Cojinetes

Cojinetes

1-       Numero de Sommerfeld. ¿Cuáles son los factores de diseño? ¿Qué son cada uno de los factores? ¿Esa viscosidad es constante o variable?

2-       ¿Qué es la ecuación de Gumbel? ¿Qué relaciona? ¿Que determina? Diferencias entre la formula de Gumbel y de Sommerfeld. Consideraciones entre uno y otro.

3-       Huelgo radial:¿Cómo de fija?

4-       Teoría Hidrodinámica. ¿A que conduce?

5-       Condición para que exista lubricación Hidrodinámica.

6-       ¿Cuantos viscosímetros conoce?

7-       Característica de la película lubricante. ¿A que conduce la forma de cuña? Diagrama de presiones. ¿Dónde ocurre la presión máxima? ¿y el espesor de película mínimo?

8-       ¿Por qué se origina la capa de separación?

9-       ¿Qué se necesita para que separe las superficies esa capa lubricante y no se escape cuando se aplica la carga?

10-   Diagrama de presiones con presión exterior (bomba), vista lateral y axial. ¿Para que se pone la bomba?

11-   Diagrama de estabilidad.

Cojinetes

1-     Número de Sommerfeld, los factores de diseño son r (radio del muñón, in), c (holgura radial, in), µ (viscosidad absoluta, reyn), N (velocidad significativa, rev/s), P (carga por unidad de área proyectada del cojinete, psi). La viscosidad según las hipótesis idealizantes de Petroff se mantiene constante, pero es sabido por experiencias y tablas que la viscosidad del aceite no es constante ya que el aceite aumenta su temperatura durante el funcionamiento y por ende disminuye su viscosidad de los aceites. Al aumentar la temperatura de un aceite (por fricción interna del aceite) disminuye su viscosidad. Para el cálculo se considera una temperatura efectiva equivalente, en base a la temperatura de ingreso y egreso del aceite del cojinete.
 El número de Sommerfeld o índice o número característico de cojinete lo define una ecuación en base a la holgura radial y al módulo del cojinete y es muy importante debido a que contiene todas las variables especificadas generalmente por el diseñador.

2-     La ecuación de Gumbel sirve para determinar el espesor mínimo de la película lubricante. A diferencia de la ecuación de Sommerfeld, éste tiene en cuenta que el cojinete es de longitud finita, para lo cual introduce un factor correctivo.

Esta ecuación relaciona los factores de diseño que también usa Sommerfeld, pero le suma la longitud del cojinete.
 Similar a lo que sucede con Gumbel y Sommerfeld, Mc Kee desarrolló una fórmula para calcular el coeficiente de fricción para cojinetes de longitud finita, la que la diferencia de la ecuación de Sommerfeld y sus gráficas.

3-      El huelgo radial para el diseño de un cojinete se fija según una tabla (Faires 410) según el diámetro del eje y el uso.

4-     La teoría hidrodinámica conduce a la formación de una gruesa capa de lubricante entre el eje y el cojinete generada por la velocidad de rotación del eje, esta capa es generada por la velocidad del eje, y a mayor velocidad mayor espesor de la capa. Esta velocidad del eje genera el ingreso del lubricante (hidrodinámica) por una zona en forma de cuña que permite aumentar la presión del lubricante en un valor tal que permite la separación de las superficies de contacto, esto es contrarrestando el peso del eje o gorrón.

5-     Para que exista lubricación hidrodinámica el lubricante debe ingresar al cojinete por un canal convergente.

6-     Saybolt Universal (empírico) en base al tiempo que demora en vaciarse un recipiente normalizado; de rotación (en base a la fuerza o par que se necesita para mover un cuerpo sumergido en un líquido) y de vibración (según la amplitud de las ondas en el fluido al introducirse en él una barra rugosa, es el método más conveniente para procesos continuos), también otra forma de medirlo es soltando una esfera o burbuja sobre un recipiente y medir la velocidad de caída una vez que esta se estabiliza debido a la viscosidad.

7-     La película lubricante puede ser fluida, delgada (lubricación bajo dosificación o por adherencia del lubricante?) o sólida(generada por la volatilización de un agente que deja residuos entre metal y metal). La fluida se puede dar por lubricación hidrodinámica (movimiento de superficies que generan una cuña por donde ingresa el lubricante a una presión lo bastante elevada como para mantener separadas las superficies), hidrostática (por bombeo a presión del lubricante para separar las superficies), elasto-hidrodinámica (por la deformación de los metales en contacto durante el funcionamiento para la formación de la película).
 La forma de cuña o canal convergente conduce al aumento de presión del lubricante permitiendo de esta manera la separación de los metales en contacto, generándose este aumento en mayor medida por la velocidad de rotación del eje.
Diagrama Polar de presiones: 

 La presión máxima de aceite se da en la parte convergente de la película, en las proximidades del punto de mínimo espesor de película lubricante y la línea vertical (este punto se puede ubicar mediante una gráfica en base al número de Sommerfeld). El espesor de película mínimo se encuentra por medio de una gráfica ingresando con el número de Sommerfeld, en base al ángulo formado entre una línea imaginaria de unión de los centros del eje y el cojinete y la vertical al centro del cojinete, también puede calcularse por la ecuación de Gumbel.

8-      La capa de separación se produce cuando el eje empieza a rotar y arrastra el lubricante hacia abajo, moviéndose el eje dentro del cojinete hasta alcanzar el punto de desequilibrio, donde se forma una cuña por donde ingresa el lubricante a presión y genera la capa que separa al eje del cojinete. Es decir que se genera por la velocidad de rotación del eje y la aparición de una cuña o canal convergente debajo de él.

9-      Para que el lubricante separe las superficies debe tener suficiente presión para soportar el peso del eje, y longitud suficiente para que el lubricante no escape por los laterales del cojinete.

10-    Cuando la fricción es elevada y el lubricante puede aumentar excesivamente su temperatura se recurre al uso de una bomba para inyectar lubricante a presión en el cojinete y de esta manera aumentar el caudal de fluido, para disminuir el tiempo de permanencia y por ende el sobrecalentamiento. La inyección de lubricante a presión aumenta las fugas del mismo por los laterales, lo que facilita la refrigeración. Cuando se recurre al uso de una bomba para inyectar lubricante a presión, el diagrama de presión lateral y axial es el siguiente:

       

11-Diagrama de estabilidad: