mantenimiento de cojinetes de friccion
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Unidad III
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1. INSTALACIN Y MANTENIMIENTO DE COJINETES DE FRICCIN DE
BRONCE MACIZO
Cojinetes de una pieza
Ampliamente utilizados en la industria, se encuentran en tres versiones muy bien diferenciados; los de fundicin, los que incluyen lubricantes slidos para el funcionamiento seco, para velocidades de giro lentas y con altas cargas; y los altamente porosos impregnados de aceite para funcionamiento con cargas livianas y velocidades altas fabricados a partir de metalurgia en polvo avanzado. Pueden encontrarse ya prefabricados y los sin maquinado. (Figura 3.1).
Figura 3.1
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Clasificacin de los materiales para cojinetes de bronce macizo
FUNDIDOS Y
MAQUINADOS CON LUBRICANTES
SLIDOS SINTERIZADOS
Caractersticas: Material para usos generales de ingeniera. Lubricados con aceite o con grasa.
Composicin:
CuSn5Pb10; la gama de bronces para cada aplicacin en la tabla de materiales.
Aplicaciones
Aplicacin industrial; en equipos de elevacin, cilindros hidrulicos, motores hidrulicos, equipo neumtico, equipo mdico, maquinaria del textil, equipo agrcola, etc.
El cojinete es fabricado a partir de un material auto lubricado por metalurgia avanzada de pulverizado.
Alta capacidad de la carga, Para alta contaminacin, Resistentes a la corrosin, Temperaturas hasta 650 C.
Funcionamiento ptimo con velocidad baja y movimientos intermitentes.
Bronce o plomo bronce o fundicin o nquel + grafito o MoS2 o WS2
En laminadoras, hornos, ventiladores, plantas de limpieza del agua residual, agua potable, turbinas del vapor y de gas, bombas y compresores, material de construccin, etc.
Producido por proceso de la metalurgia del polvo. Estructura basado en bronce sinterizado impregnado en aceite.
Cojinete sin mantenimiento para los usos generales en ingeniera.
Funcionamiento ptimo bajo cargas relativamente ligeras y a altas velocidades.
Basado en bronce sinterizado en 88.2%, Cu 11%, Sn 0.2% y Resto C.
De aplicacin industrial, cojinetes del motor elctricos pequeos, aplicaciones domsticas y en herramientas de manuales.
Tabla 3.1
Tolerancias
Las tolerancias deben permitir la instalacin con un apriete apropiado en el alojamiento adecuado a las condiciones de funcionamiento y segn el tamao del cojinete; as mismo debe permitir un ajuste de holgura entre el eje con el dimetro interior necesario para un giro libre. Vea la tabla 3.2.
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Tabla 3.2: Tolerancias para los cojinetes de una pieza
Instalacin
El mtodo recomendado para instalar los cojinetes es utilizando mandriles para ejercer presin reparados al tamao del cojinete; las dimensiones del mandril estn recomendados en las figuras 3.2 y 3.3 y depender del tipo y tamao de cojinete.
Figura 3.2 Instalacin de cojinetes con pestaa
Figura 3.3 Instalacin de cojinetes cilndricos
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2. COJINETES PARA TRABAJO CON POCO MANTENIMIENTO PREFABRICADOS Cojinete prefabricados para los usos en ambientes hostiles soportando cargas estticas o dinmicas, para lugares de acceso difcil; para trabajar con lubricacin con grasa o aceite, o sin lubricacin. Consiste en un forro de acero con una capa interna de metal antifriccin (figura 3.4); ofrece bsicamente las mismas caractersticas del cojinete de una sola pieza. Son usados en las turbinas, la maquinaria de inyeccin por moldea, la maquinaria que de embalaje, las mquinas de impresin, las vlvulas de cierre, etc.
