TRANSMISSÕES E ENGRENAGENS AUTOMOTIVAS

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1 TRANSMISSÕES E ENGRENAGENS AUTOMOTIVAS Lubrificação/Tendências 19 de agosto de 2010 Douglas McGregor

2 Transmissões Visão Geral Segmentos Segmentos de Transmissões

3 Transmissões Visão Geral Segmentos Engrenagens automotivas Segmentos de Transmissões

4 Transmissões Visão Geral Segmentos Engrenagens automotivas Transmissões automáticas Segmentos de Transmissões

5 Transmissões Visão Geral Segmentos Engrenagens automotivas Transmissões automáticas Fora de estrada Segmentos de Transmissões

6 Transmissões Visão Geral Tópicos da apresentação Segmentos de Transmissões Engrenagem automotiva & transmissão manual Transmissões automáticas Segmentos de Transmissões Fundamentos: Mecânica Fundamentos: Fluido Tendências

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8 Engrenagem Automotiva Funções da engrenagem Mecânica Transferir força entre eixos Reduzir/aumentar velocidade de rotação para aumemtar/diminuir torque Mudar a direção de rotação Sincronizar rotação entre eixos

9 Engrenagem Automotiva Funções da engrenagem Capacidade de carga Mecânica Qualidade do material Acabamento da superfície Rigidez dos eixos e rolamentos Lubrificação

10 Engrenagem Automotiva Mecânica Funções da engrenagem Capacidade de carga Comparação das P Propriedades i d d a Rotação em eixos paralelos Dentes retos Helicoidal Espinha-de-peixe Pl Planetária tá i a Rotação em eixos perpendiculares Espiral Hipoidal Sem fim

11 Engrenagem Automotiva Funções da engrenagem Capacidade de carga Comparação das Propriedades d Por quê engrenagens falham Erro de desenho Mecânica Falha de fabricação Erro de aplicação / uso Problema de lubrificação Incluindo contaminação

12 Engrenagem Automotiva Funções da engrenagem Capacidade de carga Comparação das Propriedades d Por quê engrenagens falham Modos de falha - AGMA Mecânica A Associação Americana de Fabricantes de Engrenagens (AGMA) reconhece quatro modos principais de falhas das engrenagens Dois ou mais modos de falha podem ocorrer simultânea ou sucessivamente Uma falha eventualmente pode ter mais de uma causa

13 Engrenagem Automotiva Funções da engrenagem Capacidade de carga Comparação das Propriedades d Por quê engrenagens falham Modos de falha AGMA A Associação Americana de Fabricantes de Engrenagens Desgaste Mecânica Fadiga de superfície (fadiga de contato) Deformação plástica Frenagem

14 Corrosão C Abrasão A Espelhamen nto Modos de desgaste Ade esão por ssoldagem m Engrenagem Automotiva Modos de Falha

15 Engrenagem Automotiva Modos de Falha Fadiga de superfície Fragmentação Pitting Micropitting

16 Engrenagem Automotiva Modos de Falha Deformação plástica Enrrugamento Deformação á Enrrugamento frio

17 Engrenagem Automotiva Modos de Falha Frenagem or fadiga Quebra po

18 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Fluido

19 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Fluido Todos os óleos de engrenagem automotiva ti modernos contêm aditivos Aditivos são compostos químicos selecionados que proporcionam p propriedades desejáveis e compensam características indesejáveis de um fluido base A seleção de óleo básico e aditivos é determinada pela aplicação (desempenho / viscosidade)

20 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Fluido Previne o desgaste e destruição da superfície metálica sob regime de lubrificação laminar Previne a corrosão tanto por umidade quanto por ataque ácido Reduz o atrito para ajudar a transferir o calor gerado durante a operação Proporciona dosagem de agente condicionador para prevenir o ressecamento dos selos Suprime a espuma M difi t í ti d Modifica as características de viscosidade e fluidez do óleo básico

21 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Fluido

22 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Onde eles agem No óleo (protege as propriedades do óleo) Na interface (ar, água, etc.) Na superfície metálica (atração polar com a superfície metálica, podendo inclusive reagir) Óleo Antioxidantes Depressores de Fluidez Modificadores do Índice de Viscosidade Fluido Interface Antiespumantes Condicionador de Selos Superfície Agentes EP Componentes Antidesgaste Demulsificantes Modificadores de Atrito Antiferrugem/ Corrosão

