O limite crítico para o funcionamento seguro de chumaceiras de pressão dinâmica de líquidos.

A fiabilidade dos rolamentos de pressão dinâmica líquida em máquinas rotativas de alta velocidade está diretamente relacionada com a vida útil e a segurança operacional da máquina. O seu ponto crucial reside na manutenção de uma película de óleo lubrificante estável – uma vez que esta película se rompa, o contacto direto com a superfície metálica provocará rapidamente desgaste, aumento de temperatura e até mesmo falha catastrófica. Então, como identificar e evitar com precisão este "ponto crítico"?

O fundamental é compreender dois limites críticos de falha: espessura insuficiente da película de óleo e aumento descontrolado da temperatura. De acordo com a documentação técnica relevante, a espessura mínima da película de óleo deve ser estritamente superior à soma da rugosidade superficial dos dois pares de atrito; caso contrário, as microprotuberâncias perfurarão a película de óleo, causando lubrificação limite ou mesmo atrito seco.

Tomando como exemplo o projeto de chumaceiras de turbinas a vapor, no Esquema 1, o fornecimento insuficiente de óleo e a seleção inadequada da viscosidade resultaram num aumento excessivo da temperatura de funcionamento. Posteriormente, otimizando a relação de aspeto dos rolamentos, ajustando as características de viscosidade e temperatura do óleo lubrificante e reforçando o sistema de refrigeração, o aumento de temperatura foi controlado com sucesso dentro de um intervalo seguro. Isto indica que parâmetros estruturais adequados e um design eficiente do sistema de alimentação de combustível são garantias conjuntas para a prevenção de falhas.

Além disso, a análise de estabilidade não pode ser ignorada. Quando a velocidade, a carga ou a excentricidade excedem a gama crítica, a película de óleo pode tornar-se instável, causando turbulência ou oscilações. Assim sendo, na fase de projeto, é necessário combinar a equação de Reynolds para a simulação dinâmica, de forma a garantir que o ponto de operação está bem distante da região instável.

Em resumo, as principais estratégias para evitar a falha de chumaceiras de pressão dinâmica de fluidos incluem:

1.º Calcule com precisão e deixe uma margem para a espessura mínima da película de óleo;

2.º Selecione adequadamente a viscosidade e a pressão de fornecimento do óleo lubrificante com base nas condições de trabalho;

3.º Otimizar os parâmetros geométricos dos rolamentos (como folga, relação de aspeto);

4.º Reforçar a gestão térmica para evitar que a temperatura excessiva do óleo provoque uma queda repentina da viscosidade.

Só controlando sistematicamente estes elementos é que o equipamento pode operar de forma eficiente, evitando o risco de rutura da película de óleo.