Lubricación de Elementos Mecánicos

LUBRICACIÓN DE ELEMENTOS MECÁNICOS

David L. Hernández

Gabriel Conde

Juan Pablo Pineda

Elementos mecánicos• Toda máquina (de diseño mecánico) busca transformar

potencia desde una fuente en movimiento a través de interacciones físicas. Se transmiten fuerzas y movimientos entre piezas y ejes.

• Para obtener alto rendimiento se usan los elementos de mayor fundamentación teórica y por tanto son usuales en toda máquina. -> Elementos Mecánicos

Universidad Nacional de Colombia - Ing. Mecánica - Tribología

http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/mecanica/elementos_de_maquinas/arbol.jpg

Elementos mecánicos• Al haber movimientos relativos hay fricción y desgaste,

luego se debe efectuar buena lubricación. • Elementos de máquinas más importantes que requieren

lubricación:• Cables• Cadenas• Acoples• Trenes de engranajes• Cojinetes• Rodamientos


http://img683.imageshack.us/img683/4710/holgura.jpg

Cables• Son elementos flexibles que se

utilizan para transmitir fuerzas en elevación y transporte de cargas (puentes grúa o polipastos)

• Se encuentran sometidos a todo tipo de esfuerzos (excepto compresión)

• Constan de alambres metálicos trenzados en el mismo sentido en 6 u 8 torones alrededor de un núcleo.

• El núcleo puede ser de material absorbente para tener más flexibilidad y depositar el lubricante al interior o de acero para hacerlo más resistente (fricción al interior).


http://www.google.com.co/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&

http://www.logismarket.com.mx/ip/cm-polipasto-neumatico-a-cable-de-acero-385162-FGR.jpg

Lubricación de cables• Se busca reducir el

desgaste generado por la interacción del cable con el tambor y las poleas.

• Minimizar el contacto metal-metal entre los torones al interior del cable

• Evitar la corrosión entre los alambres, puesto la oxidación disminuye la resistencia del cable a la mitad.


http://www.oceanicoffshore.com.sg/pdf/Lubrication%20123%20for%20Steel%20Wire%20Ropes.pdf

Propiedades del lubricante• Mantenerse en el lugar de

aplicación• Evitar contacto metálico

entre los elementos• Ser resistentes al agua

(intemperie)• Buena viscosidad e IV• Capilaridad y penetración• Aditivos:

• Inhibidores de herrumbre• Anticorrosión• EP para trabajo pesado


http://www.nobles.com.au/getattachment//Wire-Rope-Strand/Wire-Rope-Lubricants/.jpg

Tipos de lubricantes• Aceites

• De alta viscosidad.• Aplicados por sumersión para lubricar el interior.

• Grasas• Aplicadas en el exterior para evitar salida del lubricante interior.• Calentadas para alcanzar el interior.• Se emplean con jabón de Na y Li o jabón complejo de Li y Al• No recomendable en medios con partículas sueltas.

• Asfálticos• Muy densos a T° ambiente (casi sólidos). Se les aplica una base volátil

o se calientan hasta 70°C para poder aplicarlos.• Forman una capa seca de alta consistencia.• Se utilizan en almacenamiento a altas temperaturas y condiciones de

humedad. No recomendable a bajas temperaturas.• Complican inspeccionamiento.


Tipos de lubricantes• Compuestos de petróleo

• Alta resistencia a la corrosión y el agua. • Son translúcidos y permiten la inspección.

• De película sólida• Para óptima lubricación. Se aplican en suspensión sobre una base

volátil (que se evapora) con una corriente de aire comprimido.• Grafito y bisulfuro de Molibdeno (MoS2).• Costoso. Aplicaciones de alta seguridad (ascensores, funiculares) o

medios de alta contaminación.

• Mezcla de partículas metálicas• Partículas sólidas de Zn, Sn, Ag, Cu, etc. en una base volátil.• Alta penetración.

• *Cables sin lubricante• Ambientes con mucho polvo.• Pre-lubricados internamente y con protección de película plástica.


Métodos de lubricación• Pasos previos para evitar herrumbre:

• Limpieza con cepillos de alambre, queroseno, petróleo, gasolina, vapor o aire comprimido.

