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La guía definitiva para cojinetes lisos y bujes
En el sistema industrial actual, los cojinetes lisos, los casquillos y los cojinetes se han convertido en componentes indispensables. Existe una metáfora apropiada según la cual “los rodamientos se han convertido en el alimento de la industria”. La función principal de los cojinetes lisos, casquillos y cojinetes es soportar el cuerpo giratorio para reducir la fricción tanto como sea posible, reducir eficazmente el ruido, reducir el consumo de energía, maximizar la eficiencia de la máquina y acelerar la aplicación, y extender en gran medida la vida útil de la máquina. Pero en el campo de los sujetadores, cojinetes lisos, casquillos y cojinetes, es difícil decir que existe un nombre común. Por ejemplo, estadísticas incompletas indican que existen más de 400,000 tipos de rodamientos. Incluso nombres diferentes pueden representar el mismo rumbo. Cojinetes lisos y casquillos, la principal diferencia entre rodamientos o casquillos radica en sus diferentes aplicaciones. Elegir el tipo correcto de cojinete liso, casquillo o cojinete para que su aplicación industrial cumpla con ciertos requisitos requiere una gran cantidad de conocimientos. Necesita conocer las diferencias clave entre cojinetes lisos, bujes, cojinetes, sus aplicaciones en la industria y la fabricación, y. En este artículo, analizaremos en profundidad las características y aplicaciones de los cojinetes lisos, bujes y rodamientos, aclarando sus funciones, materiales y diferencias clave.
Diferencia entre cojinetes lisos y bujes
Breve y simple: los cojinetes lisos y los casquillos son iguales. Los cojinetes lisos son manguitos o tubos que permiten un movimiento lineal o rotacional. Para eso exactamente están los casquillos. Los términos cojinete liso y casquillo se utilizan indistintamente. Por tanto, en la descripción que sigue, el autor de este artículo utilizará estos dos términos de forma aleatoria. De hecho, los cojinetes lisos, los cojinetes deslizantes, los cojinetes lisos y los cojinetes deslizantes se pueden utilizar como casquillos; Estos términos describen diferentes estilos de casquillos. En resumen, un casquillo es siempre un rodamiento, pero no todos los rodamientos son casquillos.
¿Qué es un casquillo (cojinete de manguito)?
El buje, a menudo llamado cojinete de deslizamiento, es un cojinete cilíndrico que se utiliza para soportar la carga en un eje operativo que se desliza hacia adelante y hacia atrás entre superficies móviles. Los bujes son cojinetes especiales que pueden fabricarse con una variedad de materiales y deslizarse sobre una varilla o eje, lo que proporciona un movimiento de fricción extremadamente bajo, una excelente absorción de impactos y minimiza el consumo de energía, el ruido y el desgaste, a la vez que proporciona un sellado eficaz, protegido del polvo y la humedad. . . Afortunadamente, los casquillos son autolubricantes, lo que los hace ideales para operaciones con poco mantenimiento o sin mantenimiento. La autolubricación se logra mediante un patrón uniforme de hoyuelos en la superficie del buje, que actúan como depósitos de grasa. Independientemente del tipo o tamaño de los rodamientos de deslizamiento utilizados, tienen una ventaja sobre los rodamientos de bolas o de rodillos tradicionales debido a su menor coeficiente de fricción debido a su mínima área de contacto. Esto hace que los casquillos sean ideales para aplicaciones donde la velocidad, la precisión y la durabilidad son fundamentales. Teniendo estos beneficios en mente, es fácil ver por qué los cojinetes lisos son tan populares en muchas industrias hoy en día. Los casquillos se utilizan ampliamente en automóviles, electrodomésticos, herramientas de perforación, motores, bombas hidráulicas de engranajes externos, etc. En la industria automotriz, por ejemplo, los cojinetes de deslizamiento proporcionan movimiento lineal giratorio en bisagras, sistemas de ajuste de asientos y volantes. Algunos casquillos de nailon pueden funcionar sin el uso de lubricantes y son particularmente adecuados para las industrias alimentaria y textil donde se prefieren las aplicaciones en seco.
¿Qué tipos de bujes existen?
