Esempio di progettazione: Determinazione dello Spessore del Fluido Lubrificante in un Albero

Fra un albero rotante e il suo alloggiamento per cuscinetti, è essenziale una lubrificazione efficace per ridurre al minimo l'attrito, l'usura e la perdita di energia. Con spessore e viscosità attentamente controllati, lo strato di lubrificante impedisce il contatto metallo-metallo, garantendo un funzionamento regolare.

Per calcolare lo spessore richiesto dello strato di lubrificante, è necessario innanzitutto determinare la velocità tangenziale sulla superficie dell'albero. Questa velocità, viene calcolata convertendo la velocità di rotazione in velocità angolare e moltiplicandola per il raggio dell'albero.

La velocità tangenziale risultante v, rappresenta la velocità lineare dell'albero rispetto all'alloggiamento fisso. Il gradiente di velocità attraverso lo strato di lubrificante, che indica la rapidità con cui la velocità cambia dall'albero in movimento all'alloggiamento fisso, viene derivato dividendo la velocità tangenziale per lo spessore del lubrificante.

Lo sforzo di taglio all'interno di questo strato di fluido, dipende dalla viscosità del lubrificante e da questo gradiente di velocità, con una viscosità più elevata che fornisce una maggiore resistenza al flusso e riduce il contatto metallo-metallo. Per ottenere lo sforzo di taglio corretto, lo spessore del lubrificante deve essere calcolato riorganizzando l'equazione dello sforzo di taglio, esprimendo lo spessore in funzione di viscosità, velocità tangenziale e livello di sforzo di taglio desiderato. Lo spessore necessario t, si ottiene dividendo la velocità tangenziale, per il prodotto di viscosità e sforzo di taglio target.

Questo spessore ottimale del lubrificante, assicura una separazione sufficiente tra l'albero e l'alloggiamento, consentendo un funzionamento regolare e proteggendo i componenti della macchina da un'usura eccessiva.