UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE

XICOTEPEC

TSU. MANTENIMIENTO ÁREA PETRÓLEO

MAQUINAS Y MECANISMO

CATEDRÁTICO: JOSE RIGOBERTO PALOMINO

NOMBRE: MARIA ARACELI SAMPAYO GAYOSSO

“3º D” MAP

16 DE AGOSTO DEL AÑO 2015

UNIDAD IV: COJINETES Y RODAMIENTOS

TIOS Y CARACTERISTICAS DE COJINETES

Son puntos de apoyo de ejes y árboles para sostener su peso, guiarlos en su

rotación y evitar deslizamientos.

Los cojinetes van algunas veces colocados directamente en el bastidor de la

pieza o máquina, pero con frecuencia van montados en soportes

convenientemente dispuestos para facilitar su montaje.

Dependiendo del montaje del árbol/eje con los cojinetes, el material del que

estén hechos los cojinetes influye o no a la hora de su colocación, y posterior

funcionamiento de toda la transmisión. Si se consigue mantener continuamente

separados el árbol y el cojinete por medio de una capa de lubricante evitando

todo contacto solido entre superficies de deslizamiento, entonces el material del

que están formados no influye en nada sobre dicha calidad. Sin embargo, el

rozamiento fluido depende de unas condiciones de velocidad, carga y

temperatura. De esta manera, para las velocidades bajas (arranque y parada),

los cojinetes giran en sentido de rozamiento mixto cuando no seca, haciendo

inevitable el contacto directo entre las superficies de fricción.

Por lo anteriormente mencionado, se han de tener en cuenta unas cualidades

importantes que ayuden a la construcción de los cojinetes:

El material debe tener un coeficiente de rozamiento reducido.

El material tiene que ser un buen transmisor del calor para que no se

produzca una acumulación excesiva de calor, dañando o perjudicando el

ajuste creado.

El material debe poder una cierta dureza que ayude a soportar, sin que se

deforme el cojinete, la carga que puede actuar sobre él.

CLASIFICACIÓN DE LOS COJINETES

Los cojinetes se clasifican en cojinetes de fricción y de rodamiento. En los

cojinetes de fricción, los árboles giran con deslizamiento en sus apoyos.

En los de rodamiento, entre el árbol y su apoyo se interponen esferas, cilindros

o conos, logrando que el rozamiento sea solo de rodadura cuyo coeficiente es

notablemente menor.

Por la dirección del esfuerzo que soportan se clasifican los cojinetes en:

Los cojinetes radiales impiden el desplazamiento en la dirección del

radio.

Los cojinetes axiales impiden el deslizamiento en la dirección del eje

Los cojinetes mixtos hacen al mismo tiempo el efecto de los cojinetes

radiales y axiales.

Tipos de cojinetes

Clasificación de los cojinetes:

Cojinetes de fricción

Rodamientos

Ranuras de engrase

Para garantizar un perfecto rodaje y conservación de la forma geométrica y

dimensiones del agujero del cojinete es importante mantener una adecuada

lubricación. Para ello debemos conocer la forma y situación que deben tener

las ranuras de engrase del cojinete.

En un árbol en reposo la presión del lubricante está centrada. Si el eje gira a

poca velocidad, la línea de presión sufre un desplazamiento en sentido

contrario al giro.

Existen también cojinetes auto lubricados, los cuales están hechos de un

material sinterizado, a base de bronce, cobre y hierro con gran porosidad y

capaz de retener hasta un 30-40% de su volumen de aceite haciéndoles

destinados para soportar pequeñas cargas a costa de un inconveniente

bastante importante como es el que no se puede utilizar en contacto directo

con el agua y otros fluidos, al igual que tampoco puede superar temperaturas

más elevadas de 100ºC.

RODAMIENTOS

TIPOS Y CARACTERISTICAS

Los rodamientos se diseñan para permitir el giro relativo entre dos

piezas y para soportar cargas puramente radiales, puramente axiales

o combinaciones de ambas. Cada tipo de rodamiento presenta unas

propiedades que lo hacen más o menos adecuado para una aplicación

determinada. Los rodamientos son unos cojinetes en los que se

intercala entre el árbol y el soporte, una serie de bolas o rodillos que

sustituye el rozamiento por fricción por el de rodadura que es mucho

menor. Las ventajas, aparte de esta última comentada, son el

calentamiento y el desgaste son pequeños, admite mayores

presiones tanto radiales como axiales y permite mayores velocidades

contribuyendo a la unificación de medidas debido a la normalización.

La fabricación de los cojinetes de bolas es la que ocupa en tecnología

un lugar muy especial, dados los procedimientos para conseguir la

esfericidad perfecta de la bola. Los mayores fabricantes de ese tipo

de cojinetes emplean el vacío para tal fin. El material es sometido a

un tratamiento abrasivo en cámaras de vacío absoluto. El producto

final no es casi perfecto, también es atribuida la gravedad como

efecto adverso. Las bolas no se o rodillos no se tocan entre sí porque

aumentaría el rozamiento, sino que van separadas mediante una

jaula. Las superficies exterior del aro mayor e interior del aro menos

que están en contacto con soporte y árbol respectivamente se

rectifican.