Existen en el mercado varios casquillos de diferentes tipos. Generalmente, los casquillos se pueden clasificar según el material y la forma. Los cojinetes lisos se pueden fabricar con una variedad de materiales. Entre ellos se incluyen metales, bimetales, cerámica, piedra, grafito, compuestos y plásticos. La función del cojinete de deslizamiento depende de la elección del material, ya que el material determinará la resistencia, elasticidad, coeficiente de fricción, etc.
Clasificados por material, existen tres tipos comunes de casquillos: casquillos compuestos, casquillos metálicos y casquillos de plástico. Según la clasificación de la forma, los bujes se pueden dividir en seis tipos: bujes de manguito ordinarios, bujes de brida, arandelas de empuje, bujes divididos, bujes compuestos y bujes compuestos de brida.
Bujes de polímero o compuestos.
Los bujes de polímero son en su mayoría químicamente inertes; tienen baja absorción de agua y pueden funcionar a altas temperaturas sin deformarse. Los bujes de polímero también se pueden llamar bujes compuestos. Son adecuados para condiciones de carga pesada y son los bujes más utilizados. Los bujes compuestos proporcionan baja fricción y resistencia al desgaste, minimizando el daño a la máquina causado por una lubricación inadecuada. Están hechos de materiales con alta resistencia a los factores ambientales, resistencia al calor, bajo coeficiente de fricción y propiedades no adhesivas. El único inconveniente es que son muy flexibles, lo que significa que pueden torcerse mientras trabajan. Al agregar rellenos, este problema también se puede resolver y permitir a los fabricantes ofrecer manguitos muy versátiles. Los bujes de polímero o compuestos se utilizan para transmitir movimiento de rotación y pueden reemplazar a los cojinetes tradicionales en entornos peligrosos. Los bujes de polímero o compuestos se pueden utilizar en una variedad de industrias, incluidos equipos de construcción, sistemas hidráulicos, equipos médicos, aeroespacial y .
Bujes POM
Bujes POM están desarrollados pensando en la autolubricación, ofreciendo buena resistencia al desgaste y un bajo coeficiente de fricción. Adecuado para cargas pesadas que funcionan a bajas velocidades para reducir la vibración y el ruido de la máquina. Los cojinetes de manguito de POM también ayudan a reducir la acumulación de calor causada por la fricción, lo que prolonga la vida útil del cojinete hasta cuatro veces más que los cojinetes fabricados con otros materiales convencionales (acero). Los manguitos de polioximetileno o manguitos de POM generalmente están hechos de un soporte de acero y recubiertos con una capa de cobre/bronce sinterizado. Finalmente, se agrega una capa de POM sobre la capa de cobre/bronce, que contiene fosas de grasa que retienen el lubricante. Las aplicaciones de los casquillos POM se utilizan ampliamente en las industrias de agricultura, ingeniería civil, maquinaria y construcción.
Bujes de PTFE
Bujes de PTFE están hechos de dos materiales diferentes, politetrafluoroetileno y metal, y se utilizan comúnmente en diversas industrias. Su función principal es reducir la fricción entre las piezas móviles de las máquinas. Los casquillos de PTFE son adecuados para una variedad de aplicaciones industriales debido a su capacidad para soportar altas fluctuaciones de temperatura y pueden usarse en industrias tan diversas como eléctricas, térmicas, nucleares, químicas, farmacéuticas e incluso plantas de energía.
Bujes de nailon
Bujes de nailon son fuertes y duraderos y reemplazan cada vez más a los casquillos metálicos en muchas aplicaciones. El nailon tiene una excelente resistencia al desgaste y no requiere lubricación externa. Vale la pena señalar que los casquillos de nailon no hacen tanto ruido cuando funcionan como los casquillos de metal. Tienen un bajo coeficiente de fricción y alta resistencia a ácidos débiles, combustibles y álcalis.
