Artigos | Tribologia e Manutenção Industrial

Banco de Ensaio de Transmissões Mecânicas

Nos últimos anos as questões da sustentabilidade têm ganho particular relevância havendo um esforço internacional no sentido de se fazer um aproveitamento mais eficiente e eficaz dos recursos disponíveis. 

As engrenagens/transmissões mecânicas são elementos mecânicos/mecanismos muito comuns, que podem ser encontrados num sem número de máquinas, desde a pequena ferramenta de bricolage, passando pelos transportes até às turbinas eólicas. Sendo assim, quer pelo seu número, quer pelas potências envolvidas é de todo o interesse que se potencie a longevidade e eficiência das transmissões já existentes e que se desenvolvam soluções onde a eficiência é tão importante como a fiabilidade. 

Deve-se salientar ainda que uma transmissão mecânica desenhada com a eficiência em mente promove uma menor geração de calor nos elementos em contacto, tendo isto como resultado uma menor temperatura de funcionamento que por sua vez reduz a probabilidade de avarias relacionadas com os fenómenos de contacto. Uma menor temperatura de funcionamento potencia também maior longevidade do lubrificante, potencialmente aumentando os intervalos de manutenção.

Nos últimos anos a equipa de Tribologia, Vibrações e Manutenção Industrial do INEGI tem vindo a desenvolver estudos no sentido do desenvolvimento de soluções para transmissões mecânicas eficientes, investigando-se não só a geometria das engrenagens e os rolamentos, mas também a influência do lubrificante no desempenho de caixas de engrenagens. Os trabalhos desenvolvidos neste âmbito resultaram não só em várias teses de Mestrado e Doutoramento, mas também em dezenas de publicações em revistas internacionais de impacto científico, sendo estes trabalhos bem recebidos também em conferências internacionais, assim como parceiros industriais.

No INEGI existem bancos de ensaios dedicados a estudar de forma individual, rolamentos e engrenagens. De forma a validar os resultados individuais existe um banco de ensaios que permite testar em simultâneo duas transmissões mecânicas completas, normalmente idênticas.

O Banco de Ensaio de Transmissões Mecânicas permite estudar várias métricas relacionadas com o desempenho tribológico de transmissões mecânicas. Se por um lado, este banco permite avaliar a sua fiabilidade, por outro permite também realizar estudos de eficiência, podendo mesmo fazer-se uma distinção ao nível do desempenho de diferentes soluções construtivas e também diferentes lubrificantes. 

Este banco de ensaios funciona segundo um esquema de potência recirculante, de tal modo que o motor que aciona o mesmo apenas precisa de fornecer a energia necessária (a dissipada) a manter o sistema em rotação à velocidade de funcionamento imposta, sendo inerentemente eficiente. Na Figura 1 mostra-se o banco de ensaios durante um teste a uma caixa de transferência de um veículo de combate a incêndios.

Figura 1: Teste a uma caixa de transferência de um veículo de combate a incêndios.

Durante um ensaio vários parâmetros são monitorizados:

Velocidade de entrada e saída da caixa de teste;
Binário de entrada e saída da caixa de teste;
Temperatura de funcionamento da transmissão em 3 pontos distintos;
Temperatura do ar na sala de teste.

Na Figura 2 mostra-se um detalhe da caixa de transferência ensaiada, assinalando-se dois pontos de medição de temperatura, um interior e um exterior.

Figura 2: Detalhe de caixa de transferência ensaiada onde se mostram dois pontos de medição de temperatura.

O banco de ensaios de transmissões mecânicas permite as seguintes condições de funcionamento:

Velocidade de entrada na caixa de teste de 100 a 4000 rpm;
Binários de entrada/saída da caixa de teste até 1300/5650 Nm.