ÍNDICE

1. DEFINICIÓN DE THORDON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

2. TRIBOLOGÍAa) Fricción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3b) Lubricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3c) Desgaste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3. PROPIEDADES FÍSICASa) Efectos térmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7b) Efectos del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9c) Factor de forma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10d) Esfuerzo y deformación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10e) Rigidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11f) Compresión remanente - Deslizamiento - Esfuerzo de relajación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12g) Impacto / Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12h) Histéresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13i) Resistencia química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13j) Cuadro de comparación de propiedades físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14

4. GUÍA DE DISEÑOa) Análisis de aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15b) Presión del cojinete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15c) Velocidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16d) Gráficos de P.V.T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16e) Índice de L/D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20f) Espesor de pared . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20g) Superficie de acoplamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22h) Ajuste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23i) Tolerancia de maquinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24j) Proceso de selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25k) Problemas y causas de las fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

5. DISEÑO SEGÚN LA APLICACIÓNa) Diseño según la aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27b) Interferencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28c) Cierre del calibre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33d) Juego de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36e) Huelgo por expansión térmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39f) Huelgo por absorción de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39g) Cálculos paso a paso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40h) Ejemplos de cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40i) Cálculos de cojinetes con chaveta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42j) Cálculos por computadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42k) Cojinetes de alta presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

6. INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADOa) Maquinado en general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45b) Maquinado del XL y del SXL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46c) Medidas de las dimensiones y del acabado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50d) Maquinado del Composite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

1

DEFINICIÓN Los cojinetes Thordon de material elastómero sefabrican con resinas termoestables que son polímerosde condensación tridimensionales, de enlacetransversal. Thordon es una aleación de polímerossintéticos muy dura y resistente que ofrececaracterísticas de desempeño superiores a las de otrosmateriales usados para cojinetes, como el bronce, metalantifricción (babbitt), nylon, T.F.E., fenólicos laminados(baquelita), lignum vitae (guayacán), acetilo, carbono,poliamidas y polietileno, de peso molecularextremadamente alto. Thordon se desempeñaparticularmente mejor en comparación con otrosmateriales, en aplicaciones en donde el material estaexpuesto al agua o sumergido en ella, en condicionesextremadamente sucias, y en donde la carga porimpacto es un factor importante por las siguientesrazones. Primero, Thordon es un elastómero y recuperasu forma original después de haberse estirado odeformado. Segundo, por las características básicas delmaterial, Thordon tiene una alta resistencia natural a laabrasión. Estas dos características resultan en undesempeño excepcional y en una larga duración, endiferentes condiciones ambientales difíciles y sucias,tanto en aplicaciones marítimas como industriales.

Thordon es un producto desarrollado y fabricado porThordon Bearings Inc. en Burlington, Ontario. fueintroducido en el mercado canadiense en 1966 y, en laactualidad, se vende a través de distribuidores con stockdisponible, en Canadá, los Estados Unidos, y en más de50 país en todo el mundo.

Este Manual de Ingeniería se ha preparado en base alos muchos años de experiencia en la fabricación einstalación de los cojinetes Thordon a nivelinternacional.

Esta información se ofrece como parte de nuestroservicio de atención al cliente, con la intención de quesea usada por personas con capacitación yconocimiento técnico, a su juicio y discreción.

La compañía se reserva el derecho de cambiar o demodificar cualquier especificación sin previo aviso. Laresponsabilidad única y exclusiva de Thordon BearingsInc. antes un cliente o distribuidor de los productos de lacompañía, con respecto a cualquier reclamo, daño,pérdida o responsabilidad que pueda surgir comoresultado de los productos suministrados por lacompañía, o en relación a los mismos, y la garantíaúnica y exclusiva de la compañía, será conforme con laGarantía Limitada de la Compañía y las declaracionesque limitan su responsabilidad, según se indica en lapágina 53 de este folleto. La compañía no se haráresponsable, bajo ninguna circunstancia, de ningúndaño especial, indirecto o consecuencial.

2

TRIBOLOGÍAa) Fricciónb) Lubricaciónc) Desgaste

Tribología es el estudio científico de la fricción, lalubricación y el desgaste. Proviene de la palabragriega “Tribos”, que significa “frotar”.

a) FRICCIÓNLa fricción generalmente se define como una fuerzaque resiste el movimiento de un objeto enmovimiento. Con Thordon, la fricción adopta laforma de un eje que aplica una carga sobre uncojinete. Cuando el eje gira, la fricción entre el eje yel cojinete resiste el movimiento y, como resultado,se necesita cierta cantidad de potencia paramantenerlo girando. Esta potencia no realiza ningúntrabajo útil y se transforma en calor. La magnitud dela fuerza de fricción F (f) depende de un valorconocido como coeficiente de fricción (µ) y la carga“normal” aplicada (N). La relación es la siguiente:

F(f) = µ (N)

Así, si se duplica la carga sobre el eje (doble de N),la fuerza de fricción se duplicará, junto con el calorgenerado por fricción. Si no se puede disipar el calorhacia un disipador grande o a un lubricante, latemperatura de la superficie del cojinete se elevará.

b) LUBRICACIÓNi) Lubricación húmedaLa fricción es casi siempre indeseable (excepto en aplicaciones como frenos, embragues yneumáticos) y, a menudo, conduce a problemas desobrecalentamiento, gran desgaste y alto costo deoperación. La lubricación se emplea para reducir la fricción.

Lubricación es el acto de aplicar una sustancia,generalmente un líquido, entre dos superficies enmovimiento, con el objetivo principal de reducir lafricción y/o el desgaste, y segundo con el fin dedisipar el calor generado. Cuando la fricción selubrica en “húmedo”, comienza a depender en granmedida de la velocidad, según lo demuestran losdos ejemplos en la Figura 1.

A baja velocidad, la fricción es alta porque existe uncontacto directo o sólido entre el eje y el cojinete.Las áreas en las que existe una combinación decontacto sólido y una película de lubricación seconocen como “lubricación límite”.

A velocidades intermedias, el eje comienza amoverse sobre una película delgada de líquidoreduciendo el contacto sólido y, por lo tanto, lafricción.

A medida que aumenta la velocidad, el eje quedacompletamente separado de la superficie delcojinete mediante una película de lubricaciónhidrodinámica que reducirá el desgaste, siempreque el líquido sea limpio y se haya filtrado. Sinembargo, la fricción comenzará a aumentarlentamente a medida que aumente la velocidad,debido al efecto cortante de la película lubricante.

3

TRIBOLOGÍAT

RIB

OLO

GÍA

La figura 1 ilustra los resultados de las pruebas conagua así como las pruebas con el aceite Tellus 100.Estos resultados se pueden duplicar con casi cualquierotro líquido.

El cojinete lubricado con aceite comenzó con un nivel defricción mucho menor, el cual se redujo muyrápidamente a su nivel de fricción más bajo antes devolver a ascender lentamente.

La fuerza de fricción en la lubricación con aguacomienza a un nivel más alto debido a la poca lubricidaddel agua y requiere una mayor velocidad de 1.6 - 2.1m/segundo (315 - 420 pies/minuto) para lograr unfuncionamiento hidrodinámico. Esto se debe a la bajaviscosidad del agua.

Es interesante observar que en el rango de altavelocidad, la fuerza de fricción en la lubricación por aguaes efectivamente menor que con el aceite. Una vez quese obtiene el funcionamiento hidrodinámico, la fricciónaumenta con el aumento de la viscosidad, y laviscosidad del aceite es mucho mayor que la del agua.

La lubricación húmeda también ofrece un beneficioadicional ya que puede acarrear el calor generado por lafricción, que es el enemigo de todos los cojinetes. Estoes especialmente efectivo con Thordon ya que la bajaconductividad térmica del material no permite muchadisipación del calor a través de la pared del cojinete. Lalubricación húmeda se puede lograr mediante variosmétodos que difieren en su complejidad y sudesempeño. Hay sistemas de alimentación por goteo,que son adecuados para velocidades lentas aintermedias en las que la acumulación de calor no es unproblema; sistemas de inmersión, en donde el cojinetese sumerge en forma parcial o total en un lubricante,para situaciones a velocidades más altas. Un tercermétodo es el sistema de lubricación por recirculaciónforzada, que es el más eficaz en la disipación del calor.

NOTA: REQUERIMIENTOS PARA EL FLUJO DE AGUA:Es posible que el cojinete Thordon utilizado en unaaplicación de rotación total requiera un flujo de aguapara su lubricación y enfriamiento. De ser así, el caudalmínimo que se recomienda es de 1 galón U.S. porminuto por pulgada de diámetro, o 0.15 litros por minutospor milímetro de diámetro del eje.

4

TRIBOLOGÍA

Thordon COMPAC / water

Thordon XL / oil

TYPICAL OIL / WATERCROSS-OVER FRICTION CURVE

101.6 mm SHAFT, 2:1 L/D, 620 kPa

FIG. 1

SHAFT VELOCITY

CO

EF

FIC

IEN

T O

F F

RIC

TIO

N

0.2550

0

.25

.2

.15

.1

.05

0.50100

1.00200

1.50300

2.00400

2.50500

3.00600

3.50700

4.00800

4.50 (m/sec)900 (ft/min)

ii) GrasaLa grasa es una forma de lubricación húmeda quedisminuye la fricción y permite la formación de unapelícula lubricante. La grasa no es capaz de disipar elcalor. Se aplica grasa fresca periódicamente paralubricar el cojinete y eliminar la grasa usada y lasuciedad. Es necesario realizar una lubricaciónperiódica para evitar un funcionamiento en seco.

iii)Sin lubricaciónThordon puede ser especificado como un cojinete sinlubricación para aplicaciones de velocidad relativamentebaja en donde no es posible realizar una lubricaciónregular o en donde la lubricación con grasa puede atraersustancias abrasivas. El Thordon SXL ofrece las mejorespropiedades para una operación en seco debido al altocontenido de lubricante en su fórmula. El cojinete liberalos lubricantes incorporados cuando se le aplica presiónreduciendo la fricción y la generación de calor.

Consulte la Sección de Guía de Diseño que ilustra lasdiferentes curvas de PVT (presión, velocidad y tiempo)para escoger el método adecuado de lubricación.

c) DESGASTEDesgaste es la eliminación destructora del materialcomo resultado del contacto de superficies enmovimiento. El desgaste puede adoptar formasdiferentes y es difícil de predecir debido a la complejidadde su proceso.

i) Desgaste de adherenciaEl desgaste de adherencia ocurre cuando los picos dedos superficies ásperas entran en contacto y se sueldano se adhieren, sacando una partícula de desgaste. Eldesgaste de adherencia de Thordon es mínimo atemperaturas y presiones normales, pero se convierteen el modo dominante de desgaste a temperaturas muy altas cuando la superficie comienza a fundirse.Es importante mencionar que la fricción no es uncomponente del desgaste de adherencia.Erróneamente, se cree que el desgaste aumentacuando la fricción aumenta y, aunque esto puede ocurrir,no siempre es el caso.

En los metales, este tipo de desgaste se conoce como“rayas” si no es muy grave, y como “raspaduras”,“estrías” o “soldaduras” si es grave.

ii) Desgaste por abrasiónEl desgaste por abrasión es el desgaste de unasuperficie blanda por parte de una superficie dura.Algunos de los ejemplos son el papel de lija y la muelarectificadora (abrasión de dos cuerpos), o las partículasde arena entre un cojinete y un eje (abrasión de trescuerpos).

El mejor método para minimizar el desgaste porabrasión es el de tener una superficie muy dura y otrarelativamente blanda y dócil. Esto permite que laspartículas abrasivas rueden o se deslicen sobre lasuperficie blanda y a través del sector de contactoprovocando muy poco daño al eje o al cojinete. Laspruebas han demostrado que se obtiene una vida útilóptima de un cojinete lubricado con agua en unambiente abrasivo con un eje muy duro y un cojineteThordon Composite.

Otros tipos de desgaste por abrasión que ocurrencomúnmente en cojinetes incluyen la abrasión porimpacto y la abrasión por fangos de lavado. La abrasiónpor impacto ocurre en aplicaciones de revestimientos decanaletas y vertederos y la abrasión por fangos delavado ocurre en bombas que bombean fango.

iii)Comparación del desgasteEl laboratorio de pruebas de Thordon Bearings Inc harealizado pruebas exhaustivas de desgaste en cojinetesThordon y cojinetes de otros materiales. Se realizaronpruebas para comparar todos los materiales de cojinetesen una máquina especialmente diseñada que usa unfango abrasivo en circulación. (Consulte la Nota 1,Figura 2). Los resultados de las comparacionesaparecen en la Figura 2.

5

TRIBOLOGÍA

6

TRIBOLOGÍA

Brass

Cotton Phenolic

Virgin Teflon

Acetyl

Lignum Vitae

Asbestos Phenolic

Nylon 612

Thordon XL

Thrordon SXL

Rubber

Thor.Composite

0.01 0.05 0.1 0.5 1 5 10 50 100

ABRASIVE WEAR COMPARISON TEST

Projected Bearing Wear by Volume

(cc/24 hours)

FIG. 2

NOTE:1) ABRASIVE TEST CONDITIONS

Test Bearing

Shaft Diameter

Abrasive

–– 1.0" I.D. x 1/5" O.D. x 1.5" long

–– 1/0" O.D. mild steel

––

–– Approximately 1/2 gpm

6% sand; 6% clay2% bentonite; 86% water

200 fpm @ 100 psi for 48 hrs.1.0 m/sec. @ 0.7 MPa for 48 hrs.

––––

Flow

Conditions

PROPIEDADES FÍSICASa) Efectos térmicosb) Efectos del aguac) Factor de formad) Esfuerzo y deformacióne) Rigidezf) Compresión remanente -

Deslizamiento - Esfuerzo de relajación

g) Impacto / Elasticidadh) Histéresisi) Resistencia químicaj) Cuadro de comparación

de propiedades físicas

a) EFECTOS TÉRMICOSi) Límites de temperaturaTodos los cojinetes están sometidos a los efectos dela temperatura ambiente más el calor porrozamiento generado durante el funcionamiento.El cojinete Thordon, al igual que todos los otroscojinetes no metálicos, tiene una baja conductividadtérmica en comparación con el metal, y esto sedebe tener en cuenta para limitar la acumulación decalor por rozamiento.

El límite superior de temperatura para un Thordonen un ambiente seco, es de 105º C (225º F). Lasrazones técnicas de este límite se explican conmayor detalle en la sección sobre Esfuerzo deRelajación en la página 12. La superficie se ablandaa temperaturas superiores a los 105º C (225º F).A medida que la superficie se ablanda, aumenta elcoeficiente de fricción con el consiguiente aumentode calor. La temperatura aumenta aún más y elproceso continúa hasta que el cojinete falla.

El límite operacional inferior del Thordon es de - 60º C (-80º F). Sin embargo, es posible usarnitrógeno líquido a temperaturas de - 195º C (- 320º F) en ajustes en caliente, sin que el Thordonse vuelva demasiado frágil para ser ajustado.

El límite superior de temperatura para el Thordon enun ambiente húmedo es de 60º C (140º F) debido ala Hidrólisis. La hidrólisis se explica másdetalladamente en la sección dedicada a los Efectosdel Agua, en la página 9.

ii) Coeficiente de expansión / contracciónEl coeficiente de expansión/contracción térmicapara el Thordon no es lineal como para otrosproductos no metálicos, y varía a través del rangode temperatura. Las Figuras 3 y 4 ilustran resultadostípicos de los materiales Thordon que exhiben uncoeficiente más bajo de contracción que deexpansión.

7

3. PROPIEDADES FÍSICASP

RO

PIE

DA

DE

S F

ÍSIC

AS

8

PROPIEDADES FÍSICAS

DIMENSIONAL CHANGE (%) vs TEMPERATURETHORDON XL

2.5%

2.0%

1.5%

1.0%

0.5%

0%

– 0.5%

% D

IME

NS

ION

AL

CH

AN

GE

TEMPERATURE ˚C (˚F)

–100 (–148)

–50(–58)

0(32)

50(122)

100(212)

DRY ICE–78˚C(–109)

COEFFICIENT OF EXPANSIONFOR TEMPERATURE RANGELess than 0˚C:

0˚C to 30˚C:

Greater than 30˚C:

10.2 x 10 (˚C)5.7 x 10 (˚F)

14.8 x 10 (˚C)8.2 x 10 (˚F)

18.1 x 10 (˚C)10.1 x 10 (˚F)

–5

–5

–5

–5

–5

–5

FIG.3

DIMENSIONAL CHANGE (%) vs TEMPERATURETHORDON SXL

3.0%

2.0%

1.0%

0%

–1.0%

% D

IME

NS

ION

AL

CH

AN

GE

TEMPERATURE ˚C (˚F)

FIG.4

–100 (–148)

–50(–58)

0(32)

50(122)

100(212)

DRY ICE–78˚C(–109)

COEFFICIENT OF EXPANSIONFOR TEMPERATURE RANGELess than 0˚C:

0˚C to 30˚C:

Greater than 30˚C:

10.9 x 10 (˚C)6.1 x 10 (˚F)

15.1 x 10 (˚C)8.4 x 10 (˚F)

21.1 x 10 (˚C)11.7 x 10 (˚F)

–5

–5

–5

–5

–5

–5

NOTE: Units for Coefficient of Thermal Expansion/Contraction are: Metric: (cm/cm/˚C x 105) Imperial: (in/in/˚F x 105)

b) EFECTOS DEL AGUAi) Absorción del aguaThordon se expande aproximadamente 1.3% porvolumen, bajo condiciones atmosféricas y a unatemperatura de 21º C (70º F) debido al carácterisotrópico de la estructura polimérica.