• Secado

• Método manual• Con brocha, aceitera o embudo.• Se aplica en zonas donde el cable se dobla (poleas – tambores)



Métodos de lubricación


http://www.cablul-romanesc.ro/images/lubricate.gif

Métodos de lubricación• Con depósito de aceite caliente o asfáltico diluido

• Superficie limpiadora a la salida (cuero, neopreno)• Versión actual


Métodos de lubricación• Con poleas en un depósito metálico

• Requiere que el cable esté limpio y que no soporte cargas altas


Métodos de lubricación• Con depósito interno en una de las poleas

• Sólo se aplica en la polea más inferior del montaje en sistemas verticales o inclinados


Métodos de lubricación• Con corriente de aire a presión (oil mist) y spray

• Oil mist: Succionado desde el depósito de aceite y se atomiza con una boquilla

• Spray: Para aplicar lubricantes de película sólida



Métodos de lubricación• Con lubricador gota a gota

• Puede ser accionado por el eje de la polea con sistema biela-manivela o transmisión con poleas

• Puede necesitar precalentamiento del lubricante


Métodos de lubricación• Por presión

• Cuenta con una bomba para la atomización del aceite. Tiene una válvula solenoide para hacer el flujo intermitente.


Selección del aceite• Desde fabricación a los cables (fibra o metálico) se les

aplica un aceite grueso (normalmente asfáltico) con viscosidad entre 23000 y 80000 cSt @ 40°C.

• Deben tener aditivos anticorrosivos• Para relubricación se recomiendan aceites Compound

(mineral + orgánico). Revisar tabla


http://www.machinerylubrication.com/Read/372/wire-rope-lubrication

Selección del aceite


Mecanismo Tipo de servicio Viscosidad del aceite (cSt a 40°C)

Grúas, dragas y palas mecánicas. Plataformas de transporte en hornos.

Trabajo pesado y de baja velocidad.

80000 – 270000 (asfálticos).

Ascensores, malacates, polipastos, etc.

Para subir y bajar cargas a velocidades moderadas.

100 – 220 (grado ISO) con aditivos EP o lubricantes de

película sólida.

Vagonetas para transporte en minas horizontales o inclinadas.

Trabajo pesado a velocidades moderadas y bajas.

5000 – 26000 (asfálticos).

Tranvías aéreos, funiculares y cables de exploración forestal.

Cables estacionarios sometidos a la acción del agua, polvo, humo y sustancias químicas.

26000 – 80000 (asfálticos).

Trabajo pesado y ambiente poco contaminado.

Lubricantes de película sólida, pulverizados con corriente de

aire a presión.

Líneas de transporte de material por el suelo.

Trabajo pesado y ambiente altamente contaminado.

No se lubrican.

Cuidados con los cables metálicos• Cuando haya largos periodos de inactividad, se deben

limpiar y luego lubricar en exceso para evitar herrumbre.• Los cables nuevos para almacenar se deben lubricar con

productos protectores contra herrumbre y corrosión (película protectora). Deben aislarse del piso.



Video

Cadenas• Serie de eslabones que se comportan como cojinetes de

fricción.• Soporta cargas de compresión



Tipos de cadenas• De rodillos: Alta precisión, bajo costo, altas velocidades y

cargas. Lubricantes de baja viscosidad.• Silenciosas: De dientes invertidos. A altas velocidades.• Articuladas: Velocidad y cargas bajas. De poca precisión.

No se suelen lubricar.• Planas («Table-top»)• Para maquinaria de remoción de tierra (orugas): Altas

cargas. Polvo y contaminantes. No se lubrican.


Tipos de cadenas


http://www.le-international.com/pdf/036-roller-chain-lubrication.pdf

Lubricación de las cadenas• En algunas fábricas el consumo energético es el triple de

lo que podría ser con una buena lubricación.• El «estiramiento» de las cadenas puede llevar a que se

recorten y recambien antes de tiempo. El «alargamiento» se da por desgaste de los pasadores cuando hay ausencia de lubricante en la interfaz.

• La lubricación es semejante a la de cojinetes lisos, pero con movimiento relativo muy pequeño, luego no se genera la película fluida.

• En cadenas con altas cargas, lubricación EHL.• En cadenas de cargas bajas, suministro abundante de

aceite.


Funciones del lubricante• Evitar escoriamiento y agarrotamiento entre pasador y

buje.• Amortiguar el impacto de rodillos con los dientes de los

sprockets.• Enfriar la transmisión.• Evacuar partículas.• Lubricar superficies de contacto.



Métodos de lubricación (cadenas de rodillos y silenciosas)• Factores de selección

• Velocidad de funcionamiento• Viscosidad del aceite (fluidez vs. soporte de carga)• Adherencia bajo fuerza centrífuga• Ambiente de trabajo

• Método manual• Aplicar grasa con brocha o aceite con aceitera.



Métodos de lubricación (cadenas de rodillos y silenciosas)• Complementar mantenimiento bimestral (24h diarias)• Cadenas no desmontables

• Durante el mantenimiento preventivo: Limpieza con disolvente volátil y posterior secado, luego, corriente de aceite pulverizado (Grado ISO 68 o menor) con 5-10% de MoS2 o grafito.

• Cadenas desmontables• Durante paradas largas: Sumersión en aceite (Grado ISO 68 o menor) a

60°C aprox. por 30 o 60 min. Secado y aplicación de grasa NLGI 2 de jabón de Li con MoS2.


Métodos de lubricación (cadenas de rodillos y silenciosas)• Método gota-gota

• Goteo desde una botella contenedora en tres puntos (a veces más): el centro y los extremos de los rodillos. Para velocidades de hasta 76.21 m/min de 4-10 gotas/min y hasta 304.87 m/min, 20 gotas/min por hilera de rodillos o pulgada de ancho de la cadena silenciosa.


Métodos de lubricación (cadenas de rodillos y silenciosas)• Por inmersión

• A altas velocidades de trabajo. Hay contacto directo pero por poco tiempo


Métodos de lubricación (cadenas de rodillos y silenciosas)


Métodos de lubricación (cadenas de rodillos y silenciosas)• A presión (chorro de aceite)

• Inyector de 1/16’’ para buena atomización. • Pueden colocarse varias boquillas extra para refrigerar la cadena.


http://www.google.com.co/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid.jpg

Métodos de lubricación (cadenas de rodillos y silenciosas)


Paso (pulg.)

Velocidad lineal máxima de la cadena (m/min)

Método manual

Método gota-gota

Por inmersión

A presión o circulación

5/8 76.21 304.87 609.75 Hasta el límite

máximo de r.p.m. a las

cuales puede girar el sprocket de menor diámetro.

3/4 67.07 259.14 548.78

1 51.82 198.17 457.31

1-1/4 45.73 158.53 396.34

1-1/2 39.63 131.09 365.85

1-3/4 35.06 112.80 335.36

2 30.48 100.60 304.87

2-1/4 28.96 91.46 289.63

2-1/2 25.91 76.21 274.39

3 22.86 67.07 243.90

Selección de la viscosidad del aceite


Factores para la correcta lubricación• Limpiar periódicamente las superficies para eliminar

contaminantes que pudieran introducirse entre los rodillos.

• En sistemas por inmersión y por circulación, cambiar el aceite 1 vez al año y limpiar el depósito con un disolvente.

• No lubricar la cadena en ambientes con mucho polvo.• Durante almacenaje, proteger contra corrosión y

formación de herrumbre. Aplicar anticorrosivo en spray o recubrir con grasa y proteger con papel parafinado.


Casos especiales de lubricación• Cadenas a altas temperaturas (>200°C)

• No aplicar aceites derivados del petróleo. Utilizar grasas sintéticas relubricando con frecuencia. Pueden ser muy caras en casos extremos.

• Lubricados con asfálticos• Cargas altas y protección contra contaminantes

• Aplicaciones textiles• Lubricantes de película sólida para evitar contaminación por fibras

textiles


Acoples• De cadena

• Fugas de lubricante por vibración.• Evitar contacto superficial de rodillos y corrosión interna

• De resorte flexible• Se llena la carcasa con grasa. Necesita aditivos EP, ante cargas de impacto.

• De piñones• Requieren lubricación (con grasa o aceite) por oscilaciones en funcionamiento.


Lubricación

• Lubricante empacado para bajas velocidades y circulación para altas velocidades. La elección depende de la disipación del calor.

• Lubricante empacado• Impiden penetración de

polvo. Se aplican únicamente con sellos de laberinto.

• Se utilizan grasas para evitar desplazamiento de su posición.

• La cantidad de lubricante la da el fabricante. Si no se conoce alinear el orificio de una parte con la vertical y el otro a un ángulo de 45°, verter por el orificio superior hasta que se rebose.


