Tipos de Fricción en Cojinetes: Análisis Detallado y Factores Clave

Tipos de Fricción en Cojinetes

Rozamiento seco, también llamado rozamiento límite o fricción metal-metal. Simplemente no hay lubricante y las piezas en contacto se deterioran muy rápidamente.

Fricción semiseca, mixta o rozamiento mediante semifluido. También se le llama lubricación a película delgada. Existe una película de lubricante que separa en parte las piezas en contacto, pero continúan existiendo contactos metálicos entre eje y cojinete. Un ejemplo típico de este proceso sería el que se produce durante el arranque de un motor, o en los aros del émbolo en las proximidades del PMA.

Fricción de rodadura, que se produce principalmente en los cojinetes de bola, rodillo, aguja, etc. y en el rodillo de las barras empujadoras de las válvulas sobre el que actúa el camón. Esta fricción depende principalmente de la deformación que sufren sus elementos y bastante menos del tipo de lubricante y del proceso de la lubricación.

Fricción hidrodinámica, fluida, rozamiento mediante fluido, lubricación hidrodinámica, lubricación a película gruesa, etc. El rozamiento en este caso depende exclusivamente de la viscosidad del aceite, ya que al estar separadas las piezas que tienen movimiento relativo por una capa de lubricante, no existe contacto metal-metal y solamente existe rozamiento entre capas de lubricante.

Fricción en Cojinetes Reales

1ª.- La parte lineal de las curvas de Stribek representa la zona de operación hidrodinámica. Los puntos de inflexión, en los que X disminuye indican el comienzo de contacto metálico y por lo tanto el principio de operación con rozamiento mediato semifluido o lo que también se denomina lubricación a película delgada. Este punto de inflexión es lo que también podría llamarse punto de transición.

2ª.- Los efectos debidos a los materiales del cojinete-eje, composición del aceite, cargas, velocidad, etc, solamente aparecen en la región de funcionamiento semifluido. Estos resultados confirman la validez de la ecuación de la variable de Sommerfeld.

3ª.- En la región de funcionamiento hidrodinámico el coeficiente de rozamiento o fricción de un cojinete real toma la forma siguiente:

En la cual los valores de f0 y f1 dependen de la geometría del cojinete, incluyéndose las formas y la situación de las ranuras de lubricación y los orificios. Aunque no es estrictamente una cuestión de rozamiento, la anterior consideración tiene gran importancia e interés en el diseño de un cojinete

4ª.- Teniendo en cuenta que la viscosidad del aceite disminuye con el aumento de la temperatura de operación, los valores de X por encima del punto de transición tienden a ser estables, mientras que ocurre lo contrario en los valores de X por debajo del punto de transición. Esta conclusión se puede explicar teniendo en cuenta que un aumento en la fricción significa un aumento en la cantidad de calor generada y por lo tanto una mayor temperatura del aceite. En la región estable cualquier cosa que provoque un aumento en el trabajo de rozamiento bajará la viscosidad del aceite y por lo tanto evitará aumentos indefinidos del coeficiente de fricción.

5ª.- Las arandelas, patas de araña, los orificios de aceite y cualquier interrupción similar en las superficies de los cojinetes y en las regiones de alta presión aumentan en general la fricción y desplazan el punto de transición hacia valores superiores de X.

6ª.- Los trabajos de investigación que se han realizado sobre la deformación de los cojinetes han demostrado que en algún caso pueden ser beneficiosas estas deformaciones, pero que por regla general no lo son y que incluso en la mayor parte de los casos son muy perjudiciales. Un tipo de deformación que provoca importantes aumentos en el coeficiente de fricción es la pérdida de paralelismo entre el eje y el cojinete.