Este trabalho tem por objetivo apresentar uma técnica de identificação de falhas em mancais de rolamento até então praticamente inexistente no Brasil. Ela refere-se à mudança da tradicional lubrificação base-tempo, baseada em recomendações de fabricante e fórmulas retiradas de ábacos clássicos para a lubrificação base-condição. Mancais de rolamento são peças obrigatórias em uma infinidade de equipamentos, em sua grande parte, rotativos. A técnica mais difundida de identificação de falhas é a análise de vibração, em seus mais diversos graus de tecnologia embarcada. No entanto, o que ocorre por inúmeras vezes é a identificação da falha já em um estágio onde a falha não pode mais ser reparada, e sim apenas ter seu desenvolvimento monitorado. Isto ocorre devido à freqüência de coleta de dados ser baseada em cartas de severidade, e a falha pode se propagar de uma forma acelerada entre as medições realizadas. A partir desta nova técnica o que se busca é proporcionar à técnica de manutenção preventiva conhecida por lubrificação, que por muitas vezes é tão menosprezada dentro das indústrias, a aquisição de informações importantes a partir de coleta das vibrações ultrassônicas emitidas pelos mancais. Desta forma se fornecem condições para que a lubrificação atue de modo a auxiliar a técnica de análise de vibração, evitando lubrificações em demasia e prevenindo a falta de lubrificante nos mancais, a partir de inspeção baseada em condição. / The aim of this work is to develop a root cause fail identification technique in rolling bearings fairly known in Brazil. This technique refers to the changing from traditional time-based lubrication, done upon manufacturers’ recommendation and formulas taken from classic abacus to condition based lubrication. Rolling bearing are mandatory parts in a large amount of equipments, especially in dynamics. The most known technique for fail identification is vibration analysis, used with different technologies. However several times the identification is made in a stage where the problem can no longer be fixed only monitored. That situation happens because of data collection is made based in severity charts, and fail can propagate in a fast mode between collections. With this condition based technique, it follows to purpose to the other predictive maintenance technique known as lubrication, which is so many cases is undervalued inside industries, the acquisition of important information from bearing ultrasonic vibration data collection. Since this important model apparatus are given to that lubrication acts in order to help vibration analysis technique to avoid over greasing and preventing bearing lack of lubrication, inspection based on condition.

A crescente utilização de técnicas de manutenção preditiva pela indústria exige cada vez mais o aprimoramento dos procedimentos capazes de fornecer informações sobre o estado de um equipamento. Torna-se imperativo, desta forma, não apenas saber quando um equipamento ou componente mecânico irá falhar, mas também, entender o comportamento deste, diante de diferentes regimes de operação. Dentre os procedimentos de análise preditiva existentes para máquinas rotativas, a análise de vibração é um dos mais utilizados e está presente em grande parte das principais indústrias do país. Muito importante na detecção de vazamentos em tubulações industriais, o técnica de detecção de ruído ultrassônico é, entretanto, ainda pouco explorada para avaliação de falhas em componentes mecânicos. Utilizou-se uma metodologia experimental que permitiu avaliar dois motores elétricos por seis horas ininterruptas. Durante este período, variou-se a quantidade de graxa lubrificante aplicada nos respectivos mancais de rolamento e adquiriram-se respostas a estas variações com acelerômetros vibracionais, sensores de ruído ultrassônico e com um pirômetro ótico. Os resultados mostraram que não existe uma correlação entre as técnicas de análise de vibração e detecção de ruído ultrassônico para os motores testados no experimento. Além disso, foi possível definir quais eram as quantidades ótimas de graxa lubrificante para cada mancal de rolamento. Pôde-se concluir que a técnica de detecção de ruído ultrassônico se mostrou robusta na definição destas quantidades e também na determinação dos intervalos de relubrificação para cada rolamento. / The crescent utilization by Brazilian industry of predictive maintenance techniques demands, from predictive procedures, more capability for supplying information on the state of equipment. It becomes extremely important not just to know when a machine is going to fail, but also, to understand how it will be, considering several different conditions. Among the existent analysis procedures for rotating machines, the vibration analysis is the most usual, being nowadays, largely used in national industries. Very important for detecting leakage problems on industrial piping, the ultrasound analysis is still not applied to check mechanical components. It was used an experimental methodology which allowed to analyze two electrical motors for six hours. During this period, the quantity of grease applied on the rolling bearings was changed and new responses were acquired using vibration accelerometers, ultrasound sensors and a optical pyrometer. The results showed that there is not a correlation between vibration analysis and ultrasound detection technique for those electrical motors. Furthermore, it was possible to define the ideal quantities of grease for each rolling bearing. It was concluded that the ultrasound detection technique is robust for the definition of these quantities and also in determining the lubrication intervals for them.

