Cojinetes

COJINETES, RODAMIENTOS Y SELLOSndice

CONTENIDOPg.

COJINETES:02

Generalidades. 2

Elementos de un Cojinete:3

Cuerpos del Cojinete.3

Bujes. Tipos.3-4

Lubricantes para Cojinetes.4

Cojinetes de Deslizamiento5

Segn la direccin de la carga5

Segn la lubricacin.6

Segn el lubricante o dispositivo lubricador. 6

Materiales usados en cojinetes.8

Mantenimiento de los Cojinetes15

Cojinetes lubricados con anillo de aceite15

Cojinetes lubricados por neblina de aceite de purga o puro, opcional17

Cojinetes de bolas y manguito18

RODAMIENTOS:19

Definicin 19

Caractersticas y clasificacin general.20

Tipos de Rodamientos.20

Montaje y Desmontaje. Precauciones a tener en cuenta en el montaje de los rodamientos22

Mantenimiento de un rodamiento24

Inspeccin y limpieza de rodamientos:24

Designaciones 25

Almacenamientos de rodamientos de repuestos. 26

Alineacin de ejes en acoplamientos de mquinas27

SELLOS:28

Partes de un sello28

Tipos de sellos29-32

Factores que intervienen en el dao a los Sellos32

Aplicacin de sellos mecnicos33

Mantenimiento de los sellos 33

Empacaduras correctas para cada clase de trabajo35-36

INVESTIGACIN DE AVERAS37-39

JUEGOS DE FUNCIONAMIENTO MNIMO40

CONSEJOS SOBRE LA SEGURIDAD DEL OPERADOR Y EL EQUIPO41-42

COJINETES Generalidades

Son puntos de apoyo de ejes y rboles para sostener su peso, guiarlos en su rotacin y evitar deslizamientos.

Los cojinetes van algunas veces colocados directamente en el bastidor de la pieza o mquina, pero con frecuencia van montados en soportes convenientemente dispuestos para facilitar su montaje.

Dependiendo del montaje del rbol/eje con los cojinetes, el material del que estn hechos los cojinetes influye o no a la hora de su colocacin, y posterior funcionamiento de toda la transmisin. Si se consigue mantener continuamente separados el rbol y el cojinete por medio de una capa de lubricante evitando todo contacto slido entre superficies de deslizamiento, entonces el material del que estn formados no influye en nada sobre dicha calidad. Sin embargo, el rozamiento fluido depende de unas condiciones de velocidad, carga y temperatura. De esta manera, para las velocidades bajas (arranque y parada), los cojinetes giran en sentido de rozamiento mixto cuando no seca, haciendo inevitable el contacto directo entre las superficies de friccin.

Por lo anteriormente mencionado, se han de tener en cuenta unas cualidades importantes que ayuden a la construccin de los cojinetes:

El material debe tener un coeficiente de rozamiento reducido.

El material tiene que ser un buen transmisor del calor para que no se produzca una acumulacin excesiva de calor, daando o perjudicando el ajuste creado.

El material debe poder una cierta dureza que ayude a soportar, sin que se deforme el cojinete, la carga que puede actuar sobre l.

Elementos de un cojinete:

Cuerpo de soporte del cojinete. Los soportes constan de una base con un agujero para el eje y una tapa que va atornillada. Se fabrican en dos diseos dependiendo del tamao. Los soportes con un tamao hasta 13 tienen una base triangular. Los soportes con un tamao a partir de 15 tienen una base cuadrada. Segn la forma de la base del soporte, stos estn fijados a la superficie de apoyo con tres o cuatro tornillos.Los soportes se pueden suministrar para disposiciones en los extremos del eje o para disposiciones en ejes pasantes.

BujesSon elementos esenciales de un cojinete ya que ellos son los que permiten una verdadera autolubricacin. Ideal para aplicaciones de de alta carga durante un largo plazo. Tienen ventajas adicionales como: alta resistencia a la corrosin y bajos coeficientes de friccin.

Tipos de bujes:

Bujes de Metal Polvo: Bujes sinterizados, autolubricantes reducen costos dando un plazo ms largo de funcionamiento entre los tiempos de mantenimiento. Fabricados en varios metales incluyendo: bronce, hierro, otras aleaciones y metales.

