting) to take longer and as a resuh not economical.On the other hand,if the tool is used less there is a waste ofthe blade as well as an increasein the manutacturing process due to the change of tools. This work tried to establishan objetive parameteron the end ofthe life ofthe Hardac type ofblade, using a cutting process called Completing.For this reason this work was done together with an Automotive Company that produces beveland hypoidgears used on heavyduty drive axles for trucks and buses. The chosen parameter was the average rougtmess(Ra) ofthe teeth flankof the gears. The behavior and dispersion of the tool Jife before and after the setting of the proposed parameter were analized. The resuhs show a greater uniformity of the life the Gleason Cutter Blade as well as its sbarpeningtime and teeth lapping. Apart from it, the blades started to be used on an optimized way related to its wear and to the surlace quality of the piece. Another objetive of this work was to compare the high speed steel tool life with some different coats andalso no coating on theftont ceplane,as theywere used after the tool sharperning with total coat. For the result showed the best coating was the one with titanium nitrideoriginate dftom the tool and equipamentmanufacturer / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Resumo: A falha catastrófica de caixas de engrenagens acarreta em perdas de produção e custos de manutenção. O elemento mecânico que mais falha em uma caixa de engrenagens é o próprio par engrenado. Estas falhas geralmente ocorrem devido a defeitos pontuais nos dentes como desgaste severo e presença de trincas, contrariando os fatores de segurança previamente definidos por normas referentes aos critérios de falhas em engrenagens. O monitoramento da condição do par engrenado busca avaliar parâmetros representativos dos mecanismos de falha do par engrenado. As técnicas de monitoramento da condição mais utilizadas são a análise de vibrações e análise de lubrificantes. Este trabalho realiza uma revisão bibliográfica de técnicas de monitoramento da condição. A parte experimental consiste na avaliação de uma bancada sob três condições: desgaste severo ao longo da vida útil da engrenagem; engrenagem entalhada para simulação de trinca; engrenagem com variação do entalhe para simulação de uma propagação de trinca. A condição da bancada foi avaliada utilizando técnicas de tratamento de sinais de vibração como TSA, sinal residual, demodulação temporal e análise estatística via PDF beta e; técnicas de análise de lubrificantes como contagem de partículas e espectrometrias de raios-x e infravermelho. Todas as técnicas se mostraram adequadas na avaliação da evolução do desgaste excetuando a espectrometria de infravermelho. Apenas as técnicas de vibração se mostraram adequadas para identificar a pre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The catastrophic failure of gearboxes results in production losses and maintenance costs. The mechanical component that most fails in gearboxes are the gears. These failures usually occur before the end of useful life projected by criteria of failure standards due teeth defects as severe wear and cracking. The condition monitoring of gearboxes evaluates parameters which can indicate the mechanism of failure in process in the gear. The most commonly used monitoring techniques of gearboxes are vibration analysis and lubricant analysis. Firstly, this work performs a bibliographic review of condition monitoring techniques. The experimental analysis consists of the evaluation of an experimental workbench under three conditions: severe wear throughout the life of the gear; notched gear for crack simulation and; gear with variation of notch for simulation of a crack propagation. The workbench condition was evaluated using vibration signal treatment techniques such as TSA, Residual Signal, Demodulation, Statistical Moments, Crest Factor and Statistical Analysis using PDF beta and; techniques for analyzing lubricants such as particle counting and x-ray and infrared spectrometry. All the techniques were adequate to evaluate the evolution of wear except infrared spectrometry. Only the vibration techniques were adequate to identify the presence an evolution of the notch. Statistical analysis using PDF beta was useful to identify the degradation of a tooth as the notch size evolved. / Mestre