Neste trabalho investigou-se o revestimento protetor nitreto de titânio com a incorporação de dissulfeto de molibdênio como lubrificante sólido, visando aplicação em peças e ferramentas de corte na indústria metal-mecânica. Este revestimento foi obtido na forma de filme fino pela técnica de magnetron sputtering reativo modificando a quantidade de MoS2 de 2,9 a 40,3 % . As propriedades estruturais, físico-químicas, morfológicas, mecânicas e elementares foram analisadas observando a variação na quantidade de dissulfeto de molibdênio nos filmes finos. Estas propriedades foram analisadas por diferentes métodos, tais como espectrometria de retroespalhamento Rutherford, espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios X, difração de raios X de ângulo rasante, nanoindentação e microscopia eletrônica de transmissão. O MET revela que o composto MoS2 está estruturado na forma de partículas formadas durante a deposição na matriz de TiN. As análises de XPS revelam apenas ligações químicas de Ti-N, Mo-S e não o composto Ti-S pôde ser detectado. Na análise de DRX pode ser observado que em quantidades de MoS2 superiores a 40% sugere um stress compressivo e trativo entre os grãos de MoS2 e TiN causando um deslocamento dos picos para ambas as estruturas. Com o desgaste mecânico não se observou nenhuma modificação nos resultados de XPS e DRX. As propriedades mecânicas tiveram melhores resultados para amostras que contém o percentual de MoS2 abaixo de 12%. / In this study we investigated the protective coating of titanium nitride using incorporation of molybdenum disulfide as a solid lubricant, seeking application in parts and cutting tools in the metal working industry. This coating was obtained in the form of thin film by dc magnetron reactive sputtering technique. The structural, physicochemical, morphological, mechanical and quantitative elemental analysis were observing the different amounts of molybdenum disulfide in thin films (2,9 to 40,3%). These properties were analyzed using different methods such as Rutherford backscattering spectrometry, photoelectron spectroscopy induced by X-rays, X-ray diffraction, nanoindentation and transmission electron microscopy. TEM reveals a MoS2 compound structured as clusters formed during depositions into TiN matrix; XPS analysis show just Ti-N and Mo-s chemical bindings and no Ti-S compound could be detected; XRD analysis can be observed that amounts of MoS2 over 40% suggests a compressive stress and tractive between the grains of TiN and MoS2 causing a shift of the peaks for both structures. With the mechanical stress that there was no change in the results of XPS and XRD. The mechanical properties showed best results for samples containing a value of MoS2 below 12%.

