Estudo sobre a curva S-N e o gráfico de Weibull para análise de resistência à fadiga de contato de engrenagens

• Autor(a) principal: Makita, Francisco Kenji Maeda
• Data de Publicação: 2011
• Outros Autores: Santa Maria, Victor Augusto Raboni
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10305
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::ELEMENTOS DE MAQUINAS; Mecânica - Projetos; Engrenagens; Metais - Fadiga; Mechanics - Design; Gearing; Metals - Fatigue

O estudo da fadiga possui grande importância na área de projetos de componentes mecânicos, pois se estima que seja responsável por aproximadamente 90% de todas as falhas metálicas. Na fadiga de contato de engrenagens, as tensões de Hertz contribuem para o desgaste superficial do dente, o que caracteriza os fenômenos conhecidos como crateração (pitting) e lascamento (spalling). Como principais ferramentas para este estudo, pode-se citar a curva S-N e a distribuição estatística de Weibull. A curva S-N proporciona uma estimativa da resistência à fadiga do material, ou seja, relaciona o valor da tensão do carregamento e a vida esperada (número de ciclos) até a ocorrência da falha. Já o gráfico de Weibull relaciona a probabilidade de falha de um componente e o número de ciclos a que ele estará submetido, podendo ser aplicado na estimativa de períodos de garantia contra falhas apresentadas por equipamentos mecânicos. Este trabalho tem como objetivo geral compreender os conceitos envolvidos na determinação de curvas S-N para fadiga de contato e na determinação do gráfico de Weibull, juntamente com a análise de pares de engrenagens de diferentes materiais, através da utilização de dados e realização de ensaios de fadiga de contato. Para a realização dos ensaios foi utilizada a máquina FZG, cujo funcionamento ocorre através do princípio de recirculação de potência. Foram ensaiados três diferentes materiais: aço ABNT 4140, ferro fundido nodular austemperado (FFNA) e ferro fundido nodular ferrítico/perlítico (FFNF). Foi constatado que o FFNF apresenta menor resistência à fadiga de contato e, consequentemente, menor vida característica. O aço ABNT 4140, para uma confiabilidade de 90%, foi o material que apresentou a maior vida característica e também a taxa de mortalidade de amostras mais acentuada, apresentando também maior resistência à fadiga de contato para probabilidades de falha de até aproximadamente 90%. Por fim, este trabalho procurou contribuir para a formação dos alunos do curso de Engenharia Industrial Mecânica e do Programa de Pós-Graduação de Engenharia Mecânica da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.