Si aumenta la presión o la temperatura, no solamenteaumenta el porcentaje de absorción volumétrica, sinoque también aumenta la tasa de absorción. En pruebasusando agua a 60º C (140º F), la absorción volumétricaaumentó un 2.0% en 100 horas.

Se realizaron ciertas pruebas para poder determinar losefectos de la absorción del agua en el Thordon conrespecto a un cojinete ajustado a presión en unalojamiento. Estas pruebas mostraron los efectospromedio aproximados de la absorción del agua tantosobre el cierre del calibre como la longitud axial a 21º C(70º F). El efecto promedio sobre el cierre del calibre es0.011 veces el espesor de la pared. El efecto promediosobre el aumento axial es 0.005 veces la longitud del cojinete.

ii) HidrólisisCuando se somete el Thordon a una inmersión continuaen agua caliente, por ej. superior a los 60º C (140º F), elmaterial se deteriora desde el punto de vista químico através del tiempo. Este deterioro o avería se conocecomo hidrólisis. La superficie del material se ablanda alcomienzo y finalmente se raja y se rompe.

9

PROPIEDADES FÍSICAS

TIME OF IMMERSION (hours)

% V

OLU

ME

CH

AN

GE

10000 2000 3000 4000

FIG. 5

WATER ABSORPTION –– THORDON XL

2.0

1.5

1.0

0.5

0

FIG. 7

WALL THICKNESS (1)

PROJECTED AREA

BEARING

LENGTHI.D.

c) FACTOR DE FORMALas pruebas de compresión de elastómeros handeterminado que la curva de esfuerzo/deformación seve afectada en gran medida por la forma de la pieza.Este efecto se conoce como Factor de Forma y sedetermina dividiendo el área cargada por el área libre adeformarse.

La Figura 6 muestra un elastómero de forma cuadradamaciza y uno de forma cilíndrica. Si se presume que seaplica una carga uniforma a la superficie superior decada uno, es posible calcular el área cargada y el árealibre a deformarse en ambos formatos.

La parte superior del cuadrado está cargada y tiene unárea cargada de (2 cm x 2 cm) = 4 cm2. El área que estálibre a deformarse consiste en los 4 lados, haciendo untotal de 4 lados x 4 cm2 por lado = 16 cm2. La parteinferior del formato soporta la carga y por lo tanto no sepuede deformar. La parte inferior no está incluida en lasuma del área libre a deformarse.

∴ Factor de forma = Área cargada = 4 = 0.25Área libre a deformarse 16

Del mismo modo, para el formato cilíndrico, el áreacargada es (π x 2.262 ÷ 4) = 4.00 cm2. El área libre adeformarse consiste en el área de la pared del cilindro yes la circunferencia x altura =

π x 2.26 cm x 2.00 cm = 14.20 cm2.

∴ Factor de forma = Área cargada = 4 = 0.282Área libre a deformarse 14.20

Con una carga de 200 kg, la forma cilíndrica se desviaráaproximadamente 28% de su altura en comparación con36% para la forma cuadrada.

Esta diferencia es un resultado directo de la diferenciaen el factor de forma entre las dos formas. Para unacarga determinada, a medida que aumenta el factor deforma, disminuye la deflexión resultante del elastómero.

Esto es importante con respecto al cojinete de camisa.La ecuación cambia un poco con respecto a un cojinetedentro de un alojamiento.

∴ Factor de forma = Longitud del cojinete 2 χ espesor de la pared

De la ecuación del factor de forma se puede observarque si se reduce el espesor, aumentará el factor deforma. Las pruebas han demostrado que para unelastómero cargado, a medida que aumenta el factor de forma, disminuye la deflexión para una cargadeterminada, o para una deflexión determinada, el factor de forma debe aumentar a medida que aumentala carga.

El factor de forma que se usa en la mayoría de laspruebas de Thordon es 8, con los resultados y el métodode prueba ilustrados en la siguiente sub-sección, d)Esfuerzo / Deformación.

d) ESFUERZO Y DEFORMACIÓNCuando se aplica una carga sobre un Thordon, como unmuelle, éste se mueve de acuerdo a la fuerza ejercida.Esto se conoce generalmente como compresión y nosignifica que ocurre un cambio en el volumen delelastómero, sino que hay un cambio en su forma.

Las curvas de esfuerzo/deformación por compresiónpueden ser consideradas como una extensión de lacurva de esfuerzo/deformación por tracción que escontinua a través del origen. Sin embargo, las muestrassometidas a compresión deben tener libertad demovimiento y sus caras deben estar lubricadas. Engeneral, los elastómeros sometidos a compresióntienden a adherirse a la superficie y las condiciones deadherencia limitan su movimiento. Esto cambia la curvade esfuerzo/deformación y produce una pendiente másgrande y un módulo más alto.

Las curvas normales de esfuerzo/deformación sedeterminan en experimentos que usan una máquina deensayo de tracción y una muestra de prueba estándar.Sin embargo, para poder desarrollar datos que seanmás adecuados a la carga de un cojinete Thordon, sedecidió hacer una prueba del material en el modo decompresión, usando una forma completa de cojinete.

10

PROPIEDADES FÍSICAS

2 cm 2 cm

2 cm 2 cm

N O L O A D

U N D E R L O A D

SURFACE AREAAREA FREE TO BULGE

SHAPE FACTOR

4cm2

16cm2

0.25

4cm2

14.2cm2

0.282

2.26cm

FIG. 6

200kg 200kg

36% 28%

La Figura 8 ilustra la forma en que se cargó el cojinete ycómo se midió la deflexión. Observe que la deflexión deleje se sustrajo de la deflexión del alojamiento para poderobtener las desviaciones netas del cojinete.

En la Figura 9, la curva de esfuerzo/deformación paraThordon depende en gran medida del factor de formadel material y del grado de libertad de movimiento quetenga con respecto al material de acoplamiento. Unamuestra adherida llevaría más carga que una muestracon movimiento libre para la misma deflexión. Si seagrega lubricación a la superficie de acoplamiento,permitiendo que el elastómero se mueva librementedurante el proceso de carga, la curva será más planaque en el caso de una superficie de acoplamiento seca.

El tamaño del cojinete fue seleccionado para producir unfactor de forma de 8, que es el típico en la mayoría delas instalaciones de Thordon ajustadas a presión. LaFigura 9 se desarrolló en base a estos resultados y fuecorregida para eliminar el desplazamiento original del2% y tener en cuenta el “asentamiento”.

Al tomar el concepto del factor de forma a su conclusiónlógica, es posible diseñar cojinetes de camisa Thordoncapaces de operar a presiones mucho más altas que lasindicadas en la Figura 9.

Por ejemplo, el cojinete TRAXL de Thordon desarrollafactores de forma muy altos al polimerizar una capadelgada del SXL de Thordon en un portador metálico.Según el ambiente de trabajo, los cojinetes TRAXLpueden aceptar cargas de hasta 70 MPa (10,000 psi) o mayores.

E0 (MPa) E0 (psi) γ (Coeficiente de Poisson)XL 490 71,000 0.45SXL 440 64,000 0.45

Los XL y SXL de Thordon son elastómeros verdaderosy, como tales, no tienen una resistencia nominal a lacompresión.

e) RIGIDEZLa rigidez de un cojinete depende tanto de losparámetros dimensionales como de sus propiedadesfísicas. Los parámetros dimensionales son la longitud, eldiámetro y el espesor de la pared del cojinete. Lapropiedad física que se debe tener en cuenta es elmódulo de Young (coeficiente de elasticidad) encompresión del material del cojinete, que es igual alesfuerzo de compresión dividido por la deformación por compresión.

Rigidez = L D x E0t

en donde: L = longitud del cojinete - metros (pulgadas)D = diámetro del cojinete - metros (pulgadas)t = espesor de la pared - metros (pulgadas)E0 = Módulo de Young en compresión -

MPa (psi)

Para los cojinetes con parámetros dimensionalesiguales, la rigidez del cojinete es directamenteproporcional al valor del módulo de Young encompresión para el material. El siguiente cuadromuestra el valor de Eo, del módulo de Young (encompresión) para diferentes materiales que se usangeneralmente en los cojinetes.

MATERIAL E 0 (MPa) E0 (psi)Caucho 0,103 x 103 0,015 x 106

Thordon SXL 0,440 x 103 0,064 x 106

Thordon XL 0,490 x 103 0,071 x 106

Fenólico laminado 1,730 x 103 0,251 x 106

Metal blanco (antifricción) 33,500 x 103 4,860 x 106

Acero 206,900 x 103 30,000 x 106

En base a la información que precede, un cojinete XL deThordon sería 4.7 veces más rígido que el caucho,suponiendo que los cojinetes tengan el mismo tamaño yfactor de forma.

11

PROPIEDADES FÍSICAS

FIG. 8

HYDRAULIC RAM

HOUSING

BEARING

2" dia.

STEEL SHAFT

DIAL INDICATOR

DIAL INDICATOR

"V" BLOCKS

THORDON STRESS-STRAIN CURVES

FIG. 9

6000

5000

4000

3000

2000

1000

42.0

35.0

28.0

21.0

14.0

7.0

BE

AR

ING

PR

ES

SU

RE

(ps

i)

BE

AR

ING

PR

ES

SU

RE

(M

Pa)

DEFLECTION (percentage of wall thickness)

0 1 2 3 4 5 6

max

imum

def

lect

ion

for

full

rota

tion

max

imum

def

lect

ion

for

limite

d ro

tatio

n

THORDON XL

THORDON SXL

50mm 65mm 4.0mm 8.0

BORE: 2.0" LENGTH: 2.5" WALL THICKNESS: 0.155" SHAPE FACTOR: 8.0

La rigidez de las estructuras de soporte del cojineteoscila generalmente entre 0.5 y 1.00 MN-mm (2.8 y 5.6 x 106 lbs/pulgada). Esta es mucho menor que larigidez del material típico del cojinete, de 5.0 y 20.0 MN-mm (28.0 y 112.0 x 106 lbs/pulgada), y, como resultado,la rigidez del material del cojinete generalmente no se tiene en cuenta en los cálculos de vibraciones en torbellino.

Sin embargo, puede haber excepciones cuando seespecifican cojinetes de caucho, debido a lascaracterísticas de poca rigidez del caucho (20% a 25%de la rigidez del Thordon). Los diseñadores de líneas deejes que están acostumbrados a especificar cojineteshechos con materiales de caucho, generalmenteconsideran que el cojinete es un punto en donde sedebe considerar la flexibilidad cuando se calcula lavibración en torbellino.

Esto no sucede con los XL y SXL de Thordon, ya quedebido a su rigidez considerablemente más alta, sepuede presumir que el cojinete Thordon será tan rígidocomo la estructura de soporte del mismo.NOTA: Se supone que el factor de forma del cojinete es 8 para estos cálculos.Para los materiales elastómeros, el módulo de elasticidad real en compresión,Eo, aumenta relativamente muy poco con respecto al gran aumento en el factorde forma. Por lo tanto, se estima que los valores de rigidez supuestos tienen unaprecisión de + / - 20% en una gama amplia de factores de forma de cojinetes.

f) COMPRESIÓN REMANENTE -DESLIZAMIENTO - ESFUERZO DE RELAJACIÓN

i) Compresión remanenteLa compresión remanente o permanente es ladeformación residual que permanece después de laremoción del esfuerzo deformante de compresión.Generalmente se registra como una proporción de ladeflexión inicial y se determina por uno de los siguientesdos métodos de prueba, Método A o Método B de ASTM D-395.

El Método “A” define una prueba bajo presión,temperatura y tiempo constantes, mientras que elMétodo “B” define una deflexión constante enporcentaje, junto con una temperatura y tiempoconstantes.

Por ejemplo, se encontró que la compresión remanentedel Thordon determinada mediante el Método “A” esaproximadamente 9% para una presión de 9.3 MPa(1350 psi) y una temperatura de 85º C (185º F).

Para reducir la compresión remanente se debeaumentar el factor de forma, lo que reducirá la deflexióninicial. Es especialmente importante aumentar el factorde forma cuando la presión sobrepasa los 9.3 MPa(1350 psi). En estas aplicaciones, se deben usarcojinetes Thordon de alta presión.

ii) DeslizamientoCuando se somete un elastómero a una carga, éste sedeformará proporcionalmente a esa carga y enproporción inversa al factor de forma. La deformacióntambién continuará con el tiempo. Este efecto se conocecomo “deslizamiento” y ocurre a cualquier grado deesfuerzo. El deslizamiento se expresa generalmentecomo un porcentaje de la deflexión inicial y puede ser de un 25% a un 70%. Por lo tanto, la cantidad dedeslizamiento, al igual que la compresión remanente, sepuede controlar aumentando el factor de forma a medidaque aumenta la carga para así reducir el esfuerzo parauna presión en particular.

iii)Esfuerzo de relajaciónEl esfuerzo de relajación es el resultado directo deldeslizamiento y varía según el grado de esfuerzo. Elesfuerzo de relajación se expresa generalmente enporcentaje de esfuerzo restante después de un períodode tiempo específico a una temperatura determinada.

Las pruebas han determinado que los cojinetes Thordonpueden perder su ajuste entre piezas en el alojamientocuando están sometidos a temperaturas elevadas. ElSXL y el Compac de Thordon eliminan el esfuerzo aaproximadamente 60º C (140º F) mientras que el XL y el Composite de Thordon eliminan el esfuerzo aaproximadamente 80º C (175º F).

g) IMPACTO / ELASTICIDADThordon, que posee una gran resistencia al impactotiene la capacidad de absorber las cargas de choque yla elasticidad de recuperar su formato original. Laelasticidad se define como la relación entre la energíaempleada en la recuperación después de unadeformación y la energía que se necesitó para producirla deformación. Esta combinación permite que elThordon resista “los golpes de deformación” que ocurrenfrecuentemente en metales o plásticos. Con unaresistencia al impacto casi 10 veces mayor que la delnylon (consulte el Cuadro 1 en la página 14), ¡Thordones casi irrompible!

En aplicaciones en donde las cargas de impacto sonbastante poco frecuentes, se deberá diseñar un cojinetecon una pared de mayor espesor.

12

PROPIEDADES FÍSICAS

h) HISTÉRESISHistéresis es un tipo de falla dinámica debida a una altafrecuencia de flexión. La falla ocurre cuando el materialabsorbe una carga de impacto y antes de que puedarecuperarse completamente del primer impacto, se vesometida a otro. El resultado es una acumulación deenergía en el centro del material en forma de calor. Estecalor, si se continúa acumulando destruirá el material. Lahistéresis es el porcentaje de pérdida de energía porciclo de deformación y se puede medir como ladiferencia entre el porcentaje de elasticidad y el 100%.

Thordon, debido a la naturaleza de su fórmula, puedefallar debido a histéresis. Si el uso que se estáconsiderando, hará que el Thordon esté sometido acargas de impacto dinámicas que puedan provocarhistéresis, existen ciertas consideraciones en el diseñoque minimizarán la posibilidad de problemas. La Figura10 ilustra cómo el aumento del factor de forma(reduciendo el espesor de la pared) reducirá la deflexióny aumentará la tasa de recuperación, disminuyendo lacreación y acumulación de calor. Una pared con menosespesor también permite una mayor disipación del calora través del cojinete y hacia el alojamiento, para reducirel grado de acumulación del calor.

i) RESISTENCIA QUÍMICAThordon no es corrosivo y es resistente al aceite, al aguay a la mayoría de las sustancias químicas. No se veafectado por los lubricantes que se usan generalmenteen cojinetes de camisa.

Thordon no se hincha en aceite. No se ve afectado porinmersiones en ácidos o cáusticos suaves (pH 7 ± 2) oen otros entornos químicos que podrían serperjudiciales para cojinetes metálicos.

En usos críticos, se recomienda realizar una prueba deinmersión para determinar si Thordon se puede usar conseguridad. Un ablandamiento considerable o cambiosdimensionales después de veinticuatro horas deinmersión a las temperaturas de uso, indicarán queThordon no es adecuado para esa aplicación enparticular.

Para obtener más información al respecto, comuníquesecon su distribuidor Thordon o con Thordon Bearings Inc.

