Lubricación hidrodinámica
Humberto Chávez Ortega.
Pedro Alberto Proa García.
Luis Gerardo González Carbajal.
Omar Alfonso Tovar Corona.
1°A
Matricula: 2111300141
Matricula: 2111300151
Matricula: 2111300145
Matricula: 2111300156
T/V
Fecha de exposición: 06 de julio de 2011
Introducción: Lubricación
hidrodinámica.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 las superficies.
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
Factores que afectan el establecimiento de la Película Fluida o
Hidrodinámica.
* Viscosidad.
* Velocidad.
* Carga.
* Acabado Superficial.
* Diámetro, longitud y tolerancias.
* Alimentación del lubricante.
• 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.
• 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.
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.
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.
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.
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.
Referencias bibliográficas:
Introducción
a
la
lubricación
(SA)
http://www.mcatronic.com/Documentacion/Mecanica/lubricacion.p
df 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.
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Descargar_4-Lubricación_Hidrodinámica