induccion al producto cojinetessilverline.com.mx/pdf/induccoj.pdf2. el cojinete dentro del motor. la...

INDUCCIONAL PRODUCTO

COJIN

ETES

INDICE DE CONTENIDO

PAGINA

INTRODUCCION

EL PRINCIPIOEL COJINETE DENTRO DEL MOTOR

1. CICLO DE POTENCIA DEL MOTOR. 52. EL COJINETE DENTRO DEL MOTOR. 63. PROPIEDADES REQUERIDAS EN UN BUEN COJINETE. 74. ALEACIONES DE LOS COJINETES. 85. COJINETES DE ALUMINIO SOBRE RESPALDO DE ACERO. 9

– COJINETES BI-METALICOS 10– COJINETES TRI-METALICOS 11– COJINETES MULTI-METALICOS 12

EL MANUALPRINCIPIOS DE OPERACION DE LOS COJINETES

6. TAREA DE LOS COJINETES DE MOTOR. 137. PRINCIPIO DE OPERACION DE LOS COJINETES. 14

– PLANO-HIDRODINAMICA 148. LUBRICACION MINIMA. 16

– FRICCION MIXTA 169. AREAS DE CARGA PRIMARIA. 17

10. CONDICIONES DE OPERACION DE LOS COJINETES. 1711. AJUSTE DE INTERFERENCIA Y ESFUERZOS. 18

– CONTACTO ENTRE EL RESPALDO Y EL ALOJAMIENTO 1812. DISPOSICION DE LOS COJINETES Y BUJES EN EL MOTOR. 2013. NOMENCLATURA DE LOS COJINETES. 2114. INSTALACION DE LOS COJINETES. 22

– OTRAS CONSIDERACIONES 22– DISPOSITIVOS DE LOCALIZACION 22– APERTURA LIBRE 24– TOLERANCIA DEL COJINETE 25– APRIETE DE LOS PERNOS 27– PRESURIZACION DEL CIRCUITO DE LUBRICACION 29

15. REEMPLAZO DE COJINETES 30

INDUCCION AL PRODUCTO COJINETES PARA MOTOR

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INDICE DE CONTENIDO PAGINA

16. FALLAS PREMATURAS EN LOS COJINETES. 31– INTRODUCCION 31– TOLERANCIAS RECOMENDADAS 32– SUPERFICIE CON FATIGA 33– PARTICULAS EXTRAÑAS EN EL MATERIAL

ANTIFRICCION 34– PARTICULAS EXTRAÑAS SOBRE EL RESPALDO

DEL COJINETE 35– DIAMETRO INTERIOR DEL COJINETE FUERA

DE REDONDEZ 36– “CRUSH” EXCESIVO (MATERIAL DE APRIETE) 37– INSUFICIENTE “CRUSH” 38– TAPAS CAMBIADAS 39– BIELA TORCIDA O ENCORVADA 40– BANCADA DEL MONOBLOCK Y/O CIGÜEÑAL

DISTORSIONADOS 41– MUÑON DEFORMADO 42– BORDES MALTRATADOS 43– ACEITE INSUFICIENTE 44– DESENSAMBLE 45

EL CATALOGOCOJINETES DE CIGÜEÑAL Y COJINETES DE BIELA:

– MARCA DEL MOTOR– TIPO DE MOTOR– NUMERO DE PARTE– DIAMETRO DEL CIGÜEÑAL– DIAMETRO DE ALOJAMIENTO– TOLERANCIA (CLARO DE LUBRICACION)– TORQUE (APRIETE LBS.)

LOS ANEXOSDETALLE DE ESPECIFICACIONES

– EL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA (ANEXO 1)– ALEACIONES (ANEXO 2)– IDENTIFICACION DE LOS COJINETES (ANEXO3)– COMO SE MARCA UN COJINETE (ANEXO 4)– SU EMPAQUE (ANEXO 5)


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INTRODUCCION

Convencida de que la calidad es el único medio que promueve la permanencia en los mercados internacionales, SILVERLINE aplica todos sus esfuerzos, a la producción de artículos de calidad. Esfuerzos que nos mantienen en la línea de las empresas con el éxito, en el entorno del "Comercio del Tercer Milenio".

Desde 1960 SILVERLINE ha estado presente en el desarrollo de productos de alta calidad que satisfacen las necesidades de los mercados automotriz, del transporte, industrial, petrolero y ferroviario.

A través del tiempo SILVERLINE ha empleado en sus sistemas de producción los mayores adelantos en tecnología de manufactura, equipando sus laboratorios de pruebas con tecnología de vanguardia, imprimiendo eficiencia y calidad a todas las actividades de sus líneas de producción.

Estos principios, que caracterizan a los productos SILVERLINE, han hecho posible su aceptación tanto en equipo original, como en el mercado de repuestos.

LOS PRODUCTOS SILVERLINE,SON PRODUCTOS DE CALIDAD RECONOCIDA

EN EL MERCADO NACIONAL Y EN EL EXTRANJERO.

La Calidad SILVERLINE es aplicada a la fabricación de cojinetes, bujes y arandelas para:

– MOTORES DE COMBUSTION INTERNA– MOTORES TURBO-CARGADOS– MOTORES DIESEL,– MOTORES A GASOLINA,– MOTORES DIESEL-ELECTRICOS,– COMPRESORES DE AIRE.