13

PROPIEDADES FÍSICAS

EFFECTS OF HYSTERESIS

INC

RE

AS

ING

TE

MP

ER

ATU

RE

DECREASING WALL THICKNESS(INCREASING SHAPE FACTOR)

FIG. 10

SURFACE TEMPERATURE

CORE TEMPERATURE

j) CUADRO DE COMPARACIÓN DE PROPIEDADES FÍSICAS

14

PROPIEDADES FÍSICAS

NOTA: Todas las pruebas para desarrollar estos datos fueron realizadas bajocondiciones cuidadosamente controladas en nuestros laboratorios, paragarantizar los datos relativos más exactos posibles. Es importante indicar quelas comparaciones de la resistencia a la tracción, aunque son un indicador

importante de las propiedades relativas de los metales, son menos significativascon materiales no metálicos, especialmente en los diseños de cojinetes en losque el material del cojinete está sometido a compresión.

* S.E. - Extinción automática + N.F. - No inflamable

CUADRO 1

** N/B La muestra de prueba no se rompió.

MÉTODO DE XL DE SXL DE NYLON UHMW FENÓLICOPROPIEDAD PRUEBA UNIDADES THORDON THORDON GM2401 RELLENO PE TFE LAMINADO CARBÓN BRONCE

Resistencia ASTM P.S.I. 5000 5500 4000 11,165 3255 4110 5050 7500 35,000a la tracción D-412-68 (MPa) (34.5) (37.9) (27.5) (76.9) (22.4) (28.3) (34.9) (51.7) (241)Resistencia ASTM P.S.I. 6551 4750 2750 10,500 –– –– 8500 N/A 28,000de corte D-732-73 (MPa) (45.2) (32.7) (18.9) (72.3) (58.6) (192.9)Alargamiento ASTM % 122 207 400 91.5 390 36.5 8.96 8.5 48a rotura D-412-68

Resistencia al ASTM FT-LBS/INS 3 6 1.07 12.05 4.4 3.9 8 40.2impacto (muesca) D-256-73 (cm-kg/cm) (16.7) (35.4) N/B** (5.9) (66.6) (24.3) (21.6) (4.4) (22.1)

BTU/HRConductividad Método de Ft2/°F/pul 0.6 0.6 0.86 1.7 2.5 1.7 4.6 1.2 18.3térmica dos placas (CAL/SEC) (2.4) (2.4) (3.4) (6.8) (10) (5.6) (15.8) (41.2) (62.8)

cm2/°C/cm x 104)

Coeficiente de 70°F a 175°F pul/pul/°F x 10-5 9 3.5 21 5.6 0.94 0.13 .99expansión/ 21°C a 80°C cm/cm/°C x 10-5 16.2 6.48 37.8 10 1.7 0.234 1.78contracción menos de 32°F pul/pul/°F x 10-5 5.7 6.1térmica menos de 0°C cm/cm/°C x 10-5 10.2 10.9

32°F a 86°F pul/pul/°F x 10-5 8.2 8.40°C a 30°C cm/cm/°C x 10-5 14.8 15.1

más de 86°F pul/pul/°F x 10-5 10.1 11.7más de 30°C cm/cm/°C x 10-5 18.1 21.1

Absorción Medidade agua de % 1.3 1.3 1.3 6.5 0 0 1.6 0 0(volumen) muestraHinchazón de 13"por aceite de longitud % 0 0 0 6.5 0 0 1.6 0 0

Gravedad específica –– –– 1.2 1.16 1.1 1.14 0.9 2.17 1.7 1.84 8.83Inflamabilidad ASTM PUL/MIN *S.E. *S.E. *S.E. *S.E. *S.E. *S.E. *S.E. +NF. +NF.

D-635-56T (cm/min)

Dureza ASTM SHORE D. 73 67 43 83 64 60 90 80 96D-2240-68

Potencia ASTM V/MIL 850 950 350 500 500 17 Conductor Conductordieléctrica D-149-64 (V/mm) -33,464 -37,401 –– -13,778 -19,685 -19,685 -669

Temperatura –– °F -80/225 -80/225 -80/225 -40/300 -104/180 -450/500 -13.5/370 -10/500 -150/212de operación (°C) (-62/107) (-62/107) (-62/107) (-40/150) (-75/87) (-267/260) (-25/188) (-23/260) (-100/100)

GUÍA DE DISEÑOa) Análisis de aplicaciónb) Presión del cojinetec) Velocidadd) Gráficos de P.V.T.e) Índice de L/Df) Espesor de paredg) Superficie de acoplamientoh) Ajustei) Tolerancia de maquinadoj) Proceso de selecciónk) Problemas y causas de

las fallas

a) ANÁLISIS DE APLICACIÓNPara poder realizar el análisis de una aplicación, esnecesario examinar toda la información correspon-diente y evaluarla correctamente. La lista siguientecubre los temas generales que se han discutido endetalle en secciones anteriores o que serándiscutidos en esta sección.

• Ambiente (i) Temperatura(ii) Abrasivo o Limpio

• Presión• Velocidad de deslizamiento• Tipo de lubricación• Tamaño• Método de retención• Material usado anteriormente y problemas

asociados con el mismo• Superficie de acoplamiento• Requerimientos de vida útil• Ciclo de trabajo

b) PRESIÓN DEL COJINETELa presión del cojinete se calcula dividiendo lacarga radial por el área proyectada o transversal.El área se determina multiplicando el diámetrointerior del cojinete por el largo del mismo, según seilustra en la Figura 11. La división de la carga por elárea proyectada da la presión aproximada y suponeque es uniforme a través del área. En realidad, lapresión es máxima en la posición de las 6 en el relojy disminuye a cero en una curva parabólica cuandoel eje comienza a hacer juego con el cojinete.Por lo tanto, teniendo en cuenta la capacidad decarga, conviene mantener los juegos funcionales aun mínimo.

La carga radial se debe definir como la cargamáxima de diseño, la carga normal de operación ouna combinación de cargas estáticas y de impacto.Además, ¿es la carga constante o cíclica? Estosfactores deben ser analizados en el proceso deselección de la calidad tipo según se indica en lasub-sección (a).

Presión del = carga radial = carga cojinete área proyectada Largo x diámetro

interior

15

GUÍA DE DISEÑOG

UÍA

DE

DIS

EÑ

O

WALL THICKNESS (1)

PROJECTED AREA

BEARING

LENGTHI.D.FIG. 11

c) VELOCIDADLa velocidad de deslizamiento o velocidad periférica deleje es un factor importante del diseño. La velocidadforma parte de la fórmula que se usa para terminar elcalor por rozamiento y se calcula mediante la siguienteecuación;

V = π dN (fpm) ó π dN (m/seg)12 60 x 1000

V = 0.262 dN (fpm) ó Nd (m/seg)19,100

en donde: V = velocidad de deslizamientod = diámetro del eje – pulgadas para

imperial milímetro para métricoN = rpm del ejeπ = pi constante 3.1416

d) GRÁFICOS DE P.V.T.Todos los análisis de cojinetes de deslizamiento sebasan en tres factores. La presión, la velocidad y eltiempo (PVT) son factores individuales que no sepueden separar cuando se selecciona el material delcojinete, ya que el calor generado es proporcional a lostres según se ilustra en la siguiente relación;

H ~ P VµT

en donde: H = Calor o aumento de la temperaturaP = PresiónV = Velocidadµ = coeficiente de fricciónT = tiempo

Para poder evaluar una aplicación, es necesario saber elciclo de trabajo de la máquina. ¿Cuántas horas por díafunciona, por ej. 8 horas, 24 horas o se enciende y seapaga? ¿Hay una rotación completa, que generalmentese especifica en rpm, o pasa por un ciclo y oscila através de un ángulo límite? ¿A través de qué ángulo ycon qué frecuencia ocurre el movimiento, y cuántashoras al día (Ciclo de Trabajo)? Todos estos factoresintervienen en la determinación de la cantidad de calorpor rozamiento que se generará bajo las presionesdefinidas.

Sin embargo, si el calor por rozamiento generado seelimina con un flujo suficiente de lubricanterefrigerante como el agua, el aceite o un líquido delproceso, los cojinetes Thordon se desempeñaránbien a velocidad muy superiores a los límitesindicados en los gráficos de PVT. Las aplicacionesen donde ocurre eso incluyen propulsores marinosy cojinetes de ejes de bombas verticales.

Los gráficos de PVT (Figuras 12 (a) - (f) han sidodesarrollados por Thordon Bearings Inc. como guía parael ingeniero de diseño en la selección de la calidadcorrecta de Thordon para las presiones específicas deoperación, las velocidades de deslizamiento y lostiempos. Las curvas se han desarrollado usando la

técnica de presión escalonada en donde se hacenpruebas del material a una presión a diferentesvelocidades, usando la temperatura del cojinete comofactor limitante. El límite de temperatura que sedeterminó en forma arbitraria para todas las calidadesde Thordon durante las pruebas fue 82º C (180º F),medido en el diámetro exterior del cojinete, a excepciónde las pruebas dentro del agua.

El límite en el agua se estableció a 60º C (140º F) paraevitar la hidrólisis. Cuando se alcanzó la temperatura límiteen la prueba, se detuvo la prueba y se registró el tiempo.Luego se permitió que la temperatura de la muestra deprueba regrese a la temperatura ambiente antes de repetirla prueba a otra velocidad. Las pruebas se realizaronusando cojinetes con un factor de forma de 4.

Para usar los gráficos, seleccione el tipo de lubricaciónque más se asemeja a su aplicación. Ubique el valor develocidad de deslizamiento para su aplicación y el lugaren que hace contacto con la curva más cercana a supresión, lea el tiempo que se requiere para alcanzar ellímite de temperatura operacional. Si el tiempo requeridopara su aplicación es menor que ese valor, entoncesesta aplicación probablemente sea la adecuada. Si no loes, entonces deberá seleccionar una calidad diferentede Thordon o mejorar la lubricación o el enfriamientoespecificados.

Los gráficos de PVT para el aceite y el agua fuerondesarrollados usando una inmersión de aceite o deagua sin corriente de líquido ni refrigeración. Si se puedediseñar un sistema que incorpore un flujo forzado delubricante en lugar de una inmersión, se logrará disiparla mayor parte del calor por rozamiento mediante el flujodel lubricante. Una vez que el cojinete esté funcionandoen condiciones hidrodinámicas, no se desarrollará máscalor por rozamiento cuando aumente la velocidad,excepto por un pequeño aumento en el roce dellubricante. Este aumento es tan pequeño que no afectael funcionamiento del cojinete.

En estas condiciones, los límites en los gráficos nocorresponden. El tubo de eje de hélice de un navío queusa lubricación de agua o de aceite es un ejemplo típicode esta situación. Thordon ha sido especificado conéxito en muchas aplicaciones con PVTs que salen delrango de los gráficos. Por ejemplo, el SXL de Thordon hasido incorporado a ciertos diseños de bombas verticalesen donde marcha en seco por períodos superiores a un minuto a velocidades superiores de las indicadas en las curvas.NOTA 1: Como guía para posibles aplicaciones que salen de los gráficos de PVT,comuníquese con su distribuidor Thordon o con Thordon Bearings Inc.

NOTA 2: Muchos fabricantes de materiales no metálicos ofrecen y publicanvalores de PV con varias suposiciones incorrectas. La primera es que los valoresde P y V tienen poca validez, siempre que se encuentren dentro del valor delproducto. La segunda, y quizás la más peligrosa, es el tiempo de prueba limitadoque se usa para desarrollar el valor de P y V. Los gráficos de PVT que aparecenen la Figura 12, ilustran que la generación del calor por rozamiento lleva tiempo.Además estos gráficos se basan en resultados de laboratorio mientras que losresultados de las aplicaciones reales pueden variar.

NOTA 3: Estos valores de guía se suministran como referencia solamente.Los límites de cualquier material varían con diferentes combinaciones de presióny velocidad así como con otras condiciones de prueba.

16

GUÍA DE DISEÑO

17

RUNNING TIME (hours)

FIG

. 12(

a)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(fp

m)

100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 .8 .6 .4 .2 .1

025

00.

20.

40.

60.

81.

01.

21.

4

5010

015

020

025

0

(1)

(2)

(3)

(4)

(1)

53.3

psi

(0.

37 M

Pa)

(2)

71.1

psi

(0.

50 M

Pa)

(3)

106

psi (

0.73

MP

a)(4

) 24

0 ps

i (1.

65 M

Pa)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(m

/s)

RUNNING TIME (hours)

FIG

. 12(

b)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(fp

m)

100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 .8 .6 .4 .2 .1

025

00.

20.

40.

60.

81.

01.

21.

4

5010

015

020

025

0

(1)

(2)

(3)

(1)

53.3

psi

(0.

37 M

Pa)

(2)

106

psi (

0.73

MP

a)(3

) 25

0 ps

i (1.

72 M

Pa)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(m

/s)

NO

TE

: The

se te

sts

wer

e co

nduc

ted

usin

g a

bear

ing

with

a s

hape

fact

or o

f 4.

LU

BR

ICA

TIO

N: D

RY

CO

ND

ITIO

N –

– D

RY

TH

OR

DO

N X

LT

HO

RD

ON

SX

L

CO

ND

ITIO

N –

– D

RY

18

RUNNING TIME (hours)

FIG

. 12(

c)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(fp

m)

100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 .8 .6 .4 .2 .1

000.

51.

01.

52.

02.

53.

03.

5

5020

030

0

(1)

(2)

(3)

100

400

500

600

700

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(m

/s)

LU

BR

ICA

TIO

N: W

AT

ER

BA

TH

(1)

106

psi (

0.73

MP

a)(2

) 24

0 ps

i (1.

65 M

Pa)

(3)

550

psi (

3.79

MP

a)

NO

TE

: The

se te

sts

wer

e co

nduc

ted

usin

g a

bear

ing

with

a s

hape

fact

or o

f 4.

RUNNING TIME (hours)

FIG

. 12(

d)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(fp

m)

100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 .8 .6 .4 .2 .1

000.

51.

01.

52.

02.

53.

03.

5

5020

030

0

(1)

(2)

(3)

100

400

500

600

700

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(m

/s)

(1)

240

psi (

1.65

MP

a)(2

) 55

0 ps

i (3.

79 M

Pa)

(3)

750

psi (

5.17

MP

a)

TH

OR

DO

N X

L

CO

ND

ITIO

N –

– W

ATE

R B

ATH

The

se te

sts

wer

e co

nduc

ted

with

no

flow

, no

circ

ulat

ion.

CO

ND

ITIO

N –

– W

ATE

R B

ATH

TH

OR

DO

N S

XL

The

se te

sts

wer

e co

nduc

ted

with

no

flow

, no

circ

ulat

ion.

19

RUNNING TIME (hours)

FIG

. 12(

e)F

IG. 1

2(f)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(fp

m)

100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 .8 .6 .4 .2 .1

000.

51.

01.

52.

02.

53.

03.

5

5020

030

0

(1)

(2)

(3)

100

400

500

600

700

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(m

/s)

LU

BR

ICA

TIO

N: O

IL B

AT

H /

GR

EA

SE

D

(1)

550

psi (

3.79

MP

a)(2

) 75

0 ps

i (5.

17 M

Pa)

(3)

950

psi (

6.55

MP

a)

NO

TE

: The

se te

sts

wer

e co

nduc

ted

usin

g a

bear

ing

with

a s

hape

fact

or o

f 4.

TH

OR

DO

N X

L &

SX

L

CO

ND

ITIO

N –

– O

IL B

ATH

RUNNING TIME (hours)

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(fp

m)

100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 .8 .6 .4 .2 .1

001.

75

5020

030

0(1)

(2)

(3)

100

400

500

600

700

1.5

1.25

1.0

.75

.50

.25

SU

RFA

CE

VE

LOC

ITY

(m

/s)

(1)

250

psi (

1.72

MP

a)(2

) 55

0 ps

i (3.

79 M

Pa)

(3)

950

psi (

6.55

MP

a)

TH

OR

DO

N X

L &

SX

L

CO

ND

ITIO

N –

– G

RE

AS

ED

e) ÍNDICE DE LONGITUD/DIÁMETRO (L/D)El índice de L/D para un cojinete de camisa industrialtípico varía entre 1:1 a 1.5:1. Esta es la proporciónóptima que permite la facilidad del alineamiento en elensamblaje.

En aplicaciones de cojinetes marinos lubricados conagua, el índice de L/D históricamente ha sido 4:1 paramantener baja la presión del cojinete, por ej. 0.25 MPa(34.38 lbs/pulg.2). Sin embargo, debido a la cargavoladiza del propulsor, la distribución de la presióntiende a ser mayor cerca del propulsor y casi cero en elextremo delantero. Durante el funcionamiento, el índicealto de L/D tiende a crear una fricción o un rozamientomás alto en el eje. Esto se debe a que la parte delanteradel cojinete no está sosteniendo el eje y crea uncizallamiento innecesario del agua. Se realizó unaprueba con un índice de L/D de 2:1 en las mismascondiciones que el de 4:1 y se encontró que generabamenos fuerza de rozamiento, según se ilustra en laFigura 13. Los resultados de estas pruebas junto con elfomento recibido por las asociaciones de registromarítimo, resultaron en el desarrollo del sistema decojinetes Compac de Thordon.