Bujes de Metal Slido: Bujes de bronce o de acero slidos. Adecuados para soportar aplicaciones con altas cargas y poca velocidad. Las opciones de lubricacin incluyen: PTFE slido, libres de grafito lubricante o surcos de aceite.

Bujes Plsticos: Libres de aceite y autolubricados, disponible en una gama de polmeros diseados en funcin de la aplicacin. Son de bajo costo si se les compara con los bujes metlicos, los bujes plsticos son ideales para aplicaciones livianas y libres de mantenimiento. Lubricantes para cojinetes.

Los aceites de Petrleo y las grasas han sido reforzados con aditivos qumicos a fin de que puedan reducir el desgaste en los elementos de maquinaria sometidos a un serio esfuerzo tales como engranajes y levas. Esos aditivos qumicos pueden ser naftenato de plomo, cloro, azufre, fsforo o materias similares. De ordinario se utilizan como aditivos compuestos que contienen estos elementos para formar, por reaccin con la superficie del metal. Cloruros, sulfuros y fosfuros que tienen una baja resistencia al cizallamiento y protegen la superficie del desgaste y la abrasin.

El factor ms importante para establecer las caractersticas de rendimiento del cojinete lo constituye a menudo el mtodo de engrase y la cantidad del mismo. Por ejemplo, al faltar el lubricante, el gorrn y el cojinete frotan uno contra el otro en seco. La friccin y el desgaste son relativamente altos, el coeficiente de rozamiento de un eje de acero al frotar con un cojinete de bronce, por Ej., puede ser en seco de 0.3. Si estn lubricados. Aunque slo sea en pequea cantidad, el aceite se reparte por las superficies y, segn sea su composicin qumica, el coeficiente puede ser reducido a 0.1. Si el cojinete se engrasa en abundancia, de manera que haya incluso un exceso, es posible lograr una pelcula de presin constante en el espacio libre. Estas presiones pueden ser suficientes para soportar una carga considerable y mantener separadas las superficies flotantes del cojinete ste es el tipo de cojinete clsico de una cigea de motor de automvil. Las presiones de estos cojinetes alcanzan y exceden los 175 kg/cm, y con algn cuidado las piezas duran casi indefinidamente. Siempre que el aceite est limpio y libre de partculas abrasivas y que los materiales no se deterioren por fatiga, desgaste o corrosin.

Los tipos de engrasadores que en general resultan insuficientes para lograr una pelcula fluida continua son, por Ej., las aceiteras, los engrasadores de goteo y los cojinetes con empaquetadura y con estopa de fieltro.

Los tipos de engrase que proporcionan una lubricacin abundante son los sistemas de anillos, lubricacin por bao y engrase a presin. El coeficiente de friccin de un cojinete con una pelcula fluida continua puede llegar a ser slo de 0,001.

Cojinete de Deslizamiento Segn la direccin de la carga:

Segn la direccin de la carga los cojinetes se clasifican en:

Los cojinetes radiales:no impiden el desplazamiento axial del eje, sino slo aqullos perpendiculares al mismo, es decir, los que tienden a separarlo del punto de sujecin. Por ello, suministran lafuerza perpendicular al ejenecesaria para evitar que el eje deje de pasar por el punto. Los cojinetes axiales:impiden el movimiento axial de un punto del eje; por lo tanto, son capaces de proporcionar la fuerza necesariaen la direccin del eje. Los cojinetes mixtos:hacen al mismo tiempo el efecto de los cojinetes radiales y axiales.

Segn la lubricacin:

Segn las condiciones de lubricacin que se establecen durante su funcionamiento:

Hidrodinmica: Las superficies del cojinete y el rbol estn separadas totalmente por una cua de lubricante que se forma debido al movimiento relativo entre ambas superficies, y depende de las caractersticas del movimiento, de la magnitud y direccin de la carga en el cojinete y de las propiedades del lubricante empleado.

Hidrosttica: Se logra la separacin de las superficies garantizando un suministro lubricante a presin en la zona de contacto.

Lmite: Se produce el contacto entre las crestas superficies del cojinete y el mun en la zona de contacto. Segn lubricante o dispositivo lubricador:

La funcin de los lubricantes es disminuir las prdidas por rozamiento y el desgaste de las superficies de los elementos en movimiento que componen el cojinete. El lubricante es tambin importante para disipar el calor que se produce durante el funcionamiento, trasladar los productos del desgaste, y proteger las piezas contra la corrosin. Los lubricantes ms conocidos son los aceites y las grasas.