CÓMO SE HACEN LOS RODAMIENTOS

CLASES DE RODAMIENTOS

Cada tipo de rodamientos muestra propiedades características, que

dependen de su diseño y que lo hace más o menos apropiado para

una aplicación dada.

RODAMIENTOS PARA CARGAS RADIALES

Rodamiento rígido de simple hilera de bolas

Son usados en una gran variedad de aplicaciones. Son fáciles de

diseñar, no separables, capaces de operara a altas e incluso muy

altas velocidades y requieren poca atención o mantenimiento en

servicio. Estas características, unidas a su bajo coste, hacen a estos

rodamientos los más populares.

Rodamiento de rodillos

Tiene guiados sus rodillos por pestañas en uno de sus aros. El otro

aro, que esta libre, no tiene ninguna pestaña. Esto permite que el eje

se desplace axialmente dentro de ciertos límites, con respecto al

soporte. Este rodamiento es adecuado para cargas radiales

relativamente grandes y puede también soportar altas velocidades. El

desmontaje es muy fácil, aunque ambos aros estén montados con

ajustes fuertes.

Rodamiento de bolas a rótula

Posee doble fila de bolas guiada por dos pistas de rodadura

mecanizadas en el aro interior. Esto hace que el rodamiento sea

autoalineable, permitiéndose desviaciones angulares del eje respecto

al soporte. La pista del aro exterior tiene el centro en el eje del árbol.

Este tipo de rodamiento, además de soportar mayores cargas que el

de bolas, se adapta a las flexiones del árbol.

Rodamiento de rodillos a rótula

Están compuestos por dos hileras de rodillos con un camino de

rodadura esférico común sobre el aro exterior. Cada uno de los dos

caminos de rodadura del aro interior está inclinado formando un

ángulo con el eje del rodamiento. Estos rodamientos son

autoalineables, pueden soportar cargas radiales y cargas axiales, y

tienen una gran capacidad de carga.

RODAMIENTOS PARA CARGAS AXIALES

Rodamientos de simple efecto

Los rodamientos axiales de simple efecto absorben las fuerzas axiales

en un determinado sentido, desmontándose cuando la fuerza axial

actúa en el sentido contrario. Se componen de dos aros entre los que

se interponen las bolas, uno de ellos girando con el árbol y el otro va

fijo al soporte.

Rodamientos de doble efecto

Estos rodamientos tienen la misma aplicación que los de simple

efecto salvo que estos absorben las cargas axiales en ambos

sentidos. El aro intermedio es el que va fijo al árbol.

Rodamientos axiales de rodillos a rótula

El rodamiento axial de rodillos a rótula tiene una hilera de rodillos

situados oblicuamente, los cuales, guiados por una pestaña del aro

fijo al eje, giran sobre la superficie esférica del aro apoyado en el

soporte. En consecuencia, el rodamiento posee una gran capacidad

de carga y es de alineación automática. Debido a la especial

ejecución de la superficie de apoyo de los rodillos en la pestaña de

guía, los rodillos giran separados de la pestaña por una fina capa de

aceite. El rodamiento puede, por lo mismo, girar a una gran

velocidad, aun soportando elevada carga. Contrariamente a los otros

rodamientos axiales, éste puede resistir también cargas radiales.

Rodamiento de rodillos cilíndricos de empuje

Son apropiados para aplicaciones que deban de soportar grandes

cargas axiales. Además, son insensibles a los choques, son fuertes y

requieren poco espacio en sentido axial. Son de una sola dirección.

RODAMIENTOS PARA CARGAS MIXTAS

Rodamiento de simple efecto y contacto oblicuo

Además del esfuerzo radial, puede soportar cargas axiales en una

sola dirección. La capacidad de carga axial aumenta al hacerlo el

ángulo de contacto, que se define como el ángulo que forma la

normal al contacto de la bola con el aro exterior, con la perpendicular

al eje del rodamiento.

Rodamiento de doble efecto y contacto oblicuo

Tiene la misma forma de trabajo que el rodamiento de simple efecto y

contacto oblicuo salvo que puede soportar cargas axiales en ambos

sentidos.

Rodamiento de rodillos cónicos

Constan de dos aros entre cuyas pistas de rodadura son guiados

rodillos cónicos. Su capacidad de carga axial está por el ángulo de la

pista de rodadura del aro exterior. Cuanto mayor es este ángulo,

mayor es la capacidad de carga axial del rodamiento.

UNIDAD VII: FALLAS EN MAQUINAS Y MECANISMOS

FALLAS EN ENGRANAJES

ESTADO NORMAL:        Espectro característico de un engranaje en estado normal (esta no es una patología).                Espectro característico del engrane : El espectro mostrará armónicos 1 X y 2 X RPS del piñón conductor y de la rueda conducida. Adicionalmente, mostrará bandas laterales alrededor de la Frecuencia de Engrane GMF (Gear Mesh Frecuency).                El engranaje se encuentra en buen estado si estos picos de vibración se encuentran en niveles relativamente bajos.

