Energia Y Trabajo

MANTENIMIENTO MECANICO I

REALIZADO POR: ING. CARLOS GALLARDO

COJINETES

INTRODUCCION

Cuando en un mecanismo hay piezas móviles (ejes o ruedas), que giran sobre piezas fijas (soportes), en las cuales existen cargas y velocidades considerables, y la lubricación no es suficiente como para reducir la fricción, esto trae como consecuencia consumo de energía, perdida de potencia, calor, y desgaste superficial, lo cual altera las dimensiones y ajustes de las piezas a tal punto que las pueda inutilizar. Para reducir esto se utilizan los cojinetes.

Los cojinetes son elementos mecánicos que se colocan entre un eje o rueda que gira y los soportes que lo sostiene, con la finalidad de:

.- Permitir el libre giro del eje.

.- Reducir la fricción entre la parte dinámica y estática del equipo.

.- Soportar la cargas generadas (radial – axial - combinadas).

.-Servir como elemento de desgaste gradual e intercambiable, preservando la integridad de componentes principales.

Los mismos pueden clasificarse en.

.- Cojinetes de deslizamiento: llamados también simples, bujes, presentan un contacto plano entre el eje y el cojinete, pueden ser enteros y partidos.

.- Cojinetes de rodadura: llamados también antifricción, rodamientos, presentan un elemento rodante intermedio que permite el giro con un contacto directo (un punto o una línea).

COJINETES DE ELEMENTOS RODANTES

1.- PARTES DE UN RODAMIENTO:

.- Anillo o pista externa: Elemento que va colocado o instalado en el soporte del eje del equipo con cierto ajuste para que quede estático (no gira).

.- Anillo o pista interna: Elemento que va colocado generalmente en el eje con cierto ajuste para evitar el giro de este con respecto al eje (comprometido), dicho elemento debe girar junto con el eje.

.-Elemento rodante: Elemento intermedio colocado entre las pistas externas e internas, girando entre ambas por medio de unos surcos o canales que les sirven de guías, presentan diferentes formas (de bola, rodillo cilíndrico, rodillo cilíndrico corto o largo, rodillo cilíndrico tipo aguja, rodillo cónico o trapezoidal, rodillo tipo abarrílado o convexo).

.- Separador: Llamado también reten, espaciador, Jaula, dicho elemento tiene la función de separar, mantener en posición y guiar a los elementos rodantes.

.- Tapas o sellos laterales: Pueden estar en uno o ambos lados, herméticos o semihermeticos, su función es ofrecer protección contra polvo y suciedades, así como evitar la salida del lubricante.

2.- CLASIFICACIÓN O TIPOS DE RODAMIENTOS:

.- Según el tipo de carga:

Axiales: Diseñados para soportar cargas en la misma dirección del eje.

Radiales. Diseñados para resistir cargas en dirección perpendicular al eje.

Contacto angular: Diseñados para soportar cargas combinadas (axial y radial), basados en un rodamiento radial con diseños especiales en las pista interior y exterior que le permite soportar cargas axiales mayores que un rodamiento radial simple

.-Según su rigidez:

Rígidos: el diseño de las pistas no permite desalineación del eje.

Rotulados: (oscilantes) el diseño de las pista de rodadura tiene forma esférica que permite que el elemento rodante se ajuste ante alguna desalineación sin que se desarme el rodamiento

.- Según el elemento rodante:

Bolas o esferas.

Rodillo cilíndrico (corto o largo)

Rodillo cilíndrico tipo aguja.

Rodillo abarrílado (tipo barril-convexo)

Rodillo cónico o trapezoidal.

.- Según el arreglo de los componentes: Dependiendo de la combinación de las diferentes formas de los componentes (pistas, elementos rodantes), se pueden obtener una variedad de rodamientos que son aplicables a las necesidades de funcionamiento requeridas por el equipo, en el anexo Nº 2 se indican algunos de estos, los cuales pueden ser con pistas cilíndricas o cónicas, para ejes en milímetros o pulgadas, con cubiertas protectoras o no, prelubricados, rígidos o autoalineantes, desmontables.

3.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE RODAMIENTOS:

Ventajas:

.- Son elementos estandarizados, confiables, de precisión

.- Existe una gran variedad de tipo o arreglos adaptables a diversidad de condiciones de operación.

.- Ofrecen menor resistencia del movimiento (fricción) en paradas y arranques.

.- Ofrece menos perdidas por fricción en trabajo continuo, reduciendo el calor y por ende el desgaste de los componentes.

.- No necesita periodo de rodaje o asentamiento.

.- La lubricación es sencilla (grasa o aceite), con poca exigencia de mantenimiento.

