Guiados lubricados activos para máquinas herramienta de precisión basados en fluidos magnéticos y válvulas adaptativas

Abstract

El trabajo de investigación que se presenta en esta memoria ha tenido como objetivo avanzar en el conocimiento de guiados lubricados presurizados, tanto hidrostáticos, hidrodinámicos como en régimen híbrido. Se ha trabajado con fluidos convencionales y con fluidos magnéticos, lográndose en ambos casos prestaciones mejoradas con respecto a soluciones pasivas convencionales, y una respuesta activa avanzada.En el desarrollo de lubricación basada aceites minerales convencionales, fluidos Newtonianos, se ha realizado una herramienta de cálculo con la que predecir el comportamiento de cojinetes radiales, axiales y guiados lineales; todo ello orientado a su uso durante la fase de diseño de máquinas herramienta. Los modelos se han validado mediante un nuevo banco de ensayos donde analizar los prototipos de cojinetes radiales. El nuevo banco de ensayos ha servido para aislar el comportamiento del cojinete radial a analizar con respecto al resto del sistema, efecto que en los bancos de ensayos clásicos limita su caracterización. Para finalizar con las soluciones de lubricación mediante fluidos convencionales se ha desarrollado una válvula adaptativa en base a diafragmas flexibles; y por otro lado, una solución de lubricación autocompensada basada en conductos internos en el propio guiado. Estos desarrollos han sido tanto teóricos, en base a modelos de fluidodinámica, como experimentales, con sendos bancos de ensayos.El siguiente gran bloque de la investigación presentada en esta memoria se orienta al uso de fluidos magnéticos para la obtención de lubricación activa. Se ha trabajado con fluidos magnetoreológicos y ferrofluidos, donde tras realizar una actividad de síntesis para adquirir un conocimiento básico sobre su composición, se ha realizado una caracterización experimental en profundidad de dos fluidos comerciales; los dos fluidos que se han utilizado durante la investigación. Se ha desarrollado un modelo teórico apoyado con su respectivo banco de ensayos para el estudio de cojinetes radiales, tanto hidrodinámicos como hidrostáticos. Para estos últimos se han desarrollado también válvulas magnetoreológicas con las que controlar el caudal de alimentación. En esta investigación se ha comprobado la mejora de la linealidad en la lubricación hidrodinámica, así como la rigidez infinita con las válvulas magnetoreológicas controladas en lazo cerrado. Finalmente se ha desarrollado una junta de estanqueidad basada en fluidos magnéticos, donde los ferrofluidos han demostrado un comportamiento compatible con los requerimientos de cabezales de máquinas herramienta de precisión.