La presencia de un material para reducir la fricción entre dos superficies.
Lubricación del cigüeñal de una máquina de vapor de un barco . Las dos botellas de lubricante están unidas al pistón y se mueven mientras el motor está en funcionamiento.
La lubricación es el proceso o técnica de utilizar un lubricante para reducir la fricción y el desgaste en un contacto entre dos superficies. El estudio de la lubricación es una disciplina del campo de la tribología .
Los mecanismos de lubricación , como los sistemas lubricados por fluidos, están diseñados para que la carga aplicada sea total o parcialmente transportada por presión hidrodinámica o hidrostática , lo que reduce las interacciones del cuerpo sólido (y, en consecuencia, la fricción y el desgaste). Dependiendo del grado de separación de las superficies se pueden distinguir diferentes regímenes de lubricación .
Una lubricación adecuada permite un funcionamiento suave y continuo de los elementos de la máquina , reduce la tasa de desgaste y previene tensiones excesivas o atascamientos en los cojinetes. Cuando la lubricación falla, los componentes pueden rozar de manera destructiva entre sí, provocando calor, soldadura local, daños destructivos y fallas.
Mecanismos de lubricación
Sistemas lubricados por fluidos
A medida que aumenta la carga sobre las superficies de contacto, se pueden observar distintas situaciones con respecto al modo de lubricación, que se denominan regímenes de lubricación: [1]
La lubricación por película fluida es el régimen de lubricación en el que, a través de fuerzas viscosas, la carga es totalmente soportada por el lubricante dentro del espacio o espacio entre las piezas en movimiento, entre sí. [2]
En la lubricación hidrostática, se aplica presión externa al lubricante en el rodamiento para mantener la película lubricante fluida donde, de otro modo, se expulsaría.
En la lubricación hidrodinámica, el movimiento de las superficies de contacto, así como el diseño del rodamiento, bombean lubricante alrededor del rodamiento para mantener la película lubricante. Este diseño de rodamiento puede desgastarse al arrancar, parar o invertir, ya que la película lubricante se rompe. La base de la teoría hidrodinámica de la lubricación es la ecuación de Reynolds . Las ecuaciones que rigen la teoría hidrodinámica de la lubricación y algunas soluciones analíticas se pueden encontrar en la referencia. [3]
Lubricación elastohidrodinámica: principalmente para superficies no conformes o condiciones de carga más altas, los cuerpos sufren tensiones elásticas en el contacto. Tal tensión crea un área de soporte de carga, que proporciona un espacio casi paralelo para que fluya el fluido. Al igual que en la lubricación hidrodinámica, el movimiento de los cuerpos en contacto genera una presión inducida por el flujo, que actúa como fuerza de apoyo sobre el área de contacto. En regímenes de presión tan altos, la viscosidad del fluido puede aumentar considerablemente. En la lubricación elastohidrodinámica de película completa, la película lubricante generada separa completamente las superficies. Debido al fuerte acoplamiento entre la acción hidrodinámica del lubricante y la deformación elástica en los sólidos en contacto, este régimen de lubricación es un ejemplo de interacción fluido-estructura . [4] La teoría elastohidrodinámica clásica considera la ecuación de Reynolds y la ecuación de deflexión elástica para resolver la presión y la deformación en este régimen de lubricación. [5] [6] También puede ocurrir contacto entre elementos sólidos elevados o asperezas , lo que lleva a un régimen de lubricación mixta o de lubricación límite.
La lubricación límite se define como el régimen en el que la carga es transportada por las asperezas de la superficie (puntos altos) en lugar de por el lubricante. [7] Este es el efecto que hace que el polietileno de peso molecular ultraalto sea "autolubricante".
Lubricación con película límite: [8] Los efectos hidrodinámicos son insignificantes. Los cuerpos entran en contacto más estrecho en sus asperezas (puntos altos); el calor desarrollado por las presiones locales provoca una condición que se llama stick-slip y algunas asperezas se desprenden. En condiciones elevadas de temperatura y presión, los componentes químicamente reactivos del lubricante reaccionan con la superficie de contacto, formando una capa o película tenaz altamente resistente sobre las superficies sólidas en movimiento (película límite) que es capaz de soportar la carga y se produce un desgaste o rotura importante. evitado.