En la mayoría de las aplicaciones, en donde la carga delcojinete es uniforme, los índices de L/D más altosreducen la presión y mejoran la vida útil de los cojinetes.El alineamiento resulta más difícil, pero si la presión esdemasiado alta, es posible que sea necesario aumentarel índice de L/D.

Se recomienda los cojinetes Traxl de Thordon paraaplicaciones de alta presión con rotación limitada.

f) ESPESOR DE PAREDEn una aplicación en donde se especifica un Thordoncomo cojinete de repuesto, la configuración existente delequipo generalmente gobierna el espesor de la pareddel cojinete.

Si el espesor de la pared del cojinete Thordon va a serexcesivo, el cojinete se puede usar junto con una camisametálica en el alojamiento o un revestimiento interior enel eje. Cualquiera de estos métodos permitirá reducir elespesor de la pared del cojinete. Si se usa unrevestimiento interior en el eje, se obtendrán resultadosadicionales. La presión disminuye debido al aumento enel diámetro real del eje y el diámetro interior del cojinete.

El grado de desgaste permisible antes de considerarque un cojinete está “gastado” también es un factordeterminante del espesor de pared. El máximo juegopermitido y otros factores externos también se debentener en cuenta en este caso.

Debido al carácter elastómero del material, es necesariosostener un cojinete Thordon a lo largo de toda sulongitud. Un cojinete sin apoyo no llevará prácticamenteninguna carga.

Si se puede especificar el espesor de pared en eldiseño, generalmente es preferible usar un espesor depared más delgado. Se podrán reducir los juegos yhuelgos globales, mejorará la disipación del calor y lacarga máxima permisible será mayor. Sin embargo,existen ciertas aplicaciones, como aquellas con cargasde impacto poco frecuentes en donde el efectoamortiguador de un cojinete de pared más espesamejorará el rendimiento. Sírvase comunicarse con sudistribuidor Thordon o con Thordon Bearings Inc. sinecesita obtener más información sobre el espesor de la pared.

20

GUÍA DE DISEÑO

FIG. 13

1250

1000

750

500

250

200

150

100

50250

00 100 200 300 400 500 600 700 800 900

THORDON XL 4:1 L/D RATION

THORDON XL 2:1 L/D RATIO

BEARING FRICTION FORCE VS SHAFT RPMTHORDON XL –– 4:1 vs. 2:1

SHAFT RPM

BE

AR

ING

FR

ICT

ION

FO

RC

E A

T 0

.203

M R

AD

IUS

(N

EW

TON

)

BE

AR

ING

FR

ICT

ION

FO

RC

E A

T 8

INC

H R

AD

IUS

(LB

I)

i) Guía del espesor mínimo de pared recomendadopara un ajuste entre piezas

El espesor mínimo de pared recomendado de uncojinete Thordon se especifica en la Figura 14 queaparece a continuación. Los valores indicados se basanen la presión de contacto entre el cojinete y elalojamiento. Si se aumenta el espesor de la pared o lacantidad de interferencia, se aumentará la presión decontacto. Debido a que la presión de contacto varía conel espesor de la pared, un cojinete estriado requiere unespesor global de pared mayor que un cojinete noestriado, según se ilustra en el gráfico. El gráfico indicael espesor mínimo de pared recomendado para uncojinete no estriado con interferencia estándar. Sesupone que los cojinetes estriados tienen estrías con

una profundidad del 50% del espesor de pared, hasta unmáximo de 9.5 mm (0.375") para diámetros de hasta250 mm (10.0"). Los cojinetes con diámetros másgrandes continúan con estrías de 9.5 mm (0.375") deprofundidad, pero la cantidad de estrías aumenta amedida que aumenta el diámetro del cojinete.

Si un cojinete Thordon está reemplazando a otrocojinete y el espesor de pared será inferior al mínimorecomendado, existen dos opciones. Se puede adherir elcojinete o se puede aumentar la interferencia para elevarla cantidad de presión de contacto a un nivel aceptable.Sírvase comunicarse con su distribuidor Thordon o conThordon Bearings Inc. si necesita obtener hacer unaconsulta con respecto al aumento del nivel deinterferencia.

21

GUÍA DE DISEÑOS

HA

FT

DIA

ME

TE

R (

inch

es)

SH

AF

T D

IAM

ET

ER

(m

m)

WALL THICKNESS (mm)

WALL THICKNESS (inches)

FIG. 14

MINIMUM RECOMMENDED WALL THICKNESS GUIDEFOR INTERFERENCE FITTING OF GROOVED AND UN-GROOVED BEARINGS

40

30

20

10

0

0.0

0 10 20 30 40 50 60

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

1000

800

600

400

200

0

UNGROOVED

GROOVED

g) SUPERFICIE DE ACOPLAMIENTOLa mayoría de superficies de acoplamiento comunes sedesempeñarán bien si se usan en conjunción con loscojinetes Thordon. Si la corrosión no representa unproblema, generalmente se usa acero al carbón, siexisten problemas de corrosión, entonces se deberáusar un revestimiento interior de bronce en el eje. Lostipos de bronce que se desempeñan bien incluyen elbronce industrial (88% Cu, 10% Sn y 2% Zn) o niquelina70-30.

En una aplicación abrasiva de cojinetes de camisa, lassuperficies de acoplamiento ideales son la superficiepráctica más dura en el eje, combinada con el materialmás blando del cojinete que pueda soportar la carga. Serealizó una prueba abrasiva con diferentes materiales deacoplamiento contra el cojinete Composite de Thordon,cuyos resultados aparecen en la Figura 15.

Las diferentes calidades de Thordon desgastan el eje endiferentes grados, pero los materiales más blandostienden a desgastar menos el eje y exhiben menosdesgaste combinado de cojinete y eje.

Los materiales más duros para el eje con los materialesmás blandos en los cojinetes son los extremos paraobtener un mínimo de desgaste combinado en un

entorno altamente abrasivo. Si se cambia el eje por unmaterial más blando o si se cambia el cojinete por unmaterial más duro, el desgaste combinado aumentará.

Si el entorno abrasivo contiene menos abrasivos,entonces disminuirá la necesidad de tener un materialmás duro en el eje o más blando en el cojinete.

Cualquier combinación resultará efectiva en un entornototalmente limpio con un lubricante (lo cual sólo ocurreen teoría). Sin embargo, el antiguo principio de uncojinete más blando que el eje al cual se acopla essiempre una buena guía. Se debe evitar acoplarmateriales similares.

El acabado de la superficie del eje de acoplamientodebe ser lo más liso posible para limitar el desgasteinicial de asentamiento. Hemos encontrado que segenera menos calor por rozamiento con un eje másuniforme, aumentando el límite de PVT. Thordon sedesempeñará en forma satisfactoria con un acabadonormal maquinado en el eje. Para obtener el mejorrendimiento, se recomienda un acabado de superficiefinal maquinado de 0.4 a 0.8 micrómetros (16 a 32micropulgadas). Los acabados de superficie de hasta1.6 micrómetros (63 micropulgadas) darán unrendimiento satisfactorio.

22

GUÍA DE DISEÑO

a),b) TITANIUMc) AQUAMET 18d) STRIP CLAD 420 STAINLESS STEELe) STELLITE 6f) 316 STAINLESS STEEL (Minimum Rc28)

g) MILD STEEL w/TUNGSTEN CARBIDE COATINGh) MILD STEEL w/ Ni-Cr-Bo COATINGi) CEREMALOY T-120j) LW-5 TUNGSTEN CARBIDE COATING

RUNNING TIME (hours)

DIA

ME

TR

IC S

HA

FT

WE

AR

(m

m)

DIA

ME

TR

IC S

HA

FT

WE

AR

(x

.001

")

FIG. 15

1.1

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0250200150100500

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

h) AJUSTELos cojinetes Thordon se ajustan generalmente usandoun ajuste entre piezas. La instalación es rápida y fácil,especialmente cuando se usa un ajuste porenfriamiento. En ciertas aplicaciones, como las que usancojinetes de paredes delgadas, la presión deinterferencia puede no ser suficiente y se deberá adherirel cojinete al alojamiento usando un adhesivo aprobadopor Thordon.

Las dimensiones finales de un cojinete Thordondependerán de la forma en que se ajustará. La seleccióndel mejor método de ajuste es muy importante ydepende de los requerimientos del uso.

Un ajuste entre piezas es suficiente para impedir larotación del cojinete en condiciones normales defuncionamiento, pero se requiere un tope delantero y unaro de seguridad con extremo empernado para impedirel movimiento axial del cojinete. Los aros de seguridaddeben ser del tamaño adecuado y deben tener undiámetro interior igual al desgaste máximo delcojinete/revestimiento, más el 10%. Los topes y los arosde seguridad no son obligatorios cuando se adhiere elcojinete, pero se recomiendan en aplicaciones críticascomo precaución de seguridad.

i) InterferenciaLa mayoría de las aplicaciones se pueden realizarusando un ajuste entre piezas, suponiendo que sehayan tenido en cuenta todos los factores importantesdel diseño. Sin embargo, es necesario que el índice deL/D del cojinete sea por lo menos 1:1. La experienciapráctica ha demostrado que es fácil presionar loscojinetes pequeños, pero en el caso de cojinetes másgrandes, es mejor emplear hielo seco o nitrógeno líquidopara contraerlos. Nunca caliente el alojamiento parafacilitar el ajuste ni use grasa o aceite para ayudar en elajuste a presión.

En los casos en que el cojinete se instala con un ajusteentre piezas, es necesario tener en cuenta variosfactores. Se debe considerar la cantidad de interferencia,el cierre de calibre, el juego de trabajo, la hinchazón por

agua y la expansión térmica, cuando correspondan, enlas dimensiones del cojinete. La importancia de estosfactores aparece en la ilustración.

Todos los cojinetes con ajuste entre piezas que selabren completamente antes de la instalación, estaránsometidos a una acumulación de tolerancias que puedecrear un juego de trabajo instalado adicional. Porejemplo, cuando un cojinete se diseña con el mínimo dejuego, su máximo juego depende de las toleranciasacumuladas del diámetro exterior, el diámetro interior, elalojamiento y el eje, más el juego mínimo. Estastolerancias se pueden reducir si se labra solamente eldiámetro exterior del cojinete antes de ajustarlo y luegose labra el diámetro interior después de la instalación.Esto eliminará las tolerancias asociadas con el cierre decalibre. Pueden existir situaciones en donde, en lapráctica, el cierre del calibre es diferente delpronosticado según nuestras pruebas, resultando enjuegos adicionales. Si no es posible maquinar eldiámetro interior del cojinete después de la instalación,se podrá ajustar un cojinete de prueba en un alojamiento“simulado” maquinado, para determinar el cierre exactodel calibre para esa aplicación. Esto permitirá hacer losajustes que sean necesarios.

ii) Ajuste por enfriamientoEl ajuste por enfriamiento es el método más fácil parainstalar cojinetes Thordon. Thordon se contraeconsiderablemente cuando se enfría debido a su altocoeficiente de contracción/expansión térmica, lo cualfacilita un ajuste sencillo sin tener que empleardemasiados aparatos. El nitrógeno líquido es el mejoragente de enfriamiento, pero también se puede usarhielo seco para la mayoría de las instalaciones, si no sedispone de nitrógeno líquido.

El nitrógeno líquido se debe usar solamente en unenvase hermético para impedir fugas del líquido. Elcojinete debe quedar completamente inmerso ennitrógeno líquido, o completamente cubierto por elmismo. Cuando ya no salga vapor del nitrógeno líquido,el cojinete habrá alcanzado una temperatura de -196º C(-320º F) y se podrá instalar con facilidad. Si se usa hieloseco como medio de enfriamiento, éste deberá sersuministrado en bolitas o se deberá romper en trozospequeños si se suministró en bloque. El hielo seco sedebe empacar firmemente alrededor del cojinete,haciendo un buen contacto tanto con la superficieinterior como la exterior. Después de 3 horas de haberestado empacado en hielo seco, se podrán chequear lasdimensiones del cojinete para verificar si se ha contraídolo suficiente como para permitir una instalación fácil. Delo contrario, se deberá volver a empacar por una horaadicional.

PRECAUCIÓN: Se debe evitar usar nitrógeno líquido ograndes cantidades de hielo seco en áreas cerradas conmala ventilación. Los gases emitidos tienden adesplazar el oxígeno existente en el ambiente.

23

GUÍA DE DISEÑO

ShaftHousing

1.

2.

3.

en donde:1. es la interferencia2. es el cierre de calibre3. es el juego de trabajo instalado

Nota:Juego mínimo instalado = Juego de trabajo+ Huelgo por expansión térmica (si corresponde)+ Huelgo por absorción de agua (si corresponde)

PARÁMETROS DE AJUSTE ENTRE PIEZASFUERZA DE PRESIÓN

Alojamiento Eje

La cantidad aproximada de contracción esperada, sepuede estimar de la siguiente manera:

– Cada 10º C de descenso de temperatura ocasionaráuna disminución aproximada en el diámetro de0.0014 mm/mm.

– Cada 10º C de descenso de temperatura ocasionaráuna disminución aproximada en el diámetro de0.0008 pulgadas/pulgada de diámetro.

La cantidad teórica de nitrógeno líquido que se necesitapara enfriar un cojinete Thordon para su instalación, sepuede calcular de la siguiente manera:

– Litros de nitrógeno líquido requeridos = 1.78 x pesodel cojinete (kg).

– Galones US de nitrógeno líquido requeridos = 0.21 xpeso del cojinete (lbs.)

La cantidad real de nitrógeno líquido requerida puedellegar a ser el doble de esta cantidad según el tamañodel envase que se emplee, el tipo de aislamiento quetenga, etc.

iii) Adherencia

En aplicaciones en donde se usa un cojinete de pareddelgada y la presión entre piezas (interferencia) no essuficiente, será necesario adherir el cojinete alalojamiento. Si se usa un cojinete de pared delgada, losefectos del cambio de temperatura e hinchazón poragua se podrán minimizar y se podrá operar a presionesmás altas debido a un factor de forma más elevado.

Si se adhiere el cojinete, se deberá tener en cuenta elespesor de la adherencia, el juego de trabajo, el huelgopara la hinchazón por agua y la expansión térmica,cuando se determine el tamaño del cojinete. Laimportancia de estos factores aparece en la siguienteilustración.

PARÁMETROS DE AJUSTE POR ADHERENCIA

Para mantener la acumulación de tolerancias al mínimo,se debe maquinar el diámetro exterior del cojinete yluego adherirlo al alojamiento. Luego se deberámaquinar el diámetro interior. Este método se usa enaplicaciones de bombas en donde el juego del impulsorse debe mantener al mínimo.

Es importante seguir los procedimientos de adherenciaincluidos con los adhesivos aprobados por Thordon paraobtener buenos resultados.NOTA: Los cojinetes de dirección grandes de Thordon con paredes delgadas aveces se ajustan con una combinación de interferencia y adherencia. En estecaso se usan las dimensiones estándar para un ajuste entre piezas.

NOTA: En ciertas aplicaciones como los cojinetes seccionales simples de guía,el diseñador puede desear ajustar un cojinete Thordon en forma floja y afirmarlocontra la rotación y el movimiento axial en forma mecánica. Esto se puede hacersiempre que se tengan en cuenta los cambios de dimensión debido a cambiosde temperatura e inmersión en el agua cuando se calculen las dimensionesfinales del cojinete y los medios de sujeción.

iv) Alojamiento del cojineteEl alojamiento dentro del cual se instala el cojineteThordon debe ser redondo y no ahusado niacampanado. La máxima ovalidad permitida delalojamiento es de 1/3 del juego de trabajo inicial(normal) de diseño. El alojamiento también debeproporcionar apoyo al cojinete Thordon a través de todasu longitud. Las brechas en el alojamiento y toda otraanormalidad se deberán corregir por medio delmaquinado, de la instalación de una camisa, adhiriendoel cojinete (para brechas de hasta 3 mm (0.125") oestrangulándolo con un compuesto de estrangulamientoaprobado por Thordon.

i) TOLERANCIA DE MAQUINADOLos cojinetes Thordon, que no son metálicos, no sepueden maquinar a las mismas tolerancias estrechasque el bronce o que otros materiales rígidos. Al mismotiempo, esas tolerancias metálicas no son necesariaspara obtener el mejor rendimiento. La tolerancia demaquinado estándar de Thordon para su diámetroexterior (O.D.), diámetro interior (I.D.) y espesor depared (W.T.) son las siguientes:

Cojinetes de hasta 380 mm (15.00")O.D. +0.13 mm -0.00 mm (+0.005", -0.000")I.D. +0.13 mm -0.00 mm (+0.005", -0.000")

Cojinetes entre 380 y 600 mm (15.00" y 24.00")O.D. +0.18 mm -0.00 mm (+0.007", -0.000")W.T. +0.00 mm -0.13 mm (+0.000", -0.005")

Cojinetes superiores a 600 mm (24.00")O.D. +0.25 mm -0.00 mm (+0.010", -0.000")W.T. +0.00 mm -0.13 mm (+0.000", -0.005")NOTA: Si una aplicación requiere tolerancias más estrechas que las indicadasen este manual, sírvase comunicarse con su distribuidor Thordon o con ThordonBearings Inc. para obtener más información al respecto.