23 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Principais aditivos para minimizar o desgaste de engrenagem Aditivos antidesgaste Aditivo EP Modificadores de atrito Fluido Aditivos EP (extrema pressão): Difere dos agentes antidesgaste na sua velocidade de reação e tipo de filme protetivo ti formado Reage rapidamente sob condições de extrema pressão e deslisamento Produz uma camada resistente ao arranhamento que protege contra danos catastróficos

24 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Principais aditivos para minimizar o desgaste de engrenagem Aditivos antidesgaste Aditivo EP Modificadores de atrito Fluido Enxofre é o elemento principal: Pressão

25 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Principais aditivos para minimizar o desgaste de engrenagem API GL-5 (SAE 80W-90) Fluido

26 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Principais aditivos para minimizar o desgaste de engrenagem API GL-5 (SAE 80W-90) SAE 2360 (SAE 80W-90) Fluido

27 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Principais aditivos para minimizar o desgaste de engrenagem API GL-5 (SAE 80W-90) SAE 2360 (SAE 80W-90) Limited slip Fluido

28 Engrenagem Automotiva Formulações dos lubrificantes Pacote de aditivos Principais aditivos para minimizar o desgaste de engrenagem API GL-5 (SAE 80W-90) SAE 2360 (SAE 80W-90) SAE 2360 (SAE 75W-90) Fluido

29 Engrenagem Automotiva Viscosidade SAE J306 (2005) Define as viscosidades dos lubrificantes para engrenagem automotiva, diferencial e transmissão manual Atualização: 2 novos graus de viscosidade SAE 110 SAE 190 Fluido

30 Engrenagem Automotiva Fluido Viscosidade a SAE J306 (2005) Define as viscosidades dos lubrificantes para engrenagem automotiva, diferencial e transmissão manual Atualização: 2 novos graus de viscosidade SAE 110 SAE 190

31 Engrenagem Automotiva Especificações inativas Fluido Categorias API GL-1, GL-2, GL-3 e GL-6 foram declaradas d inativas pelo SAE Technical Committee 3, em 1995 API GL-4 se tornará inativo em 2010 Ainda podem haver óleos comercializados com estas designações

32 Engrenagem Automotiva Especificações inativas Especificações API atuais API GL-5 (ASTM D ) ASTM D 6121 Capacidade de carga, baixa velocidade/alto torque ASTM D 7038 Resistência a corrosão Desempenho do Fluido Nível básico de desempenho Base para especificações de mais alto desempenho da indústria e de OEM L-42 ASTM D 892 Capacidade de carga, alta velocidade/choque L-42 ASTM D 5704 Estabilidade térmica /oxidação ASTM D 892 Controle de espuma ASTM D 5704 (L-60) ASTM D 7038 (L-33) ASTM D 6121 (L-37)

33 Engrenagem Automotiva Especificações inativas Especificações API atuais API GL-5 (ASTM D ) API MT-1 ASTM D 5704 Desempenho do Fluido Desempenho superior Clean gear Transmissões manuais nãosincronizadas de veículos pesados Storage Stability & Compatibility ASTM D 130 Carbonização ou verniz & borra ASTM D 5662 Compatibilidade com selos ASTM D 892 ASTM D 5579 Durabilidade cíclica Mack ASTM D 130 Corrosão ao cobre Estabilidade para estocagem/compatibilidade ASTM D 5579 ASTM D 5662 ASTM D 5704 (L-60-1) ASTM D 5704 (L-60) L-42 ASTM D 7038 (L-33) ASTM D 6121 (L-37)

34 Engrenagem Automotiva Especificações inativas Especificações API atuais a API GL-5 (ASTM D ) a API MT MT-1 1 a SAE J2360 Prova de desempenho p Teste de frota controlado 3 caminhões/200 mil milhas 5 comerciais leves/100 mil milhas LRI (Lubricant Review Institute) Companhia de aditivos ou lubrificantes submete dados do teste, partes e resultados QPL (Qualified Products List) Desempenho do Fluido Adiciona prova de desempenho LRI Fi ld Test Field T t Storage Stability & Compatibility ASTM D 130 ASTM D 5579 ASTM D 5662 ASTM D 5704 (L-60-1) ASTM D 892 ASTM D 5704 (L-60) L-42 ASTM D 7038 (L-33) ASTM D 6121 (L-37)

