Las piezas cilíndricas que facilitan el giro del eje o que impiden desplazamientos axiales son conocidos como cojinetes, los cuales, a su vez, pueden ser bujes o rodamientos. Su relevancia como piezas claves en un mecanismo radica en que la unión entre dos cuerpos sólidos rígidos, que admiten ciertos movimientos relativos y restrictivos, requiere elementos antifricción. Así, de acuerdo con el movimiento que realizan y la forma en que están constituidos, los cojinetes pueden ser de dos tipos:
- De deslizamiento o de fricción (buje)
- De rodadura (rodamientos)
Ambos tipos de cojinetes, por tanto, son componentes mecánicos cuya función es apoyar o servir de guía para piezas que giran, oscilan o se deslizan. Con base en su diseño, dichos componentes mecánicos pueden resistir cargas axiales, cargas radiales o una combinación de ambas.
Cojinetes de deslizamiento o de fricción (bujes)
El cojinete en sí mismo es un casquillo de metal duro. De ahí que, en algunos lugares, este tipo de cojinetes también sean conocidos por el nombre de casquillos, cojinetes lisos o bujes. Todos estos, pues, no son sino un tipo de piezas cilíndricas que permiten el deslizamiento entre dos superficies sólidas.
La superficie fija y la móvil "friccionan" debido a un movimiento de deslizamiento; dichas superficies deben estar separadas por una película de lubricante.
Debido al constante rozamiento entre los elementos sólidos, es imprescindible tomar en cuenta los siguientes aspectos para un funcionamiento óptimo del mecanismo que utilizará algún tipo de cojinete de deslizamiento o de fricción:
- La superficie exterior debe estar lo suficientemente lisa para que el lubricante sea arrastrado en el eje al girar.
- El cojinete debe tener un elevado coeficiente de transmisión de calor, para disipar el incremento de temperatura generado por el rozamiento.
- El cojinete debe tener un mínimo coeficiente de rozamiento al deslizarse en seco para reducir la fricción en el arranque.
Los cojinetes lisos, pues, no tienen elementos rodantes y, como tal, pueden ser lubricados de manera externa o pueden ser autolubricantes. Las configuraciones estándar que pueden abarcar este tipo rodamientos cilíndricos o bujes son cargas radiales, casquillos con brida para cargas radiales y axiales ligeras, arandelas de empuje y de empuje con brida para cargas axiales pesadas, así como placas de deslizamiento de diversas formas.
Los bujes también pueden ser fabricados con diferentes diseños; de esta forma, existen aquellos cuyo cilindro no es completamente macizo, sino que tiene ranuras, pestañas, agujeros, muescas o aberturas.
Particularmente, en las aplicaciones en las que el buje es utilizado para movimientos lineales, las superficies son cilíndricas y se trata de eliminar movimientos rotativos con sistemas de antigiro. Por su parte, en las aplicaciones rotativas es más común usar rodamientos circulares en lugar de bujes lineales.
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Cojinetes de rodadura (rodamientos)
Un rodamiento en sí mismo es la parte móvil que permite el movimiento relativo entre dos componentes o superficies. Por lo tanto, si tomamos en consideración el concepto básico de cojinete para este caso, este funciona como la almohadilla entre los dos cuerpos sólidos unidos por un movimiento relativo. De ahí que, al rodamiento se le llame también cojinete, pues está ubicado entre las piezas y el eje. Como tal, su principal función es minimizar la fricción entre estas.
Los rodamientos más comunes son de bolas o cilíndricos (de rodillos o agujas). Probablemente, este concepto también lo encontrarás como balero, rodaje, balinera o rodamiento en sí. Esto solo depende del idioma o las variantes del lenguaje, según la región o el país.
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Así, con base en lo comentado hasta ahora, los rodamientos son los que:
- Transfieren el movimiento al apoyar y guiar componentes que se encuentran en contacto.
- Transmiten fuerzas.
El rodamiento puede ser deslizante o rotativo, según el tipo de contacto que se ejerza entre las piezas. Por otra parte, también es posible distinguir los tipos de rodamiento con base en el sentido del esfuerzo que soportan. Dicho de otra forma, los rodamientos se clasifican de acuerdo con su posición en relación con la carga. De esta manera, los rodamientos pueden transmitir cargas en una dirección radial o en una dirección axial (empuje), o bien, de forma combinada.
Rodamientos axiales: admiten cargas en sentido de su eje.
Rodamientos radiales: admiten cargas en sentido perpendicular a su eje, pero no en sentido longitudinal.
Rodamientos combinados: admiten cargas tanto en sentido axial como radial.
En cuanto a los rodamientos combinados, existe, por ejemplo, el rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular, el cual es diseñado para soportar cargas axiales significativas combinadas con fuerzas radiales y altas velocidades. Este tipo de rodamiento tiene dispuestos sus caminos de rodadura de forma que la presión ejercida por las bolas es aplicada oblicuamente con respecto al eje. Debido a esto, el rodamiento logra soportar no solamente cargas radiales, sino grandes cargas axiales al ser montado en contraposición con otro rodamiento que reciba la carga axial en sentido contrario.
Diferencias entre los bujes y los rodamientos
- En general, ambos tipos de cojinetes son tribológicos, porque funcionan como elementos deslizantes involucrados en la interacción de componentes sólidos; como tal, los cojinetes son necesarios para ocuparse de la fricción, el desgaste natural que resulta de esta y la lubricación como medio para reducir el desgaste.
- En ambos casos, el movimiento puede ser deslizante o rotativo.
- El costo de los cojinetes con rodamientos suele ser más elevado en comparación con el de los cojinetes lisos porque requieren un diseño multicomponente, construcción precisa e instalación exigente.
- Los cojinetes con elementos rodantes se adaptan mejor a las aplicaciones que requieren una ubicación precisa del eje o una fricción muy baja.
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- El diseño de los cojinetes lisos abarca una mayor área de contacto y conformabilidad, por lo que, pueden brindar más capacidad de carga y resistencia a las altas cargas de choque y de borde.
- Los cojinetes lisos pueden compensar de mejor manera la desalineación en comparación con cojinetes de rodillos, con el fin de reducir el impacto de la carga en los bordes.
- El eje y el rodamiento, en un cojinete sin elementos de rodadura, se mueven en direcciones opuestas al deslizarse sobre una superficie.
- En cambio, los componentes de un buje con elementos rodantes (como los rodillos), el movimiento puede ser de un lado hacia el otro. Este diseño genera, significativamente, menos fricción que el de un cojinete liso.
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