Submitted by CARLOS EDUARDO SGOTTI (carlos.sgotti@hotmail.com) on 2018-04-27T18:42:48Z No. of bitstreams: 1 2018_Sgotti_Dissertação_Mestrado.pdf: 10994360 bytes, checksum: 90aa52990d9db0b33dd9950ddfb58289 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-04-27T19:11:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sgotti_ce_me_ilha.pdf: 10994360 bytes, checksum: 90aa52990d9db0b33dd9950ddfb58289 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T19:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sgotti_ce_me_ilha.pdf: 10994360 bytes, checksum: 90aa52990d9db0b33dd9950ddfb58289 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A falha catastrófica de caixas de engrenagens acarreta em perdas de produção e custos de manutenção. O elemento mecânico que mais falha em uma caixa de engrenagens é o próprio par engrenado. Estas falhas geralmente ocorrem devido a defeitos pontuais nos dentes como desgaste severo e presença de trincas, contrariando os fatores de segurança previamente definidos por normas referentes aos critérios de falhas em engrenagens. O monitoramento da condição do par engrenado busca avaliar parâmetros representativos dos mecanismos de falha do par engrenado. As técnicas de monitoramento da condição mais utilizadas são a análise de vibrações e análise de lubrificantes. Este trabalho realiza uma revisão bibliográfica de técnicas de monitoramento da condição. A parte experimental consiste na avaliação de uma bancada sob três condições: desgaste severo ao longo da vida útil da engrenagem; engrenagem entalhada para simulação de trinca; engrenagem com variação do entalhe para simulação de uma propagação de trinca. A condição da bancada foi avaliada utilizando técnicas de tratamento de sinais de vibração como TSA, sinal residual, demodulação temporal e análise estatística via PDF beta e; técnicas de análise de lubrificantes como contagem de partículas e espectrometrias de raios-x e infravermelho. Todas as técnicas se mostraram adequadas na avaliação da evolução do desgaste excetuando a espectrometria de infravermelho. Apenas as técnicas de vibração se mostraram adequadas para identificar a presença do entalhe. A análise estatística via PDF beta se mostrou útil para identificar a degradação de um dente conforme evolui o tamanho do entalhe. / The catastrophic failure of gearboxes results in production losses and maintenance costs. The mechanical component that most fails in gearboxes are the gears. These failures usually occur before the end of useful life projected by criteria of failure standards due teeth defects as severe wear and cracking. The condition monitoring of gearboxes evaluates parameters which can indicate the mechanism of failure in process in the gear. The most commonly used monitoring techniques of gearboxes are vibration analysis and lubricant analysis. Firstly, this work performs a bibliographic review of condition monitoring techniques. The experimental analysis consists of the evaluation of an experimental workbench under three conditions: severe wear throughout the life of the gear; notched gear for crack simulation and; gear with variation of notch for simulation of a crack propagation. The workbench condition was evaluated using vibration signal treatment techniques such as TSA, Residual Signal, Demodulation, Statistical Moments, Crest Factor and Statistical Analysis using PDF beta and; techniques for analyzing lubricants such as particle counting and x-ray and infrared spectrometry. All the techniques were adequate to evaluate the evolution of wear except infrared spectrometry. Only the vibration techniques were adequate to identify the presence an evolution of the notch. Statistical analysis using PDF beta was useful to identify the degradation of a tooth as the notch size evolved.

