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Lubrificazione per ridurre l'usura tra due corpi a contatto

La lubrificazione serve per ridurre l'usura tra due corpi a contatto e in moto relativo tra loro; la rugosità delle due superfici, infatti, genera forze che danneggiano le superfici stesse. Consideriamo due superfici a contatto con del fluido in mezzo, supponendo che il corpo 1 (slider) si muova con velocità relativa v rispetto al corpo 2 (pattino).

Se la velocità è nulla o molto piccola, il carico P (ad esempio la forza peso dello stesso corpo 1) caccia il fluido fuori dall'interfaccia, per cui si stabilisce un contatto solido-solido con un alto livello di attrito.

Se si aumenta la velocità, il fluido sul lato destro del sistema inizia ad entrare nell'interfaccia di contatto e, maggiore è la velocità, maggiore è la quantità di fluido che separa le due superfici. In questa fase, gran parte del carico è supportata dal fluido e, poiché l'attrito viscoso è minore di quello dovuto al contatto solido-solido, si riduce l'usura tra le superfici.

contatto solido-solido, il coefficiente di attrito diminuisce. Aumentando la velocità, si raggiunge un valore critico per cui le due superfici sono completamente separate, quindi il carico è interamente supportato dalla pressione del fluido: in questa situazione, il coefficiente di attrito raggiunge il valore minimo. Aumentando la velocità oltre tale valore, tuttavia, il coefficiente di attrito tornerà a crescere in quanto gli sforzi = µv/ℎ, µ di taglio aumentano con la velocità (in particolare, per fluidi Newtoniani c'è la relazione dove è lav ℎ viscosità dinamica, la velocità e lo spessore di fluido che resta all'incirca costante). Queste considerazioni sono ben descritte dalla curva di Stribeck, in cui è riportato il coefficiente di attrito in funzione della velocità. Possiamo dividere la curva in tre regioni principali, che corrispondono a tre diversi regimi di lubrificazione:

  1. contatto solido-solido, il coefficiente di attrito diminuisce.
Lubrificazione limite (BL), in cui l'intero carico è supportato da un contatto solido-solido; 2. Lubrificazione mista (ML), in cui sia il contatto solido-solido che la pressione del fluido mantengono il carico; 3. Lubrificazione idrodinamica (HL), in cui l'intero carico è supportato dalla pressione del fluido. In realtà, nella primissima parte della regione HL viene individuato anche il regime di Lubrificazione Elasto-Idrodinamica (EHL), in cui vanno considerate anche le deformazioni elastiche del corpo in esame. L'andamento della curva di Stribeck denota una prima zona di instabilità (BL+ML) e poi una zona di stabilità (HL). Queste sono funzione di L, B, h , h , v; quindi, è possibile utilizzare il teorema di Buckingham per semplificare il problema. Le equazioni adimensionali sono: ℎ ℎ= , , ℎ ℎ= , , ℎ ℎ= , , Ognuna di esse può essere semplificata facendo delle considerazioni di carattere fisico: per le prime

due pos-siamo notare che

Ora, considerando solo la prima equazione adimensionale, si osserva dall’equazione di Reynolds che

Invece, per la seconda equazione adimensionale ricordiamo che per un fluido newtoniano

Infine, per semplificare la terza equazione adimensionale possiamo notare che

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SbobAiutaTutti
A.A. 2023-2024
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SSD Ingegneria industriale e dell'informazione ING-IND/13 Meccanica applicata alle macchine
I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher SbobAiutaTutti di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Meccanica applicata alle macchine 2 e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Bari o del prof Carbone Giuseppe.