Juego de cojinetes de bancada y biela Perkins: adapte los muñones a la medida

En una reparación habitual de sobremedida en un motor con cilindros mecanizados directamente en el bloque, el diámetro del cilindro se mecaniza a una medida mayor y se instala un pistón correspondientemente más grande. La reparación del cigüeñal funciona en sentido contrario: un muñón dañado se rectifica a un diámetro menor y se utiliza un cojinete Undersize con un diámetro interior ensamblado correspondientemente menor para restablecer la holgura de aceite especificada.

Por ejemplo, un cojinete Undersize de 0,25 mm normalmente corresponde a un muñón de cigüeñal cuyo diámetro es 0,25 mm menor que el diámetro estándar. No significa que cada semicojinete individual sea 0,25 mm más grueso.

Los semicojinetes superior e inferior forman juntos el diámetro interior del cojinete una vez ensamblados. A medida que aumenta la medida Undersize, el espesor de pared del cojinete normalmente aumenta para que el diámetro interior ensamblado corresponda al muñón rectificado. Sin embargo, la relación exacta debe confirmarse mediante el número de pieza formal, el diámetro medido del muñón y los datos de servicio del motor, en lugar de calcularse mediante una simple regla práctica.

Los cojinetes del motor dependen de una película de aceite, no de estar “lo suficientemente ajustados”

Durante el funcionamiento normal, un muñón giratorio del cigüeñal no debe permanecer en contacto directo continuo con la superficie del cojinete.

La rotación del muñón arrastra aceite lubricante hacia la pequeña holgura existente entre el muñón y el cojinete, creando una película de aceite capaz de soportar carga que separa las dos superficies metálicas. El tamaño del cojinete, el tamaño del muñón, el suministro de aceite y la geometría del montaje deben trabajar conjuntamente para establecer y mantener esa película. Cuando una de esas condiciones es incorrecta y la película de aceite se rompe, puede producirse contacto directo entre metales y daños en los cojinetes.

Este principio conduce a una importante regla de compra:

La selección de cojinetes no puede reducirse a instalar un cojinete más grueso siempre que la holgura parezca demasiado grande.

Si el muñón está ovalado, presenta conicidad o está dañado, o si el alojamiento del cojinete principal o el orificio de la cabeza de biela están deformados, un cojinete más grueso no restablecerá la geometría necesaria. El espesor del cojinete puede compensar un cambio aprobado en el diámetro del muñón; no puede corregir un muñón o alojamiento deformado.

La verdadera cuestión es si el cigüeñal, el alojamiento del cojinete y los semicojinetes seleccionados producirán, después del montaje final, la holgura de aceite y las condiciones de lubricación especificadas para el motor, y no simplemente si el cigüeñal parece girar más ajustado al moverlo a mano.

La holgura de aceite debe verificarse con el conjunto montado

Después de instalar correctamente los semicojinetes y apretar la tapa del cojinete siguiendo el procedimiento especificado, puede medirse el diámetro interior del cojinete ensamblado. Al restar el diámetro medido del muñón del cigüeñal a ese diámetro interior ensamblado se obtiene la holgura de aceite real:

Diámetro interior del cojinete ensamblado − diámetro medido del muñón = holgura de aceite

También puede utilizarse una galga plástica cuando el procedimiento de servicio correspondiente lo permita. El cigüeñal no debe girarse durante esta medición y el resultado debe compararse con el rango permitido indicado en la información de servicio del motor específico.

El aplastamiento del cojinete es una condición de montaje independiente.

La longitud de arco en estado libre y la proyección en la línea de separación de los semicojinetes están diseñadas para que, al apretar la tapa del cojinete, se produzca un contacto firme entre la parte posterior del semicojinete y el alojamiento. Este ajuste por aplastamiento ayuda a impedir el movimiento del semicojinete y favorece la transferencia de calor hacia el alojamiento.

Una holgura de aceite correcta no demuestra automáticamente que el aplastamiento del cojinete sea correcto. Del mismo modo, un aplastamiento correcto tampoco sustituye la medición de la holgura de aceite. Son condiciones independientes y no deben tratarse como comprobaciones intercambiables.

Por lo tanto, la decisión de compra no puede basarse únicamente en el modelo del cigüeñal. Deben considerarse conjuntamente los diámetros reales de los muñones, el estado de los alojamientos y la especificación necesaria de los cojinetes.

Standard y Undersize describen la relación dimensional actual

Un cojinete Standard está destinado a un muñón de cigüeñal que permanece en el diámetro estándar especificado, junto con la configuración estándar correspondiente del alojamiento.

Un cojinete Undersize está destinado a un muñón de cigüeñal que ha sido rectificado a un diámetro aprobado inferior al valor estándar.

Estos términos describen la relación dimensional actual. No son descripciones fiables del historial de reparación.

Incluso cuando no existen registros de reparación, la medida necesaria debe determinarse a partir de las mediciones actuales y no suponiendo que el cigüeñal nunca ha sido mecanizado.

Un error habitual consiste en tratar el número de pieza del cigüeñal y su estado actual como si fueran la misma información. Dos cigüeñales con el mismo número de pieza original pueden necesitar diferentes medidas de cojinetes si uno permanece en medida estándar y el otro ha sido rectificado a 0,25 mm Undersize.

Los apoyos principales y los muñones de biela también pueden tener historiales de reparación distintos. Un cigüeñal puede tener los apoyos principales en medida estándar y los muñones de biela a 0,25 mm Undersize. En ese caso, los juegos de cojinetes principales y de biela deben pedirse en medidas diferentes y figurar por separado en la cotización.

Los cojinetes para muñones Undersize tampoco deben confundirse con cojinetes que tengan un diámetro exterior sobredimensionado para una reparación aprobada del alojamiento. La reducción del diámetro del muñón y el aumento del diámetro exterior del cojinete resuelven problemas dimensionales diferentes y deben identificarse por separado.

El estado del muñón determina mucho más que la medida del cojinete

La inspección de un muñón debe abarcar algo más que una única medición de diámetro.

Las comprobaciones importantes pueden incluir:

• el diámetro del muñón;
• la redondez;
• la conicidad;
• el acabado superficial;
• rayaduras o picaduras;
• decoloración por calor;
• el estado de los orificios de aceite;
• el radio de unión;
• la alineación y el descentramiento del cigüeñal cuando sea necesario.

El desgaste de un muñón no siempre es uniforme. Un muñón puede volverse ovalado o cónico, por lo que medir únicamente en una dirección o en un solo punto puede pasar por alto un error dimensional importante.

El estado superficial también importa. Un muñón puede mantenerse cerca de su diámetro nominal y aun así presentar rayaduras, picaduras o daños térