Contacto Linear: atrito e rugosidadade das superfícies

TPC 2 – Contacto Linear: atrito e rugosidadade das superfícies

Mecânica do Contacto e Lubrificação

Docente:

Novembro 2014
Índice

Índice i
Contacto liso sem atrito 1
Geometria do contacto 1
Campo de pressões do contacto 2
Campo de tensões do contacto 2
Contacto rugoso sem atrito 6
Geometria do contacto 7
Campo de pressões do contacto 7
Campo de tensões do contacto 8
Contacto rugoso com atrito 12
Geometria do contacto 12
Campo de pressões do contacto 12
Campo de tensões do contacto 13

Contacto liso sem atrito

Propor um caso de um contacto linear entre dois cilindros em aço cementado (20MnCr5), definindo os raios de curvatura e a carga, de modo a que a pressão máxima de Hertz para o contacto sem atrito e liso esteja situada entre 1.5 e 2.5 GPa.
O módulo de young deste aço é aproximadamente, à temperatura ambiente, E=210 GPa (obtido a partir do catálogo da Metal Ravne), sendo igual para os dois cilindros, e considerou-se o valor de ν=0.3 para o coeficiente de Poisson de ambos os sólidos.

Geometria do contacto

Considerou-se Rx1=6mm e Rx2=12mm como raios da superfície 1 e 2, respectivamente, l=10mm como a largura de contacto e para a força normal aplicada considerou-se o valor de Fn=2500N.

Campo de pressões do contacto

Figura 1 - Distribuição de pressões de contacto

Campo de tensões do contacto

Figura 2 - Tensão normal máxima / pressão de Hertz

Figura 3 - Tensão de corte máxima / pressão de Hertz

Figura 4 - Tensão de corte ortogonal / pressão de Hertz

Contacto rugoso sem atrito

Para os mesmos raios de curvatura e carga, vamos agora considerar um contacto com uma dada ondulação/ rugosidade das superfícies.

Figura 5 - Rugosidades compostas de engrenagens

Sabemos que a relação entre a rugosidade e a amplitude é dada por:

Sendo assim, e admitindo um valor da rugosidade das superfícies, , temos uma amplitude, .
Vamos considerar um