Model for hydrodynamic bearings with oscillating motion

Neste trabalho foi desenvolvido um modelo matemático para mancais hidrodinâmicos com movimento oscilatório. Ao contrário dos mancais convencionais, o eixo não desenvolve um movimento completo de rotação dentro do mancal e passa a pertencer a uma nova classe definida como mancais hidrodinâmicos de movimento oscilatório. A motivação do trabalho veio da tribologia dos motores de combustão interna, na qual procurou-se estudar o problema de lubrificação do mancal que estabelece a conexão entre pistão e biela. Para análise do problema, assumiu-se o escoamento de um fluido viscoso com inércia desprezível dentro de uma folga inclinada formada pelas superfícies do eixo e mancal. A superfície interior é fixa enquanto a superfície exterior desenvolve um movimento oscilatório que resulta num escoamento combinado de Couette e Poiseuille. Usando a mesma abordagem da teoria da lubrificação de Reynolds e a solução na forma complexa conforme sugere o 2º problema de Stokes, as equações de conservação da massa e quantidade de movimento foram integradas analiticamente e forneceram os campos de velocidade, pressão e as forças hidrodinâmicas. Como resultado, pôde-se determinar a espessura do filme de óleo em função do tempo e da freqüência de oscilação que permitiu avaliar as condições de lubrificação do sistemaIn this work was developed a mathematical model for the hydrodynamic lubrication problem applied to bearings with oscillating motion. In contrast with common bearings, this type of bearing does not perform a complete rotation, belonging to a newly defined class: the bearings with oscillatory movement. The motivation lies in the tribology of internal combustion engines, specifically the lubrication problem at the bearing existing between the connecting rod and the piston pin. For the analysis of lubrication, a viscous fluid flow with negligible inertia inside a narrow gap formed by two surfaces was considered. The surfaces can be considered flat and are inclined to each other. The inner surface is fixed whereas the outer one performs an oscillating motion which generates a combined Couette-Poiseuille flow inside the gap. Using the same assumptions as in classical Reynolds´ lubrication equation, the simplified mass and momentum conservation equations were analytically solved to determine the velocity and pressure distributions and hydrodynamic forces. As result it was possible to determine the oil film thickness as function of time and oscillating frequency that allowed to evaluate the lubrication conditions of the syste