Quando solicitado a visualizar um conjunto de engrenagens, você provavelmente descreveria duas rodas de metal com dentes interligados em torno de suas circunferências – aparentemente, um componente de maquinário simples e comum para transmissão de energia, transferência de energia direcional, controle de velocidade, sincronização de movimento e ajuste de torque.
Como os engenheiros de projetos mecânicos bem sabem, esses fins são frequentemente alcançados por meios altamente técnicos. Uma
Em um conjunto de engrenagens, uma engrenagem é acionada com a entrada de energia, enquanto a outra é acionada para a saída de energia. No entanto, parte dessa energia é inevitavelmente perdida devido ao atrito, pois os dentes das engrenagens deslizam uns contra os outros.
Um engenheiro de lubrificação pode prolongar significativamente a vida útil de uma caixa de engrenagens seguindo as diretrizes básicas, como aderir às recomendações do OEM sobre viscosidade do óleo, intervalos de drenagem, limpeza e temperaturas de operação. No entanto, as condições do mundo real geralmente levam as caixas de engrenagens ao limite, testando tanto o projeto quanto a diligência das equipes de manutenção.
O que os engenheiros de projeto e de lubrificação devem considerar para garantir a confiabilidade da caixa de engrenagens a longo prazo? O que é necessário para formular o lubrificante certo? Como a análise de óleo usado pode ajudar a prever quando é hora de substituir o óleo? Uma maneira de responder a essas perguntas é examinar os modos comuns de falha da caixa de engrenagens e entender como a lubrificação adequada pode ajudar a evitá-los. A prevenção é fundamental, embora até mesmo os equipamentos mais bem conservados acabem precisando ser reconstruídos.
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O desgaste é o resultado natural do atrito que remove gradualmente camadas microscópicas de metal dos dentes da engrenagem. Ele assume várias formas, sendo que o desgaste leve ou “polimento” geralmente é esperado durante a partida inicial ou o período de amaciamento do equipamento. A maioria dos óleos para engrenagens contém aditivos para combater o desgaste, mas esses aditivos são consumíveis e se esgotam com o tempo, especialmente em condições de alta carga.
Quando os dentes da engrenagem são constantemente expostos a cargas pesadas, podem ocorrer formas mais graves de perda de material, como desgaste, escoriação ou arranhões. Os acionamentos de engrenagens são projetados com capacidades de suporte de carga específicas e, se for observado desgaste excessivo, pode ser necessário um óleo de viscosidade mais alta para aumentar a película de fluido entre os dentes da engrenagem. No entanto, há um equilíbrio delicado – se a viscosidade do óleo for muito alta, a engrenagem motriz precisará superar a pressão da película de fluido e o atrito entre os dentes, desperdiçando mais energia de entrada como calor.
O desgaste abrasivo é outra preocupação, geralmente causado por partículas suspensas no óleo. É por isso que a
Análise de óleo usado
para metais de desgaste e contaminantes é crucial para monitorar a saúde da caixa de engrenagens. Da mesma forma, o desgaste corrosivo pode resultar de ácidos no sistema, onde os componentes polares atacam a superfície do metal, causando ferrugem ou corrosão. Esses novos pontos abrasivos podem piorar os padrões de desgaste.
A entrada de água também acelera o desgaste, pois as moléculas de água superam os aditivos do óleo na proteção da superfície metálica, deixando a superfície vulnerável à pressão na aplicação. O monitoramento do teor de água por meio de testes de óleo usado é fundamental para evitar danos maiores. Especialmente em fábricas de alimentos, onde as caixas de engrenagens estão sujeitas a procedimentos regulares de lavagem, é possível que a água contamine o reservatório de óleo. A água é mais densa que o óleo e se deposita no fundo do reservatório. Se você suspeitar de contaminação por água, a água deve ser drenada do reservatório pelo sistema de drenagem do reservatório antes da partida para evitar desgaste.
Fadiga e quebra
Quando as engrenagens são submetidas a cargas pesadas durante a partida ou sofrem picos repentinos de pressão durante a operação, o atrito resultante gera calor intenso. Se o lubrificante não controlar esse calor, podem ocorrer danos graves, como corrosão ou fragmentação dos dentes da engrenagem. Com o tempo, essa fadiga ou a pressão excessiva além da capacidade de projeto do conjunto de engrenagens pode levar à falha e à quebra da engrenagem.
Felizmente, os aditivos de Extrema Pressão (EP) nos lubrificantes são projetados para resolver esse problema. Quando ativados pelo calor e pela pressão, esses compostos polares são atraídos para as superfícies metálicas expostas, formando uma barreira química protetora e sacrificial. Essa barreira ajuda a evitar a corrosão e a escoriação dos dentes da engrenagem. Nem todas as aplicações de engrenagens exigem aditivos EP, portanto, nem todos os óleos para engrenagens os contêm. Entretanto, se o seu sistema for exposto a cargas pesadas ou de choque, o uso de um óleo EP é essencial para proteger o equipamento.
Conclusão
Quando se trata de lubrificação de caixas de engrenagens, o teste de óleo usado é a ferramenta mais eficaz para monitorar os principais indicadores, como concentrações de metais de desgaste, esgotamento de aditivos, alterações de viscosidade, entrada de água e acúmulo de subprodutos oxidativos ácidos. Os intervalos de troca de óleo variam de acordo com a aplicação. Embora os óleos para engrenagens sejam formulados com aditivos para combater as causas mais comuns de falha, tanto o lubrificante quanto os componentes da engrenagem têm limites físicos e químicos. Para garantir que seu maquinário essencial continue a funcionar, consulte sempre o fornecedor de lubrificantes ou o fabricante da caixa de engrenagens para obter suporte e solução de problemas.