Desde el desarrollo de los motores de combustión interna, se tuvo la necesidad de crear cojinetes para lograr un trabajo satisfactorio; esencialmente, con un material antifricción que reuniera las cualidades indispensables para un mejor rendimiento y evitar daños causados por:

a) Fatiga de la superficie en contacto (material antifricción).b) Partículas extrañas en el aceite lubricante del motor.c) Insuficiencia o degradación de dicho aceite.d) "Crush" apriete excesivo o insuficiente.


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Para tal efecto, la primera generación de cojinetes fue diseñada con un respaldo de acero, con aleación de plomo-estaño (Babbit), el cuál resultó muy popular en las primeras épocas de los motores.

La segunda generación, fue la de cupro-plomo fundido o sintetizado, que mejoró la resistencia a la fatiga y a la temperatura.

La tercera y la más reciente generación, incluye aleaciones de aluminio obtenidas de diferentes combinaciones con otros metales no ferrosos.

Para servir a la creciente y mayor demanda de la industria automotriz, Silverline diseñó y desarrollo este último procedimiento, el cual, debido a su versatilidad, permite la fabricación de cojinetes para todas las variedades de motores existentes. Esto completa las bondades de un excelente producto, que satisface los requerimientos de los motores más modernos.

Silverline produce tres diferentes familias de aleaciones de aluminio, cada una cumple con las normas OEM y SAE, indicados por los fabricantes de motores, como sigue:

TI = Trabajo Intermedio:Bimetálicos.- Aleaciones de aluminio-estaño SAE-770; aluminio-silicio SAE-780, ligada a un respaldo de acero, generalmente con recubrimiento electrolítico SAE-19 ó SAE-190, para motores de bajas revoluciones y cargas moderadas, anteriores a los 60's.

AR = Alto Rendimiento:Trimetálicos.- Aleación de aluminio al alto estaño con o sin recubrimiento electrolítico SAE-19 ó SAE-190; para máquinas de altas revoluciones y cargas de trabajo medianas a altas, como Renault, Volkswagen, Nissan, Perkins y Tractores Ford, entre otros.

TP = Trabajo Pesado:Multimetálicos.- Aleaciones de aluminio-cadmio SAE-782; aluminio al alto silicio SAE-321, ligado a un respaldo de acero con recubrimiento grueso electrolítico SAE-190; usados en máquinas de altas cargas y muy revolucionadas como John Deere, Perkins Phaser, Caterpillar, Navi Star, Cummins, etc.

LABORATORIOS:En los laboratorios de Silverline, todas las materias primas adquiridas son probadas dentro de un "Programa de "Aseguramiento de Calidad". Las pruebas son también hechas a los materiales semielaborados siguiendo la ruta hacia la calidad total.

El laboratorio de Pruebas Físicas y Mecánicas Silverline, está equipado con los elementos requeridos para realizar todas las pruebas inherentes a las propiedades físicas y mecánicas, y en particular los análisis metalográficos que garanticen totalmente la calidad de los productos.


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EL COJINETE DENTRO DEL MOTOR

1. CICLO DE POTENCIA DEL MOTOR.

Se entiende como del proceso en el cual se llevan a cabo la Admisión, la Compresión, la Expansión y el Escape del combustible dentro del motor de cuatro tiempos (el más común).

En los motores de gasolina de cuatro tiempos, la combustión se realiza a partir de una chispa eléctrica producida por la bujía. Hoy en día el alto desarrollo tecnológico de este tipo de motores, provoca que trabajen a revoluciones muy altas (6000 rpm) durante

o olargos periodos y a temperaturas en el aceite de hasta 120 C (250 F).

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2 4


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2. EL COJINETE DENTRO DEL MOTOR.

La rotación de una flecha quegira sobre los cojinetes genera la película de aceite a una afta presión, que será mayor que la presión del suministro del aceite y que depende de la resistencia, velocidad y dimensiones del cojinete.

Los cojinetes en motores industriales están sujetos a un patrón de cargas constantes (en magnitud y dirección). En máquinas reciprocantes esto no sucede. El patrón es complejo pues la carga varía durante el ciclo de combustión (en dirección y tamaño).

Para entender lo anterior, imaginemos la flecha moviéndose y girando velozmente dentro del diámetro del cojinete (influenciada por presiones de ignición y fuerza de inercia).

A medida que la flecha se acerca al cojinete, el aceite es empujado hacia delante escapando por los lados del cojinete a través de los espacios libres, generando en la película de aceite, una presión adicional a la que causa la acción hidrodinámica.

El aceite expulsado produce una presión que aumenta el espesor de la película.

La película de aceite soporta la presión y la transfiere sobre la superficie del cojinete, además de lubricar las superficies del eje y del mismo cojinete.

El éxito del trabajo del cojinete, depende de la presión máxima y del espesor mínimo obtenidos, en la película de aceite.

Un cojinete se daña si la presión excede de la soportable por el material del cojinete, o si el espesor de la película de aceite es menor que las crestas máximas de aspereza de las superficies del cojinete y el eje.

A falta de una buena lubricación, el primer tipo de daño es la fatiga provocada por el rozamiento.


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3. PROPIEDADES REQUERIDAS EN UN BUEN COJINETE.