Devido à resistência dos fabricantes de automóveis quanto à utilização de engrenagens de FNA estudos tem sido feitos para averiguar o desempenho deste material em engrenagens. Dentro deste contexto esta dissertação tem como objetivos principais o desenvolvimento e construção de uma máquina de ensaios de fadiga de contato em engrenagens e a comparação quanto à resistência ao desgaste de engrenagens cilíndricas de dentes retos fabricadas em aço liga 8620 (cementado e temperado) e em ferro fundido nodular austêmperado (FNA). Estas engrenagens foram fornecidas em dois estados de acabamento superficial (shaving ou por fresamento). O equipamento desenvolvido funciona com o princípio de recirculação de potência e é comumente chamado de FZG. Os experimentos de desgaste têm sido feitos com dois estágios de torque: 135 N.m (running-in) e 302 N.m (steady-state) e as engrenagens são de perfil modificado. Após a realização dos ensaios, foi possível verificar que: (1) a área danificada dos flancos, devido ao fenômeno de pitting, das engrenagens de FNA foi maior do que das de aço AISI 8620; (2) a comparação entre os parâmetros de rugosidade nos estágio de fornecimento e após cada estágio do experimento mostra que as engrenagens com acabamento por shaving apresentam uma melhor distribuição da carga e um menor desgaste, (3) o regime de lubrificação na região do diâmetro primitivo durante os ensaios foi o limite (ou limítrofe) para ambos os processos de fabricação, porém o parâmetro de espessura de filme (λ) é maior para engrenagens fabricadas por shaving, fazendo com que a espessura do filme lubrificante seja maior, (4) o efeito da redução da área resistente aos esforços de contato, devido à presença dos nódulos de grafita, na resistência a fadiga foi evidenciado, porém o acabamento superficial mostrou-se mais relevante do que a distribuição e tamanho dos nódulos. / Due to the resistance of automotive manufactures on apply ADI gear studies have been made to verify the performance of this material. Inside this context this work has a main objective the construction of contact fatigue test machine in gears and the comparison, related to the wear resistance, between spur-gears made of carburized and quenched AISI 8620 low steel and austempered ductile iron (ADI). These gears were supplied in two states of finish surface (by shaving or by machining). The developed equipment functions with the principle of the power recirculation and commonly called FZG. The wear experiments were performed in two stages of torque: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state) and the gears have modified profile. After the accomplishment of the experiments, was possible verify that: (1) The damaged area of flanks, due to the phenomenon of pitting, at ADI gears was bigger than AISI 8620 low-alloy steel gears. (2) The comparisons between the roughness parameter in the supply state and after each period of the experiment shows that gears with surface finish by shaving have better load distribution and minor wear. (3) Lubricant regime at pitch diameter was the boundary for both manufacture process, but the film thickness parameter λ is higher for shaved gears, making the lubricant film thickness has major value, (4) The reduction effect the resistive area of contact due the presence of the graphite nodules in the contact fatigue resistance was evidenced, however surface finishing was more relevant than the distribution and size nodules.

Devido à resistência dos fabricantes de automóveis quanto à utilização de engrenagens de FNA estudos tem sido feitos para averiguar o desempenho deste material em engrenagens. Dentro deste contexto esta dissertação tem como objetivos principais o desenvolvimento e construção de uma máquina de ensaios de fadiga de contato em engrenagens e a comparação quanto à resistência ao desgaste de engrenagens cilíndricas de dentes retos fabricadas em aço liga 8620 (cementado e temperado) e em ferro fundido nodular austêmperado (FNA). Estas engrenagens foram fornecidas em dois estados de acabamento superficial (shaving ou por fresamento). O equipamento desenvolvido funciona com o princípio de recirculação de potência e é comumente chamado de FZG. Os experimentos de desgaste têm sido feitos com dois estágios de torque: 135 N.m (running-in) e 302 N.m (steady-state) e as engrenagens são de perfil modificado. Após a realização dos ensaios, foi possível verificar que: (1) a área danificada dos flancos, devido ao fenômeno de pitting, das engrenagens de FNA foi maior do que das de aço AISI 8620; (2) a comparação entre os parâmetros de rugosidade nos estágio de fornecimento e após cada estágio do experimento mostra que as engrenagens com acabamento por shaving apresentam uma melhor distribuição da carga e um menor desgaste, (3) o regime de lubrificação na região do diâmetro primitivo durante os ensaios foi o limite (ou limítrofe) para ambos os processos de fabricação, porém o parâmetro de espessura de filme (λ) é maior para engrenagens fabricadas por shaving, fazendo com que a espessura do filme lubrificante seja maior, (4) o efeito da redução da área resistente aos esforços de contato, devido à presença dos nódulos de grafita, na resistência a fadiga foi evidenciado, porém o acabamento superficial mostrou-se mais relevante do que a distribuição e tamanho dos nódulos. / Due to the resistance of automotive manufactures on apply ADI gear studies have been made to verify the performance of this material. Inside this context this work has a main objective the construction of contact fatigue test machine in gears and the comparison, related to the wear resistance, between spur-gears made of carburized and quenched AISI 8620 low steel and austempered ductile iron (ADI). These gears were supplied in two states of finish surface (by shaving or by machining). The developed equipment functions with the principle of the power recirculation and commonly called FZG. The wear experiments were performed in two stages of torque: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state) and the gears have modified profile. After the accomplishment of the experiments, was possible verify that: (1) The damaged area of flanks, due to the phenomenon of pitting, at ADI gears was bigger than AISI 8620 low-alloy steel gears. (2) The comparisons between the roughness parameter in the supply state and after each period of the experiment shows that gears with surface finish by shaving have better load distribution and minor wear. (3) Lubricant regime at pitch diameter was the boundary for both manufacture process, but the film thickness parameter λ is higher for shaved gears, making the lubricant film thickness has major value, (4) The reduction effect the resistive area of contact due the presence of the graphite nodules in the contact fatigue resistance was evidenced, however surface finishing was more relevant than the distribution and size nodules.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-05-23T14:51:55Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7468223 bytes, checksum: d6989870b5f353c5592a40ac6ebb0333 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T14:51:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7468223 bytes, checksum: d6989870b5f353c5592a40ac6ebb0333 (MD5) Previous issue date: 2016-05-07 / For many years the power transmission and movement for gears has been an important technology in the automotive, mechanical and aeronautical industries, justifying the considerable number of research carried out under the quality control of these components. Nowadays, involute profile inspections of cylindrical gears have been carried out using CNC Coordinate Measuring Machines (CMMs) with rotary tables and dedicated measurement software, equipped with contact scanning sensors, Touch Trigger Probes – TTP or non-contact, Laser. However, many companies that manufacture and inspect gears use manual CMMs with point to point sensors, thus being unable to issue the profile deviation report. In respect, the motivation for this research is to develop and validate inspection strategies for determining the Total Profile Deviation (Fα) of spur gears, according to ISO 1328, using of a mathematical tool NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) and CMMs manual. Strategies for changing the NURBS weight parameter wi also were applied to assist in inspection definition procedure, and this is one more degree of freedom. In the first moment, before the execution of experimental procedures, simulations were carried out on a computational system and showed satisfactory results. For the experimental tests, a manual CMM MICRO-HITE 3D model was used with point to point sensor. Simulations and experimental results showed that the NURBS technique contributes to manual CMM application using Touch Trigger Probes in measuring the spur gears involute profile. The experimental results showed the methodology efficacy. / Por muitos anos a transmissão de movimento e de potência por engrenagens tem sido uma tecnologia importante nas indústrias automotiva, mecânica e aeronáutica, justificando assim a considerável quantidade de pesquisas realizadas no âmbito do controle de qualidade destes componentes. Atualmente, inspeções dos perfis evolventes de engrenagens cilíndricas vêm sendo realizadas utilizando Máquinas de Medição por Coordenadas (MMCs) CNC com mesas rotativas e softwares de medição dedicados, equipadas com sensores por contato de escaneamento, do tipo Touch Trigger Probe – TTP, ou sem contato, Laser. Porém, muitas empresas que fabricam e inspecionam engrenagens utilizam MMCs manuais com sensores do tipo ponto a ponto, ficando assim impossibilitadas de emitir o relatório de desvio de perfil. Neste sentido, a motivação para esta pesquisa é desenvolver e validar estratégias de inspeção para determinação do Desvio Total de Perfil (Fα) de engrenagens cilíndrica de dentes retos, segundo a norma ISO 1328, fazendo o uso da ferramenta matemática NURBS (Non – Uniform Rational B-Splines) e de MMCs manuais. Estratégias para alteração do parâmetro peso wi das NURBS também serão aplicadas para auxiliar na definição do procedimento de inspeção, sendo este um grau de liberdade a mais do modelo. No primeiro momento, antes da execução dos procedimentos experimentais, simulações foram realizadas em um sistema computacional, e apresentaram resultados satisfatórios. Para os testes experimentais foi utilizada uma MMC manual modelo MICRO-HITE 3D, com sensor do tipo ponto a ponto. Resultados de simulações e experimentais mostraram que a técnica NURBS contribui para aplicação de MMC manual usando sensor Touch Trigger na medição do perfil evolvente de engrenagens cilíndricas de dentes retos. Os resultados experimentais demonstraram a eficácia da metodologia desenvolvida.