¿Qué es un cojinete liso? Una guía práctica de materiales y selección.

Un motor de accionamiento de una cinta transportadora funciona silenciosamente durante tres años, luego comienza a retumbar a baja velocidad y a zumbar a alta velocidad. El equipo de mantenimiento tira de la campana del extremo y en su interior hay un cilindro de bronce del tamaño de una taza de café con un orificio ranurado y una película de barniz negro. Ese cilindro es un cojinete cilíndrico y su fallo explica casi todo el comportamiento de toda la familia.

Un cojinete liso, también llamado cojinete liso, buje o cojinete liso, es un revestimiento cilíndrico de una sola pieza que transporta un eje sobre una película de aceite, grasa o lubricante sólido en lugar de sobre elementos rodantes. No hay jaula, ni bola rodante, ni nada que gire excepto el propio eje.

La respuesta breve a qué es un cojinete liso se reduce a tres variables: holgura, película lubricante y material. Cuando esos tres se combinan con la carga y la velocidad, un cojinete de manguito de aleación de cobre puede durar varias veces más que un cojinete de bolas. Cuando uno de ellos está defectuoso, el mismo rodamiento puede atascarse en un solo turno.

Cómo llega realmente la carga a la vivienda

Un cojinete liso funciona por geometría en lugar de por contacto rodante. El orificio está mecanizado unas centésimas de milímetro más grande que el eje, lo que crea una ranura convergente en el sentido de rotación. A medida que el eje gira, el aceite es arrastrado hacia esa cuña que se estrecha, la presión aumenta y el muñón se levanta del metal. El eje se desplaza entonces sobre una película de aceite que suele tener sólo entre 5 y 25 micrones de espesor.

En estado parado y a muy baja velocidad no se puede formar ninguna película, por lo que la carga la soportan los aditivos límite de la grasa o el propio material del cojinete. Esta es la razón por la que el funcionamiento arranque-parada es mucho más difícil para un cojinete de deslizamiento que el funcionamiento continuo.

El espesor de la película debe ser mayor que la rugosidad superficial combinada de las dos partes más la partícula más grande que circula en el aceite. Una partícula de arena de 10 micrones es más grande que muchas películas de aceite, por lo que la filtración es tan importante como la selección de la aleación. La temperatura cierra el círculo: el aceite caliente es un aceite fino y una película fina transporta menos carga a la misma velocidad.

Los principales tipos que encontrarás en máquinas reales

Bujes macizos y partidos

Los casquillos sólidos se presionan o encogen dentro de una carcasa y se reemplazan una vez que el orificio se desgasta más allá de la tolerancia. Existen bujes divididos para ejes que no se pueden quitar, como cigüeñales y ejes lineales largos en equipos más antiguos.

Versiones bridadas y de empuje

Una brida soporta carga axial y radial. Las aplicaciones de pivote central, timón y bisagras utilizan casquillos con bridas porque el conjunto también debe resistir el movimiento vertical sin agregar una arandela de empuje separada.

Bujes autolubricantes

Las carcasas de bronce con tapón de grafito, bronce sinterizado impregnado de aceite y acero revestido de PTFE funcionan donde no es práctico volver a engrasar: transportadores remotos, accesorios submarinos y áreas de lavado en plantas de alimentos. Cambian la capacidad de carga máxima por un intervalo de mantenimiento medido en años en lugar de semanas. En plantas polvorientas donde con frecuencia se pasan por alto los puntos de lubricación, un casquillo autolubricante de latón o bronce de aluminio suele ser la respuesta más económica después de cinco años de servicio.

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Carcasas bimetálicas y revestidas de Babbitt.

Delgadas capas de Babbitt unidas a un soporte de acero o bronce dominan los cojinetes principales del motor y los muñones de la turbina, donde la adaptabilidad y la integrabilidad importan más que la resistencia bruta.

Aleaciones de cobre y dónde pertenece cada una

Las aleaciones de cobre dominan los cojinetes de deslizamiento industriales porque alejan el calor de la película, incrustan partículas duras en lugar de rayar el eje y mantienen una película hidrodinámica con una carga moderada.

Si el trabajo involucra agua de mar, polvo abrasivo o una carga que invierte la dirección, el bronce de aluminio suele ser el punto de partida más seguro. Si el eje es blando y la carga es modesta, el bronce al estaño incrustará la contaminación y perdonará pequeños errores de alineación que una aleación más dura no permitiría.

¿Rodamiento de manguito o rodamiento de elementos rodantes?

La elección rara vez se centra en la calidad. Se trata de ruido, espacio, acceso a la lubricación y cómo se espera que falle la pieza.

¿Por qué fallan los cojinetes lisos?

La mayoría de los fracasos no son fracasos materiales. Son problemas de lubricación, ajuste o contaminación que la aleación no puede compensar.