En condiciones de fricción particularmente severas de las superficies en contacto, debido 2a cargas estimuladas por la fuerza de inercia (motores a gasolina 5,000 lbs./pulg ,

2motores Diesel 10,000 lbs./pulg ), la duración del periodo de carga se alarga con relación al ciclo de combustión y la película de aceite entre las superficies se adelgaza con-siderablemente. Por ello debemos tener en cuenta que los cojinetes deben reunir las siguientes características:

– Resistencia a la fatiga– Conformabilidad– Compatibilidad– Resistencia a la corrosión– Incrustabilidad

RESISTENCIA A LA FATIGA:La resistencia del material de recubrimiento debe ser mayor que la presión de la carga dinámica en la película de aceite; mayor que las cargas de explosiones en la cámara de combustión y que las cargas por inercia de las masas rotante y reciprocante de los ejes.

CONFORMABILIDAD:Las imperfecciones y el torcido de flechas, biela, monoblock o cojinete, tienden a desviar una paralela relativa perfecta entre las superficies de la flecha y el cojinete. Entonces, el casquillo del cojinete debe ser capaz de conformarse a la geometría de la superficie aparente que mantenga la presión local de la película de aceite en un nivel consistente con la resistencia a la fatiga de la aleación.

COMPATIBILIDAD:Si el espesor de la película de aceite es muy delgado, las superficies entrarán en-con-tacto. La compatibilidad es la capacidad del material a resistir este "untado" de super-ficies y disminuir la probabilidad de soldadura local entre las áreas que se unen.

RESISTENCIA A LA CORROSION:En condiciones específicas el lubricante tendrá determinado grado de acidez que corroe la superficie del material, por lo que el cojinete debe ser capaz de resistir lo mejor posible este efecto.

INCRUSTABILIDAD:En el aceite de los motores se encuentran partículas de basura que la superficie del cojinete debe ser capaz de encunar con el menor daño posible.


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4. ALEACIONES DE LOS COJINETES.

BABBITT.Aleaciones de plomo-estaño. En las décadas de los 40's y los 50's prácticamente todos los motores usaban cojinetes con aleaciones babbitt. Aun hoy en día es considerada una aleación de antifricción compatible. Sin embargo su bajísima resistencia a la fatiga (1500

2p.s.i. 105kg/cm ) y la falta de capacidad para soportar altas temperaturas, la hacen una aleación inoperante en los motores actuales, que son sometidos a altas cargas de trabajo y temperaturas.

COBRE-PLOMO Y BRONCE-PLOMO.Con este tipo de aleaciones se obtuvo una mayor resistencia a la fatiga, pero se generaron los siguientes problemas:

– No cuentan con buena resistencia a la corrosión.– Son tan duros que dañan el eje, por lo que requieren de un eje con superficie

endurecida.– No tienen buena compatibilidad– No tienen buena incrustabilidad

Estas razones obligaron a crear una sobrecapa o recubrimiento electrolítico (0.001”) de plomo-estaño o bien plomo-indio, que le dotara de las propiedades requeridas. Sin embargo la sobrecapa es tan delgada que tiene las siguientes desventajas:

– Deriva fuerza de la entrecapa.– Las partículas de suciedad y la película de aceite la destruyen fácilmente. Esto deja

la aleación de la entrecapa expuesta a la corrosión y se dañe el eje.

ALUMINIO-ESTAÑO.El vertiginoso desarrollo tecnológico del mundo dio lugar al descubrimiento de aleaciones con base de aluminio (sobre respaldo de acero).

El aluminio es un material homogéneo y versátil que generalmente no requiere sobrecapa electrolítica.

LOS COJINETES CONSTRUIDOS CON ALEACIONES A BASE DE ALUMINIO SOBRE RESPALDO DE ACERO...

”HAN DEJADO EN EL PASADO A LAS DEMÁS ALEACIONES APLICABLES A LOS COJINETES PARA MOTOR”.


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5. COJINETES DE ALUMINIO SOBRE RESPALDO DE ACERO.

Al principio comenzó a usarse en aleaciones con pequeñas cantidades de otro material (como el estaño al 6%). Sin embargo, para mejorar la compatibilidad de la aleación se han aumentado las cantidades de estaño (hasta un 20%).

CONSTRUCCION.Estructura Reticulada. La estructura reticulada de su construcción consiste en que, cada material existe en ella independiente de l otro (por ejemplo estaño libre de aluminio y aluminio libre de estaño), de tal forma que se obtiene un intercambio de las propiedades requeridas en los cojinetes.

Las aleaciones de aluminio-estaño reticulado reunen las siguientes propiedades:

– Son inafectables a la corrosión.

o– Operan a temperaturas mayores a los 200 C.– Tienen la capacidad de encunar cualquier partícula contenida en el aceite.– Cuenta con una gran conformabilidad.– Su compatibilidad es la más alta en material de cojinetes.– Sus propiedades permiten el uso de cualquier tipo eje sin dañarlo.– Su resistencia a la fatiga es superior a la de las aleaciones de cobre-plomo

sinterizado.

Lo anterior, ha ubicado a los cojinetes de aleaciones con base en aluminio como el componente de especificación rigurosa en todas las plantas armadoras de vehículos del mundo.

EN LA REPUBLICA MEXICANA,SILVERLINE FUE EL PRIMER FABRICANTE (Y EL UNICO HOY EN DIA),

QUE CUENTA CON LA TECNOLOGIA CAPAZ DE PRODUCIR COJINETESDE ALEACION ALUMINIO-ESTAÑO RETICULADO (AES020)

Y OTRAS ALEACIONES DE ALUMINIO SOBRE RESPALDO DE ACERO.