Los aceites son lubricantes lquidos, que sustituyen el rozamiento exterior de los cuerpos slidos por el rozamiento entre las capas interiores del fluido y son capaces de evacuar grandes cantidades de calor. Comnmente se emplean aceites derivados del petrleo, aunque para la lubricacin de los cojinetes pueden emplearse otros lquidos en los cuales es necesario que trabaje el cojinete, como el agua salada en los timones de las embarcaciones. En ese caso el rbol y el cojinete deben fabricarse de un material adecuado al medio, rboles de acero inoxidables y cojinetes de madera o caucho.

En los casos de cojinetes que trabajan en lubricacin hidrodinmica es importante dedicar gran atencin a la viscosidad, propiedad que indica el rozamiento interior de los lquidos, es decir la resistencia al desplazamiento relativo de las capas del fluido. Caractersticas propias de los lubricantes tambin son: temperatura de inflamacin, temperatura de congelacin, untuosidad etc.

Para reducir la dependencia de la viscosidad con la temperatura, aumentar la resistencia de la pelcula de aceite o mejorar otra de las cualidades de los lubricantes se emplean los aditivos. Los aditivos son compuestos qumicos cuya funcin es mejorar las propiedades naturales de los lubricantes, estos pueden ser aceites de origen animal o vegetal, compuestos sulfurosos, de cloro o flor. Entre las funciones atribuidas a los aditivos deben ser sealadas su accin como limitadores del deterioro del lubricante a causa de fenmenos qumicos ocasionados por las condiciones del entorno o su actividad, la proteccin de la superficie lubricada contra la agresin de contaminantes y mejorar las propiedades fsico qumicas del lubricante.

Los aditivos pueden ser clasificados en:

Aditivos que actan sobre las propiedades fsicas.

Aditivos que actan sobre las propiedades qumicas.

Aditivos que modifican propiedades fsico-qumicas.

Entre los aditivos que actan sobre las propiedades fsicas de los lubricantes tenemos, los que mejoran el ndice de viscosidad (polisobutenos, copolmeros de aquil metacrilato) y los depresores del punto de congelacin (polmeros, copolmeros de aquil metacrilato, poliacrilamidas).

Materiales usados en cojinetesLos materiales para cojinetes deben ser seleccionados atendiendo a las condiciones de trabajo, el tipo de lubricacin, el lubricante que emplea y los materiales del rbol que se apoya en l. Los rboles por lo general son ms caros y complejos de elaborar, como es el caso del cigeal, y por eso se fabrican de materiales ms resistentes que los cojinetes.

Los rboles y ejes, para garantizar un buen funcionamiento del cojinete, deben tener alta dureza y buen acabado superficial. Los aceros de medio carbono, con un adecuado tratamiento trmico, garantizan esas propiedades y son muy usados en la construccin de rboles y ejes (pueden tener una dureza de 40 a 50 HRC). Para algunas aplicaciones puede emplearse hierro fundido de alta resistencia. Cuando se necesitan rboles del menor dimetro posible, pueden emplearse aceros aleados, que con tratamiento trmico o termoqumico, puede alcanzar una dureza superficial de 55 a 60 HRC.

Para completar el par de friccin, proporcionando buenas condiciones de trabajo el material del cojinete debe cumplir con la mayora de las siguientes condiciones:

Elevado poder antifriccin (Bajo coeficiente de rozamiento en el material del mun para evitar grandes prdidas de potencia y elevacin de temperatura en el cojinete).

Alta resistencia al desgaste.

Alta resistencia a la fatiga.

Buena adaptabilidad funcional (esto permite reducir las presiones locales debido a las deformaciones elsticas y errores de fabricacin).

Alta conductividad trmica (posibilita la disipacin de mayor cantidad de calor al exterior del cojinete).

Bajo coeficiente de dilatacin trmica (garantiza menores variaciones de las holguras durante el funcionamiento).

Bajo mdulo de elasticidad.

Buena maquinabilidad.

Capacidad de fundirse con facilidad.

Alta resistencia a la corrosin.