Buje de metal
Como todos sabemos, los casquillos metálicos están hechos de metal o aleaciones metálicas. Estos casquillos metálicos tienen una resistencia mecánica muy alta y son particularmente adecuados para aplicaciones de alta velocidad y carga elevada que implican lubricación. El casquillo metálico que se utiliza depende del entorno industrial o del tipo de aplicación. Los casquillos metálicos tienen diferentes métodos de lubricación según su tamaño, construcción y aplicación.
buje de bronce
buje de bronce es el material de elección para los bujes de metal. Los bujes de bronce son más resistentes a la deformación y rotura que los cojinetes de manguito fabricados con otros materiales. Al igual que el plástico, los cojinetes de bronce son fuertes y resistentes a la oxidación. Los bujes de bronce se utilizan ampliamente en el procesamiento de alimentos, el moldeo por inyección, la maquinaria automotriz, la maquinaria de movimiento de tierras, la fabricación de acero, etc. Los bujes de bronce ofrecen una excelente durabilidad y una larga vida útil. No se corroen y no se deforman fácilmente. Sin embargo, los bujes de bronce requieren cantidades significativas de lubricación durante el funcionamiento, lo que hace que su mantenimiento sea más costoso que el de los bujes de plástico.
Bujes de grafito
Bujes de grafito Se utilizan en muchas aplicaciones debido a sus propiedades físicas y mecánicas únicas. Los casquillos de grafito tienen un coeficiente de fricción muy bajo, lo que ayuda a aumentar la eficiencia, la productividad y el rendimiento de la maquinaria de hilatura. El grafito, un mineral naturalmente aceitoso, es el mejor material para los casquillos porque reduce la fricción sin el uso de líquido adicional. En particular, el grafito tiene la mayor estabilidad térmica, manteniendo su forma y estructura a temperaturas de hasta 5000°F. Los revestimientos de grafito se utilizan en una variedad de aplicaciones que incluyen hornos y hornos, aplicaciones alimentarias, industria química, industria automotriz, metales y.
Bujes de acero
Bujes de acero, Como sugiere el nombre, los casquillos de acero están hechos de acero o acero inoxidable. Estos casquillos están fabricados con acero de alta durabilidad, lo que los hace ideales para aplicaciones de pivote de baja velocidad. Las carcasas de acero se fabrican utilizando métodos de producción respetuosos con el medio ambiente que aumentan el rendimiento del material y reducen el desconchado.
Casquillo de latón
Casquillo de latón Está hecho de latón y suele ser un componente del eje de pivote que ayuda a proteger el cuerpo de cualquier daño causado por cualquier fuerza transmitida a través del eje. Los casquillos de latón se utilizan principalmente en motores eléctricos, motores de automóviles, etc. Además, los casquillos de latón vienen en una variedad de tamaños, ya que pueden adaptarse a paredes delgadas y gruesas, bridas, cilíndricas, bridadas, etc.
Bujes de aluminio
Bujes de aluminio Los bujes de aluminio son preferidos por su dureza, lo que garantiza una larga vida útil. Inicialmente, se usaban en bicicletas, pero gradualmente se utilizaron en automóviles y actualmente se usan en una variedad de máquinas diferentes. Los bujes de aluminio pueden soportar grandes cargas axiales y radiales, lo que los convierte en un candidato importante para su uso en las industrias aeroespacial y agrícola. Algunas de las aplicaciones comunes de los bujes de aluminio incluyen el uso en cilindros hidráulicos utilizados para montar instrumentación (como tapones de drenaje/llenado de fluidos, mirillas de fluidos o elementos de ventilación), recipientes y tanques.
Rodamientos bimetálicos
Rodamientos bimetálicos están hechos de dos metales diferentes. En la mayoría de los casos, el primer metal es el acero, mientras que otros metales pueden variar desde el cobre hasta el aluminio o incluso el latón. La capa bimetálica actúa como una cubierta interna para el casquillo, proporcionando una buena protección contra el desgaste. Son particularmente útiles en aplicaciones que ejecutan cargas moderadas a velocidades medias o cargas altas a velocidades bajas.
Tipos de bujes por forma
En términos de forma, existen seis tipos principales de casquillos.