Lubricación• Circulación de aceite

• Casi exclusivos en acoples de piñones.• Son propensos a desgaste adhesivo.• Tienden a acumular partículas y formar lodos, impidiendo el

movimiento axial entre ejes.• El aceite debe permanecer limpio (filtración) y libre de agua

(problema en turbomáquinas e industria petroquímica).


Selección del lubricante


Tipo de acople

Vel. periférica máxima

Tipo de lubricanteFrecuencia de relubricación

m/s ft/minGrasa - grado NGLI

Aceite – grado

ISOHoras Meses

Cadena 12.5 2460 1 o 2 3201000 (gr)

500 (ac)

Resorte 30 5905 1 1000

Flexible60 11811 2 o 3

32, 46, 68

12 (gr)

150 29527 0 o 1Aceite-según

laboratorio

Piñones60 11811 320, 460, 680

6-12 (gr)

150 29527 32, 46, 68Aceite-según

laboratorio

Viscosidad vs. desgaste


Rodamientos


• Un rodamiento es un mecanismo que permite un movimiento de rodadura entre dos superficies opuestas separadas por elementos rodantes que pueden ser esferas o rodillos y que deslizan sobre guías o pistas.

Características de los rodamientos


- Requieren poco lubricante, una ligera aplicación de grasa o de aceite basta, para hacerlos funcionar correctamente durante largo tiempo.- El lubricante que se va a emplear debe ser de buena calidad debido a que la cantidad que se necesita es muy pequeña.- Ocupan menos espacio axial, pero mayor espacio radial que los cojinetes lisos.- Son más silenciosos que los cojinetes lisos.- Tienen una duración limitada debido a que los elementos rodantes y las pistas están sometidos a ciclos continuos de tensión y compresión cuando el eje gira.- Son elementos estandarizados que se seleccionan de un catálogo.


Elemento rodante

Existen diversos elementos rodantes que varían según las aplicaciones. El más común son las bolas de rodamiento, muy útiles para cargas livianas y medianas. Para cargas mayores se utilizan rodillos y barriletes. Finalmente en cargas axiales se utilizan conos. Algunas aplicaciones en donde el espacio es reducido se usan agujas, que son cilindros largos con diámetros pequeños.

Tipos de rodamientos

• Rodamientos rígidos de bolas• Rodamientos de bolas con contacto angular• Rodamientos de bolas a rótula• Rodamientos de rodillos cilíndricos• Rodamientos de rodillos cilíndricos• Rodamientos completamente llenos de rodillos cilíndricos• Coronas de agujas• Casquillos de agujas, sin fondo• Casquillos de agujas, con fondo• Rodamientos de agujas con pestañas


Rodamientos radiales

• Rodamientos de agujas sin pestañas

• Rodamientos de agujas autoalineables

• Rodamientos de agujas combinados

• Rodamientos de rodillos cónicos

• Rodamientos de rodillos a rótula

• Rodamientos CARB


Tipos de rodamientosRodamientos radiales

• Rodamientos axiales de bolas

• Rodamientos axiales de bolas con contacto angular

• Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos

• Rodamientos axiales de agujas

• Rodamientos axiales de rodillos a rótula

• Rodamientos axiales de rodillos cónicos


Tipos de rodamientosRodamientos axiales

• Rodillos de leva

• Rodillos de apoyo

• Rodillos de leva con eje


Tipos de rodamientosRoldanas

• Rodamientos Y


Tipos de rodamientosRodamientos Y

Lubricación

Porque se debe lubricar los rodamientos?

Reduce el rozamiento

Impide el desgaste y la corrosión

Protege de la contaminación de sólidos y líquidos


Limpieza

La limpieza tiene una gran importancia para el rendimiento correcto de los rodamientos

Por consiguiente, es importante lubricar los rodamientos con grasa o aceites limpios y que el lubricante se mantenga limpio durante el funcionamiento.


Limpieza de la grasa

Las grasas deben permanecer en sus envases originales hasta que se usen y nunca se han de dejar destapadas o abiertas. Las herramientas de lubricación, envases, pistola, etc. se han de lavar con disolventes limpios y secar antes de usarlos. La grasa captará rápidamente el polvo y las partículas dañinas del ambiente de trabajo.


Limpieza del aceite

El aceite nuevo se debe filtrar preferiblemente antes de suministrarlo a la disposición de rodamiento.

En los sistemas de circulación de aceite también se pueden instalar filtros en las posiciones adecuadas para eliminar la contaminación que se produce en la aplicación.


