Com a crescente conscientização global sobre a proteção ambiental, a indústria de veículos elétricos (VE) disparou como uma solução vital para reduzir as emissões de carbono. De acordo com dados estatísticos, o setor de transporte é responsável por cerca de um quarto das emissões globais de gases de efeito estufa, com mais de 75% provenientes do transporte rodoviário. Para enfrentar as mudanças climáticas, muitos países estão promovendo a adoção de VEs, que devem dominar o mercado automotivo nas próximas décadas.

No entanto, alcançar esse objetivo requer maximizar o desempenho de cada sistema e subsistema em veículos elétricos (VEs) para aumentar a autonomia do veículo. O motor elétrico (e-motor), um subsistema crítico, contribui com cerca de 7% do consumo total de energia de um carro, tornando a otimização da lubrificação dos rolamentos do motor essencial para melhorar a eficiência energética.

Necessidades de Lubrificação para Rolamentos de Motores de VE

Uma Comparação entre Graxas à Base de Lítio e Alternativas: Os rolamentos de motor em veículos elétricos usam principalmente graxa para reduzir o atrito e o desgaste. Graxa consiste em óleo base, espessante e aditivos, sendo o papel do espessante reter o óleo dentro de sua estrutura, dependendo em grande parte de sua composição química. Atualmente, os sistemas de espessantes à base de sal de lítio dominam o mercado, com graxas à base de lítio representando aproximadamente 70% do mercado global. Os lubrificantes de complexo de lítio (LiX) são bem considerados por seu excelente desempenho em altas temperaturas, disponibilidade técnica e lubrificação eficaz em motores.

No entanto, à medida que as baterias de veículos elétricos aumentam a demanda por lítio, o aumento do custo de compostos à base de lítio e as potenciais preocupações com a toxicidade levaram à busca por espessantes alternativos não à base de lítio. A graxa de poliureia (PU), um composto semi-polar, surgiu como uma alternativa promissora devido à sua superior espessura de filme de óleo em baixas velocidades, excelente estabilidade ao cisalhamento e térmica, e capacidade de prolongar a vida útil dos rolamentos.

No mercado japonês, a graxa de PU representa cerca de um quarto da produção total de graxas, e essa participação deve crescer. Além disso, a demanda por graxa de PU está aumentando na Europa, na região do Pacífico e no Sudeste Asiático.

Comparado a graxas à base de lítio, a graxa de polipropileno (PP), um sistema espessante não polar, oferece um desempenho de lubrificação melhor. Pesquisas mostraram que a graxa de PP se destaca em avaliações de desempenho de atrito e possui uma alta taxa de liberação de óleo, tornando-se um candidato potencial para uso em aplicações de motores de veículos elétricos.

Otimizando a Liberação de Óleo e o Desempenho dos Rolamentos do Motor

A taxa de liberação de óleo (também conhecida como "sangramento") desempenha um papel crítico na otimização do desempenho dos rolamentos de motor em veículos elétricos. A liberação de óleo afeta diretamente a quantidade de óleo na área de contato, determinando a espessura do filme de óleo e o torque de atrito. A liberação de óleo não é constante e pode ser influenciada pelas condições de operação do rolamento e pela degradação do espessante.

O comportamento de sangramento de óleo da graxa inclui as fases de agitação e liberação, durante as quais a graxa se redistribui e libera óleo na pista de rolamento, controlando o reabastecimento de óleo e prevenindo a falta de lubrificação.

A liberação insuficiente de óleo pode levar a uma lubrificação inadequada, afetando a vida útil e o desempenho dos rolamentos. Por outro lado, a liberação excessiva de óleo pode causar a depleção prematura da graxa, encurtando sua vida útil. Portanto, ao projetar graxas para rolamentos de motores de veículos elétricos, ajustar e otimizar a taxa de liberação de óleo é fundamental para garantir uma operação eficiente a longo prazo.

Direções Futuras para Lubrificação de Veículos Elétricos

O rápido desenvolvimento da indústria de veículos elétricos está impulsionando a inovação contínua na tecnologia de lubrificação. À medida que a demanda do mercado por veículos elétricos aumenta, os fabricantes de graxa enfrentam maiores desafios para desenvolver soluções de lubrificação mais ecológicas, eficientes e econômicas.

O surgimento de espessantes alternativos como poliureia e polipropileno oferece novas esperanças e possibilidades para a indústria de graxas. No futuro, pesquisas aprofundadas sobre a composição de graxas e características de liberação de óleo irão aprimorar ainda mais o desempenho dos motores elétricos, contribuindo para o crescimento sustentável da indústria de veículos elétricos.

◆ Fonte: Springer Nature

◆ Referência: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109777