co jinetes

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Introducción La designación de los cojinetes consiste en dirigir el movimiento de los ejes y de los árboles que están colocados en ellos y soportar los esfuerzos actuantes sobre estos elementos. De acuerdo con la naturaleza del rozamiento entre las superficies ajustables, los cojinetes se dividen en cojinetes de rozamiento deslizante y cojinetes de rozamiento rodante o, más usualmente llamados, cojinetes de contacto plano y cojinetes de contacto rodante. La elección del tipo de cojinete (de contacto plano o de contacto rodante) dependo de muchos factores tecnológicos y de explotación, así como de la estructura y construcción del conjunto que se diseña. En muchos casos es posible aplicar con igual éxito los cojinetes de ambos tipos (de contacto plano y do contacto rodante). Las pérdidas por rozamiento durante el período estable de trabajo de la máquina no pueden ser mayores en el cojinete de contacto plano que las que podrían tener lugar en el mismo caso en un cojinete de contacto rodante, si se observan las condiciones debidas de lubricación. La debida lubricación en el cojinete de contacto plano proporciona a éste una valiosa calidad en relación a su funcionamiento: cuanto mayor sea la velocidad de giro del árbol, tanto mayor será la capacidad de carga del cojinete. El aumento de número de revoluciones del árbol instalado sobre cojinetes de contacto rodante reduce más o menos bruscamente la duración do éstos a una carga dada. Los cojinetes de contacto plano pueden dirigir con mayor exactitud el árbol, puesto que la cantidad de elementos que influyen en la precisión es menor en estos cojinetes que en los de contacto rodante. La lubricación do los cojinetes de contacto rodante se puede realizar en grandes intervalos; por eso, estos cojinetes no precisan de los dispositivos engrasadores (a veces, muy complejos) que deben llevar obligatoriamente los cojinetes de contacto plano. El factor principal que determina la magnitud de la fuerza de resistencia al giro del árbol, a una carga dada sobro el cojinete, es decir, a la magnitud de la fuerza de rozamiento, es el coeficiente de rozamiento de deslizamiento /. Este coeficiente depende de una serie de factores vinculados con la naturaleza de las superficies conjugadas y de las propiedades de la capa intermedia que está entre estas superficies. So distinguen cuatro tipos de rozamiento resbaladizo: seco, semiseco, mixto y líquido.

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Page 1: Co Jinetes

Introducción

La designación de los cojinetes consiste en dirigir el movimiento de los ejes y de los árboles que

están colocados en ellos y soportar los esfuerzos actuantes sobre estos elementos.

De acuerdo con la naturaleza del rozamiento entre las superficies ajustables, los cojinetes se

dividen en cojinetes de rozamiento deslizante y cojinetes de rozamiento rodante o, más

usualmente llamados, cojinetes de contacto plano y cojinetes de contacto rodante.

La elección del tipo de cojinete (de contacto plano o de contacto rodante) dependo de muchos

factores tecnológicos y de explotación, así como de la estructura y construcción del conjunto que

se diseña. En muchos casos es posible aplicar con igual éxito los cojinetes de ambos tipos (de

contacto plano y do contacto rodante).

Las pérdidas por rozamiento durante el período estable de trabajo de la máquina no pueden ser

mayores en el cojinete de contacto plano que las que podrían tener lugar en el mismo caso en un

cojinete de contacto rodante, si se observan las condiciones debidas de lubricación.

La debida lubricación en el cojinete de contacto plano proporciona a éste una valiosa calidad en

relación a su funcionamiento: cuanto mayor sea la velocidad de giro del árbol, tanto mayor será la

capacidad de carga del cojinete.

El aumento de número de revoluciones del árbol instalado sobre cojinetes de contacto rodante

reduce más o menos bruscamente la duración do éstos a una carga dada.

Los cojinetes de contacto plano pueden dirigir con mayor exactitud el árbol, puesto que la

cantidad de elementos que influyen en la precisión es menor en estos cojinetes que en los de

contacto rodante.

La lubricación do los cojinetes de contacto rodante se puede realizar en grandes intervalos; por

eso, estos cojinetes no precisan de los dispositivos engrasadores (a veces, muy complejos) que

deben llevar obligatoriamente los cojinetes de contacto plano.

El factor principal que determina la magnitud de la fuerza de resistencia al giro del árbol, a una

carga dada sobro el cojinete, es decir, a la magnitud de la fuerza de rozamiento, es el coeficiente

de rozamiento de deslizamiento /. Este coeficiente depende de una serie de factores vinculados

con la naturaleza de las superficies conjugadas y de las propiedades de la capa intermedia que está

entre estas superficies.