• Falta de petróleo: la película colapsa, el orificio recoge metal del muñón y las rayas se extienden alrededor de la circunferencia en cuestión de minutos.
• Contaminación: El bronce incrusta partículas duras y protege el eje, pero una vez que las partículas incrustadas están orgullosas del orificio, lamen el muñón como una herramienta de corte.
• Sobrecalentamiento: La viscosidad cae a medida que aumenta la temperatura, por lo que un rodamiento que funcione 20 grados Celsius por encima del diseño puede perder una gran parte de su capacidad de carga.
• Desalineación y carga de bordes: un eje desalineado en 0,05 mm a través de un casquillo corto concentra la carga en un borde y limpia ese borde primero.
• Despacho incorrecto: demasiado apretado y el rodamiento se atasca a medida que el eje crece con el calor; demasiado flojo y el muñón gira, martilla y golpea el óvalo del orificio.
• Preocuparse y arrastrarse: Una interferencia insuficiente en la carcasa permite que el diámetro exterior pula el orificio de la carcasa y desprenda residuos de óxido.
• Corriente del eje: Los variadores de frecuencia pueden empujar la corriente a través del eje y erosionar el orificio formando un patrón de finos cráteres.

Una lista de verificación de selección que evita devoluciones costosas

1. Carga: registre los componentes estables, alternos y de choque, además de cualquier empuje. Un buje con brida cuesta menos que agregar una cara de empuje separada más adelante.
2. Velocidad y PV: multiplicar la unidad de presión por la velocidad superficial. El valor permitido cae bruscamente cuando la película no se puede formar, como en trabajos de oscilación o indexación.
3. Ruta de lubricación: baño de aceite, alimentación forzada, engrasador o nada en absoluto. Decida esto antes de elegir la aleación, no después.
4. Medio ambiente: agua de mar, polvo abrasivo, productos químicos de lavado, temperatura ambiente y si la junta está sumergida.
5. Liquidación: especifique el espacio libre para instalación, no el espacio libre para el estado libre. Un punto de partida típico para bronce sobre acero es de 0,001 a 0,0015 de diámetro del eje.
6. Estado del eje: dureza, acabado de la superficie y si el muñón se puede volver a mecanizar o reemplazar si se desgasta.
7. Geometría: posición de la ranura de aceite y del orificio, chaflanes, espesor de la pared y cómo se presionará y extraerá la pieza.
8. Estrategia de reemplazo: ¿Es el casquillo una pieza de desgaste planificado con un intervalo de inspección o un componente de por vida?

En una mina donde, en el mejor de los casos, el pasador de una trituradora se engrasa semanalmente, un casquillo autolubricante de bronce y aluminio elimina por completo el paso de lubricación y mantiene la junta en funcionamiento hasta la siguiente parada planificada.

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Donde los cojinetes lisos de aleación de cobre se ganan la vida

Los sistemas de propulsión y dirección de barcos son el caso clásico. Una mecha de timón, un cilindro hidráulico, un molinete de ancla y un sello de bocina funcionan con diferentes cargas, diferentes velocidades y diferente exposición a la corrosión, pero cada uno requiere un casquillo de aleación de cobre del tamaño adecuado para su función.

Los equipos mineros y metalúrgicos siguen la misma lógica en condiciones más duras: altas cargas de impacto, polvo abrasivo y largos intervalos entre paradas de mantenimiento. La maquinaria de ingeniería, las cajas de engranajes de energía eólica y las máquinas talladoras de engranajes utilizan casquillos y engranajes helicoidales de aleación de cobre donde el contacto deslizante y la amortiguación son más importantes que la eficiencia de rodadura.

El casquillo de bronce de estaño que aparece a continuación es un ejemplo típico de material elegido para una tarea específica en lugar de un grado de uso general.

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Notas sobre abastecimiento: tolerancias, calidad de la fundición y consistencia del lote

Dos proveedores pueden cotizar el mismo nombre de aleación y entregar piezas muy diferentes. Tres detalles separan un casquillo que funciona durante años de uno que falla en meses.

• Dimensiones instaladas: un ajuste a presión cierra el orificio aproximadamente la cantidad de interferencia, por lo que el dibujo debe indicar la holgura instalada y no solo el orificio en estado libre.
• Solidez del reparto: La porosidad dentro de la pared se convierte en un sitio de iniciación de grietas bajo carga de choque. Solicite la certificación de materiales y, en el caso de piezas críticas, inspección ultrasónica o con tintes penetrantes.
• Consistencia del lote: Mantenga el número de calor registrado. La misma aleación de una masa fundida diferente puede mecanizarse de manera diferente y desgastarse de manera diferente.

Yangzhou Yifeng Copper Products ha fundido y mecanizado componentes de aleaciones de cobre desde 2005, incluidos bujes de bronce de estaño, bronce de aluminio y latón, cojinetes autolubricantes, anillos de sellado marinos y engranajes helicoidales. el perfil de la empresa describe una planta de 30.000 metros cuadrados, más de 80 empleados y una colaboración de investigación con una universidad, que es el tipo de antecedentes que vale la pena comprobar cuando un casquillo se encuentra dentro de un conjunto irreparable.

Volviendo al tema a lo esencial, un cojinete liso es un espacio controlado lleno de una película controlada. Todo lo demás, la aleación, la ranura, la tolerancia, el acabado, existe para proteger ese espacio.

Si especifica uno, comience con la carga y la ruta de lubricación, luego elija la aleación. Si está solucionando problemas con uno, mida el espacio libre instalado y observe el aceite antes de culpar al material. Para dibujos, datos de servicio o una segunda opinión sobre una pieza defectuosa, puede comunicarse con el equipo de ingeniería a través del página de contacto .