Lubricación con grasaLa grasa es el lubricante más ampliamente utilizado para los rodamientos. Una grasa lubricante se define como la dispersión semilíquida a sólida de un agente espesante en un líquido (aceite base).

El espesante, que está hecho de una red de fibras de jabón, actúa como un contenedor para el aceite lubricante. Las cavidades de esta red se llenan de aceite, como los poros de una esponja se llenan de agua.


PropiedadesConsistencia

La consistencia, el grado de rigidez de una grasa, depende principalmente del tipo y cantidad de espesante utilizado.

Viscosidad del aceite base

La eficacia del lubricante viene determinada fundamentalmente por el grado de separación entre las superficies de contacto de rodadura. Para que se forme una película de lubricante adecuada, este debe tener una viscosidad mínima cuando la aplicación alcance su temperatura de funcionamiento normal.

• Donde• k = relación de viscosidad• v = viscosidad real de funcionamiento del lubricante, mm2/s• v1 = viscosidad nominal dependiendo del diámetro medio del rodamiento y

de la velocidad de giro, mm2/s


Propiedades

velocidad máxima recomendada

Donde

A = factor de velocidad, mm/min

n = velocidad de giro, rpm

dm = diámetro medio del rodamiento

dm = 0,5 (d + D), mm


Propiedades

Margen de temperaturas

El margen de temperaturas al que puede usarse una grasa depende principalmente del tipo de aceite base y del tipo de espesante empleados, así como de los aditivos.


Propiedades

las grasas normalmente utilizadas para los rodamientos son:


Propiedades

Protección contra la corrosión, comportamiento en presencia de agua

La grasa debe proteger al rodamiento contra la corrosión y no debe ser lavada de la disposición de rodamientos en el caso de penetración de agua.


Propiedades

Capacidad de carga, aditivos EP y AW

Una opción para evitar el contacto metálico entre las rugosidades de las superficies de contacto es usar los aditivos denominados EP (extrema presión).


Propiedades

Miscibilidad

Si es necesario cambiar de una grasa a otra, es necesario tener en cuenta la miscibilidad o capacidad para mezclar las grasas sin efectos negativos.



Selección de la grasa

Es importante elegir una grasa que ofrezca la viscosidad del aceite base necesaria para proporcionar una lubricación suficiente a la temperatura de funcionamiento existente.


Selección de la grasa

Factores mas importantes para la selección de una grasa:• Tipo de maquina• Tipo y tamaño de rodamiento• Temperatura de funcionamiento• Condiciones de carga de trabajo• Gama de velocidades• Condiciones de trabajo, como vibraciones y la orientación

del eje, en dirección horizontal o vertical.• Condiciones de refrigeración• Eficacia de la obturación• Ambiente externo

Relubricación

Los rodamientos necesitan relubricación cuando la duración de la grasa usada es inferior a la duración prevista del rodamiento. La relubrica ción debe tener lugar cuando las condiciones de su lubricante aún son satisfactorias.


Intervalos de relubricación



Procedimientos de relubricación

La elección del procedimiento de relubricación depende, por lo general, de la aplicación y del intervalo de relubricación tf obtenido:

Reposición

Renovación del llenado de grasa

Relubricación continua


Reposición

Si el intervalo de relubricación es inferior a seis meses, el método más cómodo y preferi ble es la reposición


Reposición


Renovación del llenado de grasa

Cuando los intervalos de relubricación son superiores a seis meses, generalmente se recomienda renovar el llenado de grasa


Relubricación continua

La relubricación continua se usa cuando los intervalos de relubricación estimados son cortos, por ejemplo a causa de los efectos perjudiciales de la contaminación, o cuando no resulta cómodo usar otros métodos de relubricación debido a la dificultad de acceso al rodamiento.


Lubricación con aceiteNormalmente, la lubricación con aceite se emplea cuando las elevadas velocidades o las altas temperaturas de funcionamiento no per miten el uso de grasa, cuando es necesario eva cuar del rodamiento el calor producido por la fricción o de origen externo, o cuando los com ponentes adyacentes (engranajes, etc.) están lubricados con aceite.


Métodos de lubricación con aceite Baño de aceite

El método de lubricación más sencillo es el baño de aceite, El aceite recogido por los componentes rotativos del rodamiento se distri buye por todo el interior del rodamiento y des pués vuelve a caer al baño de aceite.