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T15:01:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_TiagoHenrique_M.pdf: 6488903 bytes, checksum: f0285c2b84eaaa9effae0b3cce163537 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo:Mancais hidrodinâmicos são amplamente utilizados em máquinas rotativas, sendo o elemento responsável pela interação entre o rotor e a estrutura de fundação. Portanto, a fim de descrever o comportamento dinâmico dos eixos em rotação, é necessário conhecer as características desses mancais. Por esta razão, a proposta deste trabalho é analisar as características dinâmicas e operacionais de diferentes configurações de mancais radiais hidrodinâmicos. O objetivo deste projeto é desenvolver e implementar uma representação consistente para o modelo matemático que descreve o comportamento do mancal hidrodinâmico, através da equação de Reynolds e, assim, obter a distribuição da pressão no mancal, bem como os coeficientes dinâmicos, a fim de avaliar o desempenho de diferentes geometrias em condições severas, altas velocidades de rotação e alta carga aplicada. Um modelo numérico para a solução da equação de Reynolds, com a ajuda da equação de Bernoulli, obtém o campo de pressão gerado dentro do filme de óleo. Os coeficientes dinâmicos são obtidos a partir de um conceito semelhante ao de um sistema mola-amortecedor, a fim de representar a flexibilidade e o amortecimento inerentes ao filme de óleo. A abordagem numérica utilizada neste estudo é feita através do método dos volumes finitos. A escolha deste método foi feita devido à sua ampla utilização na simulação numérica dos fenômenos da dinâmica dos fluidos e transferência de calor. O trabalho apresenta uma análise para três diferentes geometrias de mancais: um cilíndrico, um elíptico e um trilobular. Além das diferentes geometrias, o projeto também propõe um estudo sobre o efeito de algumas descontinuidades geométricas no comportamento dos mancais. As descontinuidades foram introduzidas na forma de ranhuras axiais, e seu efeito é então comparado com o desempenho dos mancais sem a introdução destas descontinuidades / Abstract: Hydrodynamic bearings are widely used in rotating machines, being the element responsible for the interaction between the rotor and the supporting structure. Therefore, in order to describe the dynamic behavior of the rotating shafts, it is necessary to know the journal bearings characteristics. For this reason, the purpose of this work is to analyze the dynamic and operational characteristics of different configurations of radial hydrodynamic bearings. The objective of this project is to develop and implement a consistent mathematical representation for the model of the hydrodynamic bearing through the Reynolds equation and thereby obtain the pressure distribution in the bearing, as well as the dynamic coefficients, in order to evaluate the performance of different geometries in severe conditions, high speeds and high-applied load. A numerical model for the solution of Reynolds equation, with help from the Bernoulli equation, obtains the pressure field generated inside the oil film. For the dynamic coefficients, they are obtained from a similar concept to the spring-damper, in order to represent the inherent flexibility and damping of the oil film. The numerical approach used in this study is done using the finite volume method. The choice of this method was made due to their widespread use in the numerical simulation of phenomena of fluid dynamics and heat transfer. The work presents an analysis for three different geometries of bearings: a cylindrical, an elliptical and a three-lobe. In addition to the different geometries, the project also proposes a study on the effect of some geometric discontinuities in the behavior of the bearings. The discontinuities were introduced in the form of axial grooves, and its effect is then compared with the performance of bearings without these grooves / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T14:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_LeonardoCarpinetti_M.pdf: 3383681 bytes, checksum: 7b1d6a8f8eb035c38aaa391c784305bb (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A geração de pressão no fluido lubrificante presente na folga entre um mancal axial e o colar do eixo em rotação é de fundamental importância para evitar contato entre partes sólidas com movimento relativo. Qualquer contato existente poderá causar fricção, desgaste e, consequentemente, falha dos elementos de máquinas rotativas. Sendo assim, no projeto de um mancal eficaz, é importante conhecer o mecanismo pelo qual a pressão é gerada no filme de óleo e a magnitude da carga axial a ser transmitida do colar para o mancal através do fluido. Para isso, é necessário resolver a Equação de Reynolds, obtendo-se a distribuição de pressão no óleo. A partir disso, diversos parâmetros operacionais, tais como capacidade de carga, fluxos de fluido, posição do pico de pressão entre outros, podem ser obtidos. De maneira a avaliar o problema de lubrificação hidrodinâmica proposto, é obtida uma solução utilizando o Método dos Volumes Finitos em coordenadas