REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSE DE SUCRE”
VICERRECTORADO BARQUISIMETO
“ACOPLAMIENTOS Y COJINETES
DESLIZANTES”
INTEGRANTES:
YENIFER GONZALEZ C.I 22.181.359
JORGE GIMENEZ C.I 24165037
HELEYCAR SANTANA C.I 22.272.545
NORBELIS HERNÁNDEZ C.I 21.726.774
ROGER RIVERO C.I 24.017.652
SECCIÓN: 01
PROFESOR: ELTON ZAMBRANO
INTRODUCCION
Los acoplamientos tienen por función prolongar líneas de transmisión de ejes
o conectar tramos de diferentes ejes, estén o no alineados entre sí. Para llevar a
cabo tales funciones se disponen de diferentes tipos de acoplamientos los cuales
dependen del funcionamiento o del uso que se les dará, siendo estos muy útiles
en diversas maquinas en las que es necesario transmitir torque.
Cabe destacar que el cojinete es un elemento mecánico que permite el libre
giro del eje y también la alineación del mismo con la menor fricción posible. Entre
la gran variedad de cojinetes existentes destacaremos los cojinetes deslizantes
estudiando así sus características y diversas utilidades.
ACOPLAMIENTOS
Un acoplamiento es un dispositivo que se utiliza para unir dos ejes en sus
extremos con el fin de transmitir potencia. Los acoplamientos son sistemas de
transmisión de movimiento entre dos ejes o árboles, cuyas misiones son asegurar
la transmisión del movimiento y absorber las vibraciones en la unión entre los dos
elementos.
Las vibraciones son debidas a que los ejes no son exactamente coaxiales.
Hay desalineaciones angulares o radiales, aunque lo normal es que se presente
una combinación de ambas.
TIPOS DE ACOPLAMIENTOS
Rígidos
Los acoplamientos rígidos se diseñan para unir dos ejes en forma apretada
de manera que no sea posible que se genere movimiento relativo entre ellos. Este
diseño es deseable para ciertos tipos de equipos en los cuales se requiere una
alineación precisa de dos ejes que puede lograrse; en tales casos el acople debe
diseñarse de tal forma que sea capaz de transmitir el torque en los ejes. Los
acoplamientos rígidos deben emplearse solo cuando la alineación de los dos ejes
puede mantenerse con mucha precisión, no solo en elemento en que se instalan,
sino también durante la operación de las máquinas. (Desalineación angular, radial
o axial).
Los acoplamientos rígidos no permiten desalineaciones, en los cuales
distinguimos:
Acoplamientos de manguito: Se utilizan para conectar árboles del mismo
diámetro y son de fácil instalación sin precisar la movilidad de los árboles a
conectar para su montaje. Para diámetros pequeños se utilizan sistemas que
comprimen los árboles, pero cuando los diámetros son mayores se
emplean chavetas que aseguran la transmisión de grandes cargas. El gran
inconveniente que poseen estos acoplamientos es que no son aptos para
transmitir movimiento variable y requieren un equilibrio muy preciso.
Acoplamientos de plato: Empleados para árboles de igual o diferente diámetro.
Dependiendo de su disposición se pueden diferenciar los de platos propiamente
dicho y los de brida. En los primeros se fija el plato al árbol por medio
de chavetas o por compresión sobre asientos cónicos, siendo preciso el centrado
exacto de los dos platos a la hora de montarlos. En los segundos la brida se
monta en el extremo del árbol por forja o se suelda. En ambos acoplamientos
estos se efectúan mediante tornillos. (Anexo 1)
Acoplamientos rígidos de manguito con prisionero: Estos acoplamientos
cierran o ajustan por interferencia, mediante tornillos. Algunos suelen poseer una
chaveta o un prisionero común a ambos ejes, sin embargo es usual que estos
casos se empleen en transmisiones de baja potencia o bajo torque. (Anexo 2)
Acoplamientos por sujeción cónica: Se fabrican en varios diseños, siendo el
más común el acoplamiento de dos o más piezas divididas, que se fijan alrededor
de los ejes y que transmiten el torque por fricción e interferencia. El efecto de
bloqueo se logra cuando el collarín dividido de superficie cónica es presionado
entre el eje y la carcasa del acoplamiento, también de superficie cónica. (Anexo 3)
Flexibles
El propósito fundamental de los acoplamientos flexibles es transmitir el par
de torsión requerido desde el eje impulsor al impulsado y compensar el
desalineamiento angular, paralelo o una combinación de ambos, con numerosas
funciones complementarias como proporcionar deslizamiento axial y así mismo
restringirlo.