So distinguen cuatro tipos de rozamiento resbaladizo: seco, semiseco, mixto y líquido.

Page 2: Co Jinetes

Clasificación

Según sea la dirección de las cargas a soportar se distinguen los cojinetes: radiales, radiales-axiales

y axiales.

Cojinetes radiales son los soportes que van cargados por fuerzas transversales a través del muñón

o del pivote; se llaman ranguas los topes que van cargados por fuerzas axiales a través del talón.

En la imagen siguiente se da una clasificación ejemplar de los cojinetes según sus síntomas

principales.

Los cojinetes cerrados van dotados de casquillos de material antifricción (fundición, bronce, etc.),

los cuales se ajustan a presión o se hacen prisioneros en el cuerpo del cojinete con un tornillo de

retención a) y e).

Los cojinetes de la imagen a) y e) se emplean para los árboles de marcha lenta y poco cargados.

Las insuficiencias principales de los cojinetes de este tipo estriban en la necesidad de introducir el

muñón por la testa y en que no se puede compensar el aumento de las holguras del cojinete a

medida que se desgasta éste.

Estos cojinetes se dotan de casquillos partidos c) con la superficie exterior cuneiforme, para

aumentar su duración de servicio. Estos casquillos están ranurados a lo largo por tres (o más)

generatrices y seccionados longitudinalmente por la cuarta. Desplazando el casquillo a lo largo del

eje con el auxilio de una tuerca, su diámetro disminuye, compensando de este modo el huelgo que

se formó, debido al desgaste.

Los cojinetes de esta construcción se aplican vastamente en las máquinas herramienta (tornos,

tornos revólver, fresas, etc.).

Los cojinetes partidos están exentos de las insuficiencias que se han indicado.

Page 3: Co Jinetes
Page 4: Co Jinetes

Cojinetes Horizontales

Dirección de la carga conocida y constante

Carga hacia abajo o dentro del segmento más bajo de 60°, como en el caso de los cojinetes con

anillo aceitador .

Cojinetes con anillo aceitador

Carga a un ángulo de más de 45 ° respecto de la línea de centros vertical

Cojinetes con anillo aceitador

Page 5: Co Jinetes

La entrada del aceite puede estar en cualquier parte dentro del sector sin carga.

.

Aceite introducido a través del centro del árbol que gira.

Cuando los cojinetes de motor eléctrico con anillo aceitador van a ser sujetos por el usuario a

cargas por medio de bandas que varían desde verticales hacia abajo hasta horizontales» ha tenido

mucho éxito un tipo continuo de ranura para aceite, dado a conocer por la General Electric Co.

No hay puntos críticos con esta ranura, ya que sólo un pequeño porcentaje de la superficie de

metal babbitt es removido a lo largo de cualquier línea axial.

Page 6: Co Jinetes

Cojinetes con movimiento oscilatorio

DIRECCIÓN DE LA CARGA CONSTANTE

Ninguna película de aceite puede formarse debido a la pequeña velocidad de deslizamiento y

existirá lubricación límite. Las ranuras axiales en el sector cargado distribuyen el lubricante a todas

las parles del cojinete y evitan los puntos secos.

Ranuras Axiales

DIRECCIÓN INVERTIDA DE LA CARGA DURANTE LA OSCILACIÓN

Es posible la lubricación de película fluida, al menos durante parte del movimiento, debida al vacío

causado por el árbol que se mueve de un lado a otro.

En la imagen siguiente se muestran las ranuras que pueden modificarse para adaptarlas a las

condiciones locales. Esta disposición también es aconsejable para los cojinetes bajo una carga que

se invierte en dirección periódicamente, sin rotación del cojinete. La lubricación, entonces puede

proveer un colchón de aceite para suavizar los choques.

Page 7: Co Jinetes

Ranuras Adaptables a condiciones locales

Cojinetes sin aceite

Es el término aceptado para los cojinetes que contienen auto-lubricantes en forma sólida o líquida

en su material. El grafito, el disulfuro de molibdeno y el teflón se usan como lubricantes sólidos en

un grupo y otro grupo consta de estructuras porosas (madera, metal) que contiene aceite, grasa o

cera.

