Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38364| Título: | Integrated friction torque and thermal model for grease-lubricated rolling bearings under radial load |
| Título(s) alternativo(s): | Integração de torque de atrito e modelo térmico para rolamentos lubrificados com graxa sob cargas radiais |
| Autor(es): | Takahama, Marcos Hiroshi |
| Orientador(es): | Cousseau, Tiago |
| Palavras-chave: | Torque - Modelos matemáticos Atrito - Modelos matemáticos Rolamentos Lubrificação e lubrificantes Reologia Tribologia - Testes Calor - Transmissão Simulação (Computadores) Torque - Mathematical models Friction - Mathematical models Bearings (Machinery) Lubrication and lubricants Rheology Tribology - Testing Heat - Transmission Computer simulation |
| Data do documento: | 23-Abr-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | TAKAHAMA, Marcos Hiroshi. Integrated friction torque and thermal model for grease-lubricated rolling bearings under radial load. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | Esta tese apresenta dois modelos desenvolvidos: um modelo para representar os mecanismos de atrito na zona de contato e um modelo integrado para prever o torque de atrito e a temperatura em rolamentos rígidos de esferas lubrificados por graxa, considerando sua interdependência. Para validação, quatro modelos foram analisados: dois para estimativa do torque de atrito, um modelo térmico e um modelo integrado que os acopla. O modelo de torque de atrito foi inicialmente desenvolvido com base na adaptação do modelo SKF, ajustado para uma combinação específica de rolamento e graxa. Em paralelo, um segundo modelo foi elaborado para descrever o comportamento físico do atrito. Os resultados indicaram que o modelo ajustado apresentou boa aderência aos dados experimentais, enquanto o modelo físico apresentou discrepâncias, especialmente em condições severas. Diferenças significativas foram observadas entre medições obtidas em tribômetro esfera-disco e a modelagem simplificada da zona de contato, considerando a graxa como fluido não newtoniano, evidenciando desafios na caracterização reológica e tribológica da lubrificação graxa. O modelo térmico, baseado em um circuito resistivo-capacitivo térmico, apresentou alta precisão na previsão da temperatura do rolamento em regime permanente, com desvios inferiores a 2,6°C. O modelo integrado, que acopla o modelo ajustado de torque ao modelo térmico, permitiu avaliar a interação entre dissipação de calor e torque de atrito ao longo do tempo. Os resultados demonstraram que o modelo integrado reproduz o comportamento do sistema em regime estacionário e transiente, mas não captura um pico inicial de atrito observado no início dos testes, que influencia o aumento de temperatura. A pesquisa contribui para o avanço da modelagem do atrito e temperatura em rolamentos lubrificados por graxa, fornecendo subsídios para novos desenvolvimentos na área. |
| Abstract: | This thesis develops two developed models: a model to represent the friction mechanisms in the contact zone and an integrated model to predict friction torque and temperature in greaselubricated deep groove ball bearings, considering their interdependence. For validation, four models were analyzed: two for friction torque estimation, a thermal model, and an integrated model that couples them. The friction torque model was initially developed based on an adaptation of the SKF model, adjusted for a specific bearing and grease combination. In parallel, a second model was developed to describe the physical behavior of friction. The results indicated that the adjusted model showed good agreement with experimental data, while the physical model exhibited discrepancies, especially under severe conditions. Significant differences were observed between measurements obtained in a ball-on-disk tribometer and the simplified modeling of the contact zone, considering grease as a non-Newtonian fluid, highlighting challenges in the rheological and tribological characterization of grease lubrication. The thermal model, based on a thermal resistive-capacitive circuit, demonstrated high accuracy in predicting the steady-state bearing temperature, with deviations below 2.6°C. The integrated model, which couples the adjusted friction torque model with the thermal model, allowed the evaluation of the interaction between heat dissipation and friction torque over time. The results showed that the integrated model reproduces the system’s behavior in both steadystate and transient conditions but does not capture an initial friction peak observed at the beginning of the tests, which influences the temperature rise. This research contributes to the advancement of friction and temperature modeling in grease-lubricated bearings, providing a foundation for further developments in the field. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38364 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| frictiontorquethermalbearings.pdf | 35,81 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
