ES2325027T3 - Procedimiento y dispositivo para comprobar la fuerza adhesiva de capasde deslizamiento de casquillos cojinete de deslizamiento. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para comprobar la fuerza adhesiva de capas de deslizamiento aplicadas al lado interior de casquillos cojinete de deslizamiento con los pasos siguientes: - se prefija un juego entre el casquillo cojinete de deslizamiento a ensayar y un pasador que se extiende a través del casquillo, ya sea fijo o rotatorio y/u oscilante, - en la rendija entre el casquillo cojinete de deslizamiento y el pasador se alimenta un medio líquido, - el casquillo cojinete de deslizamiento y el pasador se mueven uno con relación al otro, perpendicularmente al eje del casquillo durante un tiempo prefijado, de forma oscilante con una fuerza prefijada y - el casquillo cojinete de deslizamiento se analiza en busca de daños después de la prueba de carga.
Description
Procedimiento y dispositivo para comprobar la
fuerza adhesiva de capas de deslizamiento de casquillos cojinete de
deslizamiento.
La invención se refiere a un procedimiento para
comprobar la fuerza adhesiva de capas de deslizamiento aplicadas al
lado interior de casquillos cojinete de deslizamiento. La invención
se refiere también a un dispositivo para comprobar la fuerza
adhesiva.
Los casquillos cojinete de deslizamiento
presentan normalmente un dorso de acero y una capa de deslizamiento,
que pueden estar compuestos de un material sintético o de una
aleación metálica. Entre la capa de deslizamiento y el dorso de
acero está dispuesta con frecuencia una capa sinterizada, que puede
componerse por ejemplo de bronce sinterizado. Los casquillos
cojinete de deslizamiento de este tipo deben comprobarse con el
procedimiento conforme a la invención.
Los casquillos cojinete de deslizamiento sirven
normalmente para alojar árboles rotatorios, en donde el lubricante
se mueve en dirección periférica en la rendija de lubricante. Aquí
se produce una lubricación hidrodinámica.
Sin embargo, aparte de esto existen también
aplicaciones en las que el lubricante fluye al mismo tiempo en
dirección axial, lo que puede llevar a una erosión por corriente en
la capa de deslizamiento y dado el caso en las capas situadas por
debajo. Esta erosión por corriente puede conducir al desprendimiento
de la capa de deslizamiento y con ello a la avería del casquillo
cojinete.
Las condiciones de circulación de este tipo
reinan por ejemplo en bombas de inyección diesel, en las que el
combustible diesel asume la función del lubricante. Los casquillos
sirven allí en especial para alojar árboles excéntricos, con la
consecuencia de que los casquillos cojinete se cargan periódicamente
también en dirección radial, de tal modo que en la rendija de
lubricación que aquí se ensancha pueden configurarse elevadas
velocidades de circulación axiales. Cuanto mayor sea la velocidad
de circulación mayor es el peligro de la erosión por corriente.
A causa de la corriente se expone la capa de
deslizamiento a una elevada carga por cizallamiento. Por ello es
deseable simular esta carga por cizallamiento en diferentes
condiciones y ensayar la fuerza adhesiva de la capa de
deslizamiento.
Hasta ahora sólo se han dado a conocer
procedimientos de prueba y dispositivos, con los que puede
comprobarse la fuerza adhesiva de capas de un material compuesto
liso.
Del documento EP 0 212 694 se conoce un
procedimiento de prueba, que establece, con el uso de un dispositivo
de prueba conforme a la ISO 4624, la adherencia de una capa de
deslizamiento sobre una capa de bronce. Aquí se pega la superficie
frontal lisa rascada de un troquel de ensayo del dispositivo de
prueba a la capa de deslizamiento.
Este procedimiento es complicado y no
proporciona ningún conocimiento sobre la capacidad de carga por
cizallamiento de la capa de deslizamiento, que entre otras cosas es
causada por la corriente de un medio líquido.
Según el campo de aplicación el casquillo
cojinete de deslizamiento se carga también axialmente, y aquí casi
siempre de forma intermitente o pulsatoria, en donde el árbol que se
extiende por el casquillo sufre en cada caso un combado, que
conduce por un lado a soportes de arista - carga sobre la arista de
casquillo - y por otro lado a una afluencia intermitente del medio
líquido en la rendija que se abre entre el árbol y el casquillo.