35 Engrenagem Automotiva Tendências de mercado Gerais Veículos comerciais leves Densidade de potência Tendências Aumento de potência/torque em até 80% nos últimos 10 anos Aumento no peso dos veículos em até 30% no mesmo período = Aumento da DENSIDADE DE POTÊNCIA

36 Engrenagem Automotiva Tendências Tendências de mercado As mudanças aerodinâmicas nos Gerais veículos para melhorar a economia de combustível vêm reduzindo o fluxo de Veículos comerciais leves ar pelos componentes da transmissão Densidade de potência Refrigeração reduzida Diferenciais são geralmente instalados muito próximos do sistema de exaustão = REFRIGERAÇÃO reduzida

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38 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Mecânica Fundamentos: Transmissão Manual Market Trends

39 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Mecânica Não-sincronizadas Fundamentos: Transmissão Manual Engrenagens Helicoidais

40 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Mecânica Não-sincronizadas Fundamentos: Transmissão Manual Engrenagens Helicoidais Engrenagens de dente reto

41 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Mecânica Não-sincronizadas Fundamentos: Transmissão Manual Engrenagens Helicoidais Engrenagens de dente reto Rolamentos

42 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Mecânica Não-sincronizadas Sincronizadas Fundamentos: Transmissão Manual Engrenagens Helicoidais Engrenagens de dente reto Rolamentos Sincronizadores

43 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Mecânica Não-sincronizadas Sincronizadas Transmissão integrada Veículos comerciais leves Fundamentos: Transmissão Manual Engrenagens Helicoidais Engrenagens de dente reto Rolamentos Sincronizadores Diferenciais (Transaxle)

44 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tecnologias de fluidos para transmissão manual (MTF) Óleo de motor ZDDP/Detergente Fluido

45 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tecnologias de fluidos para transmissão manual (MTF) Óleo de motor ATF Antidesgaste sem cinzas Fluido

46 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tecnologias de fluidos para transmissão manual (MTF) Óleo de motor ATF Óleo de engrenagem - S/P EP API GL-4 API GL-5 API MT-1 Total driveline Fluido

47 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tecnologias de fluidos para transmissão manual (MTF) Óleo de motor ATF Óleo de engrenagem - S/P EP Híbrido Combinação de tecnologias Fluido

48 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Especificações MTF Especificações da Industria Especificações OEM Muitas Desempenho do Fluido API GL-4 (?) A maioria das especificações de OEM requer extensivos testes in-house e de campo. Alguns programas de aprovação podem custar mais US$ e demandar mais de 3 anos de testes e desenvolvimento

49 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tendências: equipamentos Aumento do número de equipamentos de 6 marchas Veículos leves Tendências

50 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tendências: equipamentos Aumento do número de equipamentos de 6 marchas Novos arranjos 2 eixos movidos (DCT) Sincronizadores de fibra de carbono Tendências

51 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tendências: equipamentos Aumento do número de equipamentos de 6 marchas Novos arranjos Aumento do número de Transmissões Manuais Automatizadas Substituição das transmissões manuais por equipamentos automatizados Tendências

52 Engrenagem Automotiva- Transmissão Manual Tendências: fluidos Aumento dos sintéticos Fill-for-life Fluidos de baixa viscosidade Economia de combustível Durabilidade Maior proteção EP Maior proteção contra pitting nos rolamentos Melhoria nas propriedades de atrito Compatibilidade d com sincronizadores e desempenho Tendências

53

54 Mecânica das Transmissões Automáticas Mecânica

55 Mecânica das Transmissões Automáticas Funções Mudança automática das relações radiais Combinação de engrenagens ou polias Funções Básicas

56 Mecânica das Transmissões Automáticas Funções Mudança automática das relações radiais Combinação de engrenagens ou polias Componentes Mais de 1000 partes Conjunto de engrenagens planetárias Sistema hidráulico Embreagens e correias Conversor de torque Selos e gaxetas Sistema de controle Componentes

