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PNF: Mecánica
UC: Diseño de elementos de Maquinas
Tema: Cojinetes planos o de deslizamiento
Doc. Ing. Jesus Mata
INICIO
Introducción al tema
La función de un cojinete es soportar una carga y mismo tiempo permitir el
movimiento relativo entre dos elementos que tengan movimiento rotatorio.
Estrategia impactante o de acercamiento al tema. Se suministra a la clase
cojinetes en físico y un trozo de eje. Con la finalidad, de que aprecien el movimiento
rotatorio de los mismo
Al mismo tiempo, se realiza un sondeo que conocimientos previos o útiles a la
comprensión del tema poseen los estudiantes. A través, de la técnica de la pregunta
Objetivos de este tema.
1. Describir el modo de operación de un cojinete de superficie plana (lubricación
límite)
2. Listar las decisiones de debe tomar el diseñador de un cojinete para definir
en forma total un sistema de cojinete de superficie plana.
3. Describir los materiales que se usan con frecuencia en cojinetes
4. Metodología del diseño de cojinetes planos.
5. Completar el diseño de cojinetes de película completa, definiendo el tamaño
del eje y del cojinete, la holgura diametral, la longitud del cojinete, el espesor mínimo
de película sistema del cojinete.
DESARROLLO DEL TEMA
¿Como Funcionan de los cojinetes planos?
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.
Lubricación límite: se presenta cuando existe contacto real entre las superficies
sólidas de las piezas móvil y estacionaria del sistema, aunque está presente una
capa de lubricante.
Decisiones de diseño
 Materiales para el muñón y para el cojinete
 Diámetros del muñón y del cojinete, con sus tolerancias
 Valor nominal e intervalo de holgura para el muñón en el cojinete
 Acabado Superficial del muñón y del cojinete
 Longitud del cojinete Método de fabricación del sistema del cojinete
 Tipo de lubricación a usar, y medios para suministrarla
Estrategia técnica de la pregunta. Interrogantes que conduzcan a deducir la lógica
de las decisiones sobre lo que hay que saber antes del diseño basándose en sus
experiencias previas y el entorno. Por ejemplo: donde ha visto o que objetos,
equipos o maquinarias utilizan cojinetes planos o de deslizamiento, el tamaño,
materias entre otras características.
Metodología del diseño de los cojinetes de deslizamientos o planos.
Estrategia resolución de problemas.
Datos: Carga radial sobre el cojinete, F (lb o N); velocidad de giro, n (rpm); diámetro
nominal mínimo del eje, Dmín (pulg o mm) (basado en el análisis de esfuerzos o de-
flexiones).
Objetivos del proceso de diseño: Especificar el diámetro nominal y la longitud del
cojinete, y un material que tenga un valor seguro de pV.
1. Especifique un diámetro tentativo D, para el muñón y el cojinete.
2. Especifique una relación de longitud a diámetro, L/D, para el cojinete, en
forma típica de 0.5 a 2.0. Para cojinetes no lubricados (frotamiento en seco) o
impregnados de aceite, se recomienda L/D = 1. (Vea la referencia 18.) Para
cojinetes de carbón-grafito se recomienda L/D = 1.5.
3. Calcule L = D(L/D) = longitud nominal del cojinete.
4. Especifique un valor adecuado para L.
5. Calcule la presión en el cojinete (lb/pulg2 o Pa):
p = F/LD
6. Calcule la velocidad lineal de la superficie del muñón:
Unidades inglesas: V =(pi) Dn/12 pies/min
Unidades métricas SI: V = (pi)Dn/(60 000) m/s También observe que
1.0 pie/min = 0.005 08 m/s
1.0 m/s = 197 pies/min
7. Calcule pV (psi·pies/min o Pa·m/s o kW/m2).
8. Multiplique 2(pV) para obtener un valor de diseño para pV.
9. Especifique un material de la tabla 16-1(anexo 1), con un valor nominal de
pV igual o mayor que el valor de diseño.
10. Termine el diseño del sistema de cojinete, considerando la holgura diametral,
selección del lubricante, suministro de lubricante, especificación de acabado
superficial, control térmico y consideraciones de montaje. Con frecuencia, el
proveedor del mate- rial de cojinete suministra recomendaciones para tomar
muchas de estas decisiones de diseño.