Silverline produce cojinetes de diferentes construcciones; según su aplicación y capacidad de carga denominados como:

1. Trabajo Normal /Normal Duty (bimetálicos)2. Trabajo Pesado /Heavy Duty (Trimetálicos)3. Trabajo Ultra-Pesado /Super Duty (Trimetálicos)


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CONSTRUCCION TIPICA DE LOS COJINETES BIMETALICOSPARA TRABAJO NORMAL/NORMAL DUTY

SILVERLINE

1AE8612 (SAE788)2AP9208 (SAE787)

1) MOTORES A GAS TODO USO2) MOTORES AGRICOLAS VEHICULARES

RESPALDO DE ACEROSAE-1010

NOTESE QUE NO HAYINTERCAPA DEULTRA CARGA DEALUMINIO PURO

CAPA ANTIFRICCION ENALEACION DE ALUMINIO


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(SAE-783, ISO-AlSn20Cu)


INTERCAPADE ALUMINIO PUROPARA ULTRA CARGAVS. FATIGA

CAPA ANTIFRICCION ENALEACION DE ALUMINIOSILVERLINE SAE-8020

CONSTRUCCION TIPICA DE LOS COJINETES TRIMETALICOSPARA TRABAJO PESADO/HEAVY DUTY


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BARRERA DE NIQUEL

BARRERA DE ZINC

CAPA ANTIFRICCION ENALEACION DE ALUMINIOSILVERLINE AS9010,(SAE-784/ISO-AlSi11Cu)


CAPAELECTROFORMADA DEPLOMO-ESTAÑO(SAE-192)

RECUBRIMIENTOGENERAL DEPROTECCIONDE ESTAÑO

RESPALDO DEACERO SAE-1010

CONSTRUCCION TIPICA DE LOS COJINETES MULTIMETALICOSPARA TRABAJO ULTRA-PESADO/SUPER DUTY

PRINCIPIOS DE OPERACION DE LOS COJINETES

6. TAREA DE LOS COJINETES DE MOTOR.

Un cojinete soporta una carga y movimiento simultáneamente. El contacto directo entre las superficies deslizantes, resulta en una fricción seca, conduciendo al desgaste excesivo y a la fatiga del material antifricción. La fricción tiene que reducirse mediante la lubricación, con el fin de lograr una adecuada operación del cojinete. La situación ideal se da cuando las superficies del eje y del cojinete están completamente separadas mediante una película de aceite (lubricación hidrodinámica), reduciendo la fricción a unos cuantos puntos porcentuales, comparada con la fricción seca. Aún así, el calor generado por esta baja fricción debe expulsarse con el fin de mantener la película de aceite en una situación estable. Siempre que se tenga un aceite lubricante perfectamente limpio y el material antifricción que pueda sustentar la carga, se puede obtener una habilidad en el motor que resulte prácticamente sin desgaste alguno, alta seguridad de operación y vida prolongada de los cojinetes.

FRICCIONMIXTA FRICCION FLUIDA

VELOCIDAD DE TRANSICION R.P.M.

FR

ICC

ION

PUNTO DETRANSICION

FRICCION ESTATICA


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7. PRINCIPIO DE OPERACION DE LOS COJINETES

PLANO EN LA HIDRODINAMICA.Las condiciones necesarias para obtener la lubricación hidrodinámica se han definido mediante los principios de operación de los cojinetes.

Para que una carga pueda transmitirse radialmente por un cojinete plano, es necesaria una película de aceite de espesor variable; esto es, el eje inicia el giro desalineado del centro del diámetro del cojinete. La figura 1-A muestra un muñón girando dentro de un diámetro de cojinete mayor al muñón, siendo la diferencia de diámetros, la distancia entre ambos. El lubricante llena el volumen creado por la tolerancia. El muñón en rotación arrastra el aceite dentro del claro que se reduce progresivamente, incrementando la presión del lubricante en dirección axial, la presión máxima se aplica sobre la mitad del medio cojinete, disminuyendo también de manera progresiva la presión hacia los extremos del mismo (ver figura 1-B).

MB

B

1-A 1-B

Mz

P

P m

ax.

ho N


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La fuerza sobre el muñón, resultante de la presión de la película de aceite, queda en equilibrio con la carga externa sobre el mismo. Dada a una carga constante en magnitud y dirección, y una velocidad de rotación también constante, el muñón se mantiene en una posición estable, pero desviado del centro del diámetro por la excentricidad “e” del cojinete.

La distancia mínima entre el muñón y la superficie del cojinete, resulta la dimensión de la excentricidad. Cuando los parámetros de operación varían el centro del muñón oscila en un semicírculo. Con poca carga y alta velocidad, el centro del muñón está próximo al centro del diámetro del cojinete; con alta carga y baja velocidad de rotación, el centro del muñón se encuentra más alejado del centro del diámetro del cojinete.

Esto afecta consecuentemente el espesor mínimo de la película de aceite, que es también afectado por otros factores como la carga, la velocidad, las dimensiones del cojinete y la propia viscosidad del aceite. El espesor de la película aumenta cuando: disminuye la carga, aumenta la viscosidad del aceite y cuando se incrementa la velocidad.

Siendo todos los demás elementos iguales, un claro o tolerancia menor resulta también en un espesor mayor de la película de aceite, haciendo deseable una menor tolerancia. Las consideraciones prácticas y limitantes requieren de una determinada tolerancia mínima, que sin embargo, es gobernada por la sensibilidad a la desalineación, imperfecciones geométricas o deflexiones, y por el requerimiento de un flujo mínimo del aceite a través del claro, para el enfriamiento.