Tipos de cojinetes sin aceite

Page 8: Co Jinetes

Cojinetes lubricados con grafito

(Cojinetes de puentes, poleas con ranuras, ruedas de trole, aplicaciones a altas temperaturas) en

general constan de bronce (para cojinetes) fundido como una estructura soporte que contiene

varios diseños traslapados de ranuras que se llenan de grafito. El grafito se mezcla con un

aglomerante, y la masa plástica se prensa, dentro de las cavidades, hasta lograr la dureza de la

mina de un lápiz; 45% del área del cojinete puede ser grafito. Se usan también agujeros taladrados

para llenar los cojinetes de bronce con grafito en forma plástica o con tapones preformados de

grafito. El bronce en tiras con indentaciones o ranuras llenas con grafito se usa en forma de lámina

o arrollado a tope a un buje cilíndrico.

Ejemplos de Cojinetes lubricados con grafito

Page 9: Co Jinetes

Cojinetes de madera dura

Los cojinetes de madera dura que contienen lubricantes son de palo santo, el cual tiene una goma

natural o de arce duro que se impregna con aceite, grasa o cera. Los cojinetes de palo santo para

hélices se emplean para barcos y en la industria química; los cojinetes de arce duro se usan para

poleas sueltas, en maquinaria textil, bloques exprimidores y usos similares.

Cojinetes de madera

Cojinetes de metal poroso

Los cojinetes de metal poroso, comprimidos de polvos metálicos y sinterizados, contienen hasta

35% de lubricante líquido. El metal poroso consta, en general, de bronce de cobre-estaño 90-10

con 1 ½ % de grafito. Estos cojinetes no requieren ranuras para aceite, ya que la capilaridad

distribuye el aceite y mantiene una película de éste. Si se debe suministrar lubricación adicional de

un depósito de aceite, éste se absorberá a través de la pared porosa según se requiera. Para altas

temperaturas en que el aceite se carbonizará, se usa un porcentaje más elevado de grafito (6 a

15%).

Se usan los cojinetes de metal poroso en donde los cojinetes simples de metal son imprácticos a

causa de la falta de espacio o inaccesibilidad para la lubricación, como en los generadores y

motores automotrices y los motores de aspiradoras al vacío.

Cojinete de Metal Poroso

Page 10: Co Jinetes

Cojinetes de Empuje

A bajas velocidades, los resaltos o collarines de los árboles cargan contra anillos de soporte planos.

La lubricación puede ser semifluida y la fricción es comparativamente alta.

Para collarines de acero endurecido sobre anillos de bronce, con servicio interrumpido, son

permisibles presiones hasta de 2000 lb/pulg2 (13 790 kN/m2); para operación continua de baja

velocidad, 1500 lb/pulg2 (10 341 kN/m2); para collarines de acero sobre anillos de metal babbitt,

200 lb/pulg2 (1378.8 kN/m2). En los cojinetes de empuje de múltiples collarines, los valores se

reducen en forma considerable, a causa de la dificultad para distribuir la carga en forma pareja

entre los varios collarines.

El rendimiento de los anillos de empuje de cojinetes se mejora mucho con la introducción de

ranuras con rebajos troncocónicos a los lados, como se muestra en la imagen siguiente. Los

rebajos se extienden a cada lado de la ranura. El ángulo de inclinación de estos rebajos es muy

ligero, de manera que se forma una película de aceite a presión entre el anillo del cojinete y el

collarín del árbol.

Collarín de empuje con ranuras provistas de rebajos troncocónicos

Para altas velocidades o donde son esenciales las pérdidas por fricción bajas y desgaste lento, se

usan los cojinetes de empuje segmentados y pivotados (cojinete de empuje Kingsbury o cojinete

Mitchell en Europa). Los elementos del cojinete en este tipo son zapatas incunables que descansan

sobre botones de acero duro montados sobre el alojamiento del cojinete. Las zapatas están libres

para formar automáticamente una película de aceite en forma de cuña entre la superficie de la

zapata y el collarín del árbol.

Page 11: Co Jinetes

Mitad izquierda de cojinete de empuje horizontal para carga en cualquiera de las dos direcciones axiales

Media sección del montaje para cojinete de empuje vertical

Page 12: Co Jinetes

Cojinetes Deslizantes

Todos los cojinetes deslizantes (a) para desgastarse a nivel deben tener las partes deslizantes de

longitudes casi iguales. Los cojinetes que se fabriquen de esta manera no se desgastarán fuera de

nivel. Se efectúa la lubricación de varios modos; un método aceptable es el que se muestra en la

Imagen (b). Las correderas cortas en muchas máquinas-herramienta se lubrican por medio de

zapatas de lubricación o por aplicación directa del aceite. El peso de la mesa con el de la pieza de

trabajo y el empuje de la herramienta causan el desgaste del fondo y de los lados de las guías. Para

compensar el desgaste en ambas direcciones, los cojinetes algunas veces se fabrican en forma de

V, como se muestra en la imagen (c). Los cojinetes más simples de las máquinas-herramienta es-

tán provistos para ajustes como se muestra en la Imagen (d), de los cuales hay muchas

modificaciones. Las aplicaciones recientes comprenden la lubricación hidrostática en las correde-

ras de máquinas-herramienta y han tenido mucho éxito.