polares. Utiliza-se este método para resolver o balanço de fluxo em cada volume de controle com auxílio da Equação de Bernoulli, permitindo a análise de descontinuidades do filme de óleo. Segmentos individuais e mancais compostos, incluindo as suas ranhuras, são analisados. A influência da gama de parâmetros envolvidos, como a área plana ao fim de cada segmento de mancal, espessura de fluido e viscosidade do fluido foi analisada, buscando-se valores ótimos destes parâmetros. Finalmente, foram calculados e analisados o coeficiente de rigidez e o coeficiente de amortecimento para este tipo de mancal / Abstract: The pressure generation within the lubricant fluid present in the clearance between a thrust bearing and the collar attached to the shaft has a fundamental importance to avoid contact between solid parts with axial relative motion. Any existing contact can lead to friction, wear and, as a consequence, failure of elements on a rotating machine. Therefore, in order to design an effective bearing, it is important to know how the pressure is generated in the oil film and the magnitude of the load capacity transmitted from the collar to the bearing throughout the fluid. Thus, it is necessary to solve the Reynolds' Equation to obtain the pressure distribution on the sections under Hydrodynamic Lubrication. Afterwards, several operational parameters can be obtained, such as the total load capacity, lubricant fluid flow, position of the maximum pressure and so on. In order to evaluate this hydrodynamic lubrication problem, the solution of the Reynolds Equation by using the Finite Volume Method in polar coordinates is obtained. This method is used to solve the balance of fluid flow in each control volume with help from the Bernoulli Equation, allowing the analysis of the film thickness discontinuities. Individual pads and complete axial bearings, including its grooves, are analyzed. The influence of the set of parameters involved, such as area of the flat part of the pad, film thickness and viscosity of the fluid, on the results of the distribution of pressure and the calculated load capacity was evaluated, as well as the evaluation of the optimum dimensions for bearings. Finally, the stiffness and damping coefficients for such type of bearings were obtained and the obtained results were analyzed / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T20:31:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GandaraNeto_Irineu_M.pdf: 5409150 bytes, checksum: 6e56e75e660311a97e894ef966472cd1 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um modelo matemático para mancais hidrodinâmicos com movimento oscilatório. Ao contrário dos mancais convencionais, o eixo não desenvolve um movimento completo de rotação dentro do mancal e passa a pertencer a uma nova classe definida como mancais hidrodinâmicos de movimento oscilatório. A motivação do trabalho veio da tribologia dos motores de combustão interna, na qual procurou-se estudar o problema de lubrificação do mancal que estabelece a conexão entre pistão e biela. Para análise do problema, assumiu-se o escoamento de um fluido viscoso com inércia desprezível dentro de uma folga inclinada formada pelas superfícies do eixo e mancal. A superfície interior é fixa enquanto a superfície exterior desenvolve um movimento oscilatório que resulta num escoamento combinado de Couette e Poiseuille. Usando a mesma abordagem da teoria da lubrificação de Reynolds e a solução na forma complexa conforme sugere o 2º problema de Stokes, as equações de conservação da massa e quantidade de movimento foram integradas analiticamente e forneceram os campos de velocidade, pressão e as forças hidrodinâmicas. Como resultado, pôde-se determinar a espessura do filme de óleo em função do tempo e da freqüência de oscilação que permitiu avaliar as condições de lubrificação do sistema / Abstract: In this work was developed a mathematical model for the hydrodynamic lubrication problem applied to bearings with oscillating motion. In contrast with common bearings, this type of bearing does not perform a complete rotation, belonging to a newly defined class: the bearings with oscillatory movement. The motivation lies in the tribology of internal combustion engines, specifically the lubrication problem at the bearing existing between the connecting rod and the piston pin. For the analysis of lubrication, a viscous fluid flow with negligible inertia inside a narrow gap formed by two surfaces was considered. The surfaces can be considered flat and are inclined to each other. The inner surface is fixed whereas the outer one performs an oscillating motion which generates a combined Couette-Poiseuille flow inside the gap. Using the same assumptions as in classical Reynolds' lubrication equation, the simplified mass and momentum conservation equations were analytically solved to determine the velocity and pressure distributions and hydrodynamic forces. As result it was possible to determine the oil film thickness as function of time and oscillating frequency that allowed to evaluate the lubrication conditions of the system / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T19:28:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daniel_GregoryBregion_M.pdf: 2663262 bytes, checksum: f7c1b338ec3a0dad168c82dc8c8d2fc2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho visa analisar o comportamento dinâmico do sistema pino pistão. Por esse motivo, foi desenvolvido um modelo matemático para o mecanismo biela-manivela, considerando a influência do mancal hidrodinâmico da junção biela-pistão. As análises dinâmicas desse sistema foram realizadas utilizando dois modelos distintos. O primeiro modelo foi usado para representar o sistema quando o pino pistão está em contato com a superfície do mancal, assumindo, nesta condição, um comportamento similar aos mancais rígidos (sem folga). O segundo modelo foi empregado para representar o sistema quando o pino pistão está em lubrificação hidrodinâmica. Nesta condição, o pino pistão tem um movimento relativo à biela, o que torna este sistema um problema de múltiplos graus de liberdade. Diante disso, o primeiro modelo foi desenvolvido através da Equação de Movimento de Eksergian, sendo o segundo modelo, desenvolvido a partir do método de Lagrange. O modelo matemático de lubrificação hidrodinâmica foi introduzido com o intuito de obter resultados mais realísticos sobre o comportamento dinâmico do sistema. Este modelo de lubrificação considera as mesmas suposições básicas da teoria de lubrificação de Reynolds. A partir do modelo desenvolvido neste trabalho foram obtidas as orbitas do pino pistão, as distribuições de pressão e as velocidades e acelerações do mecanismo biela-manivela, o que permitiu realizar uma análise preliminar do comportamento dinâmico desse sistema. / Abstract: This work aims to analyze the dynamic behavior of the piston pin system. For this reason, a mathematical model for the slider-crank mechanism was developed, considering the influence of the hydrodynamic bearing of the piston-connecting rod joint. The dynamic analyses of the system applied two distinct models. The first represented the system when the piston pin was in contact with the bearing surface, assuming, in this condition, a similar behavior of rigid bearings (without clearance). The second model represented the system when the piston pin was in hydrodynamic lubrication. Under this condition, the piston pin presented a relative motion to the conrod, what turns this system into a multidegrees of freedom problem. Therefore, the first model was developed by Eksergian's Equation of Motion and the second model was developed by Lagrange method. The mathematical model of hydrodynamic lubrication was introduced to obtain more realistic results under the system's dynamic behavior. This lubrication model considers one of the basic assumptions of the Reynolds lubrication theory. From the model developed in this work were obtained the orbits of the piston pin, the pressure distributions and the velocities and accelerations of the slider-crank mechanism, what allows a preliminary analysis of the dynamic behavior of this system. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

A otimização da formulação do óleo lubrificante empregado em motores de combustão interna é uma importante maneira de se reduzir o atrito e assim aumentar a eficiência energética. É também uma forma de assegurar proteção ao sistema, mantendo a taxa de desgaste em um nível adequado. O óleo de motor é uma mistura de óleos básicos selecionados com aditivos, entre os quais podem ser encontrados os modificadores de atrito, que são compostos com capacidade de aderir às superfícies metálicas, proporcionando melhoria da lubrificação em condições mista e limítrofe. O dialquilditiocarbamato de molibdênio (MoDTC) está entre os mais importantes redutores de atrito empregados em óleos lubrificantes. Ésteres sintéticos podem ser usados como óleos básicos em algumas formulações. Visto que ésteres são mais polares que hidrocarbonetos, essas moléculas podem atuar modificando propriedades do óleo na região próxima à superfície metálica. Podem também interferir com filmes adsorvidos, limitando sua efetividade. O objetivo do trabalho é a comparação dos efeitos do MoDTC em diferentes misturas contendo hidrocarboneto e éster. Para isso, formulações lubrificantes contendo uma polialfaolefina, um diéster e um aditivo à base de MoDTC foram preparadas, caracterizadas e ensaiadas em tribômetro oscilatório SRV usando configuração esfera-­disco. Foram empregadas esferas de aço AISI 52100 e discos de aço AISI H13. Foi estudada a influência da variação da temperatura e da força normal aplicada. Empregando-­se mistura de hidrocarboneto e éster como lubrificante, o aumento da temperatura causou leve aumento do coeficiente de atrito. Em ausência de MoDTC, a presença de éster aumentou a capacidade de suportação de carga das formulações. Os testes com óleos contendo MoDTC foram marcados pela ocorrência de dois fenômenos: ativação e depleção do aditivo. Estes fenômenos se mostraram dependentes da carga normal e da composição do óleo. O efeito de redução do atrito pelo MoDTC tende a ser menos duradouro com óleos mais ricos em éster e em condições de carregamento mais severo. O comportamento tribológico do éster