Figura 3.4: Principales tipos de cojinetes prefabricados
Propiedades y ventajas
Permite el trabajo con poco mantenimiento. Poca tendencia al agarrotamiento. Gama de temperaturas desde -40 C hasta +120 C. Alta capacidad de carga esttica y dinmica. Buen comportamiento al rozamiento por deslizamiento. Ninguna absorcin de agua, y por tanto, estabilidad dimensional;
ningn hinchamiento. De pared fina, espacio reducido, peso reducido. Empleo posible en movimientos de giro, oscilacin, vaivn, y lineales. Los cojinetes estn listos para el montaje y no requieren mecanizacin
posterior.
Composicin El cojinete es un material compuesto, que ha sido desarrollado para el funcionamiento con lubricacin marginal. El material del cojinete se compone de tres capas, unidas una a la otra: un dorso de acero, con una capa de bronce porosa, llamada matriz, impregnada y recubierta con un material de polmero-acetal. El dorso de acero proporciona la resistencia mecnica necesaria, y la capa de bronce garantiza una fijacin segura de la capa de deslizamiento. Esta composicin proporciona una exactitud dimensional, mejora la evacuacin del calor, y reduce con ello, la temperatura de funcionamiento del cojinete.
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El cojinete de poco mantenimiento est pensado para el trabajo con lubricacin por grasa por lo que, la superficie del cojinete est provista con un sistema de alvolos de lubricacin. Estos alvolos tienen dos funciones: sirven como depsito de lubricante, y hacen posible una distribucin ptima del mismo por toda la superficie del cojinete.
Figura 3.5 Cojinete de varias capas:
1. Pelcula superficial de baja friccin.
2. Capa del cojinete (matriz de bronce). 3. Lubricante slido (grafito).
4. Sustentante de acero.
Recomendaciones para la lubricacin Grasas
El cojinete de poco mantenimiento se emplea principalmente con lubricacin de grasa. Para temperaturas de trabajo superiores a 50 C, la grasa debe contener un aditivo antioxidante. Las grasas con partes de lubricantes slidos, como grafito o MoS2, no deben emplearse con los cojinetes de poco mantenimiento.
Aceites
A temperaturas por encima de 115 C, los aceites de hidrocarbonatos no son adecuados para los cojinetes de poco mantenimiento. A estas temperaturas, la oxidacin del aceite puede producir pequeas concentraciones de residuos no estables: cidos o radicales libres, que provocan una despolimerizacin de la capa de deslizamiento, en el polmero-acetal, del cojinete. Tales oxidaciones, tambin pueden producirse despus de un largo empleo a bajas temperaturas. En la prctica, esto quiere decir, que no es recomendable el empleo del cojinete en sistemas de circulacin de aceite o en bao de aceite, si la temperatura del medio es de 70 C o ms.
Comportamiento de los cojinetes de poco mantenimiento con lubricacin por lquidos El cojinete, es especialmente adecuado, para aquellas instalaciones lubricadas, en las que no pueden mantenerse las condiciones completas, de trabajo hidrodinmico.
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Ejemplos: Con altas cargas especficas En condiciones de contacto de cuerpos slidos y rozamiento mixto, el cojinete demuestra una excelente resistencia al desgaste con valores pequeos de rozamiento. Con lubricacin deficiente Muchas instalaciones con cojinetes funcionan con un requerimiento pobre de lubricante, por ejemplo: lubricacin por salpicadura, por goteo o por niebla de aceite. En estos casos el cojinete necesita, significantemente, menos lubricante que los cojinetes metlicos convencionales. Con funcionamiento intermitente bajo carga En condiciones de velocidad insuficiente, que impida que se forme una pelcula hidrodinmica, el cojinete trabajar en rgimen de contacto de cuerpos slidos, y rozamiento mixto. En estos casos el cojinete aporta las siguientes ventajas: Minimizacin del desgaste Necesidad de un par de arranque inferior, respecto a otros cojinetes
convencionales.
Tolerancias Para unas prestaciones ptimas, debe respetarse el juego indicado. El agujero de alojamiento del cojinete y el dimetro del rbol deben corresponder a las indicaciones de las tablas. En el caso, inusual, de que el alojamiento se dilate elsticamente y con ello el dimetro interior del cojinete sea mayor que el calculado, el juego ser demasiado grande. En tales circunstancias el alojamiento deber taladrarse a medida ms pequea, y el dimetro del rbol ser incrementado; la correcta dimensin del cojinete ser determinada, experimentalmente, por un ensayo de montaje. Tabla 3.3.