Como regla general, el 0.06% del diámetro del muñón es el límite inferior de la tolerancia de los cojinetes de biela; el 0.075% es la tolerancia mínima para los cojinetes principales o de bancada.


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8. LUBRICACION MINIMA

FRICCION MIXTA

Cuando la capacidad hidrodinámica para sostener una carga no es elevada lo suficiente, para mantener separadas las superficies del cojinete y del muñón, se obtiene una fricción mixta como resultado. Mientras no esté presente el lubricante, los picos de las superficies harán contacto. La intensidad del contacto (grado de fricción mixta) depende de la diferencia entre la capacidad de carga y la carga real. Las partículas en el aceite, también pueden ser causa de fricción mixta o son factor agravante.

El alto grado de fricción mixta incrementa la posibilidad de que los cojinetes lleguen a pegarse con el eje.

MUÑON

COJINETE

FRICCION MIXTACONTACTO ENTRE MUÑON Y COJINETE

FRICCION MIXTAINCREMENTADA POR PARTICULAS


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9. AREAS DE CARGA PRIMARIA.

Debido a la variabilidad del espesor de la película de aceite, el desgaste en los cojinetes de motor es más pronunciado en algunas áreas que en otras. Las áreas principales de carga se encuentran la mitad del cojinete de biela (parte superior) y en la mitad del cojinete que corresponde a la tapa de la bancada.

Figura 3Áreas principales de carga

10. CONDICIONES DE OPERACION DE LOS COJINETES.

Cuando un motor no se encuentra funcionando, el peso completo del cigüeñal en conjunto con bielas y pistones, descansa sobre la superficie de la mitad inferior de los cojinetes de bancada.

Al arrancar, el cigüeñal escala sobre los cojinetes por el lado opuesto al sentido de la rotación, bajo las condiciones de la fricción mixta. Una vez que el cigüeñal alcanza la “velocidad de transición”, el muñón y el cojinete se separan por la acción hidrodinámica de la cuña de aceite.

Durante la operación normal del motor, las distintas condiciones de operación como la potencia máxima parcial, el momento de torsión máxima, la alta y baja velocidad en ralentí, etc., resultan en diferente patrones de carga, distintas trayectorias orbitales, provocan, desde luego, diferentes espesores mínimos en la película de aceite.

MITADSUPERIOR

MITADSUPERIOR

AREASDE CARGAPRINCIPAL

AREASDE CARGAPRINCIPAL


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Figura 4Desplazamiento del eje durante el arranque y la velocidad de transición.

11. AJUSTE DE INTERFERENCIA Y ESFUERZOS.

CONTACTO ENTRE EL RESPALDO Y EL ALOJAMIENTOEs necesario un ajuste de interferencia entre el cojinete y la bancada, para tener un buen contacto entre el respaldo del cojinete y su alojamiento. Este contacto es necesario para evitar movimientos del cojinete dentro del alojamiento y obtener una buena transferencia de calor del respaldo del cojinete a la bancada.

La longitud preferencial de las mitades de los cojinetes debe ser mayor a 2 x Sn que la longitud de la bancada.

Figura 5Longitud preferencial del cojinete

MOTOR DETENIDO MOTOR EN ARRANQUE VELOCIDAD DE TRANSICION

Sn Sn


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Esta longitud mayor de los medios cojinetes ocasiona, al momento del ensamble, una extensión de la periferia del diámetro mientras, que al tiempo del apriete (crush), las mitades del cojinete se comprimen elásticamente. Esto resulta en esfuerzos tangenciales de compresión en el cojinete dando una presión radial que obliga al contacto entre el respaldo del cojinete y su alojamiento, manteniéndolos fijos.


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12. DISPOSICION DE LOS COJINETES Y BUJES EN EL MOTOR.

A) Buje de árbol de levas (cojinete de árbol de levas).

B) Buje del perno del pistón (buje en el extremo menor de la biela).

C) Cojinete principal o cojinete de bancada.

D) Cojinete de biela (cojinete en el extremo de mayor diámetro de la biela).

E) Cojinete de carrete (cojinete de bancada con arandela de empuje axial integrada).

BA

C ED


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13. NOMENCLATURA DE LOS COJINETES.1

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4

6

6

89

7

7

5

4

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11

13

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PUNZONADO

MUESCADOFRESADO

LAGRIMA

HOMBRO

CHAFLANEXTERIOR

CHAFLANINTERIOR

CEJAS

CARASDE UNION

BARRENADO

RANURADO

CHAFLAN

1) Diámetro(En estado libre)

2) Largo3) Respaldo4) Espesor5) Diámetro interior6) Orificio para aceite7) Caja para aceite8) Alivio de la muesca9) Muesca10) Cara de empuje11) Canal para aceite12) Pestaña localizadora13) Barreno ciego


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14. INSTALACION DE LOS COJINETES.

CONDICIONES.Antes de proceder con la instalación de cojinetes debe asegurarse que se cumplan los siguientes requisitos:

– Diámetro del alojamiento correcto en dimensión, redondez, rugosidad de la superficie.

– Muñón correcto, en dimensión, redondez, cilindricidad, condición de la superficie (libre de cuarteaduras), integración del orificio del aceite con la superficie, grado de ondulación y grado de rugosidad.

– Alineación de alojamiento en la bancada.

– Paralelismo de los alojamientos en la biela.

– Escuadrado de las caras axiales.

– Limpieza absoluta de todos los componentes del motor.

