La curva de Stribeck es un concepto fundamental en el campo de la tribología . Muestra que la fricción en los contactos lubricados con fluido es una función no lineal de la carga de contacto, la viscosidad del lubricante y la velocidad de arrastre del lubricante. El descubrimiento y la investigación subyacente generalmente se atribuyen a Richard Stribeck [1] [2] [3] y Mayo D. Hersey , [4] [5] quienes estudiaron la fricción en cojinetes de apoyo para aplicaciones de vagones de ferrocarril durante la primera mitad del siglo XX. ; sin embargo, otros investigadores han llegado a conclusiones similares antes.
Concepto
Para un contacto de dos superficies lubricadas con fluido , la curva de Stribeck muestra la relación entre el llamado número de Hersey , un parámetro de lubricación adimensional y el coeficiente de fricción. El número de Hersey se define como:
donde η es la viscosidad dinámica del fluido, N es la velocidad de arrastre del fluido y P es la carga normal por longitud del contacto tribológico.
La fórmula original de Hersey utiliza la velocidad de rotación (revoluciones por unidad de tiempo) para N y la carga por área proyectada (es decir, el producto de la longitud y el diámetro de un cojinete) para P .
Alternativamente, el número de Hersey es el número adimensional obtenido de la velocidad (m / s) multiplicada por la viscosidad dinámica (Pa ∙ s = N ∙ s / m2), dividido por la carga por unidad de longitud del rodamiento (N / m).
Por tanto, para una determinada viscosidad y carga, la curva de Stribeck muestra cómo cambia la fricción al aumentar la velocidad. Con base en la progresión típica de la curva de Stribeck (ver a la derecha), se pueden identificar tres regímenes de lubricación .
- Lubricación límite
- Lubricación mixta
- Cierto contacto de aspereza, carga soportada tanto por asperezas como por el lubricante líquido .
- Lubricación hidrodinámica
- Contacto de aspereza insignificante, carga soportada principalmente por presión hidrodinámica.
Historia
La investigación de Richard Stribeck se realizó en Berlín en el Royal Prussian Technical Testing Institute (MPA, ahora BAM), y sus resultados se presentaron el 5 de diciembre de 1901 durante una sesión pública de la sociedad ferroviaria y se publicaron el 6 de septiembre de 1902. Un trabajo similar fue realizado anteriormente alrededor de 1885 por Adolf Martens en el mismo instituto, [6] y también a mediados de la década de 1870 por Robert Henry Thurston [7] [8] en el Instituto de Tecnología Stevens en los EE. UU. La razón por la cual la forma de la curva de fricción para superficies lubricadas con líquido se atribuyó más tarde a Stribeck, aunque tanto Thurston como Martens lograron sus resultados considerablemente antes, puede deberse a que Stribeck publicó sus hallazgos en la revista técnica más importante de Alemania en ese momento, Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI, Journal of Ingenieros Mecánicos Alemanes). Martens publicó sus resultados en la revista oficial del Royal Prussian Technical Testing Institute, que ahora se ha convertido en BAM. La revista VDI proporcionó un amplio acceso a los datos de Stribeck y colegas posteriores racionalizaron los resultados en los tres regímenes de fricción clásicos. Thurston no tenía los medios experimentales para registrar un gráfico continuo del coeficiente de fricción, sino que solo lo medía en puntos discretos. Ésta puede ser la razón por la cual él no descubrió el mínimo en el coeficiente de fricción para un cojinete de deslizamiento lubricado con líquido , pero lo demostraron los gráficos de Martens y Stribeck.
Los gráficos trazados por Martens muestran el coeficiente de fricción en función de la presión, la velocidad o la temperatura (es decir, la viscosidad), pero no de su combinación con el número de Hersey. Schmidt [9] intenta hacer esto utilizando los datos de Marten. Los mínimos característicos de las curvas parecen corresponder a números de Hersey muy bajos en el rango 0,00005-0,00015.
Referencias
- ^ Stribeck, R. (1901), Kugellager für beliebige Belastungen (Rodamientos de bolas para cualquier estrés), Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure 45.
- ^ Stribeck, R. (1902), Die wesentlichen Eigenschaften der Gleit- und Rollenlager (Características de los rodamientos lisos y de rodillos), Zeit. des VDI 46.
- ^ Jacobson, Bo (noviembre de 2003). "La conferencia conmemorativa de Stribeck". Tribology International . 36 (11): 781–789. doi : 10.1016 / S0301-679X (03) 00094-X .
- ^ Hersey, MD (1914), Las leyes de la lubricación de cojinetes horizontales, J. Wash. Acad. Sci., 4, 542-552.
- ^ Biografía de Mayo D. Hersey
- ^ a b Woydt, Mathias; Wäsche, Rolf (12 de mayo de 2010). "La historia de los aceros con rodamiento de bolas y curvas Stribeck: el papel de Adolf Martens". Use . 268 (11): 1542-1546. doi : 10.1016 / j.wear.2010.02.015 .
- ^ Robert H. Thurston, Fricción y lubricación: determinación de las leyes y coeficientes de fricción mediante nuevos métodos y con nuevos aparatos, Trübner and Co., Ludgate Hill, Londres, 1879
- ^ Robert H. Thurston, Tratado sobre fricción y trabajo perdido en maquinaria y carpintería, Wiley, Nueva York, 1894, quinta edición
- ^ Schmidt, Theo (21 de diciembre de 2019). "Curvas de Stribeck" (PDF) . Human Power eJournal . 11 (27).