24

GUÍA DE DISEÑO

1.

2.

Housing Shaft

en donde:1. es el espesor de adherencia2. es el juego de trabajo instalado

Nota:Juego mínimo instalado = Juego de trabajo + Huelgo por expansión térmica (si corresponde)+ Huelgo por absorción de agua (si corresponde)

Alojamiento Eje

j) PROCESO DE SELECCIÓNEn toda aplicación de cojinetes, la consideraciónprincipal es la de garantizar que el calor por rozamientoque se desarrolla en una acción de deslizamiento, seaabsorbido y disipado por el mecanismo circundante osea extraído por un lubricante o refrigerante. Debe haberun balance en el sistema para obtener un equilibrio de latemperatura y éste debe estar por debajo del límite dela temperatura del material. De lo contrario, el cojinetefallará.

La segunda consideración es el tipo de entorno en elque está funcionando el cojinete, por ej. muy abrasivo olimpio, y cómo eso afectará la selección del material.

MÁXIMA PRESIÓNDE DISEÑO

ROTACIÓN MOVIMIENTOTIPO DE COMPLETA LIMITADO

LUBRICACIÓN CALIDAD MPa psi MPa psiSECO XL 0.70 (100) 3.50 (500)

SXL 1.70 (250) 6.90 (1000)AGUA XL 1.40 (200) 5.20 (750)

SXL 2.40 (350) 8.60 (1250)COMPOSITE 1.40 (200) N/A

GRASA XL 5.20 (750) 10.30 (1500)SXL 5.20 (750) 10.30 (1500)

ACEITE XL 6.90 (1000) 13.80 (2000)SXL 6.90 (1000) 13.80 (2000)

CUADRO 2NOTA: El Cuadro 2 se ha preparado como guía para la selección de la calidadcorrecta del cojinete Thordon y se debe usar junto con los gráficos de PVT.

El Cuadro 2 indica la máxima presión de diseño para aplicaciones con rotacióncompleta y movimiento limitado para un cojinete Thordon estándar con ajuste apresión y con un factor de forma de 8 aproximadamente.

Para aplicaciones a alta presión, en donde el calor porrozamiento generado no es un factor debido ya sea a unmovimiento oscilante o a velocidades muy bajas, elcojinete debe ser diseñado con un factor de forma muyalto, por ej. superior a 60, como en nuestros cojinetes“Traxl”. La palabra “Traxl” se refiere a un método especialque se usa en la fabricación de un cojinete SXL Thordonde pared delgada. Sin embargo, existen otras formas dehacer cojinetes con paredes delgadas que resultan enunas limitaciones de carga de diseño ligeramente másbajas, según se ilustra en el Cuadro 3.

PRESIÓNMÉTODO OPERACIÓN ESTÁTICA

DE NORMAL PICOFABRICACIÓN MPa psi MPa Psi

TRAXL 27.5 – 4000 – 70.0 – 10,00055.0 8000

ADHERENCIA 13.7 – 2000 – 27.5 – 04,000EN FRÍO 20.6 3000

CUADRO 3

LAS CALIDADES DE THORDONThordon XL (Negro) se usa en una variedad deaplicaciones industriales y máquinas y ofrece un buenequilibrio entre su resistencia a la abrasión y su bajocoeficiente de fricción. XL generalmente se lubrica congrasa, agua o aceite.

Thordon SXL (Blanco) ofrece una capacidad superiorpara marcha en seco, un coeficiente bajo de fricción yuna resistencia a la abrasión similar comparada a la delXL. SXL es la calidad más especial de Thordon y se usaen aplicaciones con cargas mayores en donde existe elriesgo de desgaste por adherencia. Los cojinetesThordon Traxl (pared delgada de alta presión) y loscojinetes de dirección de tipo marítimo para cargaspesadas son algunas de las aplicaciones ideales. Lacapacidad de marcha en seco del SXL también lo haceideal para usar en bombas verticales. Ha sido usado conéxito en bombas verticales en donde los períodos demarcha en seco duran mucho más de un minuto. SXLtambién viene como Thor-Tape, una tira de desgasteque se puede atornillar o adherir a las superficies de desgaste.

Thordon COMPAC (Anaranjado) es una calidad deThordon de baja fricción que se usa en una gama desistemas abiertos de cojinetes de ejes de propulsoreslubricados con agua. El sistema de cojinetes COMPACha sido aprobado para los índices de L/D de 2:1. Laspropiedades de diseño de COMPAC son efectivamentelas mismas que las del SXL y los gráficos de diseño ycuadros de SXL también se usan para COMPAC.

Thordon Composite es un cojinete para bombas y detipo marino de dos componentes que se ha formuladoespecíficamente para usar en entornos muy abrasivos.El material del cojinete es negro pero es mucho másblando que el XL. Conocido como GM2401, vieneencerrado en una camisa rígida Thordon para otorgarlemás rigidez.

25

GUÍA DE DISEÑO

k) PROBLEMAS Y CAUSAS DE LAS FALLAS

PROBLEMA RAZÓN SOLUCIÓN

26

GUÍA DE DISEÑO

1. Los cojinetes Thordon se aflojanen el alojamiento cuando estánsometidos a una reducciónrápida en temperatura, aúncuando han sido diseñadospara operar a esa temperatura.

2. Los cojinetes Thordon se aflojanen el alojamiento cuando estánsometidos a períodos largoscon temperaturas entre 80º C(176º F) y 100º C (212º F).

3. En ciertas aplicaciones, elcojinete tiende a “caminar” omoverse axialmente haciaafuera del alojamiento.

4. Un cojinete se adhiere al ejeprovocando un derretimiento decontacto.

5. El cojinete se frota y adquiereun aspecto esmerilado quecubre todo el diámetro interior osolamente el área con carga. Elcojinete puede tener un aspectoagrietado o rajado.

6. El material del cojinete sesepara como si se hubiesedeslaminado. La separaciónocurre cerca de la mitad delespesor de la pared.

Cuando se instala un cojinete conun ajuste entre piezas y luego se lesomete a una rápida reducción entemperatura, se contrae con mayorrapidez que la capacidad delmaterial para recuperar su ajusteentre piezas.

El material ha eliminado elesfuerzo y ya no hay un ajusteadecuado entre piezas. Cuando latemperatura se reduzca, el cojinetese contraerá y se aflojará en elalojamiento.

Esto generalmente ocurre cuandola presión por el largo del cojineteno es uniforme ni cíclica, y elcomponente de las fuerzasproduce una carga axial.

O no se permitió suficiente juego oel valor combinado de PVT esdemasiado alto.

El cojinete ha estado funcionandodentro del agua a temperaturaselevadas, por ej. superiores a 60º C(140º F) o con vapor. El cojinete hafallado debido a la hidrólisis quehizo que el material se ablande ose raje.

Acumulación de calor interno porimpacto de alta frecuencia y la grancarga ha hecho que el materialfalle debido a la histéresis.

Cuando existe la posibilidad deque los cojinetes Thordon esténsometidos a este tipo de “choquetérmico”, se deberá adherir elcojinete al alojamiento y sujetarlomecánicamente.

Se debe adherir el cojinete alalojamiento y sujetarlo mecánica-mente.

Verifique que el cojinete estésujetado desde el punto de vistaaxial con un freno o que el cojineteesté adherido al alojamiento.

Verifique que se haya calculado unjuego correcto, teniendo en cuentael huelgo de trabajo, la hinchazónpor el agua y la expansión térmica,cuando corresponda. Tambiénverifique que se haya usado elhuelgo correcto de cierre de calibrepara los cojinetes instalados conun ajuste entre piezas.Verifique losrequerimientos de PVT paraconfirmar si se requiere unlubricante o refrigerante auxiliares.

Enjuague el cojinete con agua abaja temperatura y no use vaporpara limpiarlo o para enjuagarlo.

Es necesario reducir el espesor dela pared del cojinete para limitar ladeflexión y reducir el tiempo derecuperación entre impactos.

DISEÑO SEGÚN LAAPLICACIÓNa) Diseño según la aplicaciónb) Interferenciac) Cierre del calibred) Juego de trabajoe) Huelgo por expansión

térmicaf) Huelgo por absorción

de aguag) Cálculos paso a pasoh) Ejemplos de cálculoi) Cálculos de cojinetes

con chavetaj) Cálculos por computadorak) Cojinetes de alta presión

a) DISEÑO SEGÚN LA APLICACIÓNLas dimensiones finales de un cojinete Thordondependerán del método de ajuste. La selección delmejor método de ajuste es extremadamenteimportante y depende de los requerimientos de laaplicación.

Los cojinetes Thordon generalmente se ajustan pormedio de una instalación con interferencia oadherencia. En ciertas aplicaciones, se usan tirasde freno mecánico o llaves para ayudar en el ajusteentre piezas. Por ejemplo, si un cojinete se ajusta apresión, entonces la interferencia y el cierre decalibre se deben tener en cuenta en los cálculos,junto con el huelgo de trabajo, la hinchazón por elagua y la expansión térmica. Sin embargo, si seadhiere al alojamiento, entonces sólo se debenconsiderar los tres últimos factores mencionados.

Se deben tener en cuenta los siguientesparámetros:

• Tamaño y tolerancia del alojamiento

• Diámetro y tolerancia del eje

• Longitud del cojinete

• Temperaturas de operación

• Temperatura del taller

• Tipo de lubricación

• Método de fijación

27

APLICACIONESA

PLIC

AC

ION

ES

b) INTERFERENCIACuando se instala un cojinete Thordon con un ajusteentre piezas, el material pasa por tres fases diferentes.Primero, hay una deflexión elástica inmediata. Segundo,hay una deflexión elástica retardada, y tercero, hay unflujo viscoso o una deflexión permanente que se conocecomo compresión remanente.

Cuando se saca el cojinete del alojamiento, ésterecuperará una porción de su deflexión total, casi deinmediato y luego, lentamente recuperará el resto de lainterferencia, a excepción de la porción de compresiónremanente. En las pruebas, la recuperación basada enuna interferencia estándar, es superior al 90% de ladeflexión inicial en un período de varias semanas, segúnse ilustra en la Figura 16.

La resistencia de Thordon al choque de carga y suscaracterísticas no maleables son el resultado directo dela recuperación del elastómero o “memoria” según seilustra en la Figura 16.

Los cojinetes elastómeros Thordon se contraen en sudiámetro exterior e interior a medida que desciende latemperatura. Debido al coeficiente alto de expansióntérmica (o contracción), comparado con el del metal, esnecesario tener este factor en cuenta cuando elambiente de operación cae por debajo de la temperaturaambiente. La temperatura ambiente (del taller) sesupone que es de 21º C (70º F).

En los gráficos de interferencia (Figuras 17 y 18) secalculó la contracción bajo temperaturas frías para el XLy el SXL en incrementos de 10º C (18º F) para lostamaños métricos, y 20º F (11º C) para los tamañosimperiales, en temperaturas inferiores a latemperatura ambiente del taller.

Un bisel de entrada en el cojinete y/o una esquinaredondeada en el alojamiento, facilitarán el ajuste apresión. La presión en fuerza por mm (pulgada) decojinete se puede calcular de la siguiente manera:F (kg) = interferencia (mm) x espesor de pared (mm) x 211

calibre del alojamiento (mm)

F (lbs.) = interferencia (pulgadas) xespesor de pared (pulgadas) x 300000

calibre del alojamiento (pulgadas)

Cuando se ajusta un cojinete Thordon en caliente, laselección de un agente de enfriamiento adecuadodepende de la temperatura diferencial para la cual se hadiseñado el ajuste entre piezas del cojinete. (Latemperatura diferencial es la diferencia entre latemperatura ambiente del taller, generalmente de 21º C(70º F) y la temperatura más fría a la cual se veráexpuesto el cojinete instalado). Si el diferencial es de 40º C (100º F) o menor, entonces, generalmente sepuede usar hielo seco. Si el diferencial es mayor que 40º C (100º F), se recomienda usar nitrógeno líquido. Lacantidad de contracción esperada, se puede estimarusando la siguiente información:

Cada 10º F de disminución de temperatura resultará enuna disminución aproximada del diámetro de 0.0008pulgadas/pulgada de diámetro.

Cada 10º C de disminución de temperatura resultará enuna disminución aproximada del diámetro de 0.0014mm/mm de diámetro.

28

APLICACIONES

FIG. 16

INTERFERENCE RECOVERY

vs. TIME

– TYPICAL CURVE –

100

75

50

25

00 100 200 300 400 500 600 700 800 900

HOURS SINCE REMOVAL

% O

F O

RIG

INA

L IN

TE

RF

ER

EN

CE

FIG. 17(a)

29

FIG. 17(b)

30

FIG. 18(a)

31

FIG. 18(b)

32

c) CIERRE DEL CALIBRECuando se instala un cojinete Thordon con un ajusteentre piezas, el calibre se reduce debido aldesplazamiento volumétrico. El valor real del cierre decalibre varía según el acabado de superficie deldiámetro exterior del cojinete y el diámetro interior delalojamiento, que pueden afectar la compresión axial.También depende del coeficiente de fricción del materialdel cojinete. El Informe de Prueba 1163 de ThordonBearings Inc. ha estudiado dos teorías detalladamente.La Teoría A no tiene en cuenta el movimiento axial en loscálculos y la Teoría B lo tiene en cuenta. Las pruebashan demostrado que la Teoría A es reservada en suestimación del cierre real del calibre, y por lo pronto

ofrece mayor juego de trabajo, al contrario de la TeoríaB. Estos resultados se ilustran en la Figura 19.

Los resultados en el terreno son mixtos, y la mayoría seencuentra cerca de la Teoría A. Las Figuras 20 y 21reflejan la Teoría A con un límite máximo del 145 paraThordon XL y Composite y 125 para el Thordon SXL yCompac. Si fuese necesario, se pueden desarrollarcifras más precisas con pruebas prácticas en unaaplicación determinada.

El cierre del calibre se expresa como un porcentaje delmáximo de interferencia.

33

APLICACIONES

THORDON BORE CLOSURE TEST RESULTS

170

160

150

140

130

120

110

100

90

0

0 0 0 0 0 10 12 14 16 18 20 22 24 26

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

OUTSIDE DIAMETER (mm)

OUTSIDE DIAMETER (inches)

BO

RE

CLO

SU

RE

(pe

rcen

t)

BORE CLOSURE LIMITS

for 12.7mm (1/2") WALL

FIG. 19

XL

SXL

CONTRACTS DIAMETRICALLY ONLY : NO AXIAL GROWTH

THEORY "A"

CONTRACTS DIAMETRICALLY : WITH AXIAL GROWTH

THEORY "B"

34

200

180

160

140

120

100

200

180

160

140

120

100

025

5075

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

PE

RC

EN

TAG

E B

OR

E C

LO

SU

RE

AG

AIN

ST

HO

US

ING

DIA

ME

TE

RF

OR

VA

RIO

US

WA

LL

TH

ICK

NE

SS

ES

ME

TR

IC

FIG

. 20

HO

US

ING

I.D

. (m

m)

% BORE CLOSURE

NO

TE

: T

his

grap

h ha

s be

en li

mite

d fo

r us

e up

to a

max

imum

of 1

25%

bor

e cl

osur

e fo

r S

XL,

and

am

axim

um o

f 145

% b

ore

clos

ure

for

XL.

5

10

20

30

50

15

3

XL

– C

OM

PO

SIT

E

SX

L

40

WA

LL T

HIC

KN

ES

S (

mm

)

35

WA

LL T

HIC

KN

ES

S (

inch

)

HO

US

ING

I.D

. (in

ches

)

NO

TE

: T

his

grap

h ha

s be

en li

mite

d fo

r us

e up

to a

max

imum

of 1

25%

bor

e cl

osur

e fo

r S

XL,

and

am

axim

um o

f 145

% b

ore

clos

ure

for

XL.

FIG

. 21

SX

L

XL

– C

OM

PO

SIT

E

% BORE CLOSURE

PE

RC

EN

TAG

E B

OR

E C

LO

SU

RE

AG

AIN

ST

HO

US

ING

DIA

ME

TE

RF

OR

VA

RIO

US

WA

LL T

HIC

KN

ES

SE

SIM

PE

RIA

L

d) JUEGO DE TRABAJOLos juegos de trabajo recomendados para los cojinetesThordon, así como para todo otro cojinete hecho demateriales no metálicos, son más generosos que losque se especifican para cojinetes metálicos.