Bujes de manga lisos
Los bujes de manga lisa generalmente tienen forma cilíndrica y se fabrican según las dimensiones estándar de la industria. El casquillo cilíndrico tiene soportes en el interior y en el exterior que soportan la capa deslizante en el medio. Los casquillos cilíndricos son más resistentes que los rodamientos y pueden soportar cargas más altas que los rodamientos metálicos, lo que los hace ideales para cargas variables unidireccionales, movimientos pivotantes y rodamientos guía axiales.
Material: Normalmente están hechos de bronce, latón u otro material autolubricante.
Diseño: Cilíndrico con diámetro interior y exterior.
Aplicación: Aplicaciones generales que requieren baja fricción y capacidad de carga media.
Buje de brida
Los casquillos con brida son similares a los casquillos cilíndricos, pero con una diferencia obvia: tienen una brida en un extremo. Las bridas se pueden utilizar para diversos fines, desde montar o alinear casquillos hasta una instalación conveniente. Los casquillos de brida, comúnmente utilizados en aplicaciones de pernos pasantes, permiten el uso de pernos de menor diámetro para reducir el peso sin reducir la superficie de soporte del sujetador para la pared del larguero, al mismo tiempo que reducen la tensión en las roscas de los pernos de montaje.
Diseño: Similar a un casquillo de manguito normal, pero con una brida en un extremo para brindar soporte axial.
Aplicación: Se utiliza cuando el casquillo necesita resistir el movimiento axial.
Arandela de empuje
La arandela de empuje en sí no es un casquillo, pero es un componente muy importante. Parecen ser una arandela plana que se encuentra entre el componente estacionario y la superficie de rodadura, soportando cargas axiales o movimientos de lado a lado en el eje y restringiendo cualquier movimiento a lo largo del eje. Forman una superficie sobre la cual se apoya el cojinete o casquillo.
Diseño: Casquillo tipo arandela plano o bridado.
Aplicación: Diseñado para soportar cargas axiales, normalmente en combinación con casquillos radiales.
Buje partido
Diseño: Estos casquillos vienen en dos mitades y se pueden instalar y quitar fácilmente sin necesidad de equipo de extracción adicional.
Aplicación: Ideal para aplicaciones donde el desmontaje es complicado o requiere mucho tiempo.
Buje compuesto
Materiales: Fabricado a partir de una combinación de materiales como un respaldo metálico y una capa de PTFE (politetrafluoroetileno).
Aplicación: La baja fricción, la alta resistencia al desgaste y las propiedades autolubricantes lo hacen adecuado para una variedad de aplicaciones.
Buje compuesto de brida
Diseño: Similar a los casquillos compuestos pero con brida para soporte axial.
Aplicación: Combina las ventajas de los materiales compuestos con una mayor estabilidad axial.
Ventajas de los cojinetes lisos
Los cojinetes lisos son ideales para muchas aplicaciones debido a su simplicidad y durabilidad. Reducen el consumo de energía durante el funcionamiento al proporcionar una baja fricción entre el eje y los cojinetes. Los cojinetes lisos también ocupan poco espacio, lo que los hace adecuados para aplicaciones en las que el espacio es limitado. Además, debido a su sencillo diseño, se puede montar o desmontar fácilmente. Los cojinetes de deslizamiento brindan una protección superior contra partículas de polvo, suciedad y otros contaminantes, así como contra el desgaste causado por las altas temperaturas. Además, estos casquillos no requieren mantenimiento porque no requieren lubricación como la mayoría de los otros tipos de rodamientos. Por lo tanto, los cojinetes lisos son una solución rentable que mejora la eficiencia operativa y al mismo tiempo reduce los costos operativos. Además, se pueden utilizar tanto en condiciones secas como húmedas sin ninguna modificación.
La confiabilidad de los cojinetes lisos los convierte en una opción atractiva para maquinaria industrial que requiere componentes confiables de control de movimiento; por lo tanto, no sorprende que muchas empresas confíen en este tipo de rodamientos al diseñar equipos. Considerándolo todo, los rodamientos deslizantes son componentes versátiles que permiten un funcionamiento suave a un costo menor que alternativas como los rodamientos de bolas o de rodillos. Dicho esto, está claro por qué siguen siendo populares dentro de la industria.
