Información general
Posiciones de cojinetes en el motor
La representación del motor de seis cilindros muestra las posiciones de cojinetes en el motor. Hay montados siete cojinetes de bancada, de los cuales uno está diseñado como cojinete axial. Entre cada uno de los cojinetes de bancada se encuentran los cojinetes de la biela, por cada cilindro un cojinete de la biela.
Por regla general, el resto de las posiciones de cojinetes como el cojinete del eje de levas, los casquillos de biela y los cojinetes para los árboles compensadores no se ejecutan con semicojinetes, sino con casquillos de cojinete.
El tema principal de este folleto son los semicojinetes que se utilizan en el mecanismo de la biela para el alojamiento de la biela y el cigüeñal.
Por regla general, el resto de las posiciones de cojinetes como el cojinete del eje de levas, los casquillos de biela y los cojinetes para los árboles compensadores no se ejecutan con semicojinetes, sino con casquillos de cojinete.
El tema principal de este folleto son los semicojinetes que se utilizan en el mecanismo de la biela para el alojamiento de la biela y el cigüeñal.
01 Cojinete de la biela
02 Arandelas de tope / cojinete de bancada o de ajuste
03 Cojinete de bancada
04 Casquillos de biela
Cojinetes de bancada y de la biela en el mecanismo de la biela
Los cojinetes de la biela unen la bielas con el cigüeñal. Los semicojinetes pueden distinguirse en el lado de la barra y en el lado de la tapa, donde los semicojinetes del lado de la barra se someten a un esfuerzo considerablemente mayor que los del lado de la tapa. Mediante estos se conduce al cigüeñal la fuerza de ignición generada durante la combustión. En los motores de gasolina, los semicojinetes del lado de la tapa también se someten a un gran esfuerzo, ya que, al ser el número de revoluciones superior al de los motores diésel, actúan fuerzas de inercia más elevadas. Los cojinetes de la biela se alimentan con aceite con la ayuda de orificios que comienzan en los cojinetes de bancada y pasan por el cigüeñal.
El cigüeñal se aloja en los cojinetes de bancada. El cojinete también se divide aquí en un semicojinete superior y uno inferior. En el caso de los cojinetes de bancada, el semicojinete inferior se somete a un esfuerzo mayor debido a la absorción de las fuerzas de ignición. Las fuerzas transmitidas al cigüeñal desde una biela son absorbidas por varios cojinetes de bancada, de manera que estos se someten a un esfuerzo menor que los semicojinetes de biela del lado de la barra. El semicojinete de bancada superior consta de una ranura de engrase que impulsa el aceite por los orificios hasta el cigüeñal hacia los cojinetes de la biela.
Para poder absorber fuerzas axiales adicionales que, por ejemplo, se generan al accionar el embrague, se montan arandelas de tope o cojinetes compuestos como cojinetes axiales.
El cigüeñal se aloja en los cojinetes de bancada. El cojinete también se divide aquí en un semicojinete superior y uno inferior. En el caso de los cojinetes de bancada, el semicojinete inferior se somete a un esfuerzo mayor debido a la absorción de las fuerzas de ignición. Las fuerzas transmitidas al cigüeñal desde una biela son absorbidas por varios cojinetes de bancada, de manera que estos se someten a un esfuerzo menor que los semicojinetes de biela del lado de la barra. El semicojinete de bancada superior consta de una ranura de engrase que impulsa el aceite por los orificios hasta el cigüeñal hacia los cojinetes de la biela.
Para poder absorber fuerzas axiales adicionales que, por ejemplo, se generan al accionar el embrague, se montan arandelas de tope o cojinetes compuestos como cojinetes axiales.
Funciones de los cojinetes de fricción
La función principal de los cojinetes de fricción consiste en absorber y transmitir las fuerzas entre los componentes de movimiento relativo recíproco. Además, debe minimizarse la fricción para así permitir un movimiento rotatorio casi exento de desgaste. Durante el funcionamiento se producen fuerzas de fricción en todos los cojinetes. Estas dificultan el movimiento rotatorio generándose así calor. Para reducir dichas fuerzas y disipar el calor de fricción, se necesita una película lubricante entre el cojinete y el muñón del árbol. Sin esta película lubricante, el contacto directo conlleva una fricción seca que causa el desgaste y la aparición de carbonilla en el cojinete.
Los cojinetes de fricción hidrodinámicos, en los que se genera una película lubricante portante entre el cojinete de fricción y el muñón debido solo al movimiento relativo, recorren una zona de fricción mixta hasta un determinado número de revoluciones de transición.
Los cojinetes de fricción hidrodinámicos, en los que se genera una película lubricante portante entre el cojinete de fricción y el muñón debido solo al movimiento relativo, recorren una zona de fricción mixta hasta un determinado número de revoluciones de transición.
En el caso de un número de revoluciones insuficiente, la fuerza ascensional hidrodinámica no es capaz de separar completamente las superficies entre sí. Se produce un contacto parcial entre los cuerpos sólidos de las superficies de deslizamiento, lo que conlleva el peligro de daños en el cojinete. Solo al aumentar el número de revoluciones, se reducen las fuerzas de fricción y se forma una película lubricante permanente. Se produce una fricción fluida que hace que ambas superficies de deslizamiento estén completamente separadas entre sí. Para poder garantizar un funcionamiento seguro de los cojinetes, la presión de lubricante generada en el intersticio del cojinete debe ser suficientemente grande para absorber las fuerzas que actúan sobre el mismo sin que se produzca contacto entre las superficies de deslizamiento. Ahí se encuentra el punto de funcionamiento ideal de los cojinetes de fricción. Pero incluso este tipo de fricción genera calor, de manera que se necesita una lubricación suficiente para la disipación térmica.
