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Universidad Nacional Experimental Politécnica
“Antonio José de Sucre”. Sección de Diseño
La Lubricación busca es reducir la fricción, el desgaste y el calentamiento de partes de maquina en contacto que tengan movimiento relativo entre si.
La lubricación hidrodinámica, significa que las superficies están separadas por una capa de sustancia lubricante relativamente gruesa.
Lubricación Hidrostática, se obtiene introduciendo el lubricante, que a veces es aire o agua, en el área de carga a una presión lo bastante elevada para separar las superficies con una capa relativamente gruesa.
Lubricación elastohidrodinámica, ocurre cuando se introduce un lubricante entre superficies que están en contacto rodante, como en los engranajes.
Viscosidad: La viscosidad se define como la resistencia de un líquido a fluir. La viscosidad es una de las propiedades más importantes de un lubricante. Los fluidos con alta viscosidad ofrecen cierta resistencia a fluir, mientras que los poco viscosos lo hacen con facilidad.
La viscosidad se ve afectada por las condiciones ambientales, especialmente por la temperatura y la presión, y por la presencia de aditivos modificadores de la misma, que varían la composición y estructura del aceite.
u: constante de proporcionalidad.U:Velocidad.h: espesor del lubricante.
La unidad de la Viscosidad en el sistema ips es el reyn, en el sistema SI es Pascal*Segundo. Además de estas se encuentra el Stoke (St), poise (P).
Se define como un
coeficiente que permite juzgar el
comportamiento de la viscosidad de
un fluido; está en función de la
elevación o disminución de la
temperatura a que está sometido el
fluido.
En el lenguaje común, la
denominación S.A.E., seguida de un
número, se utiliza corrientemente
para designar el índice de viscosidad
de un aceite. Cuanto mayor sea el
índice de viscosidad, tanto menor
será la variación de la viscosidad de
éste con las variaciones de
temperatura.
Índice de Viscosidad
Viscosidad(SAE y ISO)
•Viscosidad SAE para aceites automotriz.
•Viscosidad ISO para aceites industriales.
ISO.
Se refiere a la viscosidad del aceite en cSt a 40°C El término “VG” simplemente refiere al Grado de Viscosidad, bajo la norma DIN 51519. permitiendo 10% para arriba o abajo dentro de su limite.
Viscosidad(SAE y ISO)
SAE.
Basada en la viscosidad cinemática (cSt) a 100°C para la temperatura de operación y una tabla especial de viscosidad en bajas temperaturas para cuidar el motor en el momento de arranque en
frío.
Para el uso automotriz se utiliza una tabla de viscosidades creada por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE).
Petroff explico el fenómeno de la fricción en cojinetes utilizando la hipótesis de que el eje es giratorio concéntrico. El coeficiente de fricción pronosticado por esta ley resulta ser muy aceptable incluso cuando el eje no es concéntrico.
El índice (o número característico) de cojinete, lo define la ecuación:
Donde:S: Índice de cojinete.r: radio del eje, inc: holgura radial, inu: viscosidad absoluta, reynN: Velocidad significativa, rev/s.P: carga por unidad de área proyectada de cojinete, psi
En uno de los ensayos Tower se le ocurrió practicar un agujero para agregar lubricante. El resultado fue, que por el agujero comenzó a brotar este de manera continua, en ese momento, y para evitar las pérdidas, colocó un tapón apretado al agujero, este tapón, al igual que otros mas apretados, siempre terminaban expulsados por la presión de aceite del interior del cojinete.
Este hecho motivó a Tower a hacer un estudio detallado de la distribución de la presión del aceite dentro del cojinete, este estudio arrojó resultados que explicaban el porqué del bajo coeficiente de fricción obtenido.
El propio movimiento del árbol generaba tales presiones de aceite dentro de él, que levantaban el apoyo y sostenían completamente la carga en una capa fluida. Se había descubierto que la lubricación perfecta podía ser generada por el propio movimiento del árbol sin la introducción de lubricante a presión.
Como esta lubricación perfecta era producto del movimiento se le denominó lubricación hidrodinámica. Se llegó a la conclusión que la lubricación hidrodinámica se conseguía como resultado de un equilibrio de tres factores básicos:- Velocidad de rotación.- Dimensiones del cojinete.- Viscosidad del fluido lubricante.
Donde:
Ubicación angular del espesor mínimo de película.
T1: Temperatura de entrada.∆T: Elevación de la temperatura del refrigerante.
Un cojinete liso con diámetro de 2 pulg, longitud de 1 pulg y claro radial de 0,0015, soporta una carga fija de 1000lb cuando gira a 3000 rpm. Esta lubricado con aceite SAE 20, suministrada a presión atmosférica. La temperatura promedio de la película de aceite se estima en 130°F.
Usando los nomogramas de Raimondi-Boyd, calcular el espesor mínimo de la película de aceite, el coeficiente de fricción del cojinete, la presión máxima dentro de la película de aceite, la posicion del espesor minimo de la pelicula, posicion terminal de la pelicula y posicion de la presion maxima de la pelicula, el flujo total de aceite a traves del cojinete, la fraccion del gasto que recircula como flujo de aceite, y q cantidad se debe introducir para reponer las fugas laterales.
Las cantidades siguientes se especifican para un cojinete de muñón completo:
SAE 20 n=50 rev/seg w=1000 lb (carga cojinete) D=2 inTprom=130°F c=0.0015 in l=1 in
La carga unitaria es:
El número característico del cojinete es:
A estos cojinetes también se les conoce dentro de la industria como Chumaceras.
El propósito de un cojinete plano es de funcionar como un soporte radial a una flecha giratoria o con movimiento de rodadura en un deslizamiento plano.
No deben desgastar ni rayar la superficie del eje que soportan.
Deben soportar altas temperaturas por lo general mayor a 150ºC.
Deben de ser lo suficientemente blandos como para incrusten en ellos las partículas solidas que contienen los aceites lubricantes.
Resistencia a la corrosión y desgaste. Considerar las tolerancia adecuadas para
su funcionamiento (según normalización).
Fácil en su montaje. Fácil mantenimiento en la mayoría
de los casos. Funcionamiento silencioso hasta
en altas frecuencias de giro. Amortiguamiento de vibraciones
adecuadas. Larga vida útil sin fatiga de los
materiales. Más baratos que los cojinetes de
rodadura. Reparaciones económicas.
Suciedad dentro del sistema de lubricación.
Suciedad en el respaldo del cojinete.
Falta total o parcial de lubricación debido a
fuga en el sistema de lubricación.
Errores del montaje, como cojinete invertido,
tapas de biela o bancada invertida.
Sobrecarga en el sistema.
Corrosión
Cavitación.
El elemento rotativo que puede emplearse en la fabricación del rodamiento, pueden ser: de bolas, de rodillo o de aguja. En los rodamientos el movimiento rotativo, según el sentido del esfuerzo que soporta, pueden ser axiales, radiales y axiales-radiales.
Rodamientos rígidos de bolas
Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular
Rodamientos de agujas Rodamientos de rodillos cónicos
Rodamientos de rodillos cilíndricos de empuje
Rodamientos axiales de rodillos a rótula
Rodamiento de bolas de contacto angular con doble hilera
Rodamientos de rodillos cilíndricos
Rodamientos de rodillos a rótula
Rodamientos axiales de bolas de simple efecto
Rodamientos de aguja de empuje