El juego de trabajo es necesario para establecer unapelícula de lubricante líquido satisfactoria. Tambiénincluye un margen de seguridad para compensar por lareducción del calibre como resultado del calor porrozamiento del cojinete durante la operación. LasFiguras 22 y 23 ilustran los requerimientos de juego detrabajo diametral para las aplicaciones industriales ymarinas.

El juego diametral es la diferencia total en dimensiónentre el diámetro interior final instalado del cojinetedespués de compensar por los efectos de latemperatura y de la absorción del agua, y el diámetroexterior del eje.

En aplicaciones de movimientos oscilantes, en donde noes probable que haya acumulación de calor, se puedenreducir los juegos de trabajo según lo ilustran las Figuras22 y 23.

Juegos de trabajo inadecuados provocan fallas de loscojinetes que se caracterizan por un diámetro interior delcojinete “borroso” o “borrado”.NOTA: En ciertas configuraciones como en bombas verticales e hidroturbinas esposible tener juegos de trabajo reducidos.

En estas configuraciones, se pueden diseñar cojinetes con juegos de trabajoentre 0.075% y 0.1% del diámetro del eje.

Es posible diseñar cojinetes con juegos de trabajo más estrechos. Comuníquesecon el Departamento de Ingeniería de Thordon Bearings Inc. para obtenerinformación más detallada al respecto.

36

APLICACIONES

37

MIN

IMU

M R

UN

NIN

G C

LEA

RA

NC

E F

OR

TH

OR

DO

N B

EA

RIN

GS

RE

LATE

D T

O S

HA

FT D

IAM

ETE

RM

ET

RIC

SH

AF

T O

R (S

LEE

VE

) DIA

. (m

m)

MINIMUM RUNNING CLEARANCE (mm)

FIG

. 22

NO

TE: S

mal

l bea

ring

clea

ranc

es re

flect

indu

stria

lst

anda

rds.

Lar

ger m

arin

e be

arin

gs, 1

50m

m a

nd a

bove

are

give

n gr

eate

r cle

aran

ce to

refle

ct C

lass

Soc

iety

requ

irem

ents

.

NO

TE: W

here

app

licab

le, a

dditi

onal

allo

wan

ce m

ust

be m

ade

for t

herm

al e

xpan

sion

and

wat

er s

wel

l. R

efer

to S

teps

5/6

in C

alcu

latio

n P

roce

dure

s.

2.40

2.20

2.00

1.80

1.60

1.40

1.20

1.00 .80

.60

.40

.20

.00

2.40

2.20

2.00

1.80

1.60

1.40

1.20

1.00 .80

.60

.40

.20

.00

025

5075

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

MA

RIN

E

IND

US

TRIA

L

FULL

RO

TATI

ON

FULL

RO

TATI

ON

MA

RIN

E A

ND

IND

US

TRIA

L

MA

RIN

E A

ND

IND

US

TRIA

L

LIM

ITE

D R

OTA

TIO

N

38

MIN

IMU

M R

UN

NIN

G C

LEA

RA

NC

E F

OR

TH

OR

DO

N B

EA

RIN

GS

RE

LAT

ED

TO

SH

AF

T D

IAM

ET

ER

IMP

ER

IAL

SH

AF

T O

R (

SLE

EV

E)

DIA

. (in

ches

)

NO

TE: S

mal

l bea

ring

clea

ranc

es re

flect

indu

stria

lst

anda

rds.

Lar

ger m

arin

e be

arin

gs, 6

” and

abo

ve a

regi

ven

grea

ter c

lear

ance

to re

flect

Cla

ss S

ocie

tyre

quire

men

ts.

NO

TE: W

hen

appl

icab

le, a

dditi

onal

allo

wan

ce m

ust

be m

ade

for t

herm

al e

xpan

sion

and

wat

er s

wel

l. R

efer

to S

teps

5/6

in C

alcu

latio

n P

roce

dure

s.FI

G. 2

3

WATER ABSORPTION FACTOR (W.A.F.) FOR VARIOUS WATER TEMPERATURES

TEMPERATURE °C (°F)

WAT

ER

AB

SO

RP

TIO

N F

AC

TOR

(W

.A.F

.)

MAXIMUM OPERATING TEMP.IN WATER

e) HUELGO POR EXPANSIÓN TÉRMICAEl huelgo por expansión térmica Ct es un juego adicionalque se debe tener en cuenta cuando el cojinete va afuncionar a temperaturas superiores a la temperaturaambiente del taller. El Ct diametral se calcula en base alcoeficiente de expansión térmica del Thordon usando lasiguiente fórmula.

Ct (diametral) = 2 W.T. α (To – Ta)NOTA: La explicación de los símbolos usados se encuentra en la tapa frontalinterior.

Este juego Ct se agrega al juego mínimo de trabajodeterminado según la Figura 22 o 23.

En aplicaciones en donde el cojinete está sujetadodesde el punto de vista axial y funciona a temperaturassuperiores a la temperatura ambiente, el huelgo porexpansión térmica axial se calcula usando la siguientefórmula:

Ct (axial) = L α (To – Ta)NOTA: Cuando se establezca la longitud del cojinete, se deberá tener en cuentael huelgo axial por expansión térmica. Si no se proporciona suficiente juego, elcojinete se extenderá de todas formas y desplazará los retenes del cojinete o, en lugar de extenderse desde el punto de vista axial, se extenderádiametralmente, reduciendo el juego de trabajo del cojinete. Esto puede provocarla falla del mismo.

f) HUELGO POR ABSORCIÓN DE AGUAThordon generalmente absorbe agua a una tasa de1.3% por volumen, aunque en agua más caliente, laexpansión por volumen puede alcanzar la tasa del 2%.Aunque esta expansión es considerablemente menorque la de la mayoría de los productos competitivos nometálicos, esta expansión se debe tener en cuenta yaque provoca una reducción del calibre y un pequeñoaumento en el ajuste entre piezas.

El efecto diametral (cierre del calibre) del huelgo porabsorción de agua Cs se calcula usando la siguientefórmula:

Cs (diametral) = W.A.F. x W.T.

en donde W.A.F. es el factor de absorción de agua leídode la Figura 24 para la temperatura máxima aproximadade operación.

Por ejemplo, si la temperatura más alta de operación esde 21º C, el W.A.F. es 0.011.

Este juego se agrega al juego mínimo de trabajo de laFigura 22 o 23.

En aplicaciones en las que el cojinete funciona en aguacon sujeción axial, se debe tener en cuenta el huelgoaxial por absorción de agua. El huelgo axial porabsorción de agua para un cojinete de ajuste entrepiezas se calcula usando la siguiente fórmula.

Cs (axial) = 0.005 x longitud del cojineteNOTA: Cuando se establezca la longitud del cojinete, se deberá tener en cuentael huelgo axial por absorción de agua. Si no se proporciona suficiente juego, elcojinete se extenderá de todas formas y desplazará los retenes del cojinete o, enlugar de extenderse desde el punto de vista axial, se extenderá diametralmente,reduciendo el juego de trabajo del cojinete. Esto puede provocar la falla del mismo.

39

APLICACIONES

FIG. 24

g) CÁLCULOS PASO A PASOi) Ajuste a presiónPara un cojinete con ajuste a presión en un alojamiento,se deberán seguir los siguientes pasos para garantizarun dimensionamiento correcto.

Paso 1: Se determina la interferencia en las Figuras17 (a) y (b) y 18 (a) y (b) y se agrega al diámetro máximodel alojamiento para obtener el diámetro exterior mínimodel cojinete. Las temperaturas inferiores a latemperatura ambiente del taller se determinandirectamente en las Figuras 17 (a) y (b) y 18 (a) y (b)usando la curva correspondiente para la cantidad degrados por debajo de la temperatura ambiente.

Paso 2: El porcentaje de cierre de calibre determinadoen las Figuras 20 o 21 se multiplica por la interferenciapromedio (interferencia mínima más el 50% detolerancia del alojamiento y 50% de tolerancia demaquinado en el diámetro exterior del cojinete) paraobtener el huelgo de cierre del calibre.

Paso 3: El juego de trabajo se determina en las Figuras22 y 23.

Paso 4: Si el cojinete está sometido a temperaturassuperiores a la temperatura ambiente, se agrega elhuelgo por expansión térmica.

Paso 5: El factor de absorción de agua se determina enla Figura 24 y se multiplica por el espesor de la pared (sicorresponde).

Paso 6: El diámetro interior se determina sumando elhuelgo por el cierre del calibre, el juego de trabajo, elhuelgo por temperatura (si corresponde) y el huelgo porabsorción de agua (si corresponde) al diámetro máximodel eje.

ii) Ajuste por adherenciaPara una aplicación que requiere un cojinete Thordonadherido al alojamiento, se deberán realizar lossiguientes pasos.

Paso 1: El diámetro exterior del cojinete debe tener unjuego de 0.25 mm (0.010") a 0.50 mm (0.020") con elalojamiento para proporcionar una película adhesiva.

Paso 2: El juego de trabajo se determina en las Figuras22 y 23.

Paso 3: El huelgo por expansión térmica se calcula si esnecesario.

Paso 4: El factor de absorción de agua se determina enla Figura 24 y se multiplica por el espesor de pared (sicorresponde).

Paso 5: El diámetro interior del cojinete se determinasumando el huelgo por el cierre del calibre, el juego detrabajo, el huelgo por temperatura (si corresponde) y elhuelgo por absorción de agua (si corresponde) aldiámetro máximo del eje.

h) EJEMPLOS DE CÁLCULOEJEMPLO 1 - MÉTRICO

AJUSTE: A PRESIÓN MATERIAL: XLDatos:1. Tipo de operación Tubo de eje de hélice marina2. Alojamiento del cojinete Diámetro interior 150 mm

± 0.08 mm3. Diámetro del eje Diámetro exterior 100 mm

+ 0.00 / - 0.13 mm4. Temperatura de operación Mín. 10º C Máx. 30º C5. Temperatura ambiente 21º C6. Entorno Agua

Diámetro exterior

Paso 1Interferencia para un cojinete de 150 mm de diámetrofuncionando a 11º C por debajo de la temperaturaambiente de la Figura 17 (a).

= 0.55 mmPaso 1-1Diámetro exterior del cojinete

= Máximo del alojamiento + interferencia= 150.08 + 0.55= 150.63 mm

Con tolerancia de maquinado estándar.

∴ OD del cojinete = 150.63 + 0.13/- 0.00

Diámetro interior

Paso 2Porcentaje de cierre del calibre de la Figura 20 = 145%Cierre de calibre real:

Interferencia promedio = Interferencia (Paso 1.1) + 50%del alojamiento y tolerancia del OD del cojinete.

= 0.55 + (0.16 + 0.13) = 0.70 mm2

∴ Cierre de calibre real es 0.70 x 145 = 1.02 mm100

Paso 3Juego de trabajo básico para eje de 100 mm de la Figura 22 = 0.36 mm

Paso 4Expansión térmica Ct = 2 W.T. α (To – Ta)

Ct = 2 x 25 x 14.8 x 9 = 0.07mm100,000

Paso 5Absorción de agua Cs = 0.0125 x espesor de pared

Cs = 0.0125 x 25 = 0.31mm

Huelgo total = Pasos 2 + 3 + 4 + 5 = 1.76 mm

Paso 6Diámetro interior del cojinete

= diámetro del eje + huelgo total del diámetro interior= 100 + 1.76 mm= 101.76 mm

con tolerancia de maquinado estándar

∴ ID del cojinete = 101.76 + 0.13 /- 0.00mm

40

APLICACIONES

EJEMPLO 1 - IMPERIALAJUSTE: A PRESIÓN MATERIAL: XLDatos:1. Tipo de operación Tubo de eje de hélice marina2. Alojamiento del cojinete Diámetro interior 6" ± 0.0003"3. Diámetro del eje Diámetro exterior 4" + 0.000" /

- 0.005"4. Temperatura de operación Mín. 50º F Máx. 86º F5. Temperatura ambiente 70º F6. Entorno Agua

Diámetro exterior

Paso 1Interferencia para un cojinete de 6" de diámetrofuncionando a 20º F por debajo de la temperaturaambiente de la Figura 17 (b).

= 0.022"

Paso 1-1Diámetro exterior del cojinete

= Máximo del alojamiento + interferencia= 6.003"+ 0.022"= 6.025"

Con tolerancia de maquinado estándar.

∴ OD del cojinete = 6.025" + 0.005 / - 0.000

Diámetro interior

Paso 2Porcentaje de cierre del calibre de la Figura 21 = 145%Cierre de calibre real:

Interferencia promedio = Interferencia (Paso 1.1) + 50%del alojamiento y tolerancia del OD del cojinete.

= 0.022 + (0.006 + 0.005) = 0.0275"2

∴ Cierre de calibre real es 0.027" x 145 = 0.040"100

Paso 3Juego de trabajo básico para eje de 4" de la Figura 23 = 0.013"

Paso 4Expansión térmica Ct = 2 W.T. α (To – Ta)

Ct = 2 x 1 x 8.2 x 16 = 0.003"100.000

Paso 5Absorción de agua Cs = 0.0125 x espesor de pared

Cs = 0.0125 x 1" = 0.013"

Huelgo total = Pasos 2 + 3 + 4 + 5 = 0.069"

Paso 6Diámetro interior del cojinete

= diámetro del eje + huelgo total del diámetro interior= 4" + 0.069"= 4.069"

con tolerancia de maquinado estándar

∴ ID del cojinete = 4.069" + 0.005"/ -0.000

EJEMPLO 2 - MÉTRICOAJUSTE: POR ADHERENCIA MATERIAL: XLDatos:1. Tipo de operación Tubo de eje de hélice marina2. Alojamiento del cojinete Diámetro interior 150 mm

± 0.08 mm3. Diámetro del eje Diámetro exterior 100 mm

+ 0.00 / - 0.13 mm4. Temperatura de operación Mín. 10º C Máx. 30º C5. Temperatura ambiente 21º C6. Entorno Agua

Diámetro exterior

Paso 1Diámetro mínimo del alojamiento = 149.92 mm

Huelgo por espesor de adherencia = 0.26 mm a 0.52 mm

Diámetro interior

Paso 2Juego de trabajo básico para eje de 100 mmde la Figura 22 = 0.36 mm

Paso 3Expansión térmica

Ct = 2 W.T. α (To – Ta)Ct = 2 x 25 x 14.8 x 9 = 0.07 mm

100.000

Paso 4Absorción de agua

Cs = 0.0125 x espesor de paredCs = 0.0125 x 25 = 0.31 mm

Huelgo total = Pasos 2 + 3 + 4 = 0.74 mm

Paso 5Diámetro interior del cojinete

= diámetro del eje + huelgo total del diámetro interior= 100 + 0.74 mm= 100.74 mm

con tolerancia de maquinado estándar

∴ ID del cojinete = 100.74 + 0.13 / - 0,00mm

41

APLICACIONES

NOTA:

a) Los cálculos para cojinetes en aplicaciones con rotación limitada son losmismos que arriba, a excepción de una disminución en el juego de trabajorequerido en el Paso 3, según se ilustra en la Figura 22 o 23.

b) Si el cojinete no está sumergido en el agua, no se necesita el huelgo porabsorción de agua calculado en el Paso 5.

c) Para minimizar la tolerancia incorporada en el juego de trabajo instalado deun cojinete con ajuste a presión o por adherencia, se puede, si es práctico,maquinar el cojinete después de haberlo instalado en el alojamiento.

42

APLICACIONES

EJEMPLO 2 - IMPERIALAJUSTE: POR ADHERENCIA MATERIAL: XLDatos:1. Tipo de operación Tubo de eje de hélice marina2. Alojamiento del cojinete Diámetro interior 6" ± 0.00.3"3. Diámetro del eje Diámetro exterior 4" +

0.000" / - 0.005"4. Temperatura de operación Mín. 50º F Máx. 86º F5. Temperatura ambiente 70º F6. Entorno Agua

Diámetro exterior

Paso 1Diámetro mínimo del alojamiento = 5.997"Huelgo por espesor de adherencia = 0.10" a 0.020"

∴ OD del cojinete = 5.987" / 5.977"

Diámetro interior

Paso 2Juego de trabajo básico para eje de 4"de la Figura 23 = 0.013"

Paso 3Expansión térmica

Ct = 2 W.T. α (To – Ta)Ct = 2 x 1 x 8.2 x 16 = 0.003"

100.000

Paso 4Absorción de agua

Cs = 0.0125 x espesor de paredCs = 0.0125 x 1" = 0.013"

Huelgo total = Pasos 2 + 3 + 4 = 0.029"

Paso 5Diámetro interior del cojinete

= diámetro del eje + huelgo total del diámetro interior= 4" + 0.029"= 4.029"

con tolerancia de maquinado estándar

∴ ID del cojinete = 4.069" + 0.005" / -0.000

NOTA:

a) Los cálculos para cojinetes en aplicaciones con rotación limitada son losmismos que arriba, a excepción de una disminución en el juego de trabajorequerido en el Paso 3, según se ilustra en la Figura 22 o 23.

b) Si el cojinete no está sumergido en el agua, no se necesita el huelgo porabsorción de agua calculado en el Paso 5.

c) Para minimizar la tolerancia incorporada en el juego de trabajo instalado deun cojinete con ajuste a presión o por adherencia, se puede, si es práctico,maquinar el cojinete después de haberlo instalado en el alojamiento.

i) CÁLCULOS DE COJINETES CON CHAVETA

Los cojinetes Thordon se instalan a menudo con unajuste entre piezas y un par de llaves de enclavamiento.