11. Holgura diametral nominal: Bastantes factores afectan la especificación final
de holgura, como la necesidad de precisión, dilatación térmica de todas las piezas
del sistema de cojinete, variaciones de carga, deflexión esperada del eje, medio de
suministrar el lubricante y capacidad de manufactura. Una regla aproximada que se
ha usado des- de hace mucho tiempo es dar 0.001 pulgada de holgura por pulgada
de diámetro de muñón Utilizar tabla 16-3 (anexo 2)
Actividad ejercicio tipo. (realizado y detallado por el docente)
Se debe diseñar un cojinete para soportar una carga radial de 150 lb, de un eje que
tiene diámetro mínimo aceptable de 1.50 pulg y que gira a 500 rpm. Diseñe el
cojinete que funcione bajo condiciones de lubricación límite.
Solución Se usará el procedimiento de diseño que se acaba de describir.
Paso 1. Diámetro tentativo: D = Dmín = 1.50 pulg
Pasos 2 a 4. Hacer la prueba con L/D = 1.0. Entonces, L = D = 1.50 pulgadas
Paso 5. Presión en el cojinete:
p = F/LD = (150 lb) / (1.50 pulg) (1.50 pulg) = 66.7 psi
Paso 6. Velocidad del muñón:
V = (pi)Dn/12 = pi(1.50)(500)/12 = 196 pies/min
Paso 7. Factor pV:
pV = (66.7 psi) (196 pies/min) = 13 100 psi·pies/min
Paso 8. Valor de diseño de pV = 2(13 100) = 26 200 psi·pies/min.
Paso 9. De acuerdo con la tabla 16-1, se podría usar un cojinete de babbitt con
estaño alto, con valor nominal de pV igual a 30 000 psi·pies/min.
Pasos 10 y 11. Holgura diametral nominal: De acuerdo con la figura 16-3, se puede
recomendar una Cd = 0.002 pulg mínima, basada en D = 1.50 pulg y n = 500 rpm.
Otros detalles del diseño dependen de los detalles del sistema donde se colocará
el cojinete.
Cierre y Evaluación
Estrategia para evaluar y valorar. Ejercicio para resolver en casa (el docente
notifica, estar a disposición de los estudiantes ante cualquier duda en el
procedimiento de resolución del ejercicio). Tiempo de entrega próxima clase.
Ejercicio para resolver:
Diseñe un cojinete de superficie con lubricación límite, para soportar una carga
radial de 2.50 kN, de un eje que gira a 1150 rpm. El diámetro mínimo nominal del
muñón es de 65 mm. (Valoración 75%)
Doc, Ing. Jesus Mata
25/05/2022

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  • 1. PNF: Mecánica UC: Diseño de elementos de Maquinas Tema: Cojinetes planos o de deslizamiento Doc. Ing. Jesus Mata INICIO Introducción al tema La función de un cojinete es soportar una carga y mismo tiempo permitir el movimiento relativo entre dos elementos que tengan movimiento rotatorio. Estrategia impactante o de acercamiento al tema. Se suministra a la clase cojinetes en físico y un trozo de eje. Con la finalidad, de que aprecien el movimiento rotatorio de los mismo Al mismo tiempo, se realiza un sondeo que conocimientos previos o útiles a la comprensión del tema poseen los estudiantes. A través, de la técnica de la pregunta Objetivos de este tema. 1. Describir el modo de operación de un cojinete de superficie plana (lubricación límite) 2. Listar las decisiones de debe tomar el diseñador de un cojinete para definir en forma total un sistema de cojinete de superficie plana. 3. Describir los materiales que se usan con frecuencia en cojinetes 4. Metodología del diseño de cojinetes planos. 5. Completar el diseño de cojinetes de película completa, definiendo el tamaño del eje y del cojinete, la holgura diametral, la longitud del cojinete, el espesor mínimo de película sistema del cojinete.
  • 2. DESARROLLO DEL TEMA ¿Como Funcionan de los cojinetes planos? 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. Lubricación límite: se presenta cuando existe contacto real entre las superficies sólidas de las piezas móvil y estacionaria del sistema, aunque está presente una capa de lubricante. Decisiones de diseño  Materiales para el muñón y para el cojinete  Diámetros del muñón y del cojinete, con sus tolerancias  Valor nominal e intervalo de holgura para el muñón en el cojinete  Acabado Superficial del muñón y del cojinete  Longitud del cojinete Método de fabricación del sistema del cojinete  Tipo de lubricación a usar, y medios para suministrarla Estrategia técnica de la pregunta. Interrogantes que conduzcan a deducir la lógica de las decisiones sobre lo que hay que saber antes del diseño basándose en sus experiencias previas y el entorno. Por ejemplo: donde ha visto o que objetos, equipos o maquinarias utilizan cojinetes planos o de deslizamiento, el tamaño, materias entre otras características. Metodología del diseño de los cojinetes de deslizamientos o planos. Estrategia resolución de problemas. Datos: Carga radial sobre el cojinete, F (lb o N); velocidad de giro, n (rpm); diámetro nominal mínimo del eje, Dmín (pulg o mm) (basado en el análisis de esfuerzos o de- flexiones). Objetivos del proceso de diseño: Especificar el diámetro nominal y la longitud del cojinete, y un material que tenga un valor seguro de pV. 1. Especifique un diámetro tentativo D, para el muñón y el cojinete.