Del documento DE-PS 22 61 789 se
conoce una parte de máquina con recubrimiento para impedir el
desgaste químico. Para su comprobación se describe una máquina de
comprobación de cojinetes, que está equipada con un árbol de ensayo
sobre el que se ha enchufado un casquillo de acero intercambiable,
dotado de asiento de deslizamiento. Sobre el casquillo de acero o
de ensayo se asientan dos cojinetes de biela con biela. Para impedir
un movimiento relativo del casquillo de ensayo con relación al
árbol de ensayo, el casquillo está protegido adicionalmente
mediante ranura y muelle. Mediante discos desequilibrados
intercambiables puede generarse una vibración más o menos grande
sobre el casquillo de ensayo inmovilizado a causa del árbol de
ensayo al que se ha hecho girar. En este documento de patente no se
explican indicaciones sobre una comprobación de la fuerza adhesiva
de capas de deslizamiento aplicadas al lado interior de casquillos
cojinete de deslizamiento, con una aplicación y una afluencia
específicas de un medio
líquido.
líquido.
También el documento DE 28 40 425 C3 describe
solamente un banco de pruebas de cojinetes de deslizamiento, en el
que para los ensayos se montan en cada caso mitades de cojinete de
deslizamiento aisladas en la parte inferior del alojamiento de
cojinete. Para ajustar las condiciones de prueba sólo se carga
estáticamente la mitad de cojinete de deslizamiento superior no
tratada. Mediante un mayor juego de cojinete en la mitad de
cojinete de deslizamiento a ensayar se garantiza adicionalmente que,
al arrancar, el pivote no entre en contacto mecánico con la
envoltura de prueba. Después de ajustar las condiciones de prueba se
carga estáticamente la mitad de cojinete de deslizamiento a
ensayar, mediante el cambio de la dirección de carga a través de un
brazo de palanca en el alojamiento de cojinete, por medio de un
cilindro hidráulico que puede ajustarse continuamente.
Se conocen procedimientos y dispositivos
adicionales del estado de la técnica, por ejemplo de los documentos
DE 196 50 616 A1, US 5 239 864 A y DE 44 10 639 A1.
Por ello la tarea de la invención consiste en
aprontar un procedimiento y un dispositivo, con los que pueda
comprobarse de forma sencilla la fuerza adhesiva de capas de
deslizamiento de casquillos cojinete de deslizamiento en el caso de
cargas intermitentes.
La tarea es resuelta conforme al procedimiento
mediante los siguientes pasos:
- -
- se prefija un juego entre el casquillo cojinete de deslizamiento a ensayar y un pasador que se extiende a través del casquillo, ya sea fijo o rotatorio y/u oscilante,
- -
- en la rendija entre el casquillo cojinete de deslizamiento y el pasador se alimenta un medio líquido,
- -
- el casquillo cojinete de deslizamiento y el pasador se mueven uno con relación al otro, perpendicularmente al eje del casquillo durante un tiempo prefijado, de forma oscilante con una fuerza prefijada y
- -
- el casquillo cojinete de deslizamiento se analiza en busca de daños después de la prueba de carga.
El procedimiento hace posible la comprobación de
la fuerza adhesiva de la capa de deslizamiento en la región de
arista, sometida a un esfuerzo especial, del casquillo cojinete de
deslizamiento. Mediante la fuerza oscilante perpendicularmente al
eje del casquillo se comba el pasador, de tal modo que
alternadamente hace contacto con las aristas del casquillo o libera
una rendija en las aristas del casquillo, a la que afluye el medio
líquido de forma intermitente. Las aristas del casquillo se someten
por medio de esto en dirección axial a un esfuerzo alternativo
permanente de carga radial, descarga y carga de corriente mediante
el medio líquido. Si la fuerza adhesiva de la capa de deslizamiento
está garantizada en estas regiones, también se obtiene la fuerza
adhesiva en las restantes regiones del casquillo cojinete de
deslizamiento. Con este procedimiento se simula una carga extrema
de los casquillos cojinete de deslizamiento, como la que se produce
por ejemplo en las bombas de inyección diesel.
La fuerza se elige de forma correspondiente a la
finalidad aplicativa del casquillo cojinete de deslizamiento. Por
ejemplo puede empezarse con una fuerza pequeña y aumentarse ésta
después escalonadamente, en donde entre las fases de prueba del
casquillo cojinete de deslizamiento dado el caso se desmonta y se
comprueba. De este modo puede establecerse una carga máxima
admisible, con la que la capa de deslizamiento todavía no se
desprende. Este procedimiento se lleva a cabo con preferencia en un
margen de fuerza de 2 kN a 60 kN, en especial de 10 a 50 kN, de
forma especialmente preferida en un margen de 20 a 40 kN.
La fuerza se ejerce con preferencia de forma
sinusoidal, lo que se acerca al máximo a la mayoría de las
condiciones aplicativas.
