cojinete en ingeniería es la pieza o conjunto de ellas sobre las que se soporta y gira el árbol transmisor de momento giratorio de una máquina.
De acuerdo con el tipo de contacto que exista entre las piezas (deslizamiento o rodadura), el cojinete puede ser un cojinete de deslizamiento o un rodamiento.
Árbol de un motor de barco con dos cojinetes deslizantes radiales.
Cojinete de rodadura o «rodamiento»[editar]
Un rodamiento o cojinete de rodadura es un tipo de cojinete, que es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento. Dependiendo de su función y de las cargas aplicadas, los elementos de rodadura pueden ser: bolas, rodillos cilíndricos, rodillos cónicos, o rodillos cilíndrico-esféricos, (llamados también «barriletes» por su forma parecida a un barril).
Cojinete de deslizamiento[editar]
El cojinete de deslizamiento es junto al rodamiento un tipo de cojinete usado en ingeniería.
En un cojinete de deslizamiento dos casquillos tienen un movimiento en contacto directo, realizándose un deslizamiento por fricción, con el fin de que ésta sea la menor posible. La reducción del rozamiento se realiza según la selección de materiales y lubricantes. Los lubricantes tienen la función de crear una película deslizante que separe los dos materiales o evite el contacto directo. Como material de los casquillos se suele emplear el metal Babbitt.
Al tocarse las dos partes, que es uno de los casos de uso más solicitados de los cojinetes de deslizamiento, el desgaste en las superficies de contacto limita su vida útil. La generación de una película lubricante que separe las dos piezas del mecanismo mediante una lubricación completa, requiere un sistema adicional para elevar la presión del lubricante. Se usa sólo en máquinas de gran tamaño, con grandes cojinetes de deslizamiento.
La resistencia al deslizamiento provoca la conversión de parte de la energía cinética en calor, lo que se traduce en que las partes que sostienen los casquillos del cojinete deban ser muy resistentes tanto mecánica como térmicamente.
Cojinete de empuje[editar]
El cojinete de empuje absorbe cargas axiales (es decir, paralelas al eje) Existe tanto en automóviles como en barcos. En buques puede ser aplicado directamente sobre la cara interna del buque, o formar parte, en caso de que exista, de la caja reductora-inversora.
Cálculo de la dimensión de un cojinete de empuje del motor principal de un buque[editar]
La fórmula utilizada para calcular dicha dimensión es la siguiente:
Superficie = F
. Pe
F : Fuerza ejercida por la hélice. Pe: Presión específica que soporta el cojinete.
Para poder obtener la fuerza de la hélice se recurre a la fórmula:
F = Ne * Nh
. Vel
Ne : Potencia efectiva del motor Nh : rendimiento de la hélice Vel : velocidad del buque
La potencia efectiva del motor es un dato de manual, muchas veces dado en caballos vapor, los cuales se deben pasar a Kgm/cm². Supóngase una potencia de 3350 cv (caballos vapor) y un rendimiento de la hélice de 0,6
Ne = 3350 cv * 76 Kgm/cm² = 254600 Kgm/cm²
Vel = 12 nudos = 6,173 m/seg Nh = 0,6
F = 254600 Kgm/cm² * 0,6 = 24746,5 Kgf dato con el que se despeja la superficie de cojinete de empuje
6,173 m/seg
Recordando: Sup = F Sup = 24746,5 Kgf = 495,3 cm²
. Pe 5 Kgf/cm² ====> dato sacado de manual
Cojinetes
El uso de rodamientos, por más simple que haya sido, se remonta al menos a los antiguos egipcios, y quizás incluso anterior a la invención de la rueda. Los cojinetes actuales se pueden encontrar donde quiera que haya dos superficies en contacto y movimiento relativo, lo cual incluye prácticamente todo tipo de maquinarias, desde electrodomésticos a maquinaria industrial.
¿QUÉ ES UN COJINETE?
Los cojinetes son componentes tribológicos que transportan una carga mientras están en contacto mutuo con otro cuerpo y presentan un movimiento relativo entre sí. El movimiento puede ser deslizante o rotativo.
Hay básicamente dos tipos diferentes de cojinetes: cojinetes de deslizamiento y rodamientos de elementos rodantes. Otros tipos incluyen cojinetes hidrodinámicos, que soportan sus cargas sobre una fina capa de líquido o gas; cojinetes magnéticos, que utilizan campos magnéticos para transportar sus cargas; cojinetes de flexión, en los que la carga está soportada por un elemento plegado; y cojinetes de alta precisión, utilizados en relojería.
COJINETES DE DESLIZAMIENTO
Los cojinetes de deslizamiento, también conocidos como bujes, casquillos, cojinetes lisos o cojinetes de fricción, son generalmente de forma cilíndrica y no contienen partes móviles.
Las configuraciones estándar incluyen casquillos cilíndricos, cojinetes de brida para cargas radiales y cargas axiales ligeras, arandelas de presión y casquillos cilíndricos para cargas radiales, arandelas de presión con valona para cargas axiales pesadas y placas de deslizamiento de diversas formas. También se pueden realizar diseños personalizados, incluyendo formas, tamaños y características especiales (ranuras, cavidades, muescas, pestañas, etc.).
Los cojinetes lisos se utilizan para movimientos de deslizamiento, rotativos, oscilantes o alternativos. En aplicaciones de desplazamiento sirven como cojinetes deslizantes, carriles de desplazamiento y placas de desgaste. En estas aplicaciones las superficies deslizantes son generalmente planas, pero también pueden ser cilíndricas, y el movimiento es siempre lineal en lugar de rotatorio. Las aplicaciones rotativas consisten en superficies cilíndricas y el movimiento puede consistir en un desplazamiento unidireccional o bidereccional. En aplicaciones con movimiento oscilante y alternativo, las superficies son planas o cilíndricas, pero el desplazamiento es bidireccional.
