Quando falamos em lubrificação, normalmente falamos em lubrificação líquida, ou seja, usando óleo lubrificante, que geralmente é uma mistura de óleos básicos e aditivos que desempenham várias funções. A eficiência de lubrificação de um óleo depende não apenas de suas propriedades, como composição, consistência, propriedades de fluxo e atividade de superfície, mas também das necessidades do sistema tribológico . Os regimes de lubrificação são definidos principalmente considerando essas necessidades. Os fatores que são considerados incluem a geometria das superfícies de contato, sua textura e rugosidade, a natureza do contato de rolamento versus deslizamento, a carga de contato, pressão e temperatura ambiente, as condições ambientais, composição do material e as propriedades das camadas da superfície. A eficiência da lubrificação é medida pela espessura do filme, a capacidade de lidar com a capacidade de carga e o coeficiente de atrito.

Efeito da espessura do filme na fricção

O período moderno de lubrificação começou com o trabalho de Osborne Reynolds (1842-1912). A pesquisa de Reynold estava relacionada a eixos girando em rolamentos. Quando um lubrificante foi aplicado ao eixo, Reynolds descobriu que um eixo giratório puxava uma cunha de lubrificante convergente entre o eixo e o rolamento. Ele também notou que conforme o eixo ganhava velocidade, o líquido fluía entre as duas superfícies a uma taxa mais alta. Isso ocorre porque o lubrificante é viscoso e produz uma pressão de líquido na cunha de lubrificante que é suficiente para manter as duas superfícies separadas. Idealmente, Reynolds mostrou que a pressão do líquido era grande o suficiente para evitar o contato direto entre as superfícies de metal (Figura 1).

Diagrama de Stribeck

Conforme mencionado, as principais funções de um lubrificante são minimizar o atrito entre as superfícies em contato, evitar o desgaste e remover o calor de fricção. Os parâmetros tribológicos que geralmente definem um ambiente de lubrificação são a atrito , a viscosidade do lubrificante e a velocidade e carga do equipamento. A relação entre o coeficiente de atrito e a espessura do filme de óleo com a viscosidade "Z" do lubrificante, velocidade "N" do equipamento e carga do equipamento, ou pressão "P", são apresentadas graficamente pela curva de Stribeck ( Figura 2 ). A relação ZN / P está diretamente relacionada à espessura do filme de óleo, mas inversamente ao coeficiente de atrito. Isso implica que a alta viscosidade "Z" do lubrificante, a alta velocidade "N" do equipamento e a baixa carga do equipamento "P" permitirão a formação de uma espessa película de lubrificante e, portanto, o equipamento encontrará pouco ou nenhum atrito. Por outro lado, a baixa viscosidade do lubrificante, a baixa velocidade do equipamento e a alta carga do equipamento criarão uma situação em que a espessura do filme será inadequada e o equipamento encontrará alto atrito, conforme mostrado em Figura 2.

Regime de Lubrificação

Lubrificação Hidrodinâmica

A lubrificação hidrodinâmica, é o tipo de lubrificação mais desejável. Este tipo de lubrificação depende da viscosidade do lubrificante e só é eficaz quando a carga na zona de contato é baixa. Nessas circunstâncias, as superfícies deslizantes ou rolantes são separadas por uma película lubrificante várias vezes maior que a espessura da rugosidade da superfície e as superfícies são completamente separadas. A lubrificação dos rolamentos e da maioria das peças do motor de combustão interna passa por uma lubrificação por película de fluido.

Outro tipo de lubrificação hidrodinâmica, conhecido como lubrificação elasto-hidrodinâmica, ou EHD, normalmente ocorre em rolamentos de rolos e esferas, cames e engrenagens. Nesse tipo de lubrificação, a carga é alta o suficiente para causar deformação elástica das superfícies, o lubrificante é exposto a altas pressões de contato e sofre grande aumento de viscosidade.

Lubrificação Limite

A lubrificação limite representa a extremidade oposta da lubrificação hidrodinâmica. Nesse tipo de lubrificação, cargas altas e velocidades muito baixas produzem pressões extremas que podem levar à falta de lubrificação eficaz. A espessura do filme é muito pequena e ocorre o contato de metal com metal. A presença de aditivos antidesgaste é necessária para garantir a formação de um filme limite e desempenho.

Lubrificação mista

A lubrificação mista está entre os dois extremos mencionados acima e contém ambas as características. As superfícies são próximas o suficiente para que o contato entre as superfícies ocorra ocasionalmente.

A Figura 3 abaixo mostra os regimes de lubrificação existentes em motores de combustão. Isso nos ajuda a avaliar onde a maior incidência de desgaste seria mais provável em condições normais de operação.

A Figura 4 mostra os regimes de lubrificação a que estão sujeitos os lubrificantes aplicados na linha automotiva.