A fin de determinar el tamaño de los cojinetes Thordon yel ancho de la brecha de separación, para obtener lainterferencia correcta en una aplicación de cojinete conchaveta, se debe seguir el siguiente procedimiento.

1. Calcular las dimensiones del cojinete en base a unajuste entre piezas (interferencia).

Los cálculos se pueden hacer en forma escalonadasegún se indica en la sección 5 (g) de este manual, o usando el programa de cálculo por computadorade Thordon.

2. Anotar el factor de cierre de calibre que se usó enlos cálculos precedentes. Esta variable se indica en una impresión del programa de cálculo.

3. Maquinar el diámetro exterior del cojinete al mismodiámetro que el diámetro interior del alojamiento. Lastolerancias permitidas son + 0.13 / - 0.00 mm (+ 0.005 / - 0.000").

4. El diámetro interior del cojinete se debe maquinar dela siguiente manera:

Diámetro interior del cojinete =Diámetro máximo del eje + juego mínimoinstalado + (factor de cierre del calibre - 1.0) x(interferencia del paso 1).NOTA: Si se debe horadar el cojinete en línea después de lainstalación, el diámetro interior del cojinete deberá ser el siguiente:

Diámetro interior del cojinete =Diámetro máximo del eje + juego mínimoinstalado.

5. El ancho de la brecha de separación (basado en dosllaves) se calcula de la siguiente manera:

Ancho de la brecha = ancho de la llave =[((interferencia del paso 1) x π) / 2]

Este ancho de brecha resultará en un ajuste correcto entre piezas para el cojinete después de su ensamblaje.

j) CÁLCULOS POR COMPUTADORASe dispone de un programa de computación paracalcular el tamaño de los cojinetes Thordon. Éste tieneen cuenta todos los factores cubiertos en la sección dediseño según la aplicación de este manual y simplificaconsiderablemente el proceso de cálculo. El programase puede obtener a través de su distribuidor Thordon ode Thordon Bearings Inc.NOTA: Los valores calculados por medio del programa de cálculo porcomputadora pueden diferir ligeramente de aquellos calculados usando estemanual debido a las diferencias ocasionadas por las inexactitudes en la lecturade los valores de los gráficos, etc. Los valores obtenidos usando el programa decálculo son los valores según los cuales se deberá maquinar el cojinete.

k) COJINETES DE ALTA PRESIÓNLos cojinetes de alta presión Thordon se especificanpara muchas aplicaciones industriales y marinas. Loscojinetes de alta presión se adaptan en forma excelentea aplicaciones en donde las cargas son altas y no seemplea lubricación convencional.

Algunas aplicaciones típicas incluyen compuertas yenlaces de regulación hidroeléctrica, soportes paracompuertas de esclusa, rodillos de popa, grúas y puntospivotantes en equipos de construcción.

Los cojinetes de alta presión Thordon son de un diseño compuesto que consiste en un casco metálicocon un revestimiento interior delgado de Thordon -generalmente de calidad SXL.

Según se indica en la sección sobre la Selección en lapágina 25, es posible obtener presiones de operación dehasta 55.0 MPa (8000 psi) con presiones estáticas picode hasta 69.0 MPa (10,000 psi) o mayores.

Estos índices de presión se obtienen a través de unacombinación de varios factores. Las aplicaciones sonoscilantes o de operación a velocidades muy bajas demanera que la acumulación de calor por rozamiento noes una consideración.

El cojinete se diseña con un factor de forma muy elevado(generalmente superior a 100) lo cual significa que elespesor de la pared del cojinete es muy delgado(generalmente 1.5 mm (0.060") o menor).

Se obtienen resultados óptimos con el diseño ThordonTraxl que tiene un diseño y proceso especial en el cualel SXL se polimeriza directamente en un casco metálicoespecialmente estriado. Este caso, que cuenta con unrevestimiento interior Thordon, se ajusta a presión en elalojamiento del cojinete. En aplicaciones a baja presiónse puede adherir un tubo Thordon de pared delgada ouna cinta Thor-Tape en un casco por adherencia en frío.La gama de presión para cada método se ilustra en elsiguiente cuadro.

PRESIÓNOPERACIÓN ESTÁTICA

MÉTODO DE NORMAL PICOFABRICACIÓN MPa psi MPa Psi

TRAXL 27.5 – 55.0 4,000 – 8,000 70.0 – 10,000ADHERENCIA 13.7 – 20.6 2,000 – 3,000 27.5 – 4,000EN FRÍO

CUADRO 3NOTA: Los cojinetes Thordon han sido diseñados para operar a presiones másaltas para aplicaciones específicas. Sírvase comunicarse con el Departamentode Ingeniería de Thordon Bearings Inc. para obtener información detallada.

El proceso de adherencia se usa cuando la aplicaciónrequiere una combinación de capacidad para altapresión y un mayor espesor de pared (mayor de 1.5 mm- 0.060"). El índice de presión disminuye sin embargo, amedida que aumenta el espesor debido a la disminucióndel factor de forma.

Se pueden obtener juegos de trabajo mucho másestrechos con los cojinetes de alta presión, comparadocon los cojinetes de camisa Thordon. Varios factorescontribuyen a esta situación:

Todo el maquinado se realiza después de polimerizar oadherir el Thordon al casco del cojinete.

Debido al casco metálico rígido, y el apoyo que leproporciona al Thordon, tanto el diámetro exterior comoel interior se pueden maquinar según tolerancias másestrechas.

El juego de trabajo de diseño disminuye dado que larotación es limitada (la acumulación de calor porrozamiento no es un problema). Además, debido alespesor delgado de la pared, los huelgos por expansióntérmica y absorción del agua no son importantes.

Se deben considerar los siguientes parámetros dediseño en el diseño de una aplicación de cojinete de altapresión Thordon:• Interferencia• Cierre de calibre• Juego de trabajo• Dimensiones del alojamiento y del eje• Dimensionamiento y tolerancias del cojineteNOTA: Se supone que el huelgo por absorción de agua y por expansión térmicason generalmente insignificantes porque el espesor de la pared del Thordon enun cojinete de alta presión es generalmente 1.5 mm (0.060") o menor.

i) Interferencia:La cantidad de interferencia entre el cojinete de altapresión Thordon y el alojamiento depende de lascondiciones de operación. A medida que aumenta lapresión también aumenta la interferencia. El ajuste entrepiezas (interferencia) normal recomendado seencuentra en el rango de 0.025% a 0.100% del diámetroexterior con presiones de operación entre 13.7 y 55.4MPa (2000 y 8000 psi).

Se usa un valor de diámetro exterior de 0.050 a 0.060%en la mayoría de las aplicaciones.

ii) Cierre de calibre:En base a la experiencia práctica, el cierre de calibre enun ajuste entre dos piezas metálicas es generalmenteentre 75 y 95% de la interferencia. Para garantizar unjuego de trabajo adecuado, se recomienda estimar uncierre de calibre del 100% para fines de cálculo.

43

APLICACIONES

iii) Juego de trabajoEl juego normal de trabajo recomendado es de 0.1% deldiámetro del eje con una recomendación mínima de0.08 mm (0.003").

En aplicaciones en las que se requieren tolerancias másestrechas, sírvase comunicarse con su distribuidorThordon o con Thordon Bearings Inc. para obtener másinformación al respecto.

iv) Dimensiones del alojamiento y del ejePara obtener el juego de trabajo instalado óptimo, esnecesario controlar estrictamente las tolerancias no sólodel cojinete sino también del alojamiento y del eje.Tolerancias excesivas en el calibre del alojamiento o enel eje, se convierten directamente en requerimientos dejuego de trabajo adicionales.

v) dimensionamiento y tolerancias de los cojinetes:El diámetro exterior e interior de un cojinete de altapresión Thordon se calculan de la siguiente manera:

Diámetro exterior del cojinete = diámetro del alojamiento (máximo) +

interferencia normal

Diámetro interior del cojinete = diámetro del eje (máximo) + interferencia

máxima (máximo diámetro exterior del cojinete - diámetro mínimo del cojinete)+ juego de trabajo

Las tolerancias estándar de maquinado de los cojinetesde alta presión Thordon son:

Diámetro exterior: + 0.025 mm / - 0.000 mm(+ 0.001" / - 0.000")

Diámetro interior: + 0.075 mm / - 0.000 mm(+ 0.003" / - 0.000")

EJEMPLO 3 - MÉTRICO TRAXLAJUSTE: A PRESIÓN MATERIAL: TRAXLDatos:1. Tipo de operación Compuerta de regulación

de hidroturbina2. Alojamiento del cojinete 175 mm + 0.08 mm / - 0.00 mm3. Diámetro del eje 150 mm + 0.00 / - 0.13 mm

Diámetro exterior

Paso 1Interferencia requerida = 0.055% del diámetro máximoexterior

= 0.055 x 175.08 = 0.10 mm100

Paso 1-1Diámetro exterior del cojinete

= Máximo del alojamiento + interferencia= 175.08 + 0.10= 175.18 mm

con tolerancia de maquinado estándar.

∴ OD del cojinete = 175.18 mm + 0.025 / - 0.000 mm

Paso 2Cierre del calibre = 100% de la interferencia máxima

= 175.205 - 175.0 = 0.205 mm

Paso 3Juego de trabajo = 0.1% del diámetro del eje

= 0.1 x 150 = 0.15 mm100

Paso 4Diámetro interior del cojinete

= diámetro máximo del eje + (diámetro exteriormáximo del cojinete - diámetro mínimo delalojamiento) + juego de trabajo

= 150 + (175.205 - 175.0) + 0.15 = 150.355 mmcon tolerancia de maquinado estándar

∴ ID del cojinete = 150.355 mm + 0.075 / - 0.000 mm

EJEMPLO 3 - IMPERIAL TRAXLAJUSTE: A PRESIÓN MATERIAL: TRAXLDatos:1. Tipo de operación Compuerta de regulación

de hidroturbina2. Alojamiento del cojinete 7" + 0.001" / - 0.000"3. Diámetro del eje 6" + 0.000" / - 0.002"

Diámetro exteriorPaso 1

Interferencia requerida = 0.055% del diámetro máximoexterior

= 0.055 x 7.000 = 0.004"100

Paso 1-1Diámetro exterior del cojinete

= Máximo del alojamiento + interferencia= 7.001" + 0.004"= 7.006"

con tolerancia de maquinado estándar.

∴ OD del cojinete = 7.005" + 0.001 / - 0.000

Paso 2Cierre del calibre = 100% de la interferencia máxima

= 7.006" – 7.000" = 0.006"

Paso 3Juego de trabajo = 0.1% del diámetro del eje

= 0.1% x 6.000 = 0.006"100

Paso 4Diámetro interior del cojinete

= diámetro máximo del eje + (diámetro exteriormáximo del cojinete - diámetro mínimo delalojamiento) + juego de trabajo

= 6.000 + (7.006"- 7.000") + 0.006" = 6.012"con tolerancia de maquinado estándar

∴ ID del cojinete = 6.012" + 0.003 / - 0.000"

44

APLICACIONES

MAQUINADO Y MEDICIÓNa) Maquinado en generalb) Maquinado del XL y del SXLc) Medidas de las dimensiones

y del acabadod) Maquinado del Composite

a) MAQUINADO EN GENERALThordon es un producto polimérico elastómeroresistente y fuerte que se puede maquinar confacilidad. Sin embargo, es necesario recordar queThordon no es metálico y se debe maquinar en formadiferente del metal. Debido al carácter elastómero deThordon, tiende a “salirse” de todo lo que ejerzapresión sobre el mismo, incluyendo herramientas demaquinado de cualquier tipo. Thordon no se puedebruñir ni astillar, se debe cortar con una herramientaafilada. Debemos enfatizar el uso de herramientasde corte afiladas para garantizar un maquinadoexitoso de los cojinetes Thordon.

Cuando se labran cojinetes de pared delgada, esimportante reconocer que si se ejerce demasiadapresión, se puede deformar el cojinete. En ciertassituaciones puede ser necesario usar mordazas paramandril modificadas para apoyar el tubo, usando unaaraña, un tacón o un mandril, o colocar el tubousando una placa de sujeción.

Las velocidades de corte también son importantes.Las velocidades bajas de alimentación combinadascon una velocidad de rotación demasiado bajatienden a producir un corte áspero debido a la durezay naturaleza elastómera de Thordon. Velocidadesaltas combinadas con una velocidad baja dealimentación pueden producir demasiado calor porrozamiento lo que resultará en un acabado raspado ypegajoso. Las combinaciones ideales de velocidad yalimentación son similares a las que se usan paramaquinar el aluminio.

Los juegos, según se especifiquen usando lainformación de diseño en este manual, puedenparecer excesivos en comparación con los metales.Sin embargo, Thordon se expande con cambios detemperatura e inmersión en el agua y su tasa decontracción de cierre del calibre es superior al 100%de la interferencia. Esto se debe a las característicasincompresibles de Thordon. El juego mínimoinstalado tiene en cuenta todos estos factores.Además, esto tiene en cuenta el juego necesariopara una película de lubricación líquida si el cojinetese lubrica con agua o aceite y el juego de seguridadpor la acumulación de calor por rozamiento. El juegorecomendado de trabajo no se debe disminuir sinconsultar primero con al distribuidor de Thordon o conThordon Bearings Inc.NOTA: Es casi seguro que el cojinete fallará si no se proporciona un juegode trabajo adecuado.

Casi todas las operaciones que se pueden realizarcon el metal, es decir maquinar, taladrar, horadar,formar, contornear, aserrar, fresar y adherir, sepueden realizar con Thordon. Thordon también sepuede contornear y formar con herramientasmanuales convencionales, teniendo en cuenta quees necesario usar cuchillas de corte con punta decarburo para evitar la acumulación de calor cuandose esté aserrando.

45

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADOIN

ST

RU

CC

ION

ES

PAR

A E

L MA

QU

INA

DO

b) MAQUINADO DEL XL Y DEL SXLi) Herramienta de cortePara maquinar el Thordon, es esencial que se use laherramienta de corte correcta. La herramientas debenestar diseñadas para cortar y descargar el material de lasuperficie labrada. Cuando se labra un Thordon, laherramienta de corte descarga un chorro continuo.La herramienta de corte debe estar afilada . Después dela rectificación, se deberá afilar la herramienta de cortecon una piedra al aceite para garantizar un borde decorte afilado.

Algunas de las nuevas herramientas de cortedisponibles actualmente en el mercado, dan resultadosexcelentes en el maquinado de los cojinetes Thordon.Estas son muy afiladas al principio y mantienen bien suborde afilado. Una marca que se vende en todo elmundo y con la cual hemos tenido experiencia, ypodemos recomendar, es fabricada por Kennametal. Lacuchilla es de carburo revestido de Nitruro de TitanioPVD y es la pieza Kennametal No. CPGT3251HP-KC730. El portaherramientas es la pieza No. SCMPN-083V. La serie KC730 de Kennametal ofrece unavariedad de cuchillas y portaherramientas. Las normasISO correspondientes son M05 - M20, S15 - S25. Sitiene dificultad en encontrar estos artículos, o productossimilares, sírvase comunicarse con Thordon Bearings ocon su Distribuidor local de Thordon Bearings.

Cuando se labran, y especialmente cuando se horadanlos cojinetes Thordon, es importante asegurarse de queel chorro de maquinado sea eliminado, de lo contrario,interferirá con la herramienta de corte y resultará en unacabado áspero.

Los dibujos que aparecen a continuación ilustran laconfiguración correcta de la herramienta de cortecuando se usen cuchillas convencionales. Para SXL yComposite se usa acero de alta velocidad. Para XL seusan cuchillas de carburo de tungsteno.

ii) Velocidades de maquinado y alimentaciónEl cuadro a continuación ilustra las velocidades derotación sugeridas para cojinetes de diferentesdiámetros.

DIÁMETRO DEL COJINETEMÉTRICO IMPERIAL RPM

75 mm 3.0" 600150 mm 6.0" 450300 mm 12.0" 300450 mm 18.0" 150600 mm 24.0" 120750 mm 30.0" 95900 mm 36.0" 80

Las tasas de alimentación sugeridas cuando se usencuchillas convencionales aparecen a continuación. Si seemplea la nueva Kennametal KC730 o una cuchillasimilar, las tasas de alimentación deberán ser un 50%aproximadamente de las tasas indicadas.

MÉTRICO - Alimentación gruesa: 0.50 a 0.60 mm/rev.Alimentación fina: 0.40 mm/ rev.