También puede ajustarse de forma sencilla el
juego, por medio de que para el casquillo cojinete de deslizamiento
a analizar se aprontan pasadores con diferentes diámetros externos.
El juego se ajusta con preferencia en un margen de 30 \mum a 500
\mum para casquillos cojinete de deslizamiento con diámetros
externos de 10 a 30 mm. Valores preferidos dentro de este margen de
juego son 30 \mum a 300 \mum y 30 \mum a 100 \mum.
La longitud de los casquillos cojinete de
deslizamiento a comprobar está por ejemplo dentro de un margen de
10 a 30 mm.
El pasador puede estar dispuesto fijamente, pero
se prefiere que el pasador ejecute una rotación oscilante a una
frecuencia de 5 a 15 Hz. Frecuencias preferidas son 8 a 12 Hz, en
especial 9 a 10 Hz. Durante la rotación oscilante del pasador se
ejecuta el movimiento con preferencia en un intervalo angular de
hasta 20º, en especial de hasta 15º.
En lugar de una rotación oscilante también es
posible una rotación permanente, en donde se prefieren de 5
revoluciones por minuto a 15 revoluciones por minuto.
Las investigaciones pueden llevarse a cabo con
medios líquidos de diferente viscosidad. Se utilizan con preferencia
medios líquidos con viscosidades de 0,2 a 8 mPa\cdots, con
preferencia de 1 a 5 mPa\cdots, en donde estos valores se
refieren a una temperatura de 100ºC.
Un margen de temperatura, en el que se lleva a
cabo la comprobación del casquillo cojinete de deslizamiento, es de
entre 20ºC y 250ºC, con preferencia de entre 100ºC y 150ºC.
Ha quedado demostrado que según el tamaño del
casquillo, el material de la capa de deslizamiento, la viscosidad
del medio líquido, el juego y la temperatura son suficientes 10 a 60
minutos para una fase de prueba. Otros periodos de tiempo
preferidos son 20 a 50 minutos, 25 a 35 minutos, de forma
especialmente preferida 30 minutos.
Como medios líquidos se utilizan de forma
preferida aceite hidráulico, aceite de motor, combustible diesel o
aceite de recambio diesel.
Conforme al dispositivo, la tarea es resuelta
con un dispositivo que presenta los siguientes componentes:
- -
- un pasador, que con sus dos extremos está montado de forma giratoria en un alojamiento de pasador y en el que está dispuesto un primer mecanismo de accionamiento,
- -
- un alojamiento de casquillo, en el que puede insertarse el casquillo cojinete de deslizamiento a comprobar con encaje a presión, en donde el pasador está montado con un juego prefijado en el casquillo cojinete de deslizamiento,
- -
- medios para ejecutar un movimiento relativo oscilante del alojamiento del casquillo y del alojamiento del pasador, y
- -
- medios para alimentar un medio líquido en la rendija entre el pasador y el casquillo cojinete de deslizamiento.
El movimiento relativo puede ejecutarse de
diferentes modos.
Conforme a una primera forma de ejecución, el
alojamiento del pasador está dispuesto fijamente y el alojamiento
del casquillo está unido a un segundo mecanismo de accionamiento,
para ejecutar el movimiento oscilante.
Esto significa que la carga se ejerce a través
del movimiento del alojamiento del casquillo. Por medio de que el
alojamiento del pasador está dispuesto fijamente, se provoca un
combado del pasador mediante la carga a través del casquillo. El
movimiento oscilante se lleva a cabo con preferencia con la rotación
o rotación oscilante simultánea del pasador.
Conforme a una segunda forma de ejecución el
alojamiento del casquillo está dispuesto fijamente y el alojamiento
del pasador está unido a un segundo mecanismo de accionamiento para
ejecutar el movimiento oscilante.
Este segundo mecanismo de accionamiento puede
ser por ejemplo un cilindro impulsor, que engrana en el alojamiento
del casquillo o en el alojamiento del pasador y ejecuta un
movimiento oscilante, que conduce a una carga axial del casquillo y
de este modo a una deformación del pasador.
Para poder provocar de forma sencilla la
deformación o el combado del pasador, el pasador está configurado
hueco. Por medio de esto se produce una mayor elasticidad del
pasador. A través de diferentes grosores de pared del pasador
tubular pueden materializarse, con la misma carga, diferentes
combados del pasador. Por medio de esto es posible de forma
sencilla, mediante el intercambio de pasadores con diferentes
grosores de pared, con las mismas cargas ajustar diferentes
condiciones del procedimiento.
