ES2812577T3 - Sistema y método de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión - Google Patents

Sistema y método de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión Download PDF

Info

Publication number
ES2812577T3
ES2812577T3 ES13753039T ES13753039T ES2812577T3 ES 2812577 T3 ES2812577 T3 ES 2812577T3 ES 13753039 T ES13753039 T ES 13753039T ES 13753039 T ES13753039 T ES 13753039T ES 2812577 T3 ES2812577 T3 ES 2812577T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
gas
lubricant
pool
component
immersion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13753039T
Other languages
English (en)
Inventor
Anant S Kolekar
Andrew V Olver
Adam E Sworski
Frances E Lockwood
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ip2ipo Innovations Ltd
Valvoline Licensing and Intellectual Property LLC
Original Assignee
Ip2ipo Innovations Ltd
Valvoline Licensing and Intellectual Property LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ip2ipo Innovations Ltd, Valvoline Licensing and Intellectual Property LLC filed Critical Ip2ipo Innovations Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2812577T3 publication Critical patent/ES2812577T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0409Features relating to lubrication or cooling or heating characterised by the problem to increase efficiency, e.g. by reducing splash losses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0447Control of lubricant levels, e.g. lubricant level control dependent on temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/0457Splash lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/04Features relating to lubrication or cooling or heating
    • F16H57/048Type of gearings to be lubricated, cooled or heated
    • F16H57/0482Gearings with gears having orbital motion
    • F16H57/0483Axle or inter-axle differentials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)

Abstract

Un sistema de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión que comprende: - una carcasa (14) que define un volumen interno, estando dicha carcasa (14) - sellada de forma fluida para contener un gas de mayor densidad que el aire a presión atmosférica y dicho gas es gas comprimido que tiene una presión de dos bares o más, y - configurada para contener una piscina (68) de un lubricante en su interior; y - un componente (60) montado de forma giratoria dentro de dicha carcasa (14) de modo que una porción de dicho componente se sumerja en la piscina (68) del lubricante, dicho componente (60) - estando configurado para girar a través de la piscina para salpicar el lubricante dentro de dicha carcasa, y - que tiene al menos una pala (62, 64 - figuras 9-10) configurada para dirigir el viento del gas hacia la piscina del lubricante para reducir la inmersión de dicho componente (60) dentro de la piscina (68) del lubricante; y - una válvula de entrada (16) conectada de forma fluida a dicho volumen interno para introducir el gas en dicha carcasa (14).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión
Campo técnico
La presente invención se refiere en general a un sistema y a un método de lubricación para reducir la pérdida de potencia relacionada con los sistemas de lubricación por inmersión.
Antecedentes
En los sistemas de lubricación por inmersión, también conocidos como sistemas de lubricación por salpicadura, componentes tales como engranajes se hacen girar a través de un cárter de aceite. Los componentes giratorios luego salpican el lubricante en partes adyacentes, lubricándolas de esta forma. Los ejes motrices y las transmisiones suelen tener varios juegos de engranajes que se lubrican por salpicadura desde un cárter o depósito de aceite. Mientras los engranajes giran en el aceite, los engranajes y cojinetes están cubiertos con el aceite circulante. A altas velocidades, los engranajes esencialmente están bombeando el aceite, creando una fuerza correspondiente a las pérdidas de energía o de cizallamiento en el fluido. Aunque uno no quiere reducir indebidamente la cantidad de lubricante en el sistema, la profundidad de inmersión del componente en el aceite se relaciona con la pérdida de potencia. Cuanto más profundamente se sumerge el componente en el aceite, mayor es la pérdida de potencia. En consecuencia, es deseable reducir la pérdida de potencia sin disminuir el volumen total del lubricante dentro del sistema.
El documento DE 10 2009 045426 A1 divulga, en opinión de la División de Examen de la Oficina Europea de Patentes, un sistema de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión, que comprende; una carcasa que define un volumen interno, dicha carcasa sellada de manera fluida para contener un gas de mayor densidad que el aire a presión atmosférica y configurada para contener una piscina de lubricante en su interior; y un componente montado de forma giratoria dentro de dicha carcasa de modo que una porción de dicho componente se sumerja en la piscina del lubricante, dicho componente configurado para girar a través de la piscina para salpicar el lubricante dentro de dicha carcasa; y una válvula de entrada conectada de forma fluida a dicho volumen interno para introducir el gas en dicha carcasa; en el que dicha carcasa contiene dicho gas, y dicho gas es gas comprimido que tiene una presión mayor que la presión atmosférica.