  • 3. 2. Especifique una relación de longitud a diámetro, L/D, para el cojinete, en forma típica de 0.5 a 2.0. Para cojinetes no lubricados (frotamiento en seco) o impregnados de aceite, se recomienda L/D = 1. (Vea la referencia 18.) Para cojinetes de carbón-grafito se recomienda L/D = 1.5. 3. Calcule L = D(L/D) = longitud nominal del cojinete. 4. Especifique un valor adecuado para L. 5. Calcule la presión en el cojinete (lb/pulg2 o Pa): p = F/LD 6. Calcule la velocidad lineal de la superficie del muñón: Unidades inglesas: V =(pi) Dn/12 pies/min Unidades métricas SI: V = (pi)Dn/(60 000) m/s También observe que 1.0 pie/min = 0.005 08 m/s 1.0 m/s = 197 pies/min 7. Calcule pV (psi·pies/min o Pa·m/s o kW/m2). 8. Multiplique 2(pV) para obtener un valor de diseño para pV. 9. Especifique un material de la tabla 16-1(anexo 1), con un valor nominal de pV igual o mayor que el valor de diseño. 10. Termine el diseño del sistema de cojinete, considerando la holgura diametral, selección del lubricante, suministro de lubricante, especificación de acabado superficial, control térmico y consideraciones de montaje. Con frecuencia, el proveedor del mate- rial de cojinete suministra recomendaciones para tomar muchas de estas decisiones de diseño. 11. Holgura diametral nominal: Bastantes factores afectan la especificación final de holgura, como la necesidad de precisión, dilatación térmica de todas las piezas del sistema de cojinete, variaciones de carga, deflexión esperada del eje, medio de suministrar el lubricante y capacidad de manufactura. Una regla aproximada que se ha usado des- de hace mucho tiempo es dar 0.001 pulgada de holgura por pulgada de diámetro de muñón Utilizar tabla 16-3 (anexo 2)
  • 4. Actividad ejercicio tipo. (realizado y detallado por el docente) Se debe diseñar un cojinete para soportar una carga radial de 150 lb, de un eje que tiene diámetro mínimo aceptable de 1.50 pulg y que gira a 500 rpm. Diseñe el cojinete que funcione bajo condiciones de lubricación límite. Solución Se usará el procedimiento de diseño que se acaba de describir. Paso 1. Diámetro tentativo: D = Dmín = 1.50 pulg Pasos 2 a 4. Hacer la prueba con L/D = 1.0. Entonces, L = D = 1.50 pulgadas Paso 5. Presión en el cojinete: p = F/LD = (150 lb) / (1.50 pulg) (1.50 pulg) = 66.7 psi Paso 6. Velocidad del muñón: V = (pi)Dn/12 = pi(1.50)(500)/12 = 196 pies/min Paso 7. Factor pV: pV = (66.7 psi) (196 pies/min) = 13 100 psi·pies/min Paso 8. Valor de diseño de pV = 2(13 100) = 26 200 psi·pies/min. Paso 9. De acuerdo con la tabla 16-1, se podría usar un cojinete de babbitt con estaño alto, con valor nominal de pV igual a 30 000 psi·pies/min. Pasos 10 y 11. Holgura diametral nominal: De acuerdo con la figura 16-3, se puede recomendar una Cd = 0.002 pulg mínima, basada en D = 1.50 pulg y n = 500 rpm. Otros detalles del diseño dependen de los detalles del sistema donde se colocará el cojinete. Cierre y Evaluación Estrategia para evaluar y valorar. Ejercicio para resolver en casa (el docente notifica, estar a disposición de los estudiantes ante cualquier duda en el procedimiento de resolución del ejercicio). Tiempo de entrega próxima clase. Ejercicio para resolver: Diseñe un cojinete de superficie con lubricación límite, para soportar una carga radial de 2.50 kN, de un eje que gira a 1150 rpm. El diámetro mínimo nominal del muñón es de 65 mm. (Valoración 75%) Doc, Ing. Jesus Mata 25/05/2022