em mistura com polialfaolefina, medido através do coeficiente de atrito, seguiu a isoterma de adsorção de Frumkin, com alguma atração entre as moléculas do éster, e energia livre da ordem de -­4 kJ/mol, típica de fisissorção. Óleos envelhecidos artificialmente foram testados e não apresentaram diferenças significativas com relação aos mesmos óleos novos. A adição de etanol aos óleos envelhecidos causou uma leve diminuição no coeficiente de atrito a 40 °C; tal efeito não foi perceptível em temperaturas mais altas, provavelmente devido à perda por evaporação do álcool. / The optimization of the lubricant oil formulation used in internal combustion engines is an important way of reducing friction, thus increasing energetic efficiency. It is also a way of protecting the system, maintaining wear rate in an adequate level. The engine oil is a blend of selected base oils with additives, amongst which are the friction modifiers substances able to adhere to the metal surfaces, thus providing better lubrication at the mixed and boundary regimes. Molybdenum dialkyldithiocarbamate (MoDTC) is amongst the most important friction reducers used in lubricant oils. Synthetic esters may be employed as base oils in some formulations as well. Given that esters are more polar than hydrocarbons, these molecules can actuate by modifying oil properties in the near-­surface region. They can also interfere with adsorbed films, preventing their effectiveness. The objective of this work is the comparison of the effects of MoDTC in different mixtures containing hydrocarbon and ester. With this aim, lubricating formulations containing a polyalphaolefin, a diester and a MoDTC-­based additive were prepared, characterized and tested in a reciprocating SRV tribometer using ball-­on-­disc configuration. AISI 52100 steel balls and AISI H13 steel discs were employed. The influences of the temperature and of the normal load were both studied. Employing a mixture of hydrocarbon and ester as lubricant, a higher temperature caused a slightly higher coefficient of friction in the lubricant free of additive. In the absence of MoDTC, the ester increased the load-­carrying capacity of the lubricant formulations. Tests with MoDTC-­containing oils were characterized by two phenomena: activation and depletion of the additive. These phenomena showed to be dependent on the normal load and on the oil composition. The MoDTC friction reducing effect tends to be less sustainable with higher ester concentrations and at higher loads. The tribological behavior of the ester in the presence of polyalphaolefin, as measured by the coefficient of friction, followed the Frumkin adsorption isotherm, with some attraction between ester molecules, and free energy in the order of -­4 kJ/mol, typical of physisorption. Artificially aged oils were tested and did not show differences when compared with the results of the fresh oils. Adding ethanol to the aged oils caused a slightly reduction in the coefficient of friction at 40 °C, but this effect was not observed at higher temperatures, probably due to evaporation loss of the alcohol.

O presente trabalho destina-se à discussão sobre o cálculo de vida útil de rolamentos. Mostrando o avanço do processo de cálculo ao longo das décadas até o mais alto grau de desenvolvimento atual. A preocupação do texto é demonstrar de forma simples e objetiva as divergências que existem entre a formulação teórica e a real vida dos rolamentos, no que tange a fadiga de contato. Neste contexto foram realizados testes, em máquina especialmente destinada ao ensaio da fadiga de rolamentos. Variando-se para as duas séries de ensaios, apenas, a temperatura (aproximadamente 85°C e 110°C). Os resultados obtidos indicam que a vida real dos rolamentos apresenta grande divergência se comparada com a vida útil calculada, principalmente, no regime com maior temperatura. Atribui-se a esta disparidade, a ausência de cálculos precisos quanto à correlação da vida útil com o fator l, que é uma forma de se calcular o espaçamento entre as superfícies de contato, e o não emprego do cálculo do fator de carga, na formulação da vida útil de rolamentos. / The present work has the purpose of discussing the life of rolling bearings, describing the evolution of bearing life calculation until its current state of the art. Our focus is to demonstrate, simply and objectively, the inconsistencies occurring between the actual life of rolling bearings and their theoretical fatigue life estimation. For such purpose, tests were developed in a special bearing test rig to assess bearing fatigue. Two test sets were carried out with temperature being the only variation (approximately 85°C and 110°C). Results obtained from these tests suggest that the real life of rolling bearings is indeed very different from calculated bearing life, especially under higher temperature. Such disparity can be attributed to the lack of a precise computation of the relationship between bearing real life and the l factor - which determines the thickness of lubricant separating raceways and balls - as well as to the failure to compute the load factor in bearing life estimation.