Tabla 3.3: Tolerancias
Diseo de las superficies antagnicas Los cojinetes de poco mantenimiento pueden emplearse con todos los contra materiales convencionales. No son necesarios los rboles de acero templado, salvo que exista la posibilidad de penetracin de partculas abrasivas, o se desee un rendimiento mayor de 2000 horas; en estos casos
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el rbol debe templarse, a un mnimo de 350 HB. La superficie ser rectificada a 0,4 mm. Ra, o mejor. La ltima fase del mecanizado de la superficie antagonista, deber tener, preferentemente, la misma orientacin que la direccin del movimiento relativo de la superficie del cojinete, cuando ste est en servicio. Figura 3.6.
Figura 3.6: Diseos de las superficies antagonistas
Instalacin
Debe asegurarse que la capa de deslizamiento del DX no se dae durante el montaje.
Montaje del cojinete por apriete
Dimetro exterior del cojinete 55 mm, el montaje debe ser con anillo
auxiliar para mantener la forma geomtrica del cojinete durante el apriete. Dimetro exterior del cojinete >125 mm, el montaje es sin anillo auxiliar ni
mandril escalonado, se emplear discos de presin y tornillo. Para evitar daos debe tenerse en cuenta: Que el dimetro del alojamiento corresponda a las recomendaciones. Existencia de chafln: 0,8 x 15 - 20 en el alojamiento Colocacin recta del cojinete. Aceitar ligeramente el dimetro exterior del cojinete.
Figura 3.7
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Tabla 3.4: Productos de cojinetes cilndricos milimtricos de poco mantenimiento
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3. COJINETES PARA TRABAJO DE LIBRE MANTENIMIENTO
Los cojinetes de libre mantenimiento pueden utilizarse para todo tipo de movimiento como especialmente a velocidades de deslizamiento lentas y a altas cargas (figura 3.8). Por ejemplo en: Movimientos de giro Movimientos oscilantes Movimientos de vaivn Movimientos lineales Para casos especiales de aplicacin existen otros materiales alternativos. Por ejemplo en: Cuando se requiere una mejor resistencia a la corrosin. Por exigencias ms rigurosas debido a disposiciones ambientales. Para cumplir con las disposiciones de seguridad al existir contacto con
productos alimenticios. Al existir una tendencia a la corrosin por rozamiento.
Figura 8 Gama de productos de Cojinetes libre de mantenimiento
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Ventajas
Pueden emplearse sin adicin de lubricante, por tanto, pueden funcionar sin mantenimiento.
Gama de temperaturas de -200 a +280 C. Bajo desgaste. Nula tendencia al agarrotamiento. Buen comportamiento deslizante. El valor de rozamiento esttico es
aproximadamente igual al valor de rozamiento dinmico. Resistente a los disolventes. Ninguna absorcin de agua y por tanto, ningn hinchamiento Conductibilidad elctrica, se evita efectos electrostticos. Relativamente insensible al polvo (buen poder de incrustacin). Ahorro en espacio y peso debido al espesor de las paredes. Ninguna necesidad de mecanizado posterior
Productos disponibles
La presentacin de estos productos lo encontramos en forma de: Cojinetes cilndricos Cojinetes con pestaa Arandelas de empuje Arandelas con pestaa Bandas de deslizamiento
Composicin
Los cojinetes libres de mantenimiento son materiales compuestos formados por tres capas: Un dorso sustentante en acero o bronce. Una capa intermedia, porosa, de bronce sinterizado. Una capa de deslizamiento de PTFE y plomo.
Con esta composicin de capas se consigue: Una alta resistencia mecnica. Una gran exactitud de medida. Una buena evacuacin de calor, y con ello, una temperatura del cojinete
reducida. Un excelente funcionamiento en seco.
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Tabla 4: Productos de cojinetes cilndricos milimtricos de libre mantenimiento
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4. ANOTACIONES
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