57 Fluido: Fundamentos Fluido: Fundamentos

58 Fluido: Fundamentos Funções & Características Transferir pressão hidráulica Proteger as partes mecânicas Transferir torque Controlar o atrito nas embreagens Dissipar calor das embreagens Funções & Características Viscosidade cinemática adequada Fluidez a baixas temperaturas Controle de espuma e aeração Controle de desgaste, corrosão e fadiga Compatibilidade com selos Estabilidade térmica Atrito balanceado (µ / velocidade) Durabilidade das propriedades de atrito

59 Fluido: Fundamentos Funções & Características Transferir pressão hidráulica Proteger as partes mecânicas Transferir torque Controlar o atrito nas embreagens Dissipar calor das embreagens Fluido: Aplicações Transmissões leves Transmissões pesadas Fluido para direção hidráulica Fluido hidráulico: Industria, mineração, construção, agricultura, aviação, marítimo Hidráulicos móveis (baixa temp.) Aplicações do Fluido de Transmissão Automática

60 Fluido: Fundamentos Formulação Complexa 10+ aditivos Formulação ATF Genérica

61 Fluido: Fundamentos Formulação Complexa 10+ aditivos Formulação ATF Genérica

62 Fluido: Fundamentos Formulação Complexa a 10+ aditivos a Interação entre componentes Balanço de Formulação

63 Fluido: Fundamentos Formulação Complexa 10+ aditivos Interação entre componentes Aditivos Modificador de Índice de Viscosidade id d (MIV) à base de Polimetacrilato (PMA) Dispersantes Antioxidantes Inibidores de ferrugem e corrosão Agentes antidesgaste Antiespumantes Condicionadores de selos Modificadores d de atrito tit Efeito do Material de Atrito Papel Fibra de Carbono Alta Energia Carbono/Carbono

64 Fluido: Fundamentos Formulação Complexa 10+ aditivos Interação entre componentes Aditivos Modificador de Índice de Viscosidade id d (MIV) à base de Polimetacrilato (PMA) Dispersantes Antioxidantes Inibidores de ferrugem e corrosão Agentes antidesgaste Antiespumantes Condicionadores de selos Modificadores d de atrito tit Efeito do Material de Atrito *MS-022 Carbon Fiber, EYLS7A

65 Fluido: Fundamentos Formulação Complexa 10+ aditivos Interação entre componentes Aditivos DCT Requerimentos especiais de lubrificação Fluidos para DCT Proteger contra ranhura e desgaste Engrenagens g helicoidais Desempenho do Synchromesh Bronze sinterizado Mo Fibra de carbono Bronze Proteção EP /desgaste Compatibilidad e e Oxidatção Desempenho da Embreagem Durabilidade do Atrito

66 Fluido: Fundamentos Formulação Complexa 10+ aditivos Interação entre componentes Efeito da Composição dos Aditivos Aditivos DCT Requerimentos especiais de lubrificação Compação dos fluidos para DCT com outros fluidos de transmissão

67 Fluido: Fundamentos ATF DCTF MTF Atrito de embreagem Proteção de engrenagens e rolamentos Oxidação O Sincronização (Sinterizado, Bronze Carbono & Mo) Compatibilidade com materiais (selos, corrosão, ) O Fluidos de DCT proporcionam a melhor combinação de propriedades p p ç p p entre os tipos de fluidos. Representam uma boa solução mesmo para sistemas DCT tipo seco.

68 Tendências Mercado Global de Transmissões Automáticas Histórico Mercado de Transmissões

69 Tendências Mercado Global de Transmissões Automáticas Economia de Combustível & Emissões Economia de Combustível/ CO 2 Reduzir perda de eficiência Fluidos de baixa viscosidade

70 Tendências Mercado Global de Transmissões Automáticas Fluidos Fill-for-Life Economia de Combustível/ CO 2 Reduzir perda de eficiência Fluidos de baixa viscosidade Fill-for-Life 160 mil Km em condições normais de direção

71 Tendências Mercado Global de Transmissões Automáticas Economia de Combustível/ CO 2 Reduzir perda de eficiência Fluidos de baixa viscosidade Fill-for-Life 100 mil milhas em condições normais de direção Carência por fluidos mais robustos Fluidos Fill-for-Life Reservatórios de óleo com volume reduzido Aumento das taxas de circulação dos fluidos Maior densidade de potência Capacidade de refrigeração reduzida

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