Para poder medir la fuerza que actúa sobre el
casquillo, el alojamiento en cada caso fijo está equipado con
preferencia con un mecanismo de medición de fuerza o bien un
mecanismo de medición de fuerza está dispuesto en el alojamiento
fijo.
A continuación se explican con más detalle
formas de ejecución de la invención a modo de ejemplo, con base en
los dibujos.
Aquí muestran:
la figura 1 una representación esquemática de
una primera forma de ejecución del dispositivo,
la figura 2 una representación esquemática de
una segunda forma de ejecución del dispositivo,
la figura 3 una representación aumentada del
casquillo cojinete de deslizamiento y del pasador sometidos a una
carga.
En la figura 1 se ha representado un dispositivo
1, que presenta una traviesa fijo 13, sobre la que están dispuestos
en el lado inferior un mecanismo de medición de fuerza 12, un
elemento de unión 11 y un alojamiento de casquillo 10. En el
alojamiento de casquillo 10 está insertado el casquillo 2 a
comprobar con encaje a presión.
A través del casquillo 2 se extiende un pasador
5, que presenta una cavidad 6. La cavidad 6 se extiende desde el
extremo izquierdo del pasador 5 hasta más allá de la región del
casquillo a comprobar. El pasador 5 está montado en un alojamiento
de casquillo 20, que está configurado en forma de U. Los cojinetes
22 a,b del pasador 5 se encuentran en las dos alas 21 y 21b, que
sobresalen perpendicularmente hacia arriba. Los cojinetes 22 a,b
hacen posible un movimiento de rotación del pasador 5. Con este fin
el pasador está unido en el extremo derecho a un primer mecanismo
de accionamiento 7. Este mecanismo de accionamiento 7 está
configurado para que el pasador ejecute un movimiento de rotación,
que también puede ser oscilante.
\global\parskip0.980000\baselineskip
El alojamiento de pasador 20 está dotado en su
extremo inferior de un segundo mecanismo de accionamiento 23, que
está configurado como cilindro impulsor 24. Este cilindro impulsor
24 ejecuta un movimiento de elevación y descenso marcado mediante
las flechas, de tal modo que el pasador 5 puede moverse oscilando en
el casquillo 2 a comprobar perpendicularmente al eje de casquillo
9. Debido a que el casquillo 2 está dispuesto fijamente, esto
conduce a un combado del pasador 5, como se explica con relación a
la figura 3.
En la figura 2 se ha representado otra forma de
ejecución del dispositivo 1. Esta forma de ejecución se diferencia
de la forma de ejecución mostrada en la figura 1 en que el
alojamiento de pasador 20 está ejecutado de forma fija, y en que el
alojamiento de casquillo 10 está unido a un segundo mecanismo de
accionamiento 23, que se encuentra en la traviesa 25 del
alojamiento de pasador 20. También este segundo mecanismo de
accionamiento 23 puede estar ejecutado en forma de un cilindro
impulsor, que mueve hacia arriba y hacia abajo el alojamiento de
casquillo 10 de forma oscilante y de este modo presiona el casquillo
cojinete de deslizamiento 2 contra el pasador 5 dispuesto de forma
fija, perpendicularmente al eje 9 del casquillo cojinete de
deslizamiento. El término fijo con relación al pasador 5 significa
que el pasador 5 está fijado con relación a movimientos verticales
y sólo puede ejecutar movimientos de rotación. Para esto el pasador
está unido en el extremo derecho a un primer mecanismo de
accionamiento 7. En la forma de ejecución aquí mostrada, el pasador
5 está ejecutado como tubo con la cavidad 6.
En la figura 3 se ha representado un casquillo 2
con una capa de deslizamiento 3, que está dispuesto en un
alojamiento de casquillo 10. El alojamiento de casquillo 10 se mueve
hacia abajo en la posición representada en la figura 3, de tal modo
que el pasador 5 se comba hacia abajo. El combado se ha representado
en la figura 3 exagerado, para mostrar que el casquillo cojinete de
deslizamiento en las aristas de casquillo 4 hace contacto con el
pasador 5, en donde en el lado inferior se abre una rendija 8 entre
el pasador 5 y la capa de deslizamiento 3, de tal modo que el medio
líquido - como se ha marcado mediante flechas - puede afluir en la
rendija. El medio líquido no se alimenta con preferencia con una
mayor presión, sino sólo con presión gravitatoria.
Cuando el alojamiento de casquillo 10 se mueve
hacia arriba, se cierra la rendija 8 y el pasador 5 se comba hacia
arriba, con la consecuencia de que el pasador hace contacto con las
aristas de casquillo inferiores 4'. El medio líquido que se
encuentra en la rendija 8 es presionado de forma intermitente hacia
fuera de la rendija 8. Al mismo tiempo se forma en la región
superior sobre las aristas 4 una rendija correspondiente, en la que
afluye de forma intermitente el medio líquido.