Anillo elevador de aceite (anillo de lubricación

Para los rodamientos en los que, debido a la velocidad, las condiciones de funcionamiento y la necesidad de una alta fiabilidad, se requiere una lubricación por aceite, se recomienda el uso de un anillo elevador de aceite .


Circulación de aceite

Un funcionamiento a altas velocidades aumenta la temperatura de funcionamiento del rodamien to y acelera el envejecimiento del aceite. Para evitar los frecuentes cambios de aceite y para conseguir una lubricación adecuada, normal mente se prefiere la circulación de aceite


Chorro de aceite

Para un funcionamiento a velocidades muy altas, se debe suministrar al rodamiento una cantidad de aceite suficiente, pero no excesiva, con el fin de obtener una lubricación adecuada sin que la temperatura de funcionamiento aumente más de lo necesario.


Proyección de gotas

Con el método de proyección de gotas, también denominado método de aceite- aire, cantidades de aceite muy pequeñas y medidas con precisión penetran en cada roda miento transportadas por aire comprimido.


Niebla de aceite

Durante algún tiempo no se ha recomendado el uso de la lubricación con niebla de aceite debido a sus posibles efectos negativos para el medio ambiente.

Los nuevos generadores de niebla de aceite permiten producir una niebla de aceite con 5 ppm de aceite.


Selección del aceite lubricante

La selección del aceite está basada fundamen talmente en la viscosidad requerida para pro porcionar una lubricación adecuada del roda miento a la temperatura de funcionamiento.

A la hora de seleccionar un aceite se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

• La vida útil del rodamiento• Si la relación de viscosidad K = v/v1 es menor que 1



Ejemplo

Un rodamiento con un diámetro de agujero d = 340 mm y un diámetro exterior D = 420 mm necesita funcionar a una velocidad n = 500 rpm. Por tanto, dm = 0,5 (d + D) = 380mm. Según el diagrama 1, la viscosidad cinemática mínima v1 necesaria para lograr la lubricación adecuada a la temperatura de funcionamiento es aproxi madamente 11 mm2/s. Según el diagrama 2, suponiendo que la temperatura de funciona miento del rodamiento es de 70 °C, vemos que se necesita un aceite lubricante con una viscosi dad ISO VG 32 es decir, una viscosidad cinemá tica v de al menos 32 mm2/s a la temperatura de referencia de 40 °C.


Problemas de lubricación en rodamientos

Rodamiento sobrecalentado

Rodamiento ruidoso

El eje ofrece resistencia al giro

Engranajes• Transmisión de potencia de altas cargas y/o velocidades• Alto desgaste de todo tipo• Tipos

• Cilíndricos de dientes rectos• Cilíndricos helicoidales• Sinfín-corona• Cónicos de dientes rectos• Cónicos helicoidales• Hipoidales


Lubricación de engranajes• Si hay película límite en la interfaz, hay contacto metal-

metal y desgaste severo. • El desgaste se concentra por deslizamiento en la raíz del

diente. También es importante en la corona.• En el piñón se concentra el mayor desgaste.• La dinámica de la interacción propicia el efecto de cuña

para mantener película fluida entre los dientes. Esto no se da generalmente en la realidad.

• Las altísimas presiones en el punto de rodadura pura da paso a la lubricación EHL.


Lubricación de engranajes• Métodos

• Por salpique• Por circulación• Salpique y circulación

• Condiciones de operación• Velocidad de funcionamiento: A menor velocidad, mayor

viscosidad• Potencia transmitida• Naturaleza de la carga• Relación de reducción• Temperatura de operación• Método de lubricación


Lubricación de engranajes• Clasificación de lubricantes: AGMA, ISO, SAE.• Características importantes

• Viscosidad a T° de operación• Fluidez a baja temperatura• Buena emulsibidad• Propiedades antiherrumbre• Anticorrosivo• Resistente a formar espuma

• Tipos de lubricantes• Aceites inhibidos (minerales con aditivos antiherrumbre,

antioxidantes, antidesgaste y antiespumantes)• Aceites con aditivos EP• Aceites compuestos (mineral + 3-5% sebo animal)• Aceites sintéticos• Grasas


Método práctico de selección del aceite

• Cuando no se conozcan las especificaciones o no se dispongan de las herramientas apropiadas.