Existe la necesidad de un sistema y un método de lubricación para reducir la pérdida de potencia, tal como en sistemas de lubricación por inmersión, que aborda los desafíos y las características actuales como los discutidos anteriormente.
Sumario
La invención se expone en la reivindicación independiente 1, que define un sistema de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión, y en la reivindicación independiente 6, que define un método para reducir la pérdida de potencia en un sistema de lubricación por inmersión. La presente invención se basa en el descubrimiento de que la pérdida de potencia en un sistema de lubricación por inmersión se puede reducir utilizando el gas del sistema. De acuerdo con la invención, se puede dirigir aire u otro gas a la ubicación del cárter donde se sumerge el engranaje, empujar un poco de aceite hacia ambos lados para crear un efecto de canal y, por lo tanto, reducir las profundidades de inmersión y, por lo tanto, la pérdida de potencia.
Varios objetivos, ventajas y características adicionales novedosas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considere junto con los dibujos.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos que acompañan, que están incorporados en la presente memoria descriptiva y forman parte de la misma, ilustran realizaciones de la invención y, junto con una descripción general de la invención dada anteriormente, y la descripción detallada dada a continuación sirven para explicar la invención. Sin embargo, solo las figuras 9 y 10 muestran las palas mencionadas en las reivindicaciones independientes 1 y 6.
La figura 1 es una vista en sección transversal desde arriba parcialmente cortada de un eje ejemplar de acuerdo con la presente invención;
La figura 2 es una vista posterior en sección transversal del eje mostrado en la figura 1;
La figura 3 es una vista en perspectiva de un sistema de prueba de lubricación por inmersión.
La figura 4A es una tabla de resultados resumidos para agua destilada.
La figura 4B es una tabla de resultados resumidos para aceite #1.
La figura 4C es una tabla de resultados resumidos para aceite #3.
La figura 5A es un gráfico del consumo de pérdida de potencia de batido para agua destilada.
La figura 5B es una tabla de consumo de pérdida de potencia de batido para aceite #1.
La figura 5C es una tabla de consumo de pérdida de potencia de batido para aceite #4.
La figura 6A es un gráfico del consumo de pérdida de potencia de batido a un intervalo de velocidad constante a 1 bar.
La figura 6B es un gráfico del consumo de pérdida de potencia de batido a un intervalo de velocidad constante a 2 bar.
La figura 6C es un gráfico del consumo de pérdida de potencia de batido a un intervalo de velocidad constante a 0 bar.
La figura 7 es un gráfico del consumo de pérdida de potencia de batido para agua destilada con un tensioactivo añadido.
La figura 8 es un gráfico adimensional que relaciona un parámetro de potencia con el número de Reynolds para varias presiones.
La figura 9 es una representación de una vista posterior diagramática de un sistema de lubricación por salpicadura según la presente invención.
La figura 10 es una vista esquemática en sección transversal lateral del sistema de lubricación por salpicadura de la figura 9.
Descripción detallada
La presente invención es una mejora de un sistema de lubricación por salpicadura que se puede utilizar con prácticamente cualquier sistema de lubricación por salpicadura o por inmersión. Estos pueden ser, por ejemplo, el eje motriz de un vehículo de motor, una transmisión, cajas de engranajes para diversas aplicaciones como helicópteros, turbinas eólicas y similares. Estos sistemas de lubricación por salpicadura tienen un componente, como un engranaje, que se sumerge en una piscina o cárter de aceite y gira para salpicar el aceite alrededor del sistema para lubricar otros engranajes o piezas móviles.
Un sistema ejemplar se muestra en la figura 1 que es el eje motriz 10 para un vehículo motorizado. Esta representación es esquemática y solo tiene fines ilustrativos. Normalmente, tales sistemas operan a presión ambiente llenos de aceite y aire. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, un volumen interno 12 de un eje 10 se mantiene a presiones superatmosféricas. Como se muestra, el sistema tiene una carcasa 14 sellada con una válvula de entrada de gas 16 que permite que se bombee aire u otro gas al interior de la carcasa 14 para aumentar la presión interna dentro de la carcasa 14. La carcasa 14 proporciona un sistema de contención hermético al gas, también denominado en el presente documento sellado de forma fluida.
El sistema incluye además juntas rotativas 18, 20 y 22 en cada eje 24, 26 y 28 que permiten que los ejes 24, 26, 28 giren sin permitir que el gas escape de la carcasa 14 manteniendo la presión interna.
La presión interna estará por encima de la atmosférica. Según la reivindicación 1, es de dos bar o más. Siempre que la presión del gas no provoque una interacción negativa del gas con el lubricante, se puede aumentar la presión. Análogamente, la presión interna no puede exceder la capacidad de sellado efectiva de las respectivas juntas 18 -22.
Con referencia a la figura 1, el eje incluye varios engranajes con un engranaje planetario 30 que gira hacia la piscina 32 de aceite. Esto salpica el aceite alrededor de la carcasa interior 14 haciendo que el aceite entre en contacto con los engranajes restantes 34. A medida que gira el engranaje planetario 30, solo una cierta porción 31 del engranaje 30 está realmente sumergida en la piscina 32 de aceite, aunque con el eje el componente que gira en el aceite es un engranaje, puede ser prácticamente cualquier estructura giratoria en lugar del engranaje.
A modo de ejemplo y observación, la figura 3 muestra una realización de un sistema de lubricación en forma de un sistema de prueba de lubricación por inmersión 34. El sistema de prueba de lubricación por inmersión 34 es generalmente una representación simplificada del eje de transmisión 10 para un vehículo motorizado mostrado en la figura 1 e incluye el engranaje 30 que tiene la porción 31 sumergida dentro de la piscina 32 de lubricante dentro de un recinto 36. El recinto 36 incluye una carcasa cilíndrica 38 que tiene un par de placas terminales de policarbonato 40 que sellan el volumen interno 12 en su interior con juntas tóricas (no mostradas). El engranaje 30 se acciona de forma giratoria dentro del recinto 36 mediante un mecanismo de accionamiento 42 que tiene un motor eléctrico 44, una correa de transmisión 46, un embrague 48, y un husillo 50. El motor eléctrico 44 tiene ajustes de velocidad selectivos, variables y está acoplado operativamente a la correa de transmisión 46 para hacer girar el embrague 48. El embrague 48 está conectado de forma desmontable al husillo 50 de modo que el husillo 50 puede ser accionado de forma giratoria por el motor eléctrico 44 o con rueda libre en su posición. El husillo 50 se extiende a través de al menos una de las placas terminales 40 y hacia el volumen interno 12. En este sentido, el engranaje 30 está fijado al husillo 50 de tal manera que el engranaje 30 puede ser impulsado de manera rotatoria o en rueda libre dentro del recinto 36 para medir los efectos de la pérdida de potencia debido a la lubricación por inmersión cuando la porción 31 del engranaje 30 se mueve a través de la piscina 32 de lubricante. De acuerdo con una realización ejemplar, el motor eléctrico 44 es un motor de CA de 1 caballo de fuerza para accionar rotativamente el engranaje 30 a una velocidad máxima de 335 rad/s. Asimismo, el volumen interno 12 del recinto 36 sin el engranaje 30 es 1,77 dm3 y el volumen de lubricante es 0,128 dm3. El sistema de prueba de lubricación por inmersión 34 también incluye termopares (no mostrados) para medir la temperatura inicial del lubricante y la temperatura del lubricante entre pruebas. Las figuras 1-3 muestran un nivel de llenado de lubricante a lo largo del engranaje 30 de aproximadamente el 25 % del radio del engranaje 30. Tenga en cuenta que el uso de una cantidad adecuada de lubricante, como aceite o agua, es importante en cualquier sistema de lubricación por inmersión. Una cantidad inadecuada de lubricante puede ser perjudicial para el sistema y puede incluir efectos tales como un aumento de la temperatura a granel de los engranajes y un mayor riesgo de fallo de los mismos. En estos casos, la cantidad de aceite necesaria para la lubricación puede ser suficiente, pero la circulación y el enfriamiento del aceite están controlados por las propiedades del lubricante.
De acuerdo con una realización ejemplar, el engranaje 30 y el aceite dentro del sistema de prueba de lubricación por inmersión 34 tiene las siguientes cualidades respectivas:
T l 1: Dim n i n l n r n
Figure imgf000004_0002
T l 2: Pr i l m ri l l ri n
Figure imgf000004_0001
La metodología de prueba del sistema de lubricación por inmersión 34 se basa en la técnica de reducción por inercia. Este método se basa en la determinación del par de batido y la potencia debidos al arrastre que actúa sobre el engranaje 30 batiendo el aceite. Después de que el engranaje 30 alcanza una velocidad constante, deseada, el embrague 48 se desacopla del engranaje 30, que, a su vez, desacelera mientras gira sobre el husillo 50 dentro del aceite circundante. El sistema de prueba de lubricación por inmersión 34 también incluye un sistema de adquisición de datos (no mostrado) conectado operativamente a un sensor de velocidad (no mostrado) para recopilar datos de velocidad relacionados con el engranaje 30 durante el uso.
Para hacer girar el engranaje 30 dentro del recinto a varias presiones, una bomba 52 se conecta al volumen interno 12 dentro del recinto 36 a través de la válvula de entrada 16. Con la ayuda de la bomba 52, la presión dentro del recinto 36 puede variarse selectivamente a la presión atmosférica, presión negativa o presión positiva. Tal y como se describe en el presente documento, la presión negativa también puede denominarse vacío y la presión positiva puede denominarse gas comprimido. De acuerdo con realizaciones ejemplares, el sistema de prueba de lubricación por inmersión 34 se hizo funcionar mediante reducción por inercia a 0 bar, 1 bar y 2 bar. Generalmente, el término "1 bar" puede usarse indistintamente con "presión atmosférica". Las figuras 4A-4C muestran el resumen de inercia para varios lubricantes, como agua destilada, aceite #1 de viscosidad relativamente baja y aceite #3 de viscosidad relativamente alta.
Durante el funcionamiento del sistema de prueba de lubricación por inmersión 34, el par total que actúa sobre el engranaje 30 es un producto del momento de inercia del engranaje (Ig = 0,00282 kg.m2) y la desaceleración angular. Por lo tanto, capturando la desaceleración del engranaje 30 después del desacoplamiento del motor eléctrico 44, el par ejercido por el aceite de prueba se evalúa utilizando la segunda ley de movimiento de Newton representada para la rotación como:
dw
T = Iga = Ig-fá
Con presión negativa dentro del recinto 36, el único par de restricción durante la reducción es la pérdida por batido en el engranaje 30 y una contribución relativamente pequeña de pérdida mecánica de la carcasa del cojinete (no mostrada) y la junta de aceite relacionado con el engranaje 30 montado de manera giratoria en el husillo 50. Con gas comprimido, como aire dentro del recinto 36, tanto el batido del líquido como el aire contribuyen a las pérdidas totales. Para eliminar el efecto de estas pérdidas de los datos recopilados por el sistema de adquisición de datos, Las pérdidas de potencia de batido de líquido se calcularon restando la pérdida de potencia medida cuando la carcasa se llenó hasta el nivel prescrito con líquido, del obtenido cuando la carcasa estaba vacía de líquido. Según una realización ejemplar del sistema 34 de prueba de lubricación por inmersión, Estas pérdidas fueron de aproximadamente 7,5 W a 310 rad/s y se calcularon en base a las siguientes ecuaciones para el par de batido y la pérdida de potencia de batido, respectivamente:
T eh = T ( T b + T s) P eh = w T eh
Figuras 5A-5C muestran la comparación de pérdida de potencia para agua destilada, aceite #1 y aceite #4, respectivamente. Tal y como se ha descrito anteriormente, el aceite #4 es considerablemente más viscoso que el aceite #1. Como tal, las pérdidas para el aceite #4 fueron mayores dentro del vacío que cuando había gas. Sin embargo, hubo poco efecto de la presión del aire para los fluidos menos viscosos (aceite #1, agua).
Las figuras 6A-6C muestran la variación de la pérdida de potencia de batido con la viscosidad a intervalos de velocidad constante para la presión atmosférica, gas comprimido y vacío, respectivamente. Para presión atmosférica y gas comprimido, hay pérdidas de potencia aproximadamente constantes con aumento de viscosidad para los aceites. A velocidades más altas, la pérdida de potencia aumenta inicialmente y luego disminuye antes de volver a aumentar con la viscosidad. Se cree que el efecto de la gravedad hace que el aceite se adhiera a la superficie del recinto 36 y al engranaje 30 durante más tiempo antes de drenar de nuevo al cárter a medida que aumenta la viscosidad del aceite. Para el vacío hay un rápido aumento en la pérdida de potencia a medida que aumenta la viscosidad del aceite. Para comparación, la pérdida de batido al vacío aumenta hasta 4 veces en relación con la presión atmosférica para alta velocidad. Sin embargo, la pérdida de potencia relacionada con el agua tiende a no verse tan afectada por la variación de la presión del aire, dado que el gas comprimido produce pérdidas menores en comparación con las otras dos condiciones.
Los resultados para el agua muestran pérdidas de potencia relativamente más altas de lo que podría esperarse extrapolando los resultados para los aceites en las figuras 6A-6C. Sin embargo, el agua tiene una densidad algo más alta (1 g/cm3) y una tensión superficial mucho más alta que cualquiera de los aceites. Por este motivo, se pueden usar tensioactivos con agua para reducir la tensión superficial y aumentar el contacto de dos materiales. Detergente, como detergente para lavavajillas, se puede utilizar para reducir la tensión superficial del agua. La adición de tensioactivos tiene un efecto estabilizador sobre las burbujas de agua. El agua con tensioactivo muestra una reducción en las pérdidas que demuestra el efecto de la tensión superficial como se muestra en la figura 7 tanto para presión atmosférica como para gas comprimido. En este sentido, la pérdida de potencia por presión atmosférica es mayor que la del gas comprimido, mientras que la pérdida de potencia de batido para gas comprimido con tensioactivo es menos de 1,4 veces en comparación con la presión atmosférica sin tensioactivo.
Se pueden apreciar aún más conocimientos sobre el efecto de la presión dentro del recinto 36 sobre la pérdida de energía realizando un análisis dimensional de los hallazgos anteriores en relación con el número de Reynolds, el número de Froude y el número de Bond.
El número de Reynolds se define a partir del impulso como:
Figure imgf000005_0001
El número de Froude se relaciona con el efecto dominante de los flujos de superficie libre y se representa como:
w 2Rp
Fr = tt-
El número de enlace es una relación entre las fuerzas del cuerpo y las fuerzas de tensión superficial y se representa como:
Figure imgf000005_0002
Por último, un parámetro de potencia se calcula como la presión multiplicada por el área de superficie del engranaje sumergido y la velocidad de paso. El parámetro de potencia se calcula a cada presión dentro del recinto 36 y se compara con el número de Froude y el número de Reynolds.
A modo de comparación, queda claro que a velocidades y presiones atmosféricas más altas, la pérdida de potencia es menor en relación con el vacío y el aire comprimido. Sin embargo, a medida que la velocidad disminuye, el aire comprimido produce pérdidas más bajas, mientras que el vacío es perjudicial. Con el número de Reynolds decreciente, la pérdida de potencia permanece algo constante. También hay una reducción considerable en la pérdida de potencia del aire comprimido.
La figura 8 muestra un gráfico 3D del número de Reynolds, el número de Froude y el parámetro de potencia para la presión dentro del recinto 36 a 0 bar, 1 bar y 2 bar. La variación de la pérdida de potencia con el número de Reynolds es claramente diferente para números de Froude altos y bajos. Para baja viscosidad, las variaciones de densidad del aire no afectan mucho al parámetro de potencia, excepto para las velocidades iniciales donde el vacío provoca una mayor pérdida de potencia. A medida que aumentan la velocidad y la viscosidad, la pérdida de potencia permanece constante hasta cierto punto y luego varía significativamente con la presión del aire. Relativo a la presión atmosférica, la pérdida de potencia del vacío aumenta rápidamente con la velocidad, mientras que la pérdida de potencia del aire comprimido disminuye para velocidades bajas a medias. Específicamente, la variación máxima de pérdida de potencia de batido para el engranaje 30 dentro del vacío es aproximadamente 3,74 veces mayor que a presión atmosférica. Sin embargo, la variación máxima de pérdida de potencia de batido para el engranaje 30 dentro del aire comprimido es aproximadamente 2,24 veces menor que a presión atmosférica. La figura 8 también incluye una línea divisoria para indicar en qué número de Froude y número de Reynolds la presión dentro del recinto 36 no afecta significativamente el parámetro de potencia.
La característica dominante es el gran cambio en el parámetro de pérdida de potencia con el número de Froude (relación entre la fuerza inercial y la gravitacional). Esto es consistente con una observación de que el retorno del fluido al cárter y la inmersión del engranaje 30 dependen completamente de la gravedad. Por este motivo, se cree que las pérdidas en la lubricación por inmersión son, en gran parte, debido a la aceleración del fluido, limitado por la reposición gravitacional del aceite en la piscina dentro del recinto 36.
La variación del parámetro de potencia con el número de Reynolds, como se muestra en la figura 8, es una indicación del efecto de fuerzas viscosas. Sin embargo, los resultados que muestran que los lubricantes de viscosidad más alta no siempre dan un parámetro de potencia más alto en un número de Froude particular sugieren que las fuerzas viscosas no controlan el comportamiento neto del sistema. En consecuencia, se cree que los lubricantes de viscosidad son más lentos para regresar a la piscina bajo la influencia de la gravedad y, a su vez, producen una profundidad de inmersión más baja con pérdidas de inercia reducidas.
Asimismo, introducir el tensioactivo en el agua, como se indica en la figura 7, tiende a reducir la tensión superficial en aproximadamente un 25 % y da como resultado una reducción de la pérdida de potencia de hasta aproximadamente un 20 %. La mayoría de los aceites tenían números Bond similares, pero los fluidos más acuosos pueden tener valores más bajos debido a tensiones superficiales más altas. Por este motivo, se obtienen menores pérdidas de potencia con un lubricante de viscosidad intermedia y la menor tensión superficial disponible.
En general, la presión dentro del recinto 36 afecta a la densidad del gas en el mismo y reduce la pérdida de potencia. Se cree que el aire más denso que fluye radialmente desde el engranaje giratorio 30 perturba la superficie libre del lubricante. A su vez, el engranaje 30 se sumerge más superficialmente y se reduce el caudal del lubricante acelerado, conduciendo a menores pérdidas de energía. El efecto aumenta evidentemente si el fluido es más viscoso, ya que el flujo de retorno del fluido más viscoso ya está disminuido.
En una realización de la presente invención, se puede conseguir el mismo efecto alterando el gas dentro del eje 10. Por ejemplo, normalmente, el interior de un eje incluirá aire y estará ventilado. La presente invención proporciona la carcasa sellada 14 para el eje, utilizando las juntas 18, 20 y 22. En esta segunda realización, el aire se reemplaza por un gas que es más denso que el aire. El gas puede ser cualquier gas denso que sea inerte con respecto al aceite. Preferentemente, debe ser un gas que no sea inflamable ni combustible. Un gas ejemplar podría ser, por ejemplo, argón, así como otras composiciones gaseosas como los hidrocarburos halogenados.
Por supuesto, se puede incorporar un gas de mayor densidad dentro del presente sistema ya presión superatmosférica para aumentar más la densidad del gas, reduciendo así el caudal del lubricante y, a su vez, reduciendo la profundidad de inmersión. Esto opera de la misma manera que se discutió anteriormente.
Las figuras 9 y 10 muestra una realización de la presente invención. Como se muestra en la figura 9 y 10, el componente giratorio, tal como un engranaje 60 en un sistema de lubricación por inmersión 58, tiene una pluralidad de palas de viento 62 y 64 en los lados del engranaje 60. Las palas 62, 64 se extienden solo en parte del camino hasta el borde periférico 66 del engranaje 60 de modo que no se extienden hacia la piscina de aceite 68, lo que aumentaría la pérdida de potencia. La rotación del engranaje 60 provoca un flujo de aire hacia abajo como se indica con las flechas 70, que provocan la formación de una depresión o depresión 72 en el aceite en el punto de inmersión, reduciendo así la profundidad de inmersión.
Como se muestra, las palas 62, 64 están a ambos lados del engranaje 60. Sin embargo, las palas 62, 64 pueden estar en un solo lado del engranaje 60 o pueden colocarse en el árbol (no mostrado) unido al engranaje 60 o en cualquier lugar en donde la rotación del engranaje 60 provoque la rotación de las palas 62, 64. Sin embargo, preferiblemente, las palas 62, 64 están unidas a al menos un lado del engranaje para hacer de ese modo que se forme el canal en el aceite inmediatamente al lado del engranaje.
La pluralidad de palas extendidas radialmente, 62, 64 se coloca alrededor del engranaje 60 de modo que se mantenga un flujo de aire descendente. Esto también creará un flujo de aire hacia arriba, que a su vez mantendrá el aceite suspendido sobre el engranaje, reduciendo también el nivel de aceite y la profundidad de inmersión. Esta realización también es más eficiente si el gas dentro del sistema es más denso que el aire o la presión es superatmosférica. Esto permite que todas las realizaciones mencionadas anteriormente se utilicen al mismo tiempo.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión que comprende:
- una carcasa (14) que define un volumen interno, estando dicha carcasa (14)
- sellada de forma fluida para contener un gas de mayor densidad que el aire a presión atmosférica y dicho gas es gas comprimido que tiene una presión de dos bares o más, y
- configurada para contener una piscina (68) de un lubricante en su interior; y
- un componente (60) montado de forma giratoria dentro de dicha carcasa (14) de modo que una porción de dicho componente se sumerja en la piscina (68) del lubricante, dicho componente (60)
- estando configurado para girar a través de la piscina para salpicar el lubricante dentro de dicha carcasa, y - que tiene al menos una pala (62, 64 - figuras 9-10) configurada para dirigir el viento del gas hacia la piscina del lubricante para reducir la inmersión de dicho componente (60) dentro de la piscina (68) del lubricante; y - una válvula de entrada (16) conectada de forma fluida a dicho volumen interno para introducir el gas en dicha carcasa (14).
2. El sistema de lubricación de la reivindicación 1, en el que dicho gas es aire.
3. El sistema de lubricación de la reivindicación 1, en el que dicha carcasa contiene dicho gas, y dicho gas tiene una gravedad específica mayor que el aire.
4. El sistema de lubricación de la reivindicación 3, en el que dicho gas es argón.
5. El sistema de lubricación de la reivindicación 1, en el que dicho componente es un engranaje.
6. Un método para reducir la pérdida de potencia para un sistema de lubricación por inmersión, que comprende: - sellar de forma fluida una carcasa que define un volumen interno con un componente giratorio en su interior; - bombear un gas en el volumen interno de manera que el gas tenga una densidad mayor que el aire a presión atmosférica;
- contener el gas con mayor densidad que el aire a presión atmosférica dentro del volumen interno;
en el que la presión interna en el sistema de lubricación es de dos bares o más,
- recoger una piscina de lubricante dentro del volumen interno de la carcasa;
- sumergir una porción del componente dentro de una piscina de lubricante hasta una profundidad de inmersión; - girar el componente a través de la piscina de lubricante para salpicar una porción del lubricante dentro de la carcasa;
- reducir la profundidad de inmersión del componente mientras se mantiene un volumen de lubricante generalmente fijo dentro del volumen interno, reducir la profundidad de inmersión del componente que comprende además dirigir una parte del gas hacia la piscina del lubricante con el componente giratorio para crear un efecto de canal en la piscina que reduce la profundidad de inmersión del componente; y
- devolver la porción de lubricante salpicado a la piscina de lubricante,
en el que el componente tiene al menos una pala y dirigir la porción del gas comprende además rotar la al menos una pala con lo que la pala dirige la porción del gas para crear el efecto de depresión en la piscina.
7. El método de la reivindicación 6, que comprende además:
- reducir la tasa de retorno del lubricante salpicado a la piscina de lubricante con el gas de mayor densidad que el aire a presión atmosférica.
8. El método de la reivindicación 6, en el que bombear el gas comprende además:
- seleccionar gas que tenga una gravedad específica mayor que el aire.
ES13753039T 2012-08-15 2013-08-14 Sistema y método de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión Active ES2812577T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261683261P 2012-08-15 2012-08-15
PCT/US2013/054870 WO2014028577A1 (en) 2012-08-15 2013-08-14 Lubrication system and method for reducing dip lubrication power loss

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2812577T3 true ES2812577T3 (es) 2021-03-17

Family

ID=49034241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13753039T Active ES2812577T3 (es) 2012-08-15 2013-08-14 Sistema y método de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9360103B2 (es)
EP (1) EP2885562B1 (es)
ES (1) ES2812577T3 (es)
HU (1) HUE053501T2 (es)
PL (1) PL2885562T3 (es)
WO (1) WO2014028577A1 (es)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9068645B2 (en) * 2012-12-14 2015-06-30 GM Global Technology Operations LLC Transmission sump level control system
AU2014352932A1 (en) 2013-11-22 2016-07-07 Ashland Licensing And Intellectual Property, Llc Gear and engine oils with reduced surface tension
US11434447B2 (en) 2013-11-22 2022-09-06 Valvoline Licensing and Intellectual Property, LLC Silicone modified lubricant
WO2015130659A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Dana Automotive Systems Group, Llc Low loss lubrication system
US20190263341A1 (en) * 2016-11-02 2019-08-29 Graco Minnesota Inc. Vehicle adaptive automatic lubrication
US20190338846A1 (en) * 2018-05-03 2019-11-07 American Axle & Manufacturing, Inc. Driveline power transmitting component with lubrication aeration for reduced drag losses
CN111458138B (zh) * 2020-03-31 2022-06-10 盐城工学院 浸油润滑状态下齿轮搅油损失的测量实验装置及方法
CN116186926B (zh) * 2023-02-07 2024-01-23 中南大学 高速螺旋锥齿轮浸油润滑负载无关损失分析方法及装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4414000C1 (de) 1994-04-22 1996-01-04 Deere & Co Schmiermitteleinrichtung für ein Getriebe
JP2008208884A (ja) 2007-02-26 2008-09-11 Hino Motors Ltd 車両用変速機
EP2230423A1 (en) * 2009-03-17 2010-09-22 Meritor Technology, Inc. Transmission system
DE102009045426A1 (de) 2009-10-07 2011-04-14 Zf Friedrichshafen Ag Anordnung zum Ausgleich von Ölniveaus in Gehäuseteilen eines Getriebes
US8746405B2 (en) * 2010-09-23 2014-06-10 Ford Global Technologies, Llc Variable lubricant level in a differential sump
US8858381B2 (en) * 2012-09-12 2014-10-14 Arvinmeritor Technology, Llc Axle assembly having a lubricant reservoir

Also Published As

Publication number Publication date
US9360103B2 (en) 2016-06-07
US20140048354A1 (en) 2014-02-20
PL2885562T3 (pl) 2021-06-14
WO2014028577A1 (en) 2014-02-20
EP2885562A1 (en) 2015-06-24
EP2885562B1 (en) 2020-08-05
HUE053501T2 (hu) 2021-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2812577T3 (es) Sistema y método de lubricación para reducir la pérdida de potencia de lubricación por inmersión
JP6412060B2 (ja) 車両の駆動力伝達装置
EP2602515A1 (en) Power transmission device
JP5880729B2 (ja) 捩り振動減衰装置
CN204716945U (zh) 具有电机和传动组件的驱动电动机
KR102039592B1 (ko) 수직 2단으로 인접한 기어트레인들의 윤활장치
JP6175576B2 (ja) 変速機
WO2014119024A1 (ja) 車両用駆動装置
JP2010190299A (ja) モータケースの構造
US10179478B2 (en) Axle assembly for drive device of a motor vehicle
CN105909956A (zh) 润滑结构和变速器
US20120028520A1 (en) Ship drive comprising a drive unit that can be pivoted under water
Boni et al. Experimental investigations on churning power losses generated in a planetary gear set
JP2017129178A (ja) 車両用モータ駆動装置
EP2546551A3 (en) Lubricating structure of gear chamber in power unit for small vehicle
US8997709B2 (en) Mass equalization gear mechanism of an internal combustion engine
CN101318176A (zh) 强制同步三轴椭圆振动器
JP2019070418A (ja) 車両の伝動装置
JP6106615B2 (ja) トランスアクスルケース
JP7400291B2 (ja) モータユニット
CN203258044U (zh) 自润滑齿轮变速装置
JP2008190693A (ja) ギヤボックス
Mitchell et al. Lubricant effects on efficiency of a helicopter transmission
CN104251299A (zh) 一种用于齿轮箱的液位调节油箱
JP2018053906A (ja) 歯車装置