Cojinetes de rodamiento

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  • ¿Que es un cojinete?
  • Dispositivos que reducen la fricción y permiten que una pieza móvil se deslice pasando a otra pieza en movimiento. Los cojinetes operan usando un mecanismo deslizante o rodante.
  • Tipos de cojinetes
  • Cojinetes
    Antifricción
  • Cojinetes de este tipo son los que  usan movimiento rodante para soportar una carga y reducir la fricción. Los cojinetes antifricción producen menos fricción que los cojinetes lisos.
  • Cojinete De Empuje Tipo Kingsbury
  • Tipo de cojinete liso de empuje capaz de sostener cargas altas de empuje y disponible para operar incluso cuando hay alguna falla importante en la alineación.
  • Cojinete Liso
  • Tipo de cojinete que usa movimiento deslizante para reducir la fricción. Los tipos de cojinetes lisos incluyen cojinetes radiales, cojinetes lisos de empuje y casquillos.
  • Cojinete Liso De Empuje
  • Tipo de cojinete de empuje que consiste de dos partes: una sección inferior con una cuña que reduce la fricción y aloja la lubricación y una sección rotativa en la parte superior. Los cojinetes de empuje lisos se usan comúnmente en conjunto con cojinetes radiales, como en el caso de los cigüeñales.
  • Cojinetes De Empuje
  • Tipo de cojinete diseñado para reducir la fricción al soportar cargas de empuje o axiales. Los cojinetes de empuje pueden ser lisos o antifricción. El tipo de componentes que se soportan determina el tipo de cojinete de empuje usado.
  • Cojinetes De Película Fluida
  • Cojinetes lisos que operan usando lubricación hidrodinámica. Los cojinetes de película fluida también se conocen como cojinetes hidrodinámicos.
  • Cojinetes Hidrodinámicos
  • Cojinetes lisos que operan usando lubricación hidrodinámica. Los cojinetes hidrodinámicos también se conocen como cojinetes de película fluida.
  • Cojinetes Magnéticos
  • Cojinetes que usan fuerzas magnéticas para sostener el astil mientras gira y soportar la carga.
  • Cojinetes Magnéticos Activos
  • Cojinetes magnéticos de un tipo que requiere un sistema de control externo. Los cojinetes magnéticos activos pueden operar en altas temperaturas y soportar una carga mayor que los cojinetes magnéticos pasivos.
  • Cojinetes Magnéticos Pasivos
  • Cojinetes magnéticos de un tipo que no requiere un sistema de control externo. Los cojinetes magnéticos pasivos no son capaces de operar bajo temperaturas altas ni son capaces de sostener una carga tan alta como los cojinetes magnéticos activos.
  • Cojinetes Radiales
  • Cojinetes lisos de un tipo diseñado para reducir la fricción soportando cargas radiales. Los cojinetes radiales se usan a menudo cuando la carga es liviana y el movimiento es relativamente continuo, como en los cigüeñales. Los cojinetes radiales también se conocen como bujes.
  • Lubricantes en los cojinetes
  • Sustancia que se usa para reducir la fricción entre dos superficies en movimiento relativo. El aceite y la grasa son lubricantes industriales comunes.
  • Tipos de lubricantes para cojinetes
  • Lubricación De Película Fina


    Tipo de lubricación en el cual la película del lubricante llega a ser demasiado fina para separar un cojinete y un astil completamente. Esto puede pasar cuando el astil no rota lo suficientemente rápido para permitir la lubricación hidrodinámica.
  • Lubricación Hidrodinámica


    Tipo de lubricación en el cual una película del lubricante separa completamente dos superficies en contacto. La lubricación hidrodinámica se logra cuando un cojinete gira lo suficientemente rápido que la lubricación fluya alrededor del cojinete y cubra toda su superficie. La lubricación hidrodinámica también se conoce como lubricación de fluido completo.
  • Lubricación Hidrostática


    Tipo de lubricación en la cual las superficies que se mueven se separan externamente por un fluido altamente presurizado como el aire, aceito o agua. La lubricación hidrostática es costosa y de uso limitado.
  • Lubricación Límite


    Tipo de lubricación en la cual los cojinetes y el astil se frotan contra sí en contacto parcial y hay solo una película delgada de lubricante separándolos.
  • Lubricación Mixta