Lubricación mixta: este régimen se encuentra entre los regímenes de lubricación elastohidrodinámica de película completa y límite. La película lubricante generada no es suficiente para separar completamente los cuerpos, pero los efectos hidrodinámicos son considerables. [9]
Además de soportar la carga, es posible que el lubricante también deba realizar otras funciones, por ejemplo, puede enfriar las áreas de contacto y eliminar los productos de desgaste. Mientras se llevan a cabo estas funciones, el lubricante se reemplaza constantemente desde las áreas de contacto, ya sea por el movimiento relativo (hidrodinámica) o por fuerzas inducidas externamente.
La lubricación es necesaria para el funcionamiento correcto de sistemas mecánicos como pistones , bombas , levas , cojinetes , turbinas , engranajes , cadenas de rodillos , herramientas de corte, etc. donde, sin lubricación, la presión entre las superficies cercanas generaría suficiente calor para dañar rápidamente la superficie, lo que en una condición tosca puede literalmente soldar las superficies entre sí, provocando agarrotamiento.
En algunas aplicaciones, como los motores de pistón, la película entre el pistón y la pared del cilindro también sella la cámara de combustión, evitando que los gases de combustión escapen al cárter.
Lubricador automático : Dispositivo instalado en una máquina de vapor para suministrar aceite lubricante.
Sistema de lubricación automática : un sistema que suministra cantidades controladas de lubricante a múltiples ubicaciones de una máquina mientras la máquina está en funcionamiento.
Referencias
^ Hamrock, Bernard J. (2004). Fundamentos de la lubricación por película fluida. Steven R. Schmid, Bo O. Jacobson (2ª ed.). Nueva York: Marcel Dekker. ISBN 0-8247-5120-5. OCLC 55739786.
^ San Andrés. L. "Introducción a la rotordinámica de bombas, Parte i. Introducción a la lubricación hidrodinámica". ("Clase de teoría de la lubricación MEEN626: programa de estudios OTOÑO 2006"). [1] [ enlace muerto permanente ] (11 de diciembre de 2007)
^ tribonet (16 de febrero de 2017). "Lubricación hidrodinámica". Tribología . Consultado el 23 de febrero de 2017 .
^ Singh, Kushagra; Sadeghi, Farshid; Russell, Thomas; Lorenz, Steven J.; Peterson, Wyatt; Villarreal, Jaret; Jinmon, Takumi (1 de septiembre de 2021). "Modelado de interacción fluido-estructura de contactos de línea lubricados elastohidrodinámicamente". Revista de Tribología . 143 (9): 091602. doi : 10.1115/1.4049260. ISSN 0742-4787. S2CID 230619508.
^ tribonet (5 de febrero de 2017). "Lubricación elastohidrodinámica (EHL)". Tribología . Consultado el 23 de febrero de 2017 .
^ Popova, E.; Popov, VL (2015). "Sobre la historia de la elastohidrodinámica: el dramático destino de Alexander Mohrenstein-Ertel y su contribución a la teoría y práctica de la lubricación". Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik . 95 (7): 652–663. Código Bib : 2015ZaMM...95..652P. doi :10.1002/zamm.201400050.
^ Bosman R. y Schipper DJ Desgaste leve microscópico en el régimen de lubricación límite . Laboratorio de Tecnología de Superficies y Tribología, Facultad de Tecnología de Ingeniería, Universidad de Twente, PO Box 217, NL 7500 AE Enschede, Países Bajos.
^ Ewen, James. "Lubricación de límites". Trobonet .
^ Akchurin, Aydar; Bosman, Rob; Lugt, Piet M.; Drogen, Mark van (31 de mayo de 2015). "Sobre un modelo para la predicción del coeficiente de fricción en lubricación mixta basado en un concepto de carga compartida con rugosidad superficial medida". Cartas de Tribología . 59 (1): 19. doi : 10.1007/s11249-015-0536-z . ISSN 1023-8883.
enlaces externos
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Revista Lubricación de Maquinaria
Consejo Internacional para la Lubricación de Maquinaria
