Publicação: Efeito da texturização e abaulamento no desempenho de mancais de deslizamento radial lubrificados: uma abordagem computacional
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO
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Profito, Francisco José
Resumo
A melhoria da eficiência dos sistemas mecânicos tem atraído atenção significativa da comunidade científica. Nesse sentido, diversos trabalhos demonstram que reduções nas dissipações de energia por atrito aumentam a eficiência dos sistemas mecânicos. Dentre as alternativas exploradas, as mudanças topográficas têm demonstrado grande potencial na redução do atrito e desgaste. Assim, este trabalho tem como objetivo investigar o efeito do controle topográfico no desempenho tribológico de mancais hidrodinâmicos desalinhados, operando sob altas cargas e baixas velocidades rotacionais. Neste caso, o presente trabalho simula uma finalidade específica: o sistema de transmissão de aerogeradores. Um método de volumes finitos baseado em elementos (EbFVM) foi usado para resolver a simulação de lubrificação de superfícies texturizadas considerando a ocorrência do fenômeno de cavitação em interfaces de contato. O foco principal do estudo foram os parâmetros: análise da influência do abaulamento do eixo e presença de texturas superficiais de geometria complexa na eficiência de contatos lubrificados. Além disso, os parâmetros do sistema ângulo de hélice da engrenagem e torque de entrada foram investigados. Os resultados da simulação revelaram a eficácia do abaulamento do eixo na redução da perda total de potência. Além disso, a presença de geometria de textura específica aplicada parcialmente na superfície do mancal melhorou a eficiência energética e a durabilidade do sistema. De fato, a geometria e a profundidade da textura apresentaram influência mínima nas condições simuladas. No entanto, o posicionamento da área texturizada na superfície do mancal provou ser o principal fator para melhorar o desempenho dos sistemas.
Abstract
The improvement of mechanical systems efficiency has garnered significant attention from the scientific community. In this sense, several works demonstrate that reductions in friction energy dissipations increase the efficiency of mechanical systems. Among the explored alternatives, topographical changes have demonstrated substantial potential for bearings efficiency improvement due to friction and wear reduction. Accordingly, this work aims to investigate the effect of topography control on the tribological performance of misaligned hydrodynamic journal bearings, operating under high loads and low rotational speeds. In this case, the present work simulates a specific purpose: the transmission system of wind turbines. An element-based finite volume method (EbFVM) was used to resolve the lubrication simulation of textured surfaces considering the occurrence of cavitation phenomenon in contact interfaces. This study focused on the influence of axis crowning shape and complex geometry surface textures on the efficiency of lubricated contacts. Additionally, the system parameters gear helix angle and input torque were investigated. The simulation results revealed the efficacy of axis crowning
in reducing total power loss. Additionally, the presence of specific texture geometry partially applied on the bearing surface enhanced both the energy efficiency and durability of the system. In fact, texture geometry and depth presented minimal influence under the simulated conditions. However, the textured area positioning on the bearing surface proved to be the main factor in improving systems performance.
Palavras-chave
Tribologia verde, Green tribology, Mancal de deslizamento radial, Journal bearings, Desalinhamento, Misalignment, Texturas superficiais, Surface textures, Eficiência energética, Energy efficiency, Abaulamento, Crowning
Citação
RODRIGUES, Miorini Vieira Alves Rodrigues. Efeito da texturização e abaulamento no desempenho de mancais de deslizamento radial lubrificados: uma abordagem computacional. 2023. 120 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.7049.
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