Cálculo de coeficientes dinámicos para cojinetes hidrodinámicos de longitud finita

Abstract

El funcionamiento de la maquinaria industrial depende en gran medida del desempeño de los apoyos de las partes móviles, siendo los cojinetes hidrodinámicos una de las tecnologías más empleadas por su fácil fabricación, gran versatilidad ante cargas elevadas e impactos, extensa vida útil y relativo bajo costo y tamaño. Para modelar el comportamiento dinámico de un sistema mecánico se requiere del conocimiento de la respuesta de cada uno de sus componentes ante cargas variables, incluyendo los apoyos. De esta manera, los coeficientes de rigidez y amortiguamiento de los cojinetes son muy importantes a la hora de estudiar las frecuencias críticas de los rotores y la determinación de zonas de posible inestabilidad que se acopla a la de los demás mecanismos. El propósito de este trabajo es la determinación analítica de los coeficientes dinámicos en cojinetes de longitud finita. Para ello se hace uso de una aproximación que resuelve la Ecuación de Reynolds para flujo isotérmico por medio del método de perturbación regular. Previamente, esta técnica fue implementada para estimar parámetros estáticos como presión, caudal y factor de fricción, con buenas predicciones para relaciones de aspecto (L/D) y excentricidad relativa (η) para las cuales las soluciones de cojinetes cortos (ISJB) y cojinetes largos (ILJB) no son válidas. Esta solución aproximada se emplea para determinar los coeficientes dinámicos del sistema tribológico rotor-fluido-cojinete de manera analítica. Los resultados son comparados con los homónimos para ISJB y los propios de resolver numéricamente la Ecuación de Reynolds. Se obtiene que la solución de orden cero, que considera L/D→0 (ISJB), puede ser utilizada únicamente para describir el comportamiento de cojinetes hasta valores de L/D y excentricidades η→0. Asimismo, la implementación del método descripto produce buenas predicciones de los coeficientes de rigidez y amortiguamiento hasta valores de excentricidades relativas η→1 y relaciones de aspecto L/D 1.