Los cojinetes de deslizamiento pueden fabricarse en una pieza maciza o, para facilitar la instalación, con una junta plana (casquillos de lámina enrollada). Es importante que el rodamiento sea seleccionado de acuerdo a una aplicación determinada. Las cargas elevadas requieren rodamientos con mayor área de contacto y alta capacidad de carga. Los rodamientos con lubricantes sólidos están diseñados para funcionar a mayores temperaturas que los bujes lubricados con aceite o grasa. Y las aplicaciones de alta velocidad requieren lubricantes especiales para minimizar la acumulación de calor y fricción.
Los cojinetes de deslizamiento se fabrican en varios diseños y la selección del producto depende de las condiciones de funcionamiento de la aplicación y de los requisitos de rendimiento.
UNA AMPLIA VARIEDAD DE MATERIALES PARA COJINETES
Los cojinetes de metal-polímero se componen de un soporte metálico, generalmente de acero o bronce, sobre el cual hay sinterizada una capa porosa de bronce que luego se impregna con un recubrimiento de PTFE y aditivos para obtener una capa de deslizamiento resistente a la fricción y el desgaste. Estos cojinetes pueden funcionar en seco o con lubricación externa.
Los cojinetes de deslizamiento también pueden fabricarse con materiales termoplásticos de alto rendimiento, que proporcionan una excelente resistencia al desgaste y baja fricción, ya sea bajo condiciones de funcionamiento en seco o con lubricación. Gracias a un proceso de moldeado por inyección, los cojinetes termoplásticos pueden diseñarse en prácticamente cualquier forma y están elaborados con una serie de resinas compuestas con materiales de relleno y lubricantes sólidos. Tienen una excelente estabilidad dimensional, bajo coeficiente de fricción y buena conductividad térmica.
Los cojinetes de fibras compuestas reforzadas son otro tipo de cojinete de deslizamiento que constan de una capa de base epoxy impregnada de fibra de vidrio de filamento continuo con distintos revestimientos de cojinete de baja fricción resistentes al desgaste. Esta estructura permite que los cojinetes soporten altas cargas estáticas y dinámicas, mientras que su naturaleza inerte los hace ideales para ambientes corrosivos.
Los cojinetes monometálicos, bimetálicos y de bronce sinterizado están diseñados para su uso en aplicaciones con cargas elevadas y movimientos a baja velocidad, ya sea para aplicaciones industriales terrestres o submarinas. Los cojinetes de bronce sólido impregnados con lubricante ofrecen un funcionamiento libre de mantenimiento en aplicaciones de alta temperatura, mientras que los cojinetes monometálicos y bimetálicos están diseñados para aplicaciones con lubricación.
Cojinete de deslizamiento
El cojinete de deslizamiento, cojinete liso o buje liso, es el tipo de cojinete más simple usado en ingeniería. Su principio de funcionamiento se basa en la capacidad de deslice entre dos superficies en contacto, sea por el bajo coeficiente de fricción entre ellas o por la presencia de un lubricante entre ambas.
En el cojinete de deslizamiento, dos casquillos tienen un movimiento relativo en contacto directo, generándose un deslizamiento con fricción, por lo que su eficiencia será determinada especialmente por la capacidad de reducir en lo posible la fricción entre los elementos. La reducción del rozamiento se realiza a través de la selección de materiales y lubricantes. Los lubricantes tienen la función de crear una película resbaladiza que separe los dos materiales, evitando el contacto directo, y con ello el calentamiento y desgaste de las superficies.
Al tocarse las dos partes, que es uno de los casos de uso más solicitados de los cojinetes de deslizamiento, el desgaste en las superficies de contacto limita la vida útil. La generación de la película lubricante que separa por una lubricación completa requiere un esfuerzo adicional para elevar la presión, y que se usa sólo en máquinas de gran tamaño para grandes cojinetes de deslizamiento.
La resistencia al deslizamiento provoca la conversión de parte de la energía cinética en calor, que desemboca en las partes que sostienen los casquillos del cojinete.
Hay que distinguir entre los cojinetes simples (lubricado o lubricados con grasa), cojinetes hidrodinámicos y Cojinetes hidrostáticos. La resistencia al deslizamiento es fricción seca, fricción mixta o fricción líquida.
Cojinetes de fricción seca[editar]
En rodamientos de fricción seca se utilizan materiales de baja fricción y combinaciones de materiales distintos. A veces también los hay "autolubricantes" (tales como con una aleación de plomo u hojalata, un plástico como el PTFE o cerámicos). La otra opción de fricción seca es con rodamientos de acero.
Cojinetes de fricción líquida[editar]
En cojinetes de fricción, cuando se requiere baja pérdida de energía y durabilidad (por ejemplo, para la conversión de energía en una turbina, o en generadores), se aplica la lubricación completa, es decir, la fricción fluida. La película lubricante debe estar a presión para separar las superficies de contacto, para lograr la resistencia al apoyo de una sobre otra. En cojinetes hidrostáticos se dispone de alguna bomba de aceite (p.ej. en motores de combustión interna). En cojinetes hidrodinámicos la presión de la película del aceite de lubricación entre las dos superficies en contacto, se autogenera por su movimiento, pero esto significa que al iniciar y detener el movimiento no hay presión y existe fricción mixta. Además, es uno de los más utilizados a nivel mundial.
Cojinetes de fricción mixta[editar]
En los rodamientos lubricados se produce fricción mixta. El lubricante (grasas o aceites normalmente derivados del petróleo), envuelve las superficies de contacto mediante una película, minimizando el área de contacto, limitando la fricción y estableciendo una reducida resistencia al deslizamiento.
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