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T01:22:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nonato_Fabio_D.pdf: 15501749 bytes, checksum: e33de59a100f07bcab576880e3654db0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A representação dinâmica dos contatos mecânicos em modelos computacionais de mancais de elementos rolantes baseia-se comumente no clássico modelo de Hertz para o contato seco, mesmo sendo a presença de um meio lubrificante imperativa para evitar o desgaste prematuro destes componentes. Desta maneira, os efeitos dinâmicos da presença de um filme fluídico nas interfaces de contato são desconsiderados, quando tais mancais são lubrificados por óleo. Com o intuito de introduzir tais efeitos em um modelo de mancal de elementos rolantes de esferas, este trabalho propõe um método baseado na aproximação dinâmica das características de cada contato lubrificado por vínculos de rigidez não linear e amortecimento viscoso. Estes vínculos dinâmicos são caracterizados a partir da resposta dinâmica da simulação completa do contato elastohidrodinâmico (EHD) elíptico, através da implementação de um integrador temporal que utiliza o método de diferenças finitas em múltiplos níveis para solução da parcela hidrodinâmica do problema. Posteriormente, aplica-se a aproximação do contato EHD por vínculos não lineares a um modelo do mancal radial de esferas, de dois graus de liberdade, com o intuito de analisar vibrações transversais no mancal, em modelos computacionais de máquinas rotativas. A comparação entre os resultados obtidos pelo modelo proposto e os valores obtidos pelo equacionamento completo por diferenças finitas mostrou ser adequada à representação do comportamento estacionário e dinâmico do contato. Observa-se a presença do enrijecimento do mancal devido à presença do filme EHD, quando analisando a resposta do mancal linearizado, efeito observável anteriormente apenas em investigações experimentais. Por fim, a integração temporal de um modelo de elementos finitos de um rotor apoiado por mancais lubrificados representou adequadamente o comportamento em frequência de uma montagem experimental de rotor. Conclui-se, portanto, que o modelo não linear proposto para o mancal de elementos rolantes radiais de esfera, sob influência da lubrificação EHD, é promissor para descrever o comportamento destes componentes quando em aplicação / Abstract: The dynamic representation of mechanical contacts in computational models of rolling element bearings is commonly based on the classic Hertz's model for the dry contact, even though the presence of a lubricant medium being essential to avoid premature wear of such components. Thus, the dynamic effects of the fluid film on the contacting interfaces are overlooked when such bearings are under oil lubrication. With the intent of introducing such effects in a radial deep groove ball bearing model, this work proposes a method based on the dynamic approximation of each lubricated contact by dynamic links of non-linear stiffness and viscous damping. Such dynamic links are characterized from the response of a complete dynamic simulation of the elastohydrodynamic (EHD) elliptic contact, through an implementation of a numerical integrator, which uses the multi-level finite difference method for the solution of the hydrodynamic portion of the problem. Afterwards, the approximation of each contact by dynamic links is applied to a complete rolling element bearing model, with two degrees of freedom, with the intent of analyzing transverse vibrations on the bearings applied to rotating machinery computational models. The comparison between the results attained through the proposed model and the values simulated using the complete finite difference model showed an adequate representation of the stationary and dynamic behaviors of the contact. When evaluating the linearized bearing model, the presence of fluid stiffening is observed, which was previously only observed through experimental investigations. Lastly, the time integration of a finite element model of a rotor supported by lubricated bearings portrayed the frequency content of an experimental set-up of the rotor adequately. It is concluded that the proposed nonlinear model for the deep grove ball bearing, under the influence of the EHD lubrication, is promising to describe the behavior of such components when on application / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica