Effect of mounting misalignments on the tribological behaviour of elastomeric seals: analytical predictive models and experimental validation

Abstract

La presente tesis aborda el estudio del efecto de las excentricidades de montaje de ejes en el comportamiento tribológica de juntas elastoméricas, contribuyendo así a la escasez de estudios existentes relacionados con la expectativa de vida de éstas. Con este fin, este trabajo aborda el estudio del efecto de posibles desalineamientos radiales en la distribución de la presión de contacto de las juntas, en la fricción generada, el desgaste y la distribución de temperatura de contacto, mediante la combinación de técnicas analíticas, numéricas y experimentales. El principal efecto de las excentricidades de eje es una distribución no-uniforme de la fuerza de contacto a lo largo de la junta. A fin de superar el desafío que supone la medición experimental de la presión de contacto entre una junta y el vástago bajo condiciones de montaje específicas, en este trabajo de tesis se ha desarrollado un modelo analítico novedoso. En particular, se ha propuesto un procedimiento para desarrollar modelos analíticos tri-dimensionales de excentricidad de juntas que permiten calcular la distribución de la fuerza de contacto a lo largo de éstas en función del desalineamiento. Con objeto de investigar sobre el efecto de sobrecargas radiales en la vida de servicio de juntas elastoméricas, en este trabajo se ha llevado a cabo una campaña de ensayos en juntas sometidas a montajes concéntricos y de excentricidad controlada bajo condiciones operativas reales. En lo que respecta al incremento de temperatura en la junta, originado por la presencia de sobrecargas radiales, en esta tesis se ha desarrollado una metodología para estimar la temperatura de contacto entre junta y contra-superficie bajo condiciones operativas.