COJINETES

ELEMENTO DE MQUINA

RBOLES O EJES

MONTADO

COJINETEBASTIDOR

APOYO

CLASIFICACION

TIPO DE CONTACTORODADURA (RODAMIENTOS)

DESLIZAMIENTONaturaleza del rozamiento entre las superficie

COJINETES

CARGASAXIALES

RADIALES

Los cojinetes de deslizamiento estn constituidos por el sector del rbol o eje (gorrn) y el manguito o cojinete.

El objetivo de la lubricacin es reducir el rozamiento el desgastey el calentamiento de las superficies en contacto, de piezas con movimiento relativo.

Campos de aplicacin: cojinetes del cigeal y bielas de un motor (vida de miles de Km.). cojinetes de turbinas de centrales (fiabilidad del 100%).

El estudio de los cojinetes de contacto deslizante trata de determinar las dimensiones del mismo y el material.

DEL CLCULO DEL RBOL / EJE SE OBTIENE:

LA CARGA RADIAL SOBRE EL APOYO (que actuar sobre el cojinete)(que actuar sobre el cojinete)

LA DIMENSIN DEL DIMETRO DEL GORRN (extremo del rbol donde se apoya)

LA VELOCIDAD TANGENCIAL DE DESLIZAMIENTO ENTRE EL GORRN Y EL COJINETE.

En el caso de que trata este problema tenemos un lquido entre dos lminas paralelas, que forman una tubera plana (un canal). Sobre el lquido en la tubera se ha aplicado una diferencia de presiones que lo pone en movimiento. El rozamiento con las paredes impone que justo sobre ellas la velocidad es nula, lo que produce el denominado perfil parablico de velocidades (o de Poiseuille) con un mximo en el plano central y valor nulo sobre las paredes.

El caso ms sencillo (conocido como perfil de Couette) es el de un lquido comprendido entre dos lminas paralelas, una de las cuales est fija, mientras la otra se mueve, arrastrando el lquidocon ella.

FLUIDO NEWTONIANO

VISCOSIDAD DINAMICA Condiciones de trabajoEl espesor de la pelcula lubricante entre el cojinete y la pista de deslizamiento determina el estado de funcionamiento:

lubricacin de pelcula completa: hidrodinmica rozamiento mixto funcionamiento en seco funcionamiento en secoEl rgimen de lubricacin que se produce depende de los siguientes valores: dimensiones del cojinete juego carga velocidad viscosidad del lubricante caudal de lubricante

Lubricacin hidrodinmicaLa lubricacin hidrodinmica, se produce a altas velocidades,cuando se sobrepasa la velocidad de transicin, el rozamiento queda determinado por la viscosidad del lubricante.Caractersticas

separacin total del cojinete y el rbol mediante la pelcula lubricante

valor muy bajo de rozamiento por deslizamiento: 0,001 < f < 0,01

Rozamiento mixtoEl rozamiento mixto, se produce antes de llegar a la velocidadde transicin, necesaria para conseguir la lubricacin hidrodinmica.Caractersticas rozamiento hidrodinmico y de lubricacin lmite (contacto slido). transferencia de carga, en parte, mediante el lubricante comprimido, pero tambin mediante el contacto slido valor de rozamiento y desgaste dependientes de la parte sustentante hidrodinmica

Funcionamiento en seco

El funcionamiento en seco, se produce a bajas revoluciones.

Caractersticas

contacto entre el cojinete y el rbol

Poca separacin de las superficies, mediante lubricante Poca separacin de las superficies, mediante lubricante

la seguridad en el trabajo depende de la correcta seleccin del material

abrasin debido al contacto entre el cojinete y el rbol

V = V (y, x) p = p (x)

El juego diametral debe ser 0.1 to 0.2% del dimetro del rbol, ESDU 84031 (Engineering Sciences Data Unit).(Engineering Sciences Data Unit).

Change Made Efecto sobre espesor pelcula

0 oil outlet temp

max max. bearing temp

Power loss Qoil flow rate

small increase of diameter

I I I I I

" " " width I I I I I

" " " clearance D or I D D O I

" " " load D I * I I I *

" " " speed I I I I I

" " " feed pressure

O O O O I

" " " feed temp. D I I D I

" " " length of O D D I I" " " length of axial groove

O D D I I

" " " width of axial groove

O O O O I

Change to circumferential groove

D I I I or D D

Change to single axial groove at max. film position

I D D I I

Change to higher viscosity grade oil

I I I I D

Key I Increase D Decrease O No marked effect * Dependent on grooving arrangementsTribology handbook, Butterworths

