ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Alcance
INTRODUCCIÓN En un compresor scroll generalmente se encuentra una superficie de apoyo de empuje que experimenta un movimiento orbital. En este caso, la superficie estacionaria es parte del cárter del compresor scroll hecho de hierro fundido gris grado ASTM 35 y la superficie de contacto está en la espiral orbital. Las volutas en órbita pueden estar hechas de hierro fundido gris, hierro o acero dúctil o nodular. El acero es caro y normalmente ofrece poca ventaja en resistencia sobre el hierro dúctil. El hierro gris suele ser satisfactorio y tiene el menor costo. El cojinete de empuje en un compresor scroll está sujeto a una carga de empuje promedio de aproximadamente 1150 lb (5118 N) y velocidades de aproximadamente 3600 rpm (60) Hz en el mercado norteamericano y 3000 rpm (50) Hz en el continente europeo y asiático. Los cojinetes de empuje hidrodinámicos suelen ser cojinetes de almohadilla anular en los que una de las superficies móviles gira con respecto a la otra superficie de contacto. A menudo habrá algún tipo de patrón de ranura (por ejemplo, radial@, espiral@ o circunferencial) en la superficie del cojinete de empuje giratorio para facilitar la generación de presión hidrodinámica en la película lubricante y ayudar en el transporte del lubricante a través de la ranura. Se sabe desde hace algún tiempo (Razzaque y Kato@ 1999) que estas características ranuradas@ en el tamaño y disposición adecuados@ proporcionan un mecanismo eficaz de lubricación y soporte de carga. En esta investigación experimental para un cojinete deslizante de empuje sometido a un movimiento orbital, se ilustra que bolsas circulares anchas y poco profundas dispuestas alrededor de la periferia de la superficie de empuje fija cambiarán el régimen de lubricación del límite a la película completa. Vaidya y Sadeghi (2008) ilustraron analíticamente que en un cojinete de empuje en órbita que generalmente se encuentra en los compresores scroll, las bolsas circulares anchas y poco profundas mejoran el rendimiento de la lubricación del cojinete de empuje en comparación con las ranuras circulares radiales. Yu y Sadeghi (2001) demostraron analíticamente un método de ranura eficaz para soportar cargas en arandelas de empuje lubricadas con líquido. Desarrollaron un modelo computacional para resolver la ecuación de Reynolds en coordenadas polares utilizando el enfoque del volumen finito. En el caso de un lubricante líquido@, la geometría de la ranura produce cavitación@, un buen análisis presentado por Broman (2001) aplicado a los rodamientos con ranura en espiral. Así, para garantizar la continuidad de la masa, se tuvo en cuenta la cavitación en el modelo computacional de Yu y Sadeghi. Descubrieron que las arandelas de empuje ranuradas pueden soportar cargas importantes para el movimiento de rotación. Razzaque y Kato (1999) demostraron el efecto de la inclinación de las ranuras sobre el comportamiento hidrodinámico de embragues húmedos. También demostraron el efecto de la inercia en el rendimiento hidrodinámico de los embragues húmedos. Tian et al. (1989) estudiaron la lubricación límite considerando los efectos del arado; demostraron que las superficies onduladas de titanio reducirían considerablemente el coeficiente de fricción y el desgaste. Andriy et al. (2004) demostraron que el uso de hoyuelos amplía los parámetros de carga de velocidad para la lubricación hidrodinámica. Las dimensiones de los hoyuelos citados en sus estudios fueron 0,002 °C 0,03 pulgadas (0,05 -0,76 mm) de profundidad y 0,001 °C 0,02 pulgadas (0,0254 - 0,5) de ancho. Kulkarni (1990) propuso un método para diseñar los radios interior y exterior de los rodamientos de empuje para tener en cuenta la carga axial y cualquier momento de torsión. Tatsuya et al. (2004) en su estudio teórico proporcionaron una explicación de la condición de lubricación existente en la superficie de empuje teniendo en cuenta la formación de cuñas entre las superficies de empuje causada por la deformación elástica de la placa de empuje bajo grandes cargas. Esta deformación elástica no se puede controlar y, por tanto, no se puede utilizar para mejorar el rendimiento existente. Noriaki et al (2004) en su estudio experimental mostraron una mejora en el rendimiento del cojinete deslizante de empuje al utilizar la diferencia de presión entre el interior y el exterior del cojinete de empuje. Wang y cols. (2002) estudiaron el efecto de los microporos formados mediante texturizado con láser en una superficie SIC. Los modelos computacionales para superficies lisas han demostrado que al dimensionar adecuadamente las cavidades circulares en la superficie del cojinete, se puede lograr de manera efectiva el cambio en la operación del cojinete deslizante de empuje (cojinete de empuje sometido a movimiento orbital) desde el régimen de lubricación límite al hidrodinámico de película completa. En este trabajo experimental @ se diseñó y desarrolló un banco de pruebas para permitir la medición directa de la fricción @ en un cojinete deslizante de empuje orbital lubricado con líquido bajo una condición de carga constante. Este estudio demuestra que las cavidades macrocirculares correctamente dimensionadas de aproximadamente 0,002 a 0,003 pulgadas (0,5 a 0,076 mm) de profundidad y 0,3 a 0,36 pulgadas (7,62 a 9,14 mm) de ancho en arandelas de empuje pueden soportar grandes cargas (700 lbs/3115 N) a aproximadamente 3000 rpm con reducción significativa del coeficiente de fricción.