Estructura de los cojinetes de fricción
Conforme a la norma DIN 50282 («El comportamiento tribológico de materiales deslizantes metálicos: conceptos característicos»), el comportamiento tribológico de un material deslizante puede caracterizarse usando conceptos como comportamiento del rodaje, capacidad de incrustación, comportamiento de marcha de emergencia, resistencia al desgaste y capacidad de adaptación. Los requisitos que se le exigen al cojinete de fricción son, por ello, decisivos en la selección del material.
Se distingue entre dos familias diferentes de materiales deslizantes.
COJINETES BIMETÁLICOS
Los cojinetes bimetálicos constan de un dorsal de acero, una capa intermedia de aluminio puro y del material revestido del cojinete. En la mayoría de los casos, se selecciona como material una aleación de aluminio con adición de estaño, cobre y silicio.
01 Dorsal de acero
02 Capa intermedia (si es necesaria)
03 Material del cojinete
Se distingue entre dos familias diferentes de materiales deslizantes.
COJINETES BIMETÁLICOS
- Materiales compuestos de acero-aluminio
Los cojinetes bimetálicos constan de un dorsal de acero, una capa intermedia de aluminio puro y del material revestido del cojinete. En la mayoría de los casos, se selecciona como material una aleación de aluminio con adición de estaño, cobre y silicio.
01 Dorsal de acero
02 Capa intermedia (si es necesaria)
03 Material del cojinete
COJINETES TRIMETÁLICOS
En función del ámbito de aplicación y sus requerimientos específicos, el revestimiento de los cojinetes trimetálicos se aplica como una capa de deslizamiento adicional en forma de capa de deslizamiento sputter, capa de deslizamiento galvanizada o capa de pintura deslizante. El metal antifricción (aleación de aluminio, bronce o latón) se usa para el revestimiento, la fundición o el sinterizado del dorsal de acero. Si es necesario, como barrera de difusión se aplica una capa intermedia de níquel o de una aleación de níquel entre el material del cojinete y el revestimiento de rodadura (revestimiento).
En función de los requerimientos, pueden emplearse diferentes materiales para los cojinetes de fricción. Con frecuencia se selecciona un material diferente al de los semicojinetes de sentido contrario para los semicojinetes sometidos a mayor carga. En el caso de un motor en V, por ejemplo, los semicojinetes de biela se realizan con un semicojinete con revestimiento sputter en el lado de la barra y con un semicojinete de material compuesto de acero-aluminio sin revestimiento en el lado de la tapa.
01 Dorsal de acero
02 Material del cojinete
03 Capa intermedia (si es necesaria)
04 Revestimiento de rodadura (revestimiento)
- Materiales compuestos de acero-bronce o acero-latón sinterizados / fundidos con un revestimiento
- Materiales compuestos de acero-aluminio con un revestimiento
En función del ámbito de aplicación y sus requerimientos específicos, el revestimiento de los cojinetes trimetálicos se aplica como una capa de deslizamiento adicional en forma de capa de deslizamiento sputter, capa de deslizamiento galvanizada o capa de pintura deslizante. El metal antifricción (aleación de aluminio, bronce o latón) se usa para el revestimiento, la fundición o el sinterizado del dorsal de acero. Si es necesario, como barrera de difusión se aplica una capa intermedia de níquel o de una aleación de níquel entre el material del cojinete y el revestimiento de rodadura (revestimiento).
En función de los requerimientos, pueden emplearse diferentes materiales para los cojinetes de fricción. Con frecuencia se selecciona un material diferente al de los semicojinetes de sentido contrario para los semicojinetes sometidos a mayor carga. En el caso de un motor en V, por ejemplo, los semicojinetes de biela se realizan con un semicojinete con revestimiento sputter en el lado de la barra y con un semicojinete de material compuesto de acero-aluminio sin revestimiento en el lado de la tapa.
01 Dorsal de acero
02 Material del cojinete
03 Capa intermedia (si es necesaria)
04 Revestimiento de rodadura (revestimiento)
Desmontaje de los cojinetes de fricción en caso de daños
Qué debe observarse al desmontar semicojinetes en caso de daños:
- Los semicojinetes deben rotularse según su alojamiento y posición en el pasaje del cojinete de bancada para que pueda comprenderse mejor cómo se ha producido la avería. Frecuentemente, el alojamiento ofrece información sobre cómo se ha producido la avería, además de la ofrecida por el aspecto del cojinete. En caso de doblarse el cigüeñal, p. ej., sobre todo, el primer y el último cojinete de bancada presentan a lo largo del pasaje huellas de desgaste en un lado.
- Deben documentarse las condiciones de rodaje (duración, tipo de carga) y otras influencias, p. ej., el aceite empleado, de manera que sea posible una mejor apreciación de la avería.
- Deben documentarse las irregularidades en otros componentes del motor como el cigüeñal. En la mayoría de los casos, se identifican los daños en la contraparte de deslizamiento del cojinete de fricción. Es frecuente que los daños en el cojinete también se produzcan como consecuencia de daños en otros componentes del motor.
- Para facilitar los análisis posteriores, debe tomarse una muestra del aceite utilizado y conservarse el filtro de aceite. Los residuos de partículas pueden comprobarse y analizarse, lo que puede explicar las posibles causas de la avería.
- Deben documentarse los pares de apriete necesarios para soltar los tornillos del motor. Si los tornillos no se han apretado con el par correcto, se pueden producir movimientos relativos entre el semicojinete y el orificio del cuerpo.