Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

610 PARTE TRES Diseño de elementos mecánicos
W
W
W
W
N f
1
N
2 j
N b
N j
N j
N j
N j
N b
= 0, N f
= 0
N b
= 0, N f
= N j
N b
= 0, N f
=
N j
2
N b = N j , N f = 0
N = N j
+ 0 – 2(0) = N j
N = N j
+ 0 – 2N j
= N j N = N j
+ 0 – 2N j
2 = 0 N = N j
+ N j
– 2(0) = 2N j
a)
Figura 12-11
b)
c)
d)
Cómo varía la velocidad significativa. a) Caso de cojinete común. b) El vector de carga se mueve a la misma velocidad que el
muñón. c) El vector de carga se mueve a la mitad de la velocidad a la que se mueve el muñón; no se puede soportar ninguna
carga. d) El muñón y el buje se mueven a la misma velocidad, el vector de carga es estacionario, la capacidad se reduce a la
mitad.
El grupo anterior de variables expresa lo bien que funciona el cojinete, de aquí que se consideren
como factores de desempeño. El diseñador debe imponer ciertas limitaciones a sus
valores para asegurar un desempeño satisfactorio, las cuales se especifican mediante las características
de los materiales de los cojinetes y del lubricante. Por lo tanto, el problema fundamental
en el diseño de cojinetes consiste en definir límites satisfactorios para el segundo
grupo de variables y luego decidir los valores para el primer grupo, de tal forma que no se
excedan las limitaciones mencionadas.
Velocidad angular significativa
En la siguiente sección examinaremos varios diagramas importantes que relacionan variables
clave con el número de Sommerfeld. Hasta este punto hemos supuesto que solamente el
muñón rota y es su velocidad rotacional la que se emplea en el número de Sommerfeld. Se
ha descubierto que la velocidad angular N, que resulta significativa para el desempeño del
cojinete de película hidrodinámica se determina por 6
donde N j = velocidad angular del muñón, rps
N b = velocidad angular del cojinete, rps
N f = velocidad angular del vector de carga, rps
N =|N j + N b − 2N f | (12-13)
Cuando se determina el número de Sommerfeld para un cojinete general, se hace uso de la
ecuación (12-13) cuando se introduce N. La figura 12-11 ilustra diversas situaciones para
determinar N.
Criterios de diseño de Trumpler para chumaceras
Como el ensamble del cojinete provoca que la presión del lubricante soporte una carga, aquél
reacciona a ésta mediante un cambio de su excentricidad, lo cual reduce el espesor mínimo de
la película h 0 hasta un nivel en el que la carga se soporte. ¿Cuál es el límite de la pequeñez de
h 0 ? Un examen minucioso revela que las superficies móviles adyacentes al muñón y al buje
no son lisas, sino que más bien consisten en una serie de asperezas que se pasan una a otra,
separadas por una película lubricante. Al iniciar la operación de un cojinete sometido a carga,
a partir del reposo, se produce contacto de metal con metal y las asperezas superficiales que
6 Paul Robert Trumpler, Design of Film Bearings, Macmillan, Nueva York, 1966, pp. 103-119.