Lubrificação em relógios
No caso de relógios a lubrificação tem como objetivo diminuir as perdas por atrito da potência na transmissão em uma engrenagem para a outra. Vamos entender um pouco e de maneira bem superficial alguns fenômenos e componentes envolvidos no processo de lubrificação.
Atrito – Definição
O atrito é uma designação genérica da resistência que se opõe ao movimento. Esta resistência é medida por uma força denominada força de atrito.
Encontramos o atrito em qualquer tipo de movimento entre sólidos, líquidos ou gases. No caso de movimento entre sólidos, o atrito pode ser definido como a resistência que se manifesta ao movimentar-se um corpo sobre outro.
Quando colocamos duas peças em contato, por mais que as superfícies estejam polidas, sempre vai haver rugosidades que vão provocar atrito.
Ah! Então vamos polir a ponto de espelho as superfícies para eliminar o atrito!!!!
NÃO!!!
Ai acontece outro fenômeno que é o atrito por contato total. Alguém já uniu duas placas de vidro e tentou separá-las? O contato entre as placas e tão constante na área que fica difícil separá-las por deslizamento. Se colocar lubrificação ainda nesse caso a coisa vai piorar.
Então, o que fazer?
Buscar o menor atrito entre duas superfícies depende basicamente de quatro fatores:
1 – Rugosidade das superfícies que estarão em “contato”;
2 – Lubrificação entre as superfícies;
3 – Carga aplicada no sistema (entenda sistema como sendo o conjunto Eixo – mancal);
4 – Área de contato.
Rugosidade
A rugosidade nada mais é do que os riscos compostos por vales e picos do material. Isso é produzido pelos processos de fabricação da peça.
Existem peças que quando são produzidas precisam de rugosidade controlada para não causarem problemas. Dentre elas algumas são, peças para motores de carro, aviões, máquinas pesadas.
Um processo muito utilizado para isso é o brunimento.
No caso de relógios isso é muito importante, já que a potência das molas das cordas tem que ser baixa para que o mecanismo seja compacto.
os relojoeiros possuem ferramentas que garantem que a rugosidade esteja dentro de padrões aceitáveis a fim de manter a lubrificação.
Lubrificantes e lubrificação
O mundo dos lubrificantes é tão vasto que é uma matéria quase exclusiva na engenharia. Vai desde o ar até graxas que custam alguns milhares de dólares o quilo.
Ar, Água, óleo, graxa, sabão, piche, plásticos, metais, são alguns dos material que podemos usar como lubrificantes.
Nos relógios usamos basicamente óleos e graxas.
Os óleos para relógios precisam ter algumas características que muitas máquinas não precisam. Se pensarmos nos motores dos carros, os óleos para eles precisam ser resistentes à baixa e alta temperatura, contaminação química e particulada e grande capacidade detergente para manter o interior do motor limpo.
Para um relógio o óleo precisa ter principalmente alta adesão para propiciar boa capilaridade e permanecer no mancal sem escorrer. Além disso, precisa manter o mancal limpo e durar muito tempo, já que os relógios são máquinas para durar gerações.
As graxas usadas precisam ter uma grande capacidade de evitar o colamento de superfícies já que são usadas nas cordas e quando esta está “cheia” ou “apertada” as superfícies da fita se tocam e se a graxa não conseguisse mantê-las separadas, haveria o contato total que dissemos acima.
Hoje em dia utiliza-se graxas com grafite que são grãos muito duros e que mantem as superfícies da fita razoavelmente separadas.
Carga aplicada no sistema
No vídeo podemos ver que há uma linha quase diagonal. Essa linha chama-se linha de pressão do engrenamento. Muito basicamente essa linha define para onde os pivots ou as pontas dos eixos vão se deslocar.
A carga aplicada no sistema vai causar esse deslocamento do eixo e é ai que o eixo vai ter mais contato com o mancal.
Quanto maior essa carga e menor for o diâmetro do dente, maior será o deslocamento do eixo e consequentemente, maior será o desgaste.
Geralmente nos relógios os mancais mais baixos ou próximos das cordas são os que mais gastam. Nesses mancais normalmente se usa óleos com maior viscosidade ou popularmente chamados de mais grossos.
Área de contato e lubrificação
Quanto maior a área menor a pressão para uma mesma carga e vice versa. Os eixos mais baixos são mais grossos e os mais altos, mais finos.
Nos mancais bons o contato entre o pivot e a bucha ou mancal é quase uma linha, ou uma área muito, muito pequena. Nessa situação a pressão local é muito alta, mas o lubrificante tem que reduzir a perda.
E o que acontece quando a bucha gasta?
Como dito acima um mancal em bom estado tem como área de contato uma linha ideal. Na realidade uma área muito pequena. Isso faz com que o óleo consiga chegar no ponto certo para lubrificar e reduzir o atrito, diminuindo muito a perda de potência.
Quando um relógio está “gasto” algumas buchas e pivots perderam material devido às características acima, materiais, lubrificantes, carga e área de contato.
Materiais se desgastam, lubrificantes não eliminam o atrito totalmente, a carga aumenta a pressão de contato e a área de contato vai aumentado, ou seja, desgastando.
A consequência disso é que a área de contato maior provoca maior atrito e faz com que o óleo não chegue onde deve chegar, aumentando o desgaste e assim por diante num ciclo vicioso.
Esse é um problema comum e o principal que faz um relógio parar. Repare que na figura do mancal ruim acima o eixo está com contato total um pouco mais que 1/4 do perímetro do pivot. O rendimento desse mancal é extremamente prejudicado.
Exemplos de mancais