OTRAS CONSIDERACIONES.El polvo y las partículas extrañas son responsables del 80% de las fallas en los cojinetes. No es suficiente limpiar solamente los componentes de impulso y el exterior del motor. El alojamiento del filtro, la bomba de aceite, la malla de la bomba de aceite, los con-ductos principales y secundarios para el aceite y el cárter del motor, requieren de una limpieza absoluta para retirar todo contaminante. Esto se puede lograr mediante equipo especial o manualmente. En el último caso se requiere de un cuidado extremo.

Los cojinetes nuevos se encuentran generalmente protegidos con una capa de aceite o de grasa. Antes de que se instalen, estos cojinetes deben hundirse en algún solvente como gasolina, keroseno o aguarrás por unos minutos, posteriormente retirar la capa protectora mediante una brocha de cerdas suaves (no debe de frotarse o tallarse la cara de contacto del cojinete).

DISPOSITIVOS DE LOCALIZACIONLas pestañas y los localizadores, se emplean únicamente para situar el cojinete en su posición correcta durante el ensamble. No contribuyen apara lograr el ajuste de interferencia.

Estos dispositivos de localización generalmente se destruyen o deforman cuando la fricción del ajuste de interferencia entre el respaldo del cojinete y el alojamiento es inadecuada.


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UÑALOCALIZADORA MUESCAMUESCA

PERNOPOSICIONADOR

ESPIGAPOSICIONADORA


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APERTURA LIBRE.“Apertura libre” es el exceso de la dimensión del cojinete sobre la cavidad del alojamiento, cuando se mide a la altura de la cara divisoria. No debe confundirse con la altura para aplastamiento.

La apertura libre sirve para facilitar la instalación del cojinete, evitando que este se mueva y salga de su sitio. Un cojinete sin apertura libre o con “apertura libre negativa”, no debe instalarse pues corre el riesgo del contacto entre la superficie de apoyo, próxima al área divisoria de cojinete y muñón. Esto ocasionaría la falla prematura del cojinete.


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TOLERANCIA DEL COJINETE.Es obligatorio un claro correcto para el buen funcionamiento del cojinete. El claro correcto lo proporciona el manual del motor correspondiente.

Se recomienda verificar la tolerancia de los cojinetes después de la reparación o reconstrucción del motor.

Los dos métodos más fáciles son:

Medición del diámetro del muñón con un micrómetro para exteriores, y del diámetro del cojinete, una vez instalado, con un calibrador de precisión para interiores.

Las dos lecturas tomadas del muñón deben promediarse y restarse del promedio de las lecturas tomadas del diámetro interior del cojinete, también promediadas, una vez instalados y los tornillos de la tapa apretados a especificación. La diferencia entre ambos promedios es el claro o tolerancia promedio.

a

a

b b

a

b c


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La verificación de la tolerancia es más fácil y rápida mediante “plastigage”. Es una tira especial, delgada y suave se inserta entre la tolerancia del muñón y el cojinete. La tira de plastigage se ensancha cuando se le comprime al apretar las tuercas de la tapa. El ancho final obtenido es una indicación de la tolerancia, que puede determinarse directamente, mediante una comparación con la escala impresa en el paquete.

Este método únicamente indica en forma aproximada de la magnitud de la tolerancia y no es tan exacto como el primero. En ambos casos, las tapas deben ser apretadas a especificación.

La tolerancia axial del cigüeñal debe determinarse también, véase la tolerancia especificada en el manual del motor. Antes de ensamblar el motor, se debe medir la distancia entre las caras de empuje axial y comparar con el espesor de las arandelas de empuje axial cuando éstas se utilicen. La tolerancia, aparentemente es la diferencia entre las caras de empuje axial del cigüeñal y el monoblock y el espesor total de las arandelas de empuje.

Después de ensamblarse el cigüeñal en la bancada, la tolerancia axial del cigüeñal se puede verificar, empujando el cigüeñal al extremo opuesto al del empuje, y medir el claro con un calibrador de espesores. También se puede medir la distancia de movimiento libre del cigüeñal con un calibrador de carátula.

El claro axial de las bielas se verifica con un calibrador de espesores.


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APRIETE DE LOS PERNOS.El método correcto para el apriete de las tuercas de las tapas y las especificaciones apropiadas se pueden encontrar en el manual de reparación del motor respectivo. En muchos casos el fabricante del motor exige la utilización de tornillos nuevos para la reparación. La verificación del ajuste de interferencia del cojinete se puede lograr mediante la medición del claro entre las caras divisorias de la tapa y el alojamiento.

Esta medición representa, aproximadamente, la diferencia interior del alojamiento del mismo. Los valores normativos existen en el manual del motor o son establecidos a base de la experiencia.

Básicamente la medición se puede efectuar como sigue:

– Instale los cojinetes y apriete los pernos como está especificado.

– Afloje los tornillos de uno o de ambos lados, según el método de medición a emplear.

– Mídase la apertura entre las caras de contacto de la tapa y el cuerpo de la biela, junto al respaldo del cojinete.

La exactitud de este método depende de un buen contacto del respaldo de los cojinetes con sus alojamientos respectivos aun con los tornillos fijos de un solo lado. Aquí se muestra la medición esquemática, para el caso de una biela dividida perpendicularmente, con caras de contacto planas.

DV


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Medición de una biela dividida en forma diagonal y con las caras dentadas.