.- Ocupan menos espacio axial.

.- Tienen capacidad de absorber cargas combinadas (axial y radial).

.- Pueden trabajar a temperaturas superiores a los de deslizamiento.

.- Permiten trabajar a velocidades bajas y moderadas.

.- Permiten cambios de giros frecuentes.

Desventajas:

.- Debido a su tecnología son más costosos que los de deslizamiento.

.- Elevada dimensión radial.

.- Baja capacidad para soportar vibraciones y cargas de impacto.

.- A velocidades altas presentan ruido y vibración.

.- Requiere del uso de equipos y herramientas para su instalación y desmontaje.

Comparación del uso de cojinetes según el tipo de elemento rodante.

Cojinetes de bolas:

.- Ofrecen menor área de contacto entre el elemento rodante y pista.

.- Pueden operar a velocidades más altas.

.- Ofrecen menos fricción por lo que generan menos calor.

.- Tienen más capacidad para aceptar ligeras faltas de alineación.

.- Pueden soportar cargas radiales y axiales moderadas.

.- Debido a su área de contacto genera mayor deformación elástica.

Cojinetes de rodillos:

.- Tienen diversidad de formas geométricas.

.- Tienen mayor área de contacto por lo que pueden soportar mas carga.

.- Soportan mejor las cargas de choque o impacto.

.- Debido a su área de contacto generan menor deformación elástica.

.- Ofrecen mayor fricción por lo que generan mas calor.

.- Su rango de velocidad de operación es menor.

4.- MATERIALES DE FABRICACIÓN:

Pistas y elementos rodantes: Debido ala exigencia de soportar cargas, desgaste, calor y corrosión, generalmente se utiliza acero aleados (AISI 52100, Temp.: 180º C), con cromo, manganeso y molibdeno, con tratamiento superficial de endurecimiento para obtener piezas de gran resistencia al desgaste y la fatiga, maquinados a tolerancias estrechas para un satisfactorio funcionamiento del conjunto y acabado superficial a espejo para reducir al máximo el roce. Adicionalmente se pueden utilizar otros materiales como.

.- Nitruro de Silicio, Carburos metálicos y cerámicos para temperaturas hasta (1200º C). .- Acero inoxidable (440C) para temperaturas hasta 260º .

.- Acero para herramientas (M50) para temperaturas hasta de 320ºC

.- Monel, Cobre al berilio, acero inoxidable 18-8 tienen limitación de capacidad de carga, no magnéticos, y ofrecen alta resistencia a tipos específicos de corrosión (marina).

Cubierta laterales, Separadores o Jaulas: Existe una diversidad de materiales como:

.- Acero para cojinetes para cargas ligeras y bien lubricados.

.- Latón par altas cargas y bajas velocidades.

.- Poliamida con fibra de vidrio para temperaturas elevadas (120º a 180ª C).

.- Resinas fenólicas para altas velocidades y altas temperaturas.

.- Termoplásticos para cargas ligeras y altas temperaturas.

.- Aluminio y productos de nylon para límites normales de temperatura.

.- Hierro dúctil, acero inoxidable y bronce al hierro silicio para temperatura medias.

5.- FACTORES QUE AFECTAN LA VIDA UTIL DE UN RODAMIENTO:

Los rodamientos son elementos mecánicos de desgaste que deben ser reemplazados periódicamente para evitar daños al mecanismo en el cual están instalados, este cambio se efectúa bajo el concepto de mantenimiento preventivo, en donde el rodamiento se reemplaza antes de que este falle, entendiéndose como falla cierto grado de desgaste que provoca vibraciones en el eje, apreciables auditivamente por un zumbido característico.

Son muchos los factores que afectan la vida útil de un rodamiento siendo las más importantes:

.- Magnitud y dirección de las cargas.

.- Velocidades de giro.

.- Deformaciones en los ejes.

.- Desalineación de los ejes.

.- Calidad de la lubricación.

.- Temperatura de operación.

.- Limpieza.

.- Ambiente de trabajo (presencia de contaminantes).

.- Condiciones de montaje.

.- Tolerancias.

.- Materiales de construcción.

6.- FALLAS FRECUENTES – CAUSAS:

Generalmente los rodamientos presentan una proporción de fallas debido a las siguientes causas:

.- Contaminación 50%

.- Problemas de Lubricación 30%

.- Final de vida útil 3%

.- Otros 17% (mal montaje, caídas, mal ajuste en eje o alojamiento, corrosión)

A continuación se mencionas algunas causas y efectos sobre la vida de los rodamientos:

Vibraciones: esto puede

...