Study Notes on Tribology

Pares cinemáticos são mecanismos que permitem a transmissão de forças e movimento de um componente para outro. Tipos comuns incluem:
- Manivela
- Cilindro
- Biela
- Cavilhão
- Êmbolo
Qualquer máquina ou mecanismo consiste em múltiplas partes, corpos, componentes ou peças.
Estes componentes possuem ligações que podem ser rígidas ou móveis, estabelecidas através da interação de superfícies em contacto.

De acordo com a teoria dos mecanismos, pares de superfícies em interação são referidos como Pares Cinemáticos.
Os pares cinemáticos podem ser categorizados em:
- Pares Cinemáticos Inferiores
- Pares Cinemáticos Superiores
A classificação depende do tipo de contacto estabelecido entre as duas superfícies em interação.

Tipo de Movimento: Movimento relativo entre as superfícies.
Graus de Liberdade: O número de coordenadas independentes que definem o sistema de movimento.

A classificação inclui ainda:
- Cilíndrico: $\text{d}\theta$ e $\text{d}s$ , Graus de Liberdade: 2
- Esférico: $\text{d}\theta$ , $\text{d}\theta$ , $\text{d}\theta$ , Graus de Liberdade: 3
- Plano: $\text{d}x$ , $\text{d}y$ , $\text{d}\theta$ , Graus de Liberdade: 3

Os pares cinemáticos superiores envolvem interações macroscópicas onde o contacto é:
- Contacto Pontual: Exemplo: Aplicações de rolamentos de esferas.
- Exemplo de Contacto Pontual: Rolamento de esferas.
- Contacto Linear: Exemplo: Rolamentos de rolos cilíndricos.
Diferentes exemplos de pares cinemáticos superiores incluem:
- Rolamento de Esferas: Utiliza rolamento esférico.
- Cilindro sobre Plano: Baseia-se em rolamento linear.

O estado das superfícies que interagem em contextos tribológicos pode ser definido pelas suas asperezas.
Asperezas: Proeminências microscópicas na superfície que facilitam o contacto entre duas superfícies em interação.
A área real de contacto entre duas superfícies é geralmente muito pequena, levando a altas pressões de contacto que podem resultar em ligações químicas entre as superfícies (soldadura a frio).

Quando há um movimento relativo entre duas superfícies em interação, o atrito surge como uma força de resistência que se opõe a esse movimento. - A força necessária para superar o atrito resulta na rutura dos pontos adesivos entre as superfícies.
Conceitos importantes no atrito incluem:
- Força de Atrito (F): Deve superar a força adesiva ( $F_a$ ).
- O movimento é caracterizado pela rutura e formação sucessiva de microsoldas, levando à degradação da superfície e perda de material.

O desgaste é definido como a degradação das superfícies devido à interação, comummente como resultado de processos adesivos.
O desgaste adesivo é particularmente proeminente em mecanismos como máquinas.
Objetivo da Tribologia: Minimizar o desgaste através do estudo das superfícies em interação e dos mecanismos de atrito.

Para reduzir o atrito, uma substância é introduzida entre as duas superfícies em interação, conhecida como Lubrificante.
A ação de incorporar o lubrificante é denominada Lubrificação.
Quando ocorre movimento deslizante, o lubrificante pode ser decomposto, formando uma película lubrificante que impede o contacto metal-metal, reduzindo assim a adesão.
A eficácia da redução do desgaste é influenciada por:
- Atrito interno do lubrificante
- Viscosidade do lubrificante

Fatores que influenciam o comportamento num par cinemático incluem:
- Composição Química
- Microestrutura
- Estado da Superfície
- Tipo de Material: Se abrasivo ou lubrificante
- Propriedades do Material: Tais como aditivos em lubrificantes
- Temperatura e Agressividade do ambiente
As inter-relações entre estes fatores (por exemplo, como a temperatura afeta as propriedades dos materiais) também devem ser consideradas.

Um exemplo de sistema tribológico inclui uma combinação dos seguintes:
- Corpo Base
- Corpo Oposto
- Material Intermédio: Frequentemente um lubrificante
- Ambiente Circundante: Ar ou fluidos envolvidos na lubrificação ou arrefecimento.
O desempenho de cada sistema tribológico pode ser influenciado por variáveis independentes como carga, velocidade, temperatura e duração da operação.

Vários exemplos de tribossistemas em diferentes áreas tecnológicas incluem:
- Produção: Maquinaria, Rolamentos
- Transporte: Transmissões de engrenagens, Pneus
- Tecnologia Médica: Articulações da anca
Cada um destes exemplos demonstra como a interação superficial, o movimento relativo e as condições ambientais influenciam o atrito e o desgaste em aplicações práticas.