Orientadores: Paulo Roberto Mei, Tiago Cousseau

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Uma das formas de controlar o atrito entre a roda e o trilho é com o uso de graxas que são aplicadas no trilho de forma que o contato entre o friso da roda e o canto de bitola sejam lubrificados quando os trens passam por trechos de curva. O uso das graxas apresenta vários benefícios ao...

Resumo: Uma das formas de controlar o atrito entre a roda e o trilho é com o uso de graxas que são aplicadas no trilho de forma que o contato entre o friso da roda e o canto de bitola sejam lubrificados quando os trens passam por trechos de curva. O uso das graxas apresenta vários benefícios ao sistema ferroviário, como aumento da vida útil das rodas e dos trilhos, diminuição do consumo de combustível, do coeficiente de atrito e do desgaste dos componentes. No entanto, há uma lacuna de conhecimento sobre a relação da formulação da graxa e do seu desempenho. Sendo assim, este trabalho surge na necessidade de relacionar o efeito dos espessantes (lítio e cálcio) e da viscosidade das graxas com a capacidade de reduzir o desgaste. Foram realizados, então, ensaios em um tribômetro do tipo disco-contra-disco com quatro tipos diferentes de graxa. Os resultados revelaram que o uso das graxas aumenta a rugosidade superficial do disco que simula o trilho, uma vez que, quando a graxa entra em uma trinca preexistente, ela exerce uma pressão hidráulica que aumenta a velocidade de propagação dessa trinca. No entanto, mesmo gerando maior rugosidade, o uso das graxas foi positivo, pois gerou uma perda de massa menor do que o ensaio a seco. Além disso, observou-se que, nas condições ensaiadas, as graxas de maior viscosidade (500 cSt) apresentaram um pior desempenho em desgaste em comparação às graxas de menor viscosidade (50 cSt), pois apresentaram maiores perda de massa, tamanho de trinca e tamanho da camada subsuperficial deformada plasticamente nos discos do trilho. Isso se justifica pelo fato de o efeito hidráulico da graxa de viscosidade maior ser mais expressivo no aumento da propagação da trinca. Concluiu-se, também que, ao comparar graxas de uma mesma viscosidade, as graxas com espessante de lítio apresentaram um melhor desempenho para reduzir o desgaste, para ambas as viscosidades testadas, pois apresentaram uma menor perda de massa em relação aos ensaios realizados com a graxa de cálcio. Ou seja, para as condições testadas, de regimes de lubrificação limítrofe e misto, o desempenho da graxa em degaste é controlado pelo espessante

Abstract: One of the ways to control the friction between rail and wheel is the use of greases on the rail. Therefore, when the train passes by curves stretches, the contact between the wheel and the gauge corner is lubricated. The use of greases presents a lot of benefits to the railroad system,...

Abstract: One of the ways to control the friction between rail and wheel is the use of greases on the rail. Therefore, when the train passes by curves stretches, the contact between the wheel and the gauge corner is lubricated. The use of greases presents a lot of benefits to the railroad system, once it can increase the life cycle of wheels and rails and reduce the fuel consumption, the friction coefficient, and the component wear. However, there is a knowledge gap regarding the relationship between grease formulation and its performance. Therefore, this paper proposes to relate the effect of grease viscosity and thickener (lithium and calcium) with the ability to reduce wear. For that purpose, tests were carried out on the twin disc tribometer with four different greases. For that purpose, tests were carried out on the twin disc tribometer with two different greases. The results pointed out that grease increases the surface roughness of the rail disc, as a result of grease entering the pre-existing crack, which causes a hydraulic pressure inside the crack responsible for increasing the speed of propagation. However, the use of greases was beneficial, since it reduced the mass loss and the friction coefficient when compared to dry tests. In addition, it was observed that the grease with lower viscosity (50 cSt) presented a better performance in wear when compared to the grease with higher viscosity (500 cSt), since the Ca50 and Li50 showed lower mass loss, lower crack size, and lower hardened layer lenght. This is because the higher viscosity grease exerts a greater hydraulic effect inside the crack. It was also concluded that, when comparing greases of the same viscosity, lithium thickened greases presented a better performance to reduce wear, for both viscosities tested, as they presented a lower mass loss in relation to the tests carried out with the calcium grease. Therefore, for the tested conditions, of boundary and mixed lubrication regimes, the performance of the grease in wear is controlled by the thickener

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