IMPERIAL - Alimentación gruesa: 0.020" a 0.025" /rev.Alimentación fina: 0.015" / rev.

NOTA 1: Las velocidades de rotación y alimentación se indican como guíasolamente. La velocidad ideal puede ser mayor o menor y depende de variablescomo el largo del tubo, el espesor de la pared, y cómo se apoya el cojinete, porej. fijado con mandril solamente, con araña en el mandril o con un mandril detamaño total. Como es común con toda operación de maquinado, se deberáexperimentar un poco hasta que se obtengan los resultados ideales.

NOTA 2: No se requiere ni se recomienda el uso de lubricantes de corte.

iii) Posicionamiento del cojineteMaquinado - largo parcial desde un tubo

Cuando se hace un cojinete del largo parcial de un tubo,se puede fijar en un extremo en una mordaza de mandrilnormal 3, se puede desbastar el diámetro exterior,acabar el diámetro interior, luego acabar el diámetroexterior y luego separar al largo. Es importante tenercuidado de no ajustar demasiado el mandril para nodeformar el tubo.

46

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADO

g

3/16" R

5 mm.

1/16" R

1.5 mm.

30˚

500" SQ. HIGH SPEED STEEL

12.7 mm.

10

60˚60˚

30˚10˚

30˚1/16" R.

1.5 mm.

3/16" R.

5 mm.

SQUARE

Cuchillas para maquinado en general

Cuchilla para maquinado escalonado

Maquinado - Diámetro interior - tubo de pareddelgada con mandril de mordaza blanda:

Para maquinar el diámetro interior de un tubo de pareddelgada, se debe desbastar el diámetro exterior, se debesujetar el tubo en un mandril extendido de mordazablanda y acabar el diámetro interior. El mandril extendidosujetará y apoyará el tubo sin deformarlo.

Maquinado - Diámetro interior - tubo de pareddelgada con camisa externa:

También se puede maquinar el diámetro interior de untubo de pared delgada, labrando primero el diámetroexterior al tamaño requerido, aplicando una presiónligera sobre el tubo en un alojamiento metálicomaquinado, fijando el alojamiento y luego labrando eldiámetro interior del tubo. Con este método, es posibleobtener tolerancias más estrechas que las obtenidascon las mordazas blandas externas, pero es máscomplicado y generalmente no es necesario.

Maquinado - Diámetro exterior - largo total de uncojinete con estrías de lubricación - apoyado en los centros.

Después de haber acabado el diámetro interior de uncojinete con estrías de lubricación, el cojinete se puedefijar en los centros, impulsarlo por medio de una chavetaen una de las estrías y acabar el diámetro exterior.

Maquinado - Diámetro exterior - tacón de aceromaquinado o araña regulable

Después de haber maquinado el diámetro interior de untubo, se pude ajustar suavemente un tacón de aceromaquinado en el diámetro interior del cojinete. En tubosmás grandes se puede colocar una araña de 3 o 4brazos en el diámetro interior del tubo y colocarla enposición opuesta a las mordazas de mandril. Ambosdispositivos pueden eliminar la distorsión de la presiónde las mordazas de mandril. En la página siguiente, seilustra una araña de 4 brazos de construcción simple.Con cualquiera de estos métodos es necesario agregarun huelgo de 50 mm (2.0") a la longitud requerida delcojinete para la fijación.

47

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADO

Araña regulable

Maquinado - Diámetro exterior - Mandril de aceroescalonado

Después de haber acabado el diámetro interior delcojinete, se puede usar un mandril de acero escalonadoo Thordon maquinado para un ajuste suave en elcojinete, sujetarlo en las mordazas para apoyar elcojinete y maquinar el diámetro exterior. Con estemétodo es posible obtener tolerancias más estrechaspero es más complicado y generalmente no esnecesario.

Maquinado - Diámetro exterior y diámetro interior -tubo montado en una placa de fijación.

Los cojinetes con un diámetro exterior mayor que 380mm (15.00") se pueden montar con más facilidad paramaquinar, atornillándolos a una placa de fijación. Laplaca de fijación se puede fijar en el torno. Se debenagregar 50 mm (2.0") adicionales al largo del cojineterequerido como huelo para la fijación.

Primero se desbasta el diámetro exterior del tubo, luegose acaba el diámetro interior, se acaba el diámetroexterior y se separa el largo del cojinete del tubo.

Si el cojinete es demasiado grande como para sujetarlocon seguridad cuando se le separa del tubo, se deberáusar el siguiente procedimiento. Separe el tubo entre80% y 90% aproximadamente, saque la placa de fijacióny el tubo del torno y corte el cojinete del tubo con unacuchilla.

Es necesario maquinar completamente el cojinete sindetenerse por mucho tiempo. Esto impide que el cojinetese caiga o salga de su posición.NOTA: Verifique que el tubo esté firmemente montado en la placa de fijaciónantes de hacerlo girar. Si el tubo no está firme, puede aflojarse y provocarlesiones personales.

La placa de fijación se debe centrar con la mayorprecisión posible y luego atornillar al tubo. Después delmontaje, se puede rectificar el tubo para el maquinado,si fuese necesario, aflojando los tornillos y ajustando laposición del tubo, usando las ranuras en la placa defijación.

48

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADO

SPIDER

ADJUSTABLE 16 mm (5/8")SCREW & LOCKNUT

Bar or Tube

ARAÑA

Barra o tubo

TORNILLO O CONTRATUERCAREGULABLE DE 16 mm (5/8")

iv) Separación a lo largo:

Thordon se puede separar a lo largo con unaherramienta estándar de separación. Sin embargo, serecomienda dejar un juego adicional vertical y lateralpara evitar la generación de calor que resulta delcontacto de Thordon con el costado de la herramientade separación.

v) Maquinado de las estrías de lubricación:

Las estrías de lubricación se pueden maquinar a manoo con un rectificador.

Para maquinar las estrías de lubricación a mano, secoloca una cuchilla labrada en la barra de horadacióndel torno y se empuja manualmente a través delcojinete. Es posible que se requieran varias pasadaspara lograr la profundidad final de la estría.

Las estrías se pueden maquinar con mucha másfacilidad si se coloca un rectificador en la barra dehoradación y luego se labra a la profundidad correcta enuna pasada a través del cojinete.

El diámetro exterior del mandril se puede dividir y marcarpara que actúe como guía en la localización de lasestrías en el cojinete.

vi) Sugerencias generales para el maquinado:1. Para obtener los mejores resultados en las

dimensiones y en el acabado, el corte final demaquinado debe ser entre 1.5 mm (0.060") y 2.5 mm(0.100") y la herramienta de corte debe estar tan afilada comouna navaja.

2. El maquinado se debe realizar en un entornocontrolado y con el mínimo de acumulación de calor.Los cambios de temperatura pueden provocarcambios dimensionales considerables.

3. Debido a la naturaleza elastómera de Thordon, si ocurre un error en el maquinado del diámetrointerior y si el espesor de la pared aún es inadecuado,es posible volver a calcular el diámetro exterior delcojinete y aún usarlo.

49

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADO

c) MEDIDAS DE LAS DIMENSIONES Y DEL ACABADO

i) Medidas de las dimensiones

En la mayoría de los casos, Thordon se puede medirusando los mismos instrumentos y métodos quecualquier otro material. Es necesario recordar queThordon es un elastómero y se debe usar un toqueligero cuando se mida ya que es posible deformar elcojinete. Además, Thordon tiene un alto coeficiente deexpansión en comparación con metales y las medidasse deben tomar a la temperatura ambiente del taller. Siesto no es posible, entonces se deberán corregir lasdimensiones por toda expansión o contracción térmicaque pueda haber ocurrido debido a la diferencia entre latemperatura ambiente del taller y del ambiente en que setomaron las medidas.

En caso de diámetros más grandes, es común descubrirque los cojinetes con paredes relativamente delgadasque se labraron y se retiraron del torno han quedado unpoco ovalados. Esta deformación puede ser el resultadode la “comba” del cojinete bajo su propio peso o porhaber estado afianzado a un larguero durante el envío.Es posible que el cojinete parezca estar fuera de sustolerancias debido a que está excéntrico. Para medir elcojinete fuera del alojamiento con precisión, use unacinta pi para medir el diámetro exterior y luego medir elespesor de la pared y obtener la dimensión correcta deldiámetro interior.

Una cinta pi es una cinta de acero de precisión calibradapara medir diámetros por circunferencia medida.

ii) Acabado de superficie:Debido a su naturaleza de elastómero no metálico,Thordon no se puede maquinar para obtener unasuperficie tan uniforme como la de los metales. Este noes un problema ya que el cojinete pasa por el períodonormal de ajuste durante el cual se suaviza la asperezainicial de su superficie. Sin embargo, es importante tratarde obtener un acabado lo más uniforme posible parareducir la fricción y el desgaste del ajuste inicial. Lasección de maquinado ha cubierto las técnicas paraobtener un buen acabado de superficie, pero esimportante saber cómo medir el acabado de la superficiede un cojinete Thordon.

Debido a la naturaleza no metálica el Thordon tendráDebido a la naturaleza no metálica del Thordon, se“sentirá” más blando al tacto de lo que realmente es, encomparación con los metales. Para medir el acabado desuperficie de un Thordon con precisión, se debe usar uncalibrador de acabado de superficie tipo estilete. Laexperiencia práctica ha demostrado que el uso de uncomparador generalmente dará un valor que no es elreal. Esto se debe a que el Thordon es más blando queel metal y parece ser más uniforme de lo que realmentees cuando se le mide con un estilete.

50

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADO

3/16" R

5 mm.

1/16" R

1.5 mm.

32˚

500" SQ. HIGH SPEED STEEL

12.7 mm.

10

60˚60˚

iii) Tolerancias de maquinado y del acabado de superficie

Los cojinetes Thordon no son metálicos y no se puedenmaquinar a las mismas tolerancias estrechas que elbronce o que otros materiales rígidos. Al mismo tiempo,esas tolerancias “metálicas” no son necesarias paraobtener el mejor rendimiento. Las tolerancias demaquinado estándar de Thordon son las siguientes:

Cojinetes de hasta 380 mm (15.00")O.D. +0.13 mm -0.00 mm (+0.005", -0.000")I.D. +0.13 mm -0.00 mm (+0.005", -0.000")

Cojinetes entre 380 y 600 mm (15.00" y 24.00")O.D. +0.18 mm -0.00 mm (+0.007", -0.000")W.T. +0.00 mm -0.13 mm (+0.000", -0.005")

Cojinetes superiores a 600 mm (24.00")O.D. +0.25 mm -0.00 mm (+0.010", -0.000")W.T. +0.00 mm -0.13 mm (+0.000", -0.005")

Las tolerancias del acabado de superficie sonlas siguientes:

XL: 3.2 micrómetros (125 micro-pulgadas)SXL: 3.2 micrómetros (125 micro-pulgadas)

Composite: 4.2 micrómetros (175 micro-pulgadas)NOTA: Debido a las características especiales de Thordon en comparación conlos metales aún se puede obtener un rendimiento ideal con acabadosrelativamente altos (en comparación con los metales).

d) MAQUINADO DEL COMPOSITEEl maquinado del Thordon Composite es diferente delmaquinado de Thordon XL o SXL debido al material másblando que se usa en el Composite. El diámetro exterior,debido a que es un Thordon común, se puede maquinarusando las mismas técnicas indicadas en la sección (b)para maquinar el XL y el SXL. Sin embargo, el diámetrointerior se labra en forma diferente y eso es lo quecubrimos en esta sección.

i) Herramienta de corteLa nueva cuchilla Kennametal o su equivalente concarburo revestido de Nitruro de Titanio PVD descritaanteriormente en la sección de maquinado del XL y delSXL es muy recomendada para maquinar los cojinetesThordon Composite. Con estas cuchillas, el diámetrointerior GM2401 de los cojinetes se puede acabar conun acabado de superficie aceptable sin usar un trituradorde rectificación como se recomendaba en el pasado.

Si se usa una herramienta convencional de altavelocidad para maquinar el material interior del cojineteComposite, se deberá seguir la configuración ilustrada acontinuación.

La herramienta de corte para maquinar el Compositedebe ser según la configuración ilustrada a continuación.Para otros tipos de cojinetes Thordon, es esencial que laherramienta de corte se mantenga bien afilada.

Herramienta de Corte de Acero de Alta Velocidad

Cuando se use una cuchilla convencional de altavelocidad para maquinar el diámetro interior de uncojinete Thordon Composite, se deberán seguir ciertospasos adicionales. Debido a la naturaleza delrevestimiento del Composite GM2401, las cuchillasconvencionales se gastan con rapidez. En el curso deuna pasada de maquinado a través del diámetro interior,la cuchilla se gastará lo suficiente como para producir unahusamiento a lo largo del diámetro interior del cojinete.Este ahusamiento se debe corregir en una segundapasada, de manera que el primer paso es el deasegurarse de que las dos pasadas finales tengan unaprofundidad de 2.0 a 3.0 mm (0.080" a 0.120") paraacabar el diámetro interior del cojinete. La primerapasada se usa para medir la cantidad de ahusamientoque ocurre (un ahusamiento de 0.15 mm (0.006") a lolargo de un tubo Thordon estándar es común) y luego sedebe corregir este ahusamiento en la segunda pasada.

51

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADO

Para introducir las correcciones necesarias, se debecolocar un indicador de cuadrante preciso en el poste dela herramienta y el poste de la herramienta debe estarmarcado en incrementos de 25 mm (1.0"). La cantidadde corrección se deberá calcular en base a la cantidadde ahusamiento que exista después de la primerapasada de maquinado. Por ejemplo, si el ahusamientoera de 0.15 mm (0.006") a través de un cojinete de 300mm (12.0") de largo, se requerirá una corrección de0.013 mm (0.0005") por 25 mm (1.0") de largo de calibreo la mitad de esta cantidad (0.0065 mm (0.00025") por25 mm (1.0")) medidos en el indicador de cuadrante.Esta corrección se hace rectificando el poste de laherramienta a mano a incrementos de 25 mm (1.0") a lolargo del calibre durante la última pasada.NOTA: Es muy importante indicar que la pasada final se debe realizar a la mismaprofundidad, velocidad y tasa de alimentación que la anterior. De lo contrario, eldesgaste en la cuchilla que produjo el ahusamiento cambiará y la correcciónhecha a mano no será correcta.

El maquinado del diámetro interior produce una rebabaen las estrías de lubricación que se puede eliminar conun papel de esmeril. El acabado de superficie delcojinete será un poco áspero, pero el cojinete seasentará rápidamente y se desempeñará debidamente.

ii) Velocidades de maquinado y alimentaciónEl cuadro a continuación ilustra las velocidades derotación sugeridas para cojinetes Composite dediferentes diámetros.

DIÁMETRO DEL COJINETEMÉTRICO IMPERIAL RPM

150 mm 6.0" 250300 mm 12.0" 100450 mm 18.0" 75600 mm 24.0" 60750 mm 30.0" 50900 mm 36.0" 40

Las tasas de alimentación sugeridas cuando se usen lasnuevas cuchillas Kennametal o una cuchilla similar decarburo revestido de Nitruro de Titanio PVD aparecen acontinuación. Si se usan cuchillas convencionales dealta velocidad, las tasas de alimentación seránaproximadamente el doble.

MÉTRICO – 0.20 a 0.25 mm/rev.

IMPERIAL – 0.008" a 0.010"/ rev.NOTA 1: Las velocidades de rotación, alimentación y rectificación se indicancomo guía solamente. La velocidad ideal puede ser mayor o menor y dependede variables como el largo del tubo, el espesor de la pared, y cómo se apoya elcojinete. Como con toda operación de maquinado, se deberá experimentar unpoco hasta que se obtengan los resultados ideales.

NOTA 2: No se requiere ni se recomienda el uso de lubricantes de corte.

iii) Procedimiento de maquinado (diámetro exteriorhasta 250 mm (10.0")

El procedimiento para maquinar los cojinetes ThordonComposite de diámetro exterior de hasta 250 mm (10.0")se pueden resumir en los siguientes pasos.

a) Divida el exceso de tamaño del cojinete y realice elfresado al largo acabado requerido

b) Coloque el cojinete en los centros y desbaste eldiámetro exterior.

c) Presione el cojinete (ajuste a presión ligera) dentro deun alojamiento para apoyarlo y acabe el diámetrointerior.

d) Presione ligeramente el cojinete sobre el mandril yacabe el diámetro exterior.

iv) Procedimiento de maquinado (diámetro exteriormayor que 250 mm (10.0").

Los cojinetes Composite mayores de 250 mm (10.0") selabran mejor cuando se los coloca sobre una placa defijación y luego se labra el diámetro interior, el diámetroexterior, se divide el exceso de tamaño y se fresa allargo deseado.NOTA: Verifique que el cojinete esté debidamente colocado en la placa defijación antes de hacerlo girar, de lo contrario se podrá aflojar y provocarálesiones personales.

52

INSTRUCCIONES PARA EL MAQUINADO