DESGASTE EN DIENTE:        Ocurre por operación más allá del tiempo de vida del engranaje, contaminación de la grasa lubricante, elementos extraños circulando en la caja del engrane o montaje erróneo.                Su espectro se caracteriza por la aparición de bandeamiento lateral alrededor de la frecuencia natural de vibración (fn) del engrane defectuoso. El espaciamiento de las bandas laterales es 1 X RPS del engrane defectuoso. Si el desgaste es avanzado, hay sobreexcitación de la GMF.                Para solucionar el problema debe cambiar o rectificar el engranaje (sólo si este no está sometido a grandes cargas y la urgencia lo amerita). Si el desgaste es prematuro inspeccione desalineación en el eje o excentricidad en el engranaje.

  

SOBRECARGA EN ENGRANE:    Todos los dientes están recibiendo sobrecarga continúa.                La amplitud de la GMF es altamente excitada, pero esto no suele representar un problema si las bandas a su alrededor se mantienen bajas. Este análisis es efectivo si se realiza siempre a la máxima carga de operación de la máquina.                Debe buscarse algún elemento que esté aumentando el torque transmitido más allá de lo normal (rodamiento o buje defectuoso, fallas en lubricación y anomalías en general en el rotor conducido que dificulten el movimiento).

   

EXCENTRICIDAD Y/O BACKLASH:     La excentricidad ocurre cuando el centro de simetría no coincide con el centro de rotación. El backlash se produce cuando, al terminar el contacto entre dos dientes, los dos siguientes no entran inmediatamente en contacto.                    El espectro muestra aumento considerable de las bandas laterales alrededor del la GMF y fn. El engranaje con problemas es indicado por el espaciado de las bandas laterales. Si el problema es blacklash, la GMF debe disminuir con el aumento de la carga.                    Para corregir el problema, el engranaje debe ser reensamblado o reemplazado si se encuentran problemas de manufactura.

   

ENGRANE DESALINEADO:         Se presenta cuando las ruedas dentadas fueron ensambladas con errores de alineación o cuando sus ejes no están paralelos.                    Casi siempre se excitan los armónicos de 2do o mayor orden de la GMF, con bandeamientos laterales a la 1 X RPS del piñón o la rueda. 2 X GMF y 3 X GMF dominan el espectro.                    El conjunto debe ser realineado para corregir el problema.

   

PROBLEMAS DE HUNTING:     Problemas leves en la manufactura o manipulación indebida producen que, cuando dos dientes específicos del piñón y el engranaje conducido se encuentren, generen vibraciones de choque.                Esta falla genera altas vibraciones a bajas frecuencias por debajo de los 10 Hz. La máxima vibración ocurre cada 10 o 20 revoluciones del piñón dependiendo de la fórmula de fHT (y suele escucharse como un gruñido).                Si se determina que el problema es severo, deben reemplazarse el par de engranajes y debe tenerse más precaución en la manipulación.

Fallas En Cojinetes y Rodamientos

FALLAS EN COJINETESLa falla principal de los rodamientos es la fatiga superficial en las pistas de rodadura y en los elementos rodantes. Esta falla se basa en las fórmulas de esfuerzo de contacto ( Hertz ).Se han desarrollado cálculos avanzados para estimar la magnitud de estas fuerzas y por otra parte se han desarrollado materiales que soporten estas cargas logrando prolongar la vida útil.* Agentes externos-CaracterísticasMarcas o rasguños en la dirección del movimiento a menudo con partículas encajadas.-CausaPartículas sucias en el lubricante que excede el espesor mínimo de la capa de aceite lubricante* El limpiar-CaracterísticasDerretimiento superficial del material del cojinete especialmente cuando se tiene un punto de fusión bajo p/e metales blancos, recubrimientos.-CausaSeparación inadecuada, sobrecalentamiento, aceite escaso, e inclusive excesiva carga también es otra causa.

* Fatiga-CaracterísticasGrietas a menudoen el patrón mosaico y pérdida de áreas en guarnición.-CausaCargamento dinámico excesivo o recalentamiento debido a la reducción de rendimiento a la fatiga excedido los límites de velocidad o el exceso de carga centrifuga.

-CaracterísticasSoldadura o desprendimiento del metal de la cubierta en la parte trasera del cojinete , caras de unión. Producción de una línea delgada de oxido causa prolifera de falla por fatiga. -CausaInadecuado ajuste por interferencia, mal diseño de la cubierta. Permisión de pequeñas vibraciones entre superficies.

* Agentes externos-CaracterísticasErosión y abundante escoria en la superficie. -CausaContaminación del lubricante por la cantidad excesiva de partículas sucias.

*Interferencia Excesiva-CaracterísticasDistorsiondelalisaje del cojinete causada del recalentamiento, fatiga y fractura del cojinete.-CausaExcesivo ajuste de interferencia, escalonamiento de las caras de unión en el ensamble.