La figura siguiente muestra en forma esquemática, un método empleado con ventaja, cuando las tapas de los cojinetes de bancada tienen guías laterales o son tan rígidas que no desarrollan apertura alguna cuando se aflojan los tornillos. Mediante la inserción de láminas de espesores ascendentes, la precarga se reduce en escalones. El grado de precarga y del contacto del respaldo con el alojamiento se verifica se verifica con el uso de “azul de metileno”. Cuando el azul muestra un mínimo de precarga y un contacto adecuado del respaldo del cojinete, entonces la suma de los espesores de las lainas corresponde al valor DV.

Después de ensamblarse con los tornillos apretados bajo especificaciones, se aflojan y se aprietan a mano nuevamente. La suma de la lectura de las mediciones de los claros es indicación de la precarga. Los dos claros deben ser casi iguales en dimensión.

DV1

DV

t

t1

t2

t3


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PRESURIZACION DEL CIRCUITO DE LUBRICACIÓN.Después de una reparación o reconstrucción de motor es de suma importancia que se llenen los conductos de aceite antes de ponerlo en marcha.

Si los conductos de aceite no se han llenado y las superficies de contacto de los cojinetes no se lubrican, éstos pueden dañarse severamente, debido a que el aceite del cárter tarda varias revoluciones en llegar a los cojinetes.

El daño ocurrido no necesariamente ocasiona una falla inmediata de los cojinetes, pero reducirá la capacidad de carga y la vida de éstos.

Prelubricar bajo presión el sistema de conductos de aceite tiene las siguientes ventajas:

– Todos los componentes se lubrican antes del arranque y se forma una película hidrodinámica de aceite sobre los cojinetes después de algunas revoluciones. De esta manera se evita el daño a loas cojinetes por sobrecalentamiento.

– Es posible diagnosticar inmediatamente un exceso de bombeo de aceite debido a claros o tolerancias demasiado amplias, fugas de aceite en la bancada o tapones faltantes en el circuito de aceite. Para esta inspección es necesario quitar el cárter.

Procedimiento:Cuando menos, 30% del contenido de aceite del tanque se bombea a presión al motor. La presión debe ser similar a la presión del aceite cuando el motor está en operación y no debe excederse (esto puede ser verificado en el propio manómetro de aceite del motor).

INCORRECTO CORRECTO


29

15. REEMPLAZO DE COJINETES.

El cojinete debe removerse de acuerdo a la secuencia de pasos y métodos establecidos por el fabricante del motor. La limpieza es de importancia absoluta durante el procedimiento. El cojinete debe removerse únicamente cuando así lo establezca el fabricante del motor, o cuando sea terminantemente necesario (cojinete dañado). Abrir el motor sin una razón específica, no tendrá sentido, y es muy importante volver a armar el motor siguiendo todos los pasos de asentamiento como se especifica en un motor nuevo.

Cuando los cojinetes se retiran generalmente se puede ver en ellos alguna(s) condición(es) como se explica en el punto siguiente “fallas prematuras”. El estado de desgaste se juzga esencialmente en las partes visibles de acuerdo a la capa electro-depositada, la capa intermedia de níquel y la capa de aleación de aluminio.

Es relativamente fácil distinguir entre el recubrimiento de estaño (capa plateada brillante) y la aleación antifricción del cojinete (gris claro a obscuro con posibles manchas negras).

Causa de manchas negras en la superficie de contacto:

– Recubrimiento gastado.– Agotamiento del estaño por difusión.– Corrosión de la superficie de contacto.– Incrustaciones de aceite carbonizado.

La capa intermedia de níquel se nota como un color ligeramente amarillento; la capa de aluminio de un plateado mate. En caso de que se dude que el desgaste en la superficie de contacto haya alcanzado la capa intermedia de níquel (debido a la coloración del aceite carbonizado), se recomienda probar con una ligera raspada. Esta se efectúa con un rayador triangular sin filo o con una navaja de bolsillo. Es fácil distinguir entre la superficie de contacto, que es bastante más suave, y la capa intermedia, dura, de níquel, sin lastimar el cojinete.

El desgaste en la aleación de bronce-plomo ocurre en varias formas de fricción durante su operación, por ejemplo en cada momento del arranque, por introducción de partículas extrañas, por corrosión o por insuficiencia de aceite. La capa más suave de aleación de aluminio tiene muchas ventajas sobre las demás aleaciones, pues pueden tolerar la introducción de partículas. Si en un caso extremo una alteración causa el rayado del cojinete de aleación de aluminio, el muñón sufre menos daño.

Debe tenerse en mente, a la hora de evaluar los cojinetes, que en caso de duda, resulta menos costoso poner nuevos cojinetes, que el costo de una posible rectificación del cigüeñal.


30

TIEMPO DE ADMISION.

PRIMER TIEMPO

LA VALVULA DEADMISION SE ABRE YLA VALVULA DE ESCAPESE CIERRA.

LA VALVULA DEADMISION SE CIERRA YLA VALVULA DE ESCAPEPERMANECE CERRADA.

EL PISTON BAJASUCCIONANDO LAMEZCLA CONTENIDAEN EL CARBURADOR,A TRAVES DELMULTIPLE DE ADMISION.


ANEXO 1

TIEMPO DECOMPRESION.

SEGUNDO TIEMPO

CON LAS DOSVALVULAS CERRADAS,EL PISTON SUBEDENTRO DEL CILINDRO.

AL SUBIR EL PISTON,COMPRIME LA MEZCLAQUE BAÑA LA BUJIA,DENTRO DEL ESPACIOLLAMADO CAMARADE COMBUSTION.


ANEXO 1

TIEMPO DE POTENCIA.

