Descripción técnica de cojinetes (casquetes, metales)

 

Los cojinetes son piezas que parecen muy sencillas en un complicado motor moderno, pero la verdad es que son piezas complejas tanto en su diseño como estructura, sumado al hecho de tener que cumplir funciones sumamente importantes.

 

Los cojinetes deben soportar tanto el peso de las cargas como también las múltiples sacudidas normales del funcionamiento del motor, proveen la libertad del movimiento y la protección de piezas más costosas como el cigüeñal, árbol de levas, bielas y monoblock (bloque de cilindros), aun cuando estén expuestos al calor excesivo y a la presencia de diminutas partículas provenientes del desgaste del motor y de la carbonilla.

Función de los cojinetes

La función de los cojinetes es reducir la fricción entre una pieza giratoria (cigüeñal, árbol de levas) y una estacionaria (monoblock), que mejora notoriamente con la ayuda del lubricante. Por tanto, uno de los objetivos en su diseño es la de establecer y mantener una película de aceite entre las piezas en movimiento bajo cargas variables; además debe sostener la pieza móvil soportando cargas muy altas particularmente las de choque causadas por las explosiones de combustión.

 

Un objetivo en su diseño es que no haya necesidad de rectificación y que su reemplazo se haga fácilmente y con precisión.

Configuración Básica

Materiales de los cojinetes

El respaldo de los cojinetes es de acero de bajo carbono para incrementar la resistencia, mientras que los revestimientos como toda la capa intermedia se hace de combinaciones de materiales diferentes del acero, llamados aleaciones para proveer las cualidades específicas de los cojinetes.

 

El aluminio, cadmio, cobre, plomo y antimonio son materiales imprescindibles en los cojinetes de los motores modernos. La diferencia radica en las propiedades deseables en uno u otro grado como son:

Resistencia a la fatiga

Es la propiedad del material del cojinete para resistir esfuerzos intermitentes causados por la combustión, las presiones de las bielas y del cigüeñal, sin romperse y sin perder su recubrimiento (Fig.1).

Conformabilidad

Es la propiedad de la superficie del cojinete que le permite moverse muy lentamente para ajustarse a protuberancias o pequeñas desalineaciones (Fig.2).

Incrustabilidad

Es la propiedad de la superficie del cojinete para absorber diminutas partículas abrasivas de material extraño provenientes del desgaste normal o de otras fuentes (Fig.3).

La acción superficial

Capacidad de resistir agarrotamiento cuando el eje y el cojinete se tocan en el funcionamiento.

Resistencia a la corrosión

Es la característica que impide la corrosión química propia de los productos de la combustión.

Resistencia térmica

Es un requerimiento básico que indica hasta qué punto el cojinete soporta su carga a temperaturas de funcionamiento sin que pierda su forma o sufra fractura por impacto.

Conductividad térmica

Es la capacidad para absorber calor y transferirlo de la superficie del cojinete a la cubierta. Entre más frío funcione el cojinete, mejor será su rendimiento.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Características de montaje

Como los cojinetes son piezas extremadamente precisas, estos no deben ser limados, tallados, raspados ni maquinados por ninguna circunstancia. Para proveer una lubricación adecuada del cojinete, debe permitirse el flujo del aceite entre la superficie del cojinete y el eje; esto es lo que se llama holgura de aceite (claro del aceite o de luz).

 

La variación de las medidas como la STD y las bajo medida de los muñones y los cojinetes del cigüeñal causan diferencia de los huelgos de aceite; por esta razón se recomienda la instalación en juegos completos a fin de obtener uniformidad en las medidas en todo conjunto motor. Una manera fácil, rápida y precisa de comprobar el claro de aceite en los cojinetes principales y de bielas es mediante el empleo de Plastigage y la escala graduada (Fig.4).

Los orificios para el paso del aceite deben coincidir correctamente con los del cigüeñal o los de las bielas; además todo, debe estar debidamente limpio, una pequeña partícula de metal, de carbonilla, de arena o de polvo puede eliminar el huelgo para el aceite en algún punto lo que ocasionaría falla del cojinete o ralladuras en el cigüeñal generando un desgaste prematuro.

 

En el montaje el cojinete su alojamiento deberá estar completamente en seco. Después se aplica una pequeña cantidad de lubricante entre el cojinete y la superficie del muñón. El aceite debe llegar en suficiente cantidad y a la presión correcta debiendo comprobarse el sistema completo de lubricación y cebarse la bomba de aceite. En los cojinetes de empuje es esencial medir con exactitud en ambas caras (en milésimas de pulgada) la distancia entre la superficie de empuje del cigüeñal y la pestaña del cojinete. A los que están fabricados en cobre o plomo se les deberá dar un poco más de tolerancia que aquellos que son de aluminio blanco y aluminio níquel. No se debe dar vueltas al cigüeñal hasta que los tornillos estén finalmente apretados.

Fig. 4

Ajuste radial del cojinete