    Tipo de lubricación en el cual los cojinetes sostienen su carga parcialmente con una lubricación límite y parcialmente con una lubricación hidrodinámica.
  • Función de un lubricante en un cojinete
  • Reducir el desgaste de las piezas.
  • Reducir la corrosión.
  • Disipar el calor producido.
  • Aumentar la estanquidad de los órganos.
  • Evacuar sedimentos perjudiciales.
  • Cojinetes de elementos rodantes
  • Los rodillos se conocen como un medio para mover objetos pesados desde tiempos remotos.
  • Materiales: La mayoría de los cojinetes de bolas modernos se hacen con acero AISI 5210 y endurecido en alto grado, ya sea total o superficialmente.
  • ManufacturaLos cojinetes de elementos rodantes son elaborados por los principales fabricantes alrededor del mundo, en dimensiones estándares, definidas por la Asociación de Fabricantes de Cojinetes Anti-Fricción (AFBMA) y/o la Organización Internacional de Estándares (ISO); por lo tanto, son intercambiables.
  • Falla de elementos rodantes
  • Si se proporciona suficiente lubricante limpio, la falla en los cojinetes de elementos rodantes se presentará por fatiga superficial.
  • Se considera que ocurre la falla cuando la pista o las bolas (rodillos) presentan el primer picado.
  • Cuando se presenta esta falla, el cojinete enviará una indicación audible de que el picado se ha iniciado emitiendo ruido y vibración.
  • Los cojinetes se comparan normalmente con base en la vida, definida en revoluciones (o en horas de operación a la rapidez de diseño), además de que se espera que el 90% de cojinetes de una muestra aleatoria alcancen o excedan su vida de operación con su carga de diseño. En otras palabras, se espera que el 10% del lote falle con esa carga antes de que se alcance la vida de diseño. Lo anterior se conoce como la vida L10.
  • SELECCIÓN DE COJINETES DE ELEMENTOS RODANTES
  • Una vez que se haya elegido un tipo de cojinete con base en las consideraciones discutidas y descritas, la selección del tamaño adecuado del cojinete depende de las magnitudes de las cargas estática y dinámica aplicadas, así como de la vida de fatiga deseada.
  • Valor C de la carga dinámica básica

  • Pruebas exhaustivas realizadas por los fabricantes de cojinetes, con base en teorías consolidadas, demuestran que la vida a la fatiga L10 de cojinetes de elementos rodantes es inversamente proporcional a la tercera potencia de la carga para cojinetes de bolas, así como a la potencia 10/3 para cojinetes de rodillos. Estas relaciones se expresan como:
  • Cojinetes de rodadura
  • Equipo 3
  • Cual es su propósito..

El principal propósito es soportar una carga y al mismo tiempo permitir el movimiento relativo entre dos elementos en una maquina. El termino cojinetes con contacto de rodadura se refiere a una gran variedad de cojinetes llamados rodamientos, los cuales usan bolas esféricas o algún tipo de rodillos entre los elementos estacionario y móvil .

  • Componentes

Los componentes típicos de un cojinete de rodadura son la pista interior, la pista exterior y elementos rodantes.

  • especificación

La figura muestra el rodamiento con la sola hilera de bolas y ranura profunda, que es el tipo común . En general, la pista exterior es estacionaria, y esta sujetada a la caja de maquina. La pista interior se introduce a presión en el eje giratorio y , en consecuencia, gira con él. Entonces, las bolas ruedan entre las pistas exterior e interior. La trayectoria de la carga es del eje a la pista interior , a las bolas, a la pista exterior y, por ultimo a la caja. La presencia de las bolas permite una rotacion uniforme , con poca friccion por parte del eje. El coeficiente de friccion tipico para un rodamiento es de 0.001 a 0.005, aproximadamente. Esos valores solo reflejan a los elementos rodantes mismos, y los medios de retenerlos en el rodamiento. La presencia de sellos, demasiado lubricante, o cargas excepcionales aumenta esos valores.

  • Variaciones de diseño

Cargas Radiales :


Son las que actúan hacia el centro del cojinete, a lo largo de un radio. Esas cargas son comunes a las que causan los elementos de transmisión de potencia, como los engranes rectos, las poleas para bandas V y las transmisiones por cadena, en los ejes.

Cargas de Empuje:


Son aquellas que actúan paralelas a la línea central del eje. Los componentes axiales de la fuerza sobre engranes helicoidales, sinfines y coronas y engranes cónicos, son cargas de empuje.

Deslizamiento:


Se refiere a la desviación angular de la línea central del eje en el rodamiento, respecto al eje real del mismo rodamiento. Una evaluación excelente del desalineamiento en la tabla 14-1 indica que el rodamiento puede adaptarse a una desviación angular hasta de 4.0°.