Acoplamientos flexibles de Disco Flexible: Las dos masas quedan conectadas
por un miembro elástico de material elastómero o bien por un resorte mecánico,
permiten cierta desalineación axial, angular y paralela pero ninguna desalineación
torsional y permiten poco juego. (Anexo 4)
Acoplamientos flexibles de fuelle Helicoidales: Aceptan la desalineación axial,
angular y paralela con poco o ningún juego. Se fabrican de un cilindro sólido con
una ranura helicoidal para aumentar su flexibilidad. Son muy versátiles aunque
tienen riesgos de rotura por fatiga. (Anexo 5)
Acoplamientos flexibles de Quijadas de Goma: Tienen dos masas con quijadas
protuberantes, las cuales se superponen y se conectan por medio de un inserto
elastómero o algún metal blando. El tipo de holguras con que se fabrican, permiten
la desalineación axial, angular y paralela, pero suelen conducir a juegos no
deseables entre las partes. (Anexo 6)
Acoplamientos flexibles Direccionales de tipo Falk: Constan de dos platillos
similares con dentado o ranurado idéntico y el enlace de los mismos se lleva a
cabo con una lámina elástica. (Anexo 7)
Acoplamientos flexibles de Cadenas: Similares a los anteriores, el acoplamiento
se lleva a cabo con una cadena doble o cuádruple de rodillo. (Anexo 8)
Acoplamientos flexibles de Engrane: Estos acoplamientos combinan dientes de
engranes rectos externos y curvos con dientes internos. Suelen permitir un
deslizamiento axial sustancial y dependiendo de las formas de los dientes,
también puede tolerar cierto desplazamiento angular. Debido a la cantidad de
dientes actuando en forma conjunta pueden transmitir torque muy elevados. Estos
acoplamientos son muy empleados en hornos rotativos de calcinación para cal y
cementos, como también en las construcciones navales ya que permite absorber
las dilataciones de los ejes soportando las variaciones de temperatura. (Anexo 9)
Acoplamientos flexibles de fuelle metálico: Estos acoplamientos se fabrican
con una delgada lámina de metal soldando juntas una serie de arandelas
metálicas cóncavas formando así un tubo de fuelle. Estos acoplamientos ofrecen
una gran rigidez a la torsión pero comparativamente con otros diseños tienen un
par limitado, sin embargo garantizan un juego nulo o muy pequeño. (Anexo 10)
Juntas universales
Este tipo de juntas permite una desalineación angular sustancial. Existen
varios tipos, la denominada junta Cardan o Hooke y que no posee velocidad
constante y la junta Rzeppa que si tiene velocidad constante. Los primeros se
montan de a pares para poder garantizar transmisión de velocidad constante
cancelando el efecto de error de velocidad. Las juntas Rzeppa también conocidas
como juntas homocinéticas son empleadas en los vehículos de tracción delantera.
En términos generales, la gran diversidad de acoplamientos disponibles en el
mercado hace que el diseñador o calculista deba pedir constantemente
información a los fabricantes para tener los detalles más actualizados sobre
capacidades, usos y métodos de mantenimiento de los dispositivos más
novedosos entre los que existen en plaza. (Anexo 11)
SELECCIÓN
Antes de comenzar el procedimiento de selección, deberá disponerse como
mínimo de la información siguiente. Si parte de la misma no se halla disponible, la
selección será solamente preliminar. Un mayor aporte de información siempre
servirá de ayuda para una selección correcta (por ejemplo, longitud del eje,
espacio envolvente, masa máxima permitida, etc.)
