5-Cojinetes
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Instituto Especializado de Estudios Superiores Loyola Cojinetes de Contacto Rodante Diseño de Máquina Ing. Alexander Vallejo MARZO 2012 1
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Instituto Especializado
de Estudios Superiores
Loyola
Cojinetes de Contacto
Rodante
Diseño de Máquina
Ing. Alexander Vallejo
MARZO 2012
1
Cojinetes de contacto Rodante
Los términos cojinetes de contacto rodante, cojinete antifricción y cojinete de rodamiento se emplean para describir la clase de cojinetes en la cual se transfiere la carga principal mediante elementos que experimentan contacto rodante en vez de contacto deslizante.
En un cojinete de rodamiento, la fricción inicial aproximadamente duplica la fricción de operación, pero aun es despreciable en comparación con la fricción inicial de un cojinete de manguito. 2
Cojinetes de contacto Rodante
Los especialistas en cojinetes deben
considerar factores como las cargas de
fatiga, la fricción, el calor, la resistencia a la
corrección, problemas cinemáticos,
propiedades de los materiales, lubricación,
tolerancias de maquinado, ensamble, uso y
costo.
Considerante todo estos factores los
especialistas, llegan a una buena solución
del problema. 3
Nomenclatura ABMA
La ABMA ha establecido dimensiones limites
estándares para cojinetes, que definen el
diámetro del cojinete, el diámetro exterior
(DE), el ancho y los radios de entalles en los
hombros del eje y del alojamiento.
El plan básico comprende todos los cojinetes
de bolas y rodillos rectos en tamaños métricos.
El plan es muy flexible dado que, para un
diámetro dado, hay una variedad de anchos y
diámetros exteriores. 4
Nomenclatura ABMA
El plan básico de la ABMA se ilustra en la
Fig.1. Los cojinetes se identifican mediante
un numero de DOS dígitos, llamado código
de serie de dimensiones. El primer numero
del código, proviene de la serie de anchos
0,1,2,3,4,5 y 6. el segundo, de la serie de
diámetros (exteriores) 8,9,0,1,2,3 y 4. En la
fig. 1 se muestra la variedad de cojinetes que
se obtienen para un diámetro determinado.
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Nomenclatura ABMA
Fig. 1 6
Nomenclatura ABMA Dimensiones y clasificaciones de carga para cojinetes de bolas de
contacto angular, de una fila, serie 02
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Nomenclatura ABMA
Diámetro del árbol ds y el
hombro del alojamiento dh
necesitan ser adecuados
para asegurar un buen
soporte del cojinete.
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Tipos Cojinetes
Los cojinetes se fabrican para soportar
cargas radiales puras, carga de empuje
puras o una combinación de ella.
La nomenclatura de un cojinete de bolas se
ilustra en la fig. 1, en la que también se
muestran las Cuatro partes esenciales de un
cojinete. Dichas partes son: 1. El anillo exterior
2. El anillo interior
3. Las bolas o elementos rodándote
4. separador 9
Tipos Cojinetes
En los cojinetes
baratos, algunas veces
se omite el separador, a
pesar de que realiza la
importante función de
aislar los elementos de
manera que no ocurra
contacto de rozamiento
entre ellos.
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Tipos Cojinetes
La mayoría de los fabricantes de cojinetes
proporcional manuales de ingeniería y
folletos que contienen detalladas
descripciones de los diversos tipos
disponibles.
En la fig. 2 se presentan algunos de los
diversos tipos de cojinetes estandarizados
que se fabrican.
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Tipos Cojinetes de Bola
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Tipos Cojinetes de Rodillos
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Vida de los cojinetes
Sí un cojinete está limpio y se lubrica de
manera apropiada, sí está montado y sellado
para evitar la entrada de polvo y suciedad, sí
se mantiene en esta condición y sí se hace
funcional a temperaturas razonables, entonces
la fatiga del metal será la única causa de falla.