Desventajas de los cojinetes lisos
Los rodamientos lisos no están diseñados para altas velocidades; los estudios muestran que su velocidad máxima es de alrededor de 5,000 RPM. Esta limitación puede causar una serie de problemas en aplicaciones que requieren velocidades más altas, como motores y ventiladores. Otro problema con los cojinetes de deslizamiento es que tienden a tener una vida útil limitada cuando se utilizan en aplicaciones de servicio pesado, como grandes máquinas industriales. Su diseño también los hace inadecuados para cargas radiales, ya que se deforman fácilmente bajo presión. Con el tiempo, aumenta la cantidad de suciedad que ingresa a los cojinetes de deslizamiento, lo que puede provocar fallas prematuras.
Límites de velocidad y carga del buje
Los bujes se utilizan normalmente para cargas más pesadas y velocidades más lentas. Las ruedas metálicas industriales se benefician de casquillos duraderos que pueden soportar transferencias de carga pesadas y cargas de impacto. Para casquillos, se debe considerar el calentamiento por fricción. Los dos factores principales que afectan el calor son la presión unitaria (P) y la velocidad superficial (V). El producto de la presión unitaria y la velocidad superficial es la velocidad de presión (PV). Para determinar si un casquillo es adecuado para cualquier aplicación, primero encuentre el valor PV límite del fabricante. Para una operación segura, el valor PV calculado por la aplicación debe estar por debajo del valor PV límite del fabricante.
Calcular el valor PV de la aplicación.: PV=P×V
Determinar la velocidad superficial (V): V=0.262×rpm×D Rpm = Revoluciones del eje por minuto D = Diámetro del eje (pulgadas)
Presión (P): P = Carga total (libras) / Área de contacto (pulgadas²) Área de contacto = D (diámetro del eje en pulgadas) x L (longitud de la carcasa)
El efecto de limitar el valor PV se puede ver en este gráfico, que compara la velocidad versus la carga para bujes de bronce y Nyloil.
En un estudio de ingeniería interno, los bujes Nyloil y C93200 Se utilizaron casquillos de bronce juntos para probar el efecto de: Límites de PV del casquillo. Como se mencionó anteriormente, los casquillos se usan típicamente para cargas más pesadas a velocidades más lentas. Esto es evidente en el diagrama ya que ninguno de los casquillos es capaz de manejar cargas significativas a altas velocidades. Cuanto mayor sea la velocidad, menor será su capacidad de carga. Los valores de P-max (psi) y V-max (fpm) los proporciona el fabricante para cada producto. P-max es la carga máxima a 0 rpm y V-max es la velocidad máxima con carga ligera (rpm máximas del eje). Para aplicaciones prácticas, compare los valores calculados de P, V y PV con las tolerancias máximas para determinar si el casquillo funcionará. Asegúrese de que el casquillo funcione dentro de un rango por debajo de la curva PV límite.
¿Rodamiento o casquillo?
Los factores a recordar al decidir entre casquillos o cojinetes deben incluir los siguientes (en orden de preferencia):
Velocidad y carga: ¿Transportar cargas más pesadas a velocidades más lentas o cargas más ligeras a velocidades más altas? Cuando la alta velocidad es un factor, los rodamientos ofrecen una mejor solución, mientras que los casquillos responden bien a aplicaciones de carga pesada y baja velocidad.
Funcionamiento suave: Debido al fenómeno de “stick-slip”, un problema común con los bujes, los cojinetes son una mejor opción para un funcionamiento más suave.
Mantenimiento/Lubricación: Las aplicaciones sin mantenimiento con capacidad de autolubricación, especialmente en las industrias textil y de alimentos secos, a menudo prefieren los casquillos.
Ruido de funcionamiento: Cuando el funcionamiento silencioso es una consideración clave, los casquillos generalmente son más silenciosos que los rodamientos.
Presupuesto: Los casquillos tienden a costar entre seis y diez veces menos que los rodamientos.
Al elegir entre rodamientos y bujes, se deben considerar la aplicación específica, su entorno operativo y diversas condiciones y limitaciones de funcionamiento. Comprender las ventajas y desventajas de cada tipo puede ayudar a determinar qué tipo ofrece la mejor solución.