Seleccionar la gama de acoplamientos más idónea de este catálogo.
Seleccionar el tipo de acoplamiento que se considere más conveniente
para la aplicación.
Decidir si el acoplamiento es torsionalmente rígido o suave.
Considere si un pequeño juego es aceptable.
Calcule el torque requerido y considere los factores apropiados de servicio.
Lubricación y mantenimiento.
Operación bajo condiciones adversas.
Costo operativo.
LUBRICACIÓN DEL ACOPLAMIENTO
Los acoplamientos que incorporan elementos deslizantes requieren lubricación
para minimizar el desgaste y en consecuencia incrementar su vida útil. Con unas
cuantas excepciones este tipo de acoplamientos se lubrica con grasas. El uso de
lubricantes y procedimientos apropiados recompensan al usuario con una vida de
servicio larga y sin problema, no todas las grasas son apropiadas para lubricar los
acoplamientos. Los catálogos de los fabricantes listan solo unas cuantas si no se
cuentan con estas recomendaciones o con las grasas que se listan deben
aplicarse las ideas generales que se mencionan a continuación:
En virtud de que los acoplamientos se apoyan en el efecto centrífugo para
reforzar al lubricante entre las superficies deslizantes las grasas pesadas no
resultan buenas. Las grasas NLGI No.1 resultan lo mejor entre una buena
lubricación y un sello adecuado.
Debido a que el desgaste del acoplamiento disminuye al aumentar la
viscosidad del aceite base de una grasa, debe seleccionarse una grasa mezclada
con un aceite que tenga una viscosidad no menor que 900 SSU (Segundos
Universales Saybolt) a 100º F. Se puede obtener esta información del fabricante
de la grasa.
Ya que las grasas se separan en aceite y jabón cuando se someten a
fuerzas centrífugas durante mucho tiempo, y debido a que el jabón utilizado en las
grasas no es lubricante, es necesario seleccionar aquellas que tengan muy poco
jabón, de preferencia menos del 8% del peso total.
Los acoplamientos deben lubricarse cada seis meses y antes de bombear
la grasa nueva debe abrirse y limpiarse para eliminar el lubricante viejo.
MANTENIMIENTO
El mantenimiento depende del tipo de acople ya que hay unos que requieren
lubricación con grasa, otros con aceite y algunos no la requieren. Razón por la
cual el mantenimiento es muy especifico en cada tipo de acoples.
APLICACIONES O USOS DE LOS ACOPLAMIENTOS
Grúas
Alimentadoras
Fabricación de metal
Explotaciones mineras
Eje de línea
Impulsiones de la bomba
Impulsiones de la grúa
Secadores de horno
Compresores
Embotelladoras
Impulsiones de la tabla de rodillos
Escaleras móviles
Sistema de generador
Bombas
Transportadores
Usos industriales pesados generales
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ACOPLAMIENTOS
Acoplamiento Rígido
Debido a la precisión de los acoplamientos tienden a producir rotura por
fatiga.
No pueden absorber vibraciones debido a la precisión y presión del
acoplamiento.
Operan en forma lineal y no permiten cambiar el diseño de la estructura.
En general son más pequeños y livianos.
Acoplamientos Flexibles
Como permiten cierta flexibilidad absorben tolerancias (no rompen por
fatiga).
Pueden virtualmente desalinearse grandemente un eje respecto al otro.
Pueden ser grandes y añadir gran peso a la estructura.
Pueden tolerar vibraciones junto con la rotación de los ejes.