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Vida de los cojinetes
Como la fatiga del metal implica muchos
millones de aplicaciones de esfuerzo, que se
han soportado con éxito, se necesita una
medida cuantitativa de la vida del cojinete.
Las medicas comunes son:
El numero de revoluciones del anillo interior (el anillo
exterior está inmóvil) hasta que se presenta la primera
evidencia tangible de fatiga.
El numero de horas de uso a una velocidad angular
estándar hasta que se advierte la primera evidencia
tangible de fatiga.
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Vida de los cojinetes
La norma de la American Bearing
Manufacturers association (ABMA) establece
que el criterio de falla, es la primera
evidencia de la fatiga. El criterio de fatiga de
los laboratorios de la compañía Timken
consiste en el descascadarado o picadura de
un área de 0.01 Pulg2.
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Lubricación
Las superficies en contacto de los cojinetes
de rodamiento tienen un movimiento relativo,
tanto de rodamiento como de deslizamiento.
Por lo tanto, resulta difícil entender con
exactitud lo que acontece.
Sí la velocidad relativa de las superficies
deslizantes es suficientemente alta, entonces
la acción del lubricantes es hidrodinámica.
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Lubricación
La lubricación Elastohidronámica (EHD,
Elastohydrodynamic Lubrication) es el
fenómeno que ocurre cuando un lubricante
se introduce entre superficies que está en
contacto rodante puro.
Algunos ejemplos, son el contacto entre los
dientes de engranajes, el que se presenta en
los cojinetes de rodillos y en superficies de
levas y sus seguidores.
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Lubricación Cuando se atrapa lubricante entre dos
superficies en contacto rodante, se produce un
gran incremento de la presión dentro de la
película del lubricante. Como la velocidad está
relacionada en forma exponencial con la
presión, también se produce un incremento muy
grande de viscosidad del lubricante atrapado
entre las superficies.
Leibensperger señala que el cambio es la
velocidad dentro y fuera de la presión de
contacto, equivale a la diferencia entre el asfalto
frio y el aceite ligero para maquina de coser. 19
Lubricación
Los objetivos de un lubricante de cojinete
antifricción, se resumen:
1. Proporciona una película de lubricante entre
las superficies deslizantes y de rodamiento.
2. Ayuda a distribuir y disipar el calor.
3. Previene la corrosión de las superficies del
cojinete.
4. Protege las partes de la entrada de materia
extraña. 20
Decisión entre Lubricantes
Use Grasa cuando Use aceite cuando 1. La temperatura no sea mayor a
200ºF.
1. La velocidad sean altas.
2. La velocidad sea baja 2. Las temperaturas sean altas.
3. Se requiere una protección no
habitual de la entrada de materia
extraña.
3. Se empleen con facilidad sellos o
pruebas de aceites.
4. Se deseen alojamientos simples
de los cojinetes.
4. El tipo de cojinete no resulte
adecuado para la lubricación con
grasa.
5. Se requiere lograr un
funcionamiento durante
prolongados sin proporcionar
atención.
5. El cojinete se lubrique mediante un
sistema de suministro central que
también sirva para otras partes de
la máquina. 21
Montaje y Alojamiento
En los manuales de los diversos fabricantes
de cojinetes se proporcionan muchos detalles
de montaje, para casi cualquier área de
diseño.
El problema de montaje mas frecuente se
presenta cuando se requiere un cojinete en
cada extremo del árbol. En ese caso se
pueden usar: dos cojinetes de bolas, dos
cojinetes de rodillos cónicos o uno de cojinete
de bolas y un cojinete de rodillos cilíndricos. 22
Montaje y Alojamiento
Montaje común
de cojinetes
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Montaje de cojinetes
alterno a la figura
anterior
Montaje y Alojamiento
Montaje para el
husillo de una
máquina
lavadora. (Cortesía de Timken Company)
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Imágenes
Rodillos
Rodillos cónicos
carga axial
R. C. carga de
empuje
De agujas
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