Lubricación hidrodinámica

1. Lubricaciónhidrodinámica Humberto Chávez Ortega. Matricula: 2111300141 Pedro Alberto Proa García. Matricula: 2111300151 Luis Gerardo González Carbajal. Matricula: 2111300145 Omar Alfonso Tovar Corona. Matricula: 2111300156 1°A T/V Fecha de exposición: 06 de julio de 2011

2. Introducción: Lubricaciónhidrodinámica. El propósito de la lubricación es la separación de dos superficies con deslizamiento relativo entre sí de tal manera que no se produzca daño en ellas: se intenta con ello que el proceso de deslizamiento sea con el rozamiento más pequeño posible. Para conseguir esto se intenta, siempre que sea posible, que haya una película de lubricante de espesor suficiente entre las dos superficies en contacto para evitar el desgaste.

3. Antecedentes: lubricación hidrodinámica. Los primeros trabajos sobre un eje con cojinetes trabajando en condiciones hidrodinámicas fueron realizados por Pauli (1849) y Hirn (1854). Estos trabajos fueron analizados por el científico ruso Petroff en 1883. Tower entre 1883 y 1885. Demostró que se generaban en este tipo de cojinetes unas presiones elevadas: este hecho fue explicado en 1886 por Reynolds que demostró que era necesaria una forma convergente en la película para que se generara un aumento de presión.

4. Desarrollo del tema: lubricación hidrodinámica. La lubricación hidrodinámica o lubricación de película gruesa, se obtiene cuando las dos superficies están completamente separadas por una película coherente del lubricante. La lubricación hidrodinámica evita el desgaste de las partes en movimiento, ya que no hay contacto metálico entre ellas.

5. Esto significada que el espesor mínimo de la película es algo superior a la suma promedio de las irregularidades de ambas superficies y que la resistencia al movimiento viene dada sólo por la fricción entre las capas del lubricante, siendo éste último el que soporta totalmente la carga. En este caso, las condiciones de la lubricación serán óptimas y el mecanismo podrá funcionar durante largo tiempo sin desgaste alguno, siempre y cuando se mantengan estas condiciones de operación.

6. Película Hidrodinámica: Se produce, debido al movimiento de las superficies lubricadas, al formarse una zona de convergencia o cuña de aceite, donde hay presión suficiente para mantener separadas las superficies. Existen dos tipos de películas hidrodinámicas: • Cuña de Aceite. • Películas Elastohidrodinámicas. Cuña de Aceite: Este tipo de película hidrodinámica, se produce en los cojinetes de deslizamiento y de empuje. La película en estos casos, puede llegar a tener un espesor de hasta 25 micras. La formación de una película hidrodinámica gruesa que separe las superficies y soporte una carga, puede ser descrita si observamos la siguiente figura.

7. Las dos superficies están sumergidas en un fluido lubricante. A medida que la superficie se mueve, la fricción interna del fluido hace que sea arrastrado en la dirección del movimiento. La superficie estacionaria no es paralela a la móvil, sino inclinada, como se indica en la figura. De ese modo, el fluido es arrastrado y hecho pasar por el área A. Debido a que la zona de salida del fluido B, es más pequeña, el fluido tiende a ser comprimido, lo que ocasiona una subida en su presión.

8. Esto trae como resultado: > Retardo en el flujo por el área A. > Aumento del flujo en el área de salida B > Fugas laterales, ya que no todo el fluido puede salir por B. > Soporte de cargas, sin que haya contacto entre lassuperficies. En la figura se ha exagerado la inclinación de la superficie fija. En casos reales, la inclinación suele ser del orden de 50 micras cada 15 cm

9. Factores que afectan el establecimiento de la Película Fluida o Hidrodinámica. * Viscosidad.* Velocidad.* Carga.* Acabado Superficial.* Diámetro, longitud y tolerancias.* Alimentación del lubricante.

10. La curva de Stribeck es un gráfico clásico basado en el estudio de la lubricación de un eje liso, en contacto con su cojinete lo cual provoca el desgaste. • A muy bajas velocidades predomina la lubricación por capa límite. Toda la carga es soportada por las crestas de la superficie en el área de contacto. A velocidades altas se crea un efecto de cuña entre el fluido y el objeto. La presión hidrodinámica separa completamente el objeto de la superficie.

11. El gráfico puede dividirse en tres zonas: zona I: lubricación hidrodinámica Las superficies del cojinete están perfectamente separadas con un película gruesa de fluido: no hay contacto directo entre las superficies que deslizan y por tanto prácticamente no hay desgaste. zona II: lubricación mixto. zona III: lubricación límite.

12. De la gráfica se puede deducir: Estando en la zona I, a medida que la viscosidad disminuye también decrece el espesor de la película hasta el punto C. Una mayor disminución de la viscosidad hace que pasemos al punto B en el que se produce contacto ocasional entre las dos superficies debido a que la película es de muy pequeño espesor: el rozamiento en B y C es prácticamente igual, aunque en B la viscosidad del fluido es menor la resistencia al desplazamiento se debe en este caso al contacto entre las asperidades.

13. El punto C es el punto ideal de funcionamiento delimita además la zona estable de la inestable puesto que proporciona un rozamiento mínimo con prácticamente desgaste nulo. En la práctica se prefiere trabajar ligeramente a la derecha de C para tener un margen de seguridad. Si en el punto B reducimos ligeramente la viscosidad rápidamente crece el coeficiente de rozamiento hasta el punto A. A partir de este punto la mayor parte de la carga es soportada por las asperidades y por tanto un reducción mayor de la viscosidad tiene muy poca influencia en el coeficiente de rozamiento.

15. Un cojinete liso radial es quizá el elemento más práctico para analizar la lubricación de película fluida. En este caso se presenta cuatro situaciones: Cuando el eje (o muñón) está en reposo y descansa sobre el cojinete (casquete), debido al peso que soporta, trata de desplazar la película lubricante y se presenta contacto, quedando solamente una delgada película lubricante entre los elementos. Al iniciarse el movimiento, el muñón trata de rodar y de subir por el casquete en la dirección del movimiento. En el espacio entre el muñón y el casquete se va introduciendo cada vez más aceite, por la acción de bombeo del muñón, lo cual hace que éste se vaya separando del casquete.

16. A medida que se va alcanzando la velocidad normal de funcionamiento, el muñón empieza a resbalar sobre el aceite y comienza a "flotar". Cuando el muñón gira a la velocidad normal de funcionamiento, el eje de coordenadas de éste forma un ángulo específico con el casquete, posicionando el mínimo espesor de la película lubricante. La presión hidráulica del aceite aumenta considerablemente y soporta la carga.

17. Referencias bibliográficas: Introducción a la lubricación (SA) http://www.mcatronic.com/Documentacion/Mecanica/lubricacion.pdf Se trata de una captura de pantalla de la página tal como esta se mostraba el Jueves, 03 de junio de 2011 9:43:38. Fue creado el 23, Enero de 2007. Lubricación (SA) http://www.aciconsultora.com.ar/sitio/boletin.php?bole=4Se trata de una captura de pantalla de la página tal como esta se mostraba el Jueves, 03 de junio de 2011 9:43:38. Fue creado el 12, diciembre de 2001.