COJINETES DESLIZANTES
Son básicamente anillos cilíndricos de forma tubular, con o sin collar, interpuestos entre
un árbol y su alojamiento, con la finalidad de facilitar el movimiento de rotación, aportando
cargas y reduciendo las pérdidas por fricción. Por lo general están montados en el agujero con
apriete y el árbol desliza en él. Cuando el cojinete dispone de un collar soporta esfuerzos
axiales. Los cojinetes de fricción están construidos a partir de materiales que presentan baja de
fricción (bronce, estaño, plomo, grafito, Teflón, Politetrofluoretileno, poliamida, Babbit, etc.),
pueden utilizarse seco o con lubricación. (Anexo 12)
CARACTERISTICAS DE LOS COJINETES
Los cojinetes de deslizamiento en seco de material compuesto y los cojinetes
de fricción se diferencian por la composición y la construcción de sus superficies
deslizantes. La adecuación de los distintos tipos y diseños de cojinetes para una
aplicación en particular viene determinada por varios factores: tipo de movimiento,
magnitud de la carga, tipo de carga, velocidad de deslizamiento, espacio
disponible, temperatura de funcionamiento prevista, requisitos de lubricación y
mantenimiento o condiciones de sequedad, condiciones del entorno y resistencia
química a ciertos medios.
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.
TIPOS DE COJINETES DESLIZANTES
Según la carga(fuerza):
Cojinetes de casquillos: tienen forma cilíndrica o de anillo, soportan cargas
perpendiculares al eje de simetría (cargas radiales). Pueden tener distintas
configuraciones, las más comunes son las de casquillo completo y la de casquillo
partido. (Anexo 13)
Cojinetes de empuje: Están diseñadas para soportar cargas paralelas a su eje de
simetría (cargas axiales). Su función es de evitar el desplazamiento longitudinal
del eje rotatorio. (Anexo 14)
Según el principio de lubricación
Lubricación hidrodinámica: la separación entre el cojinete y el árbol se logra
por el movimiento giratorio del árbol el cual genera una presión que forma colchón
de aceite entre su superficie y la del cojinete. Para lograr una eficiente lubricación
de este tipo se debe tener en cuenta:
A) La velocidad de rotación del árbol
B) Las dimensiones del cojinete
C) La viscosidad del fluido lubricante
Lubricación hidrostática: La película de lubricante se mantiene en el recinto
entre el cojinete y el árbol utilizando un sistema de presurización. Se emplean para
cojinetes que funcionan a bajas velocidades bajo acción de grandes cargas.
Cojinetes auto lubricantes: Están elaborados de metal sinterizado (metales
porosos como por ejemplo el bronce) también son llamados cojinetes de metal
reforzado. Son sencillo y de bajo costo, debido a que presentan un buen equilibrio
entre dureza, desgaste, resistencia y duración se utilizan ampliamente en
maquinas caseras, motores pequeños, maquinas, herramientas, maquinas
agrícolas y equipos de construcción. Usualmente se utiliza algún método de
lubricación suplementaria para mejorar la utilidad del cojinete.
VENTAJAS DE LOS COJINETES DE DESLIZAMIENTO
Las ventajas esenciales de los cojinetes de deslizamiento acero-metal
antifricción son las siguientes:
Fácil montaje, usando poco espacio radial.
Medio cojinete para un montaje favorable al mantenimiento.
Funcionamiento silencioso también con altas frecuencias de giro.
Óptima amortiguación de vibraciones.
Insensibilidad ante cargas de choque.
Funcionamiento sin desgaste incluso con las más altas y las más bajas
frecuencias de giro.
Larga vida útil sin fatiga de los materiales.
Ventaja de precio de los cojinetes de deslizamiento frente a los rodamientos
proporcional al volumen de construcción.
Reparaciones económicas de grandes cojinetes de deslizamiento en caso
de avería.
AREAS DE APLICACIÓN DE LOS COJINETES DE DESLIZAMIENTO.
Las aplicaciones típicas de los cojinetes de deslizamiento acero-metal
antifricción son:
Bombas centrifugas y émbolos.
Compresores de émbolo y turbocompresores.
Turbinas.
Embragues.
Motores eléctricos y generadores.
Máquinas-herramienta.
Engranajes y reductores.