- 1
- Dispositivo
- 2
- Casquillo cojinete de deslizamiento
- 3
- Capa de deslizamiento
- 4, 4'
- Arista de casquillo
- 5
- Pasador
- 6
- Cavidad
- 7
- Primer mecanismo de accionamiento
- 8
- Rendija
- 9
- Eje de casquillo
- 10
- Alojamiento de casquillo
- 11
- Elemento de unión
- 12
- Mecanismo de medición de fuerza
- 13
- Traviesa
- 20
- Alojamiento de pasador
- 21 a,b
- Alas
- 22 a,b
- Cojinetes
- 23
- Segundo mecanismo de accionamiento
- 24
- Cilindro impulsor
- 25
- Traviesa
Claims (17)
1. Procedimiento para comprobar la fuerza
adhesiva de capas de deslizamiento aplicadas al lado interior de
casquillos cojinete de deslizamiento con los pasos siguientes:
- -
- se prefija un juego entre el casquillo cojinete de deslizamiento a ensayar y un pasador que se extiende a través del casquillo, ya sea fijo o rotatorio y/u oscilante,
- -
- en la rendija entre el casquillo cojinete de deslizamiento y el pasador se alimenta un medio líquido,
- -
- el casquillo cojinete de deslizamiento y el pasador se mueven uno con relación al otro, perpendicularmente al eje del casquillo durante un tiempo prefijado, de forma oscilante con una fuerza prefijada y
- -
- el casquillo cojinete de deslizamiento se analiza en busca de daños después de la prueba de carga.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
donde se ajusta un juego de entre 30 \mum y 500 \mum para
casquillos cojinete de deslizamiento con un diámetro externo de 10 a
30 mm.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en donde se comprueban casquillos cojinete de deslizamiento con
una longitud de casquillo de 10 a 30 mm.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, en donde la fuerza prefijada es de 2 kN a 60
kN.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en donde la fuerza prefijada se ejerce
sinusoidalmente.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, en donde el pasador ejecuta una rotación
oscilante con una frecuencia de 5 a 15 Hz.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en
donde el pasador ejecuta una rotación oscilante alrededor de un
ángulo de hasta \pm 20º.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, en donde se utilizan medios líquidos con
viscosidades de 0,2 a 8 mPa\cdots, en donde estos valores de
viscosidad se refieren a una temperatura de 100ºC.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, en donde se utilizan medios líquidos en un
margen de temperaturas de 20ºC a 250ºC.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, en donde el periodo de tiempo prefijado es
de 10 a 60 minutos, en especial 20 a 50 minutos.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, en donde como medios líquidos se utilizan
aceite hidráulico, aceite de motor, combustible diesel o aceite de
recambio diesel.
12. Procedimiento para comprobar la fuerza
adhesiva de capas de deslizamiento (3) aplicadas al lado interior
de casquillos cojinete de deslizamiento (2) con
- -
- un pasador (5), que con sus dos extremos está montado de forma giratoria en un alojamiento de pasador (20) y en el que está dispuesto un primer mecanismo de accionamiento (7),
- -
- un alojamiento de casquillo (10), en el que puede insertarse el casquillo cojinete de deslizamiento (2) a comprobar con encaje a presión, en donde el pasador (5) está montado con un juego prefijado en el casquillo cojinete de deslizamiento (2),
- -
- medios para ejecutar un movimiento relativo oscilante del alojamiento del casquillo (10) y del alojamiento del pasador (20), y
- -
- medios para alimentar un medio líquido en la rendija (8) entre el pasador (5) y el casquillo cojinete de deslizamiento (2).
13. Dispositivo según la reivindicación 12, en
donde el alojamiento de pasador (20) está dispuesto fijamente y el
alojamiento de casquillo (10) está unido a un segundo mecanismo de
accionamiento (23), para ejecutar el movimiento oscilante.
14. Dispositivo según la reivindicación 12, en
donde el alojamiento de casquillo (10) está dispuesto fijamente y
el alojamiento de pasador (20) está unido a un segundo mecanismo de
accionamiento (23), para ejecutar el movimiento oscilante.
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 13 ó 14, en donde el alojamiento (10, 20) en cada
caso fijo presenta un mecanismo de medición de fuerza (12).
16. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 12 a 15, en donde el segundo mecanismo de
accionamiento (23) es un cilindro impulsor (24).
17. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 12 a 16, en donde el pasador (5) es hueco.
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