Capacidad de formar y restituir pelculas de lubricante en su superficie. Adems es muy importante tener en cuenta el costo del cojinete que comprende fundamentalmente dos aspectos, los gastos en la fabricacin del elemento y los del material.

Materiales ms empleados en la construccin de cojinetes:

Bronce:

Aleacin de cobre, que puede contener como elementos aleantes el estao, el plomo, y en pequeas cantidades el fsforo y nquel. Es tpico en para los cojinetes de deslizamiento una aleacin de un 1215% de estao en caso de aplicaciones con presiones y velocidades medias. En aplicaciones de altas presiones a velocidades medias es usual el empleo de una aleacin de plomo (bronce al plomo).

Las propiedades fundamentales del bronce son:

Alta resistencia a la fatiga.

Punto de fusin relativamente alto.

Mayor dureza que los babbitt y menor adaptabilidad funcional.

Requieren buena lubricacin.

Sus pocas posibilidades de adaptacin funcional, en comparacin con otros materiales para cojinetes, hacen que sea peligrosa la aparicin de partculas de desgaste duras en el lubricante que pueden provocar desgaste adhesivo.

Pueden fabricarse casquillos de bronce al estao, para cargas altas y velocidades medias, o al bronce se le puede adicionar plomo para disminuir el desgaste en los rboles, aunque esto hace a la aleacin menos resistente a la corrosin.

Tambin son usados cojinetes de bronce sinterizados y autolubricados impregnados en aceite, con un 20 o 30% de aceite. Estos materiales hacen al cojinete silencioso, fiable y con pocos requerimientos de mantenimiento, pero a su vez son extremadamente frgiles.

Ejemplos de bronces:

SAE 797 (80% Cu, 10% Pb, 10% Sn)

SAE 799

SAE 48,

Segn la norma GOST-R:

Br OF 6.5-0.15 (6-7% Sn, 0.1-0.15% P)

Br OS 10-10 ( 9-11% Sn, 9-11% Pb)

BOTsS3-12-5 (2-4/ Sn, 11-13/ Zn, 4-6/ Pb)

Aleaciones de cobre estao y plomo (Sn 1.5%, Pb 22%, Cu el resto) son empleadas en la actualidad como recubrimientos de los casquillos de acero en los cojinetes. Estas capas pueden ser posteriormente cubiertas por aleaciones de estao y plomo con un bajo porciento de cobre (Sn 10%, Cu 2%, PB el resto Sn 10%, Cu 5%, Pb el resto), para conferirle las virtudes del metal blanco. Sobre el casquillo de acero laminado se deposita por fundicin la capa de aleacin Pb-Sn-Cu, con una barrera de nquel depositada por electrodeposicin, al igual que la capa de deslizamiento PbSn-Cu, y la proteccin de aleacin Pb-Sn. Estas aleaciones tiene buena conductividad trmica, buena capacidad de carga (18MPa) con velocidades mximas de aplicacin del orden de 12m/s. Deben emplearse con eje de durezas superiores a 250 HB y en condiciones de lubricacin hidrodinmicas.

Babbitt:

Aleaciones con base estao y plomo, tambin llamadas metal blanco. Se emplean como revestimiento debido a su poca rigidez.

Propiedades:

Baja dureza.

Gran plasticidad.

Buena susceptibilidad funcional.

Baja resistencia a la fatiga.

Bajo punto de fusin.

Buena conductividad trmica

Buena capacidad para retener pelculas de lubricantes.

Se considera el babbitt B83 (GOST), que contiene 81-84 %de estao, 11% de antimonio, 6% de cobre, un excelente metal antifriccin y resistente a las cargas de choque. Las partculas de desecho de los cojinetes de babbitt son blandas.

Para lograr buena resistencia a la compresin en cojinetes de babbitt es necesario disminuir el espesor de la capa depositada, por ejemplo para babbitt base estao la resistencia a la compresin en cojinetes con un capa de 0.5 mm de espesor es de 8.3 MPa y para 0.1 mm de 29.4 MPa.

En cojinetes para motores se recomiendan espesores de 0.25 a 0.4 mm para babbitt con base plomo o estao.

Ejemplo:

GOST B89 (88-90% Sn, 7-8% Sb, 2.5-3.5% Cu,