  • Tipos de cojinetes         
  • Rodamiento de una hilera de bolas y ranura profunda
  • Rodamiento con doble hilera de bolas y ranura profunda
  • Rodamiento de bolas con contacto angular
  • Rodamiento de rodillos cilíndricos
  • Rodamiento de rodillos cónicos
  • Rodamiento de agujas
  • Rodamiento de rodillos esféricos
  • Rodamiento de una hilera de bolas y ranura profunda

A veces se le llama rodamiento Conrad a este tipo de rodamiento, y tiene las características que imagina la mayoría de las personas al escuchar el termino rodamiento de bolas. La pista interior entra en el eje casi siempre con presión en el asiento del rodamiento, con un ajuste de interferencia pequeña, para asegurar que gire con el eje. Los elementos rodantes esféricos, o bolas, ruedan en una ranura profunda, tanto en la pista como en la exterior. Se mantienen las distancias entre las bolas con los retenes o jaulas. Si bien están diseñadas principalmente para tener capacidad de carga radial, la ranura profunda permite soportar una carga de empuje bastante apreciable.

  • Rodamiento con doble hilera de bolas y ranura profunda

Si se agrega una segunda hilera de bolas se incrementa la capacidad de carga radial de estos rodamientos, porque hay mas bolas que comparten la carga, en comparación con los de una sola hilera de bolas. Así se puede soportar una carga mayor en el mismo espacio, o determinada carga puede ser soportada en un espacio menor.

  • Rodamiento de bolas con contacto angular

Un lado de  cada pista, en un rodamiento de contacto angular, es mas alto, para permitir la adaptación a mayores cargas de empuje en comparación con los rodamientos normales con una hilera de bolas y una ranura profunda.

  • Rodamiento de rodillos cilíndricos

Si se reemplazan las bolas esféricas por rodillos cilíndricos, con los cambios correspondientes en el diseño de las pistas, se obtiene una mayor capacidad de carga radial. El patrón de contacto entre un rodillo y su pista es, teóricamente y se convierte en una forma rectangular a medida que los miembros se deforman bajo la carga.

  • Rodamiento de rodillos Cónicos

Los rodamientos de rodillos cónicos están diseñados para tomar cargas apreciables de empuje y también grandes cargas radiales, lo que redunda en excelentes calificaciones para ambas. Con frecuencia se usan en rodamientos de rueda de vehículos y equipos móviles, y en maquinaria pesada con grandes cargas inherentes de empuje.

  • Rodamiento de agujas

Los rodamientos de agujas son en realidad rodamientos de rodillos, pero sus rodillos tienen mucho menor diámetro. Es el caso típico, se requiere un espacio radial menor, para que los rodamientos de aguja soporten determinada carga, igual que en cualquier otro tipo de cojinete con contacto de rodadura. Esto facilita el diseño de su incorporación en muchos tipos de equipos y de componentes ,tales como bombas, juntas universales, instrumentos de precisión y electrodomésticos.

  • Rodamiento de rodillos esféricos

El rodamiento de rodillos esféricos es una forma de cojinete autoalineante, llamado así por que existe una rotación real de la pista  exterior en relación con los rodillos y con la pista interior, cuando existen desalineamientos angulares.

  • Lubricación

Las funciones de la lubricación en una unidad con rodamiento son las siguientes

1.- Proporcionar una película de baja fricción entre los elementos rodantes y las pistas del rodamiento, y en los puntos de contacto con jaulas, superficie de guia y retenes, entre otros

2.- Proteger los componentes del rodamiento contra la corrosión

3.- Ayudar a disipar el calor de la unidad con rodamiento

4.- Alejar el calor de la unidad con el rodamiento

5.- Ayudar a expulsar los contaminantes y la humedad del rodamiento

  • Organizaciones

Varias organizaciones intervienen en el establecimiento de normas para la industria estadounidense de rodamientos:

-American Bearing Manufacturers Association- ABMA

(Asociacion Americana de Fabricantes de Cojinentes)

-Annular Bearing Engineers committee- ABEC

(Comité de ingenieros de cojinetes de rodillos)

-Roller Bearing Engineers Committee- RBEC

(comité de ingenieros de cojinetes de rodillos)

-Ball Manufacturers Engineers Committee – BMEC

-American National Standards Institute – ANSI

-International Standards Organization – ISO

  • Precargado

Algunos rodamientos son fabricados con holguras internas que deben asimilarse en determinada dirección, para asegurar que el funcionamiento sea satisfactorio. En esos casos, se debe precargar, por lo general en dirección axial, en los ejes horizontales suelen usarse resortes.

  • Tolerancias

En la industria de los rodamientos se reconocen varias clases distintas de tolerancias, para adaptarse a las necesidades de una gran variedad de equipos que usan cojinetes con contacto de rodadura. Las clases estándar de la tolerancia las define la ABEC, y se mencionan a continuación:

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