TERCER TIEMPO

LA BUJIA INFLAMALA MEZCLACOMPRIMIDA.

ESTO HACE GIRARAL CIGÜEÑAL; QUEA SU VEZ, MUEVEA LOS OTROSPISTONES EN SUSCILINDROS.

LA EXPANCION DELOS GASES DECOMBUSTIONEMPUJA AL PISTONHACIA ABAJO.


ANEXO 1

TIEMPO DE ESCAPE.

LA VALVULA DEESCAPE SE ABRE YEL PISTON SUBEPARA EXPULSAR LOSGASES QUEMADOS.

SIMULTANEAMENTE SEABRE LA VALVULADE ADMISION Y SECIERRA LA DE ESCAPEINICIANDO UN NUEVOCICLO.


ANEXO 1


ANEXO 2

ANALISIS DE LAS CAPAS DE ANTIFRICCION SILVERLINE

AE-8612 (SAE-788) AP-9208 (SAE-787)ALUMINIOESTAÑOSILICIOCOBRENIQUELPLOMOMANGANESO

ALUMINIOESTAÑOSILICIOCOBRE

PLOMOFIERROTITANIOOTROS

RESIDUO ± 85%10.0-14.0%1.8-3.5%0.4-1.2%0.10% MAXIMO1.0-2.4%0.10% MAXIMO

RESIDUO0.4-2.0%3.5-4.5%0.5-2.0%

4.0-10.5%0.50% MAX.0.10% “0.30% “

0.35% MAXIMO0.25% “0.45% “0.30% “0.10% “0.30% MAXIMO

FIERROCROMOANTIMONIOESTRONCIOTITANIOOTROS

SILVERLINE

1AE8612 (SAE788)2AP9208 (SAE787)

1) MOTORES A GAS TODO USO2) MOTORES AGRICOLAS VEHICULARES


NOTESE QUE NO HAYINTERCAPA DEULTRA CARGA DEALUMINIO PURO

.012”-.016”

.060”-.056”

RANGOS TIPOESPESOREN STD.

COJINETES BIMETALICOS PARA MOTORES A DIESELCONSTRUIDOS CON ALEACIONES DE ALUMINIO SOBRE RESPALDO DE ACERO

CONSTRUCCION TIPICA DE LOS COJINETES BIMETALICOSPARA TRABAJO NORMAL/NORMAL DUTY

PERKINS

CAPA ANTIFRICCION ENALEACION DE ALUMINIO


ANEXO 2

ANALISIS DE LA CAPA DE ANTIFRICCION SILVERLINE AE-8020 (SAE-783, ISO-AlSn20Cu):

ALUMINIOESTAÑOSILICIOCOBRE

RESIDUO ± 85%17.5-22.5%0.50% MAXIMO0.7-1.3%

0.10% MAXIMO0.10% MAXIMO0.50% “0.10% “

0.15% MAXIMONIQUELMANGANESOFIERROTITANIO

OTROS

.012”-.016”

.0015”-.002”

.060”-.056”

(SAE-783, ISO-AlSn20Cu)



CAPA ANTIFRICCION ENALEACION DE ALUMINIOSILVERLINE AE-8020

COJINETES TRIMETALICOS PARA MOTORES A DIESELCONSTRUIDOS CON ALEACIONES DE ALUMINIO SOBRE RESPALDO DE ACERO

CONSTRUCCION TIPICA DE LOS COJINETES TRIMETALICOSPARA TRABAJO PESADO/HEAVY DUTY

CATERPILLAR CUMMINS FORD FORDSON JOHN DEERE NEW HOLLAND NAVISTAR PERKINS



ANEXO 2

ANALISIS DE LA CAPA DE ANTIFRICCION SILVERLINE AS-9010 (SAE-784, ISO-AlSi11Cu)

ALUMINIOESTAÑOSILICIOCOBRENIQUELMANGANESO

RESIDUO (±85%)0.20% MAXIMO10.0-12.0%1.3-1.7%0.10% MAXIMO0.10% MAXIMO

0.30% MAXIMO0.10% “0.30% “ RESIDUO

8.0-12.0%1.0-3.0%0.5% MAXIMO

FIERROTITANIOOTROS

ANALISIS DE PELICULAPLOMO-ESTAÑO SAE-192

PLOMOESTAÑOCOBREOTROS

BARRERA DE NIQUEL

BARRERA DE ZINC

CAPA ANTIFRICCION ENALEACION DE ALUMINIOSILVERLINE AS9010,(SAE-784/ISO-AlSi11Cu)


CAPAELECTROFORMADA DEPLOMO-ESTAÑO(SAE-192)

RECUBRIMIENTOGENERAL DEPROTECCIONDE ESTAÑO

RESPALDO DEACERO SAE-1010 (ESPESOR

VARIABLESEGUN

APLICACION)


.00005”

.0005”-0008”

.0002”

.00005”

.012”-.016”

.0015”-.002”

.060”-.056”

COJINETES MULTIMETALICOS PARA MOTORES A DIESELCONSTRUIDOS CON ALEACIONES DE ALUMINIO SOBRE RESPALDO DE ACERO

CONSTRUCCION TIPICA DE LOS COJINETES MULTIMETALICOSPARA TRABAJO ULTRA-PESADO/SUPER DUTY

CATERPILLAR CUMMINS FORD FORDSON JOHN DEERE NEW HOLLAND NAVISTAR PERKINS

induccion al producto cojinetessilverline.com.mx/pdf/induccoj.pdf2. el cojinete dentro del motor. la...

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