Guide to choice of oil grade Ref: ESDE 84031

Table 1 Guide to the relative performance of Bearing Materials

Bearing alloyLoad capacity and Fatigue

Maximum operatingtemperature

Conformability and embeddability

Resistance to Seizure

Hardness and wear Resistance

Tin bronze High High Moderate Moderate HighPhosphor bronze

Very High High Poor Moderate Very High

Leaded bronze

Moderate/ high

High Good Good High

Copper lead Moderate High Very Good Very Good ModerateAluminium bronze

Very High Very High Poor Moderate Very High

Brass Moderate Moderate Poor Moderate HighCopper beryllium

Very High Very High Poor Good Very High

Tin based whitemetal

Moderate Moderate Excellent Excellent Low

Lead based whitemetal

Moderate Moderate Excellent Excellent Low

Aluminium -low tin

High High Good Moderate/Good

Moderate

Aluminium -high tin

Moderate/High High Good Good Moderate

Clearance Ratio (c/r)Vagelpohl sugiere r/c = 100 + 0.4 (u)1/2 donde u = m/sec.

LA RELACIN c/r EN EL RANGO 0.001 A 0.0005.LA RELACIN c/r EN EL RANGO 0.001 A 0.0005.

UN JUEGO DIAMETRAL DE 0.001 PULGADAS POR PULGADADE DIAMENTRO DEL ARBOL ES UN VALOR ACEPTADO COMOPRACTICA COMUN (i.e.) c/r = 0.001.

Trumpler suggests the relationship for minimum oil film thickness as:

ho 0.0002 + 0.00004 d (ho and d are in inches)

Espesor mnimo de pelcula (hmin)

ho 0.0002 + 0.00004 d (ho and d are in inches) or ho 0.005 + 0.00004 d (ho and d are in mm).

Bearings without external oil circulation have been successfully operated in the following range.

Diameter (mm) Maximum Speed (rpm)75

20036001000200

60010002000

PROPIEDADES DE MATERIALES DE COJINETES Algunas de las propiedades requeridas en un material para un cojinete deslizante son:

Capacidad de carga

Conductividad trmica (relacionada con elevacin de temperatura permisible)Coeficiente de dilatacin trmica prximo al del material del gorrn y la cajaBajo coeficiente de friccinResistencia al desgaste; a la fatiga; a la corrosinCompatibilidad

Bajo costo

Los metales para cojinetes se componen comnmente de aleaciones de cobre; plomo; estao; antimonio y zinc y son conocidos con la denominacin de metales antifriccin.

Hay cojinetes de acero cementado y templado:Brazos de las palas cargadoras frontales Perno de acero cementado y templado y revenido con 3 puntos de dureza menos que el cojinete El recambio es el perno ---Lubricados a grasaLubricados a grasa

AL DISEAR COJINETES ES NECESARIO CONSIDERAR:

MTODO CON QUE SE LES ABASTECER DE ACEITE CANTIDAD DE LUBRICANTE QUE SE NECESITA DISTRIBUCIN DEL ACEITE DENTRO DEL COJINETE LA CANTIDAD DE CALOR QUE SE GENERA EN EL

COJINETE Y SU EFECTO SOBRE LA TEMPERATURA DEL LUBRICANTE

LA DISIPACIN DEL CALOR DEL COJINETE COMO MANTENER LIMPIO EL LUBRICANTE

LA CARGA DE ACEITE HACIA LOS COJINETES SE DEBEREALIZAR SIEMPRE EN UN REA OPUESTA AL LUGAR ENDONDE SE DESARROLLA LA PRESIN HIDRODINMICA QUESOPORTA LA CARGA. DE LO CONTRARIO EL ORIFICIO POR ELCUAL SE CARGA EL ACEITE DESTRUIR LA PRESURIZACINDE LA PELCULA.

HAY QUE TENER EN CUENTA EL ENFRIAMIENTO DEL PROPIO COJINETE, O DEL ACEITE EN EL COLECTOR QUE ABASTECE EL LUBRICANTE.CONVECCIN NATURAL, SIEMPRE QUE SEA SUFICIENTE PARA MANTENER UNA TEMPERATURA ACEPTABLE EN LOS COJINETES, DE LO CONTRARIO, SE UTILIZA CONVECCIN FORZADA.

DURANTE EL ARRANQUE Y LA PARADA, ES DESEABLE CONTAR CON UN MATERIAL QUE FACILITE EL DESLIZAMIENTO ENTRE LAS SUPERFICIES EN CONTACTO, SIN SUFRIR UN DESGASTE EXCESIVO.

MIENTRAS MS RPIDO GIRE EL RBOL, MS ACEITE ES BOMBEADO DENTRO DE LA ZONA CRTICA, Y COMO CONSECUENCIA, SE DESARROLLAR MAYOR PRESIN PARA SOPORTAR LA CARGA .

SI NADA SE ALTERA, SALVO EL ACEITE, UN ACEITE MS FLUIDO REDUCIR EL ESPACIO ho Y VICEVERSA.

SI NADA SE ALTERA, SALVO LA CARGA W, AL CRECER STA DISMINUYE ho Y VICEVERSA.CRECER STA DISMINUYE ho Y VICEVERSA.