Publicação: Comparação entre superfícies texturizadas para anel-cilindro através de simulação determinística
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Profito, Francisco
Resumo
Uma comparação entre diferentes superfícies texturizadas é feita a partir de simulações determinísticas do regime misto de lubrificação com o objetivo principal de indicar uma superfície que mais beneficie uma aplicação em um par pistão-cilindro de motor de combustão interna. A simulação determinística da lubrificação mista é baseada no cálculo das pressões de contato entre asperidades e na solução da equação de Reynolds com modelo de cavitação conservativo para o cálculo da pressão hidrodinâmica média gerada entre superfícies rugosas reais. Fez-se a caracterização de quatro superfícies texturizadas, das quais se derivaram mais cinco, após executar uma remoção das asperidades mais acentuadas (em especial aquelas ao redor dos bolsos de texturização) e a modificação da densidade de texturas. As superfícies foram simuladas para doze diferentes velocidades para que fosse abrangido todo o percurso do pistão. Os resultados concluíram indicação da aplicação da superfície brunida com polimento superficial adicional nas regiões de Ponto Morto Superior e Ponto Morto Inferior, para evitar o desgaste, e a aplicação de superfície texturizada na região central, com a finalidade de diminuir o consumo de combustível. Ademais, a remoção de protuberâncias ao redor dos bolsos texturizados e a diminuição da densidade de texturização tende a aumentar a pressão hidrodinâmica.
Abstract
A comparison of different textured surfaces is made using a deterministic simulation analysis of mixed lubrication with the main objective of indicating a surface that most benefits an application in a piston-cylinder pair of an internal combustion engine. The lubrication simulation solves the modified Reynolds equation proposed by Elrod-Adams for the calculation of the scaled hydrodynamic pressure and the scaled hydrodynamic shear-stress. In addition, the simulation calculates a Li and Chen approach of contact roughness model for Twin Land Oil Control Rings (TLOCRs) to obtain the asperity contact curves. Four original textured surfaces were characterized and they generated five additional surfaces, four of them after removing the peaked asperities (especially those around textures) and one had its texture density modified. The surfaces were simulated for twelve different speeds to cover the entire piston stroke. The results concluded that there is an indication for an application of the honed-textured surface with additional polishing in the regions of Top Dead Centre and Bottom Dead Cent, to avoid wear, and the application of a textured surface in the central region, in order to reduce fuel consumption. Additionally, removing protuberances around the texture pockets and decreasing texture density tends to increase hydrodynamic pressure.
Palavras-chave
Texturização, Texturing, Lubrificação Mista, Mixed Lubrication, Modelagem Determinística, Deterministic Modeling, Simulação de Lubrificação, Lubrication Simulation, Tribologia, Tribology
Citação
SILVA, Samuel Anísio Nunes. Comparação entre superfícies texturizadas para anel-cilindro através de simulação determinística. 2022. 140 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.454.
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