(a) (b)

(c)

Page 13: Co Jinetes

(d)

Cojinetes Lubricados Con gas

Las ecuaciones anteriores para la capacidad de soportar carga, ei espesor de película, la fricción y

el flujo, pueden aplicarse para líquidos de procesos, pero para los gases deben tenerse en cuenta

los efectos de la compresibilidad.

A causa del gran valor de los cojinetes lubricados con gas para aplicaciones especiales, y con el fin

de analizar los métodos para manejar la acción de la compresibilidad, en seguida se presenta una

introducción al diseño de los cojinetes lubricados con gas.

Como es natural, si el cambio de presión dentro del juego del cojinete es pequeño comparado con

la presión ambiente, el efecto de la compresibilidad también será pequeño, y pueden usarse las

ecuaciones para lubricación basadas en los líquidos.

La chumacera cilindrica simple (360°) es el menos estable de los diseños posibles de cojinetes. Se

ha logrado el control del remolino de "media frecuencia" y se ha elevado el umbral de

inestabilidad mediante la modificación de la geometría del cojinete simple. La modificación más

sencilla es la inserción de ranuras axiales. Los cojinetes con tres o cuatro de estas ranuras han

tenido mucho éxito.

En la imagen siguiente se ilustra un cojinete típico de tres ranuras (de tres sectores). Es posible

que no sean necesarias las tres ranuras para suministrar aceite.

Page 14: Co Jinetes

Cojinete de maguito en sectores

A menudo se emplean cojinetes elípticos en los rotores de turbogeneradores grandes, en los que

las cargas son en esencia unidireccionales, debido a la gravedad.

Cojinete elíptico (juego muy exagerado)

Page 15: Co Jinetes

Cojinete descentrado (juego muy exagerado)

Page 16: Co Jinetes

Asociaciones Internacionales

ASTM A295 / A295M - 09 Standard Specification for High-Carbon Anti-Friction Bearing Steel

ASTM A866 - 09 Standard Specification for Medium Carbon Anti Friction Bearing Steel

ASTM A756 - 09 Standard Specification for Stainless Friction Bearing Steel

ASTM A485 - 09 Standard Specification for High Hardenability Antifriction Bearing Steel

ASTM A534 - 09 Standard Specification for Carburizing Steels for Anti Friction Bearings

ASTM B438 - 08 Standard Specification for Bronze Base Powder Metallurgy (PM) Bearings (Oil

Impregnated)

ISO 12301:2007

Plain bearings -- Quality control techniques and inspection of geometrical and material quality

characteristics

ISO 10792-3:1995

Aerospace -- Airframe spherical plain bearings in corrosion-resisting steel with self-lubricating liner

ISO 4384-2:2011

Plain bearings -- Hardness testing of bearing metals

ISO 6281:2007

Plain bearings -- Testing under conditions of hydrodynamic and mixed lubrication in test rigs

Page 17: Co Jinetes

ISO 16287:2005

Plain bearings -- Thermoplastic bushes -- Dimensions and tolerances

ISO 7146-1:2008

Plain bearings -- Appearance and characterization of damage to metallic hydrodynamic bearings

ISO 6281:2007

Plain bearings -- Testing under conditions of hydrodynamic and mixed lubrication in test rigs

ISO 4378-2:2009

Plain bearings -- Terms, definitions, classification and symbols

ISO 6280:1981

Plain bearings -- Requirements on backings for thick-walled multilayer bearings

ISO 7148-1:1999 Plain bearings -- Testing of tribological behaviour of bearing materials. Testing of bearing metals

Jonathan Melo Peña

Las medidas tecnológicas de alargar la duración de servicio de los cojinetes reside en la ejecución

exacta de las formas constructivas y de las dimensiones dadas de las pieza en los dibujos

industriales, de la calidad de la fabricación de las superficies antifricción, del acabado del

mecanizado y de la exactitud del montaje.

El desgaste en el conjunto de un cojinete influye en el funcionamiento del mismo cojinete debido

al cambio que sufre la forma geométrica de las superficies en movimiento relativos, además todos

los materiales de antifricción influyen en como realiza la función el cojinete, el desgaste sufrido

por una superficie en un cojinete de contacto plano incluso si estos trabajan en condiciones de

rozamiento liquido es prácticamente imposible.