Estudo, conceção, desenvolvimento e construção de um tribómetro linear para ensaios em superfícies flexíveis

Abstract

This project is born with the need to measure the properties of friction and wear between combinations of materials through tests easy to perform and with high reliability. For this, the main goal it was build a economic prototype easy to use, which can perform these tests. These tests appear at different tribological aggression, thus causing unwanted anomalies in the surfaces of the materials to be tested, and it is necessary to study them. These attacks are analyzed by tribómeters with this equipment it is possible to perform tribological characterization of pairs of materials, allowing to obtain parameters such as friction coefficients and wear. To get reliable results the need to control variables test as applied normal load, speed of relative movement, and other relevant environmental conditions that influence the interaction of the surfaces in contact, is of high importance due to its strong influence on the results of these tests. In this paper we present the design, development, construction and validation of a tribometer able to control the variables mentioned above, and can thus obtain the friction coefficient of the interaction of various materials, as well as observe and study their behavior. Another objective is to implement the machine the ability to measure the wear of the material, and then try to relate it to their use in everyday life. The project was followed by the concern to try to simplify as much as possible the equipment for easy use and sought the use of existing components in the Department of Mechanical Engineering, in order to make it economically viable.

Este projeto nasceu da necessidade de medir as propriedades de atrito e desgaste entre combinações de materiais, através da realização de testes de modo fácil e com elevada fiabilidade. Para isso, a construção de um protótipo económico de fácil utilização que consiga realizar estes testes tornou-se o principal objetivo desta dissertação de mestrado. Desses testes surgem diversas agressões a nível tribológico, causando assim anomalias indesejadas nas superfícies dos materiais a testar, sendo assim necessário estudar essas agressões. Estas agressões são analisadas por tribómetros, com este tipo de equipamentos é possível fazer a caraterização tribológica de pares de materiais, permitindo obter parâmetros como coeficientes de atrito e desgaste. Para que seja possível adquirir resultados fidedignos é necessário controlar variáveis de ensaio, como, carga normal aplicada, velocidade de deslocamento, condições ambientais e outras relevantes que influenciam a interação das superfícies em contacto, sendo estas de elevada importância devido a sua forte influência nos resultados principais desses testes. No presente trabalho é apresentado o projeto, o desenvolvimento, a construção e a comparação previa de um tribómetro capaz de controlar as variáveis anteriormente referidas, podendo assim obter o coeficiente de atrito da interação de diversos materiais, assim como, observar e estudar os seus comportamentos. Outro objetivo é implementar no equipamento a capacidade de medir o desgaste do material, para posteriormente tentar relacioná-lo com o seu uso na vida quotidiana. Todo o projeto foi realizado com a preocupação de tentar simplificar o mais possível o equipamento para uma fácil utilização e procurar a utilização de componentes já existentes no Departamento de Engenharia Mecânica, com vista a reduzir o seu custo final.