• Posterior seguimiento para corroborar buena selección.• Gráficos: Engranajes cilíndricos o cónicos de dientes

rectos o helicoidales• *Para temp. de trabajo ambiente (10-25°C). Para otro

caso ±1 grado ISO cada ±8°C.



• Lubricación por salpique



• Lubricación por circulación



• Para engranajes sinfín-corona


Método de cálculo para selección del aceite

• Todo tipo de engranajes excepto sinfín-corona e hipoidales.

• Parámetro L adimensional (Fowles)

• :Espesor mínimo de película lubricante (μm, μin)• : Carga total por unidad de longitud del diente (N/m, lbf/in)• : Parámetro geométrico• : Velocidad del piñón (rpm)

• : Espesor específico de película lubricante• : Promedio ponderado de rugosidades de los dientes (o según

calidad) (μm, μin)



• Para λ (vel. lineal más pequeña)• Si λ<1 en la gráfica, tomar 1.5 y escoger aceite compound o

con EP



• : Relación de reducción.• : Distancia entre centros (m, in)• : Longitud del diente (m, in)• : Radio de paso medio del engranaje (m, in)• : Velocidad del engrane (rpm)• : Velocidad de la rueda o anillo (rpm)• : Ángulo de presión normal • : Ángulo de hélice • : Ángulo de espiral• : Torque del engranaje o la rueda.• : Modulo de Young equivalente para los materiales (Pa, psi)

• : Relación de Poisson de cada material• : Modulo de Young de cada material (Pa, psi)



• La temperatura de funcionamiento se puede estimar por transferencia de calor o medir por termografía.

• Engranajes cilíndricos de dientes rectos, helicoidales, doble-helicoidales, cónicos helicoidales: Lubricados por salpique ΔT=28°C, lubricados por circulación ΔT=17°C.

• Engranajes hipoidales y sinfín-corona: Lubricados por salpique ΔT=50°C, lubricados por circulación ΔT=38°C.

• Con L y Tf, se consulta la gráfica correspondiente.



• Para aceites derivados del petróleo (grado AGMA)



• Para aceites sintéticos (grado ISO)



• Engranajes sinfín-corona• Método de presión cinemática, parámetro Rpc

• : Torque a la salida del reductor• : Distancia entre centros (m)• : Velocidad de la corona (rpm)

• Con Rpc y la tabla adecuada se obtiene la viscosidad cinemática a la temperatura de operación, para reductores lubricados por salpique.


Ejemplo - Enunciado• Recomendar un aceite derivado del petróleo (en

cualquier marca) y el grado ISO de un aceite sintético para lubricar por salpique y circulación un reductor de velocidad que tiene las siguientes características:• Etapa 1: engranajes cónicos helicoidales en el eje de entrada• Etapa 2: engranajes cilíndricos helicoidales en el eje de salida • Potencia en el eje de entrada de 235CV.

• Ángulo de presión normal • Promedio de las rugosidades • Todos los rodamientos son de tipo cónico y con eficiencia

de 0.9982


Ejemplo - Enunciado• T° ambiente estimada de funcionamiento 92.2°C • Capacidad de 18 galones de aceite en el cárter.• Datos de los engranajes:


No. Diámetro de paso (m)

Longitud del diente

(m)

Ancho del engranaje (m)

Velocidad angular (rpm)

1 0.159 0.089 - 1750.00

2 0.429 0.089 - 651.16

3 0.129 0.206 0.202 651.16

4 0.559 0.206 0.202 125.00

Ejemplo - Solución• El reductor tiene más de una etapa, se debe realizar el

cálculo con el par de engranajes que tengan el producto (a la mayor velocidad) con menor valor:• Para los engranajes cónicos: • Para los engranajes cilíndricos:

• Se deben realizar los cálculos con la etapa de la salida.• Velocidad lineal del engrane:


Ejemplo - Solución• Por gráfico el espesor específico de película es λ=0.8,

luego se toma λ=1.5 y se debe escoger un aceite compound o EP.

• Se calculan los siguientes valores:


Ejemplo - Solución


Ejemplo - Solución• Se puede obtener el parámetro L:

• Se puede definir la viscosidad requerida en un aceite mineral grado AGMA 8 y para un aceite sintético debe ser un grado ISO 150 (gráficas).


GRACIAS POR SU ATENCIÓN

¿Preguntas?


Lubricación de Elementos Mecánicos

Documents

Transcript of Lubricación de Elementos Mecánicos