Cojinetes para rodillos.
Instalaciones para la industria de cemento.
Maquinaria de trituración.
Ventiladores industriales.
Molinos y sierras alternativas.
Molinos rotativos.
Husillos de rectificadoras.
Prensas y centrifugas.
Maquinaria de imprenta y de papel.
ESPECIFICACION DE UN COJINETE DESLIZANTE
El eje, el cual es la pieza deslizante en los cojinetes, debe ser siempre más
ancho que el propio cojinete para evitar la formación de escalones en el
área de deslizamiento del cojinete. Esto es particularmente importante en el
caso de que ocurran desplazamientos axiales entre el eje y el alojamiento,
debido a una extensión del eje.
El diámetro interior del alojamiento para los cojinetes debe tener un chaflán,
de tal manera que el casquillo pueda ser presionado más fácilmente hacia
el interior del alojamiento, debido especialmente a que los casquillos
abiertos presentan con frecuencia una arista viva.
Los extremos del eje también precisan de un chaflán para evitar daños en la
capa de deslizamiento del casquillo al insertar el eje en el mismo. En ambos
casos, el ángulo del chaflán deberá ser de 10 a 15º. En caso de
aplicaciones axiales de los cojinetes, el diámetro del alojamiento no será
inferior a d = +0,8 mm.
Para el funcionamiento en seco de los cojinetes, es muy importante
disponer de una alineación exacta. Si no se puede evitar la falta de
alineación, se requieren unas medidas de diseño especiales para evitar
cargas elevadas en los extremos del cojinete. Estas medidas pueden ser,
por ejemplo, practicar un chaflán más grande en el diámetro interior del
alojamiento o utilizar un casquillo más largo, el cual sobresalga por los dos
extremos del alojamiento.
Si las faltas de alineación deben ser compensadas, y si las condiciones de
trabajo permiten el uso de cojinetes, entonces pueden utilizarse los
casquillos, que admiten ser mecanizados. Estos casquillos pueden ser
mandrilados o escariados tras su instalación.
Si los ejes deben trabajar en posición radial, así como de forma axial, las
cargas deben ser compensadas utilizando casquillos biselados (con valona)
o bien casquillos simples en combinación con cojinetes de empuje . El uso
de casquillos biselados y de cojinetes de empuje presenta ventajas incluso
cuando las cargas axiales son bajas, especialmente cuando no se puede
obtener una superficie de empuje uniforme debido al material o por razones
de mecanizado.
SELECCIÓN DE UN COJINETE
Tipos de fuerza que actúan sobre el elemento a soportar (fuerzas radiales o
fuerzas axiales).
Condiciones de servicio del cojinete dentro del sistema (suciedad,
temperatura, fuerza de impacto).
Disponibilidad de materiales y medios para la fabricación del cojinete.
Lubricación y método de lubricación necesario para garantizar el optimo
funcionamiento del cojinete.
CONCLUSION
Si bien es posible diseñar acoplamientos de alto rendimiento con fines
específicos para la mayoría de las aplicaciones, algunos tipos se adaptan mejor
que otros. Seleccionar el mejor diseño puede garantizar un funcionamiento más
confiable de las maquinarias.
En términos generales, la gran diversidad de acoplamientos disponibles en
el mercado hace que el diseñador o calculista deba pedir constantemente
información a los fabricantes para tener los detalles más actualizados sobre
capacidades, usos y métodos de mantenimiento de los dispositivos más
novedosos entre los que existen en la industria.
La utilización de los rodamientos en maquinas alivian la fricción en los puntos de
movimientos rotacionales. Los rodamientos se denominan también cojinetes no
hidrodinámicos. De acuerdo al uso a dar a los rodamientos se clasifican en varios
tipos los cuales se utilizan dependiendo a su aplicación dada.
Es muy importante el mantenimiento preventivo en los rodamientos, ya que
si estos llegan a fallar nos pueden llegar a producir consecuencias mayores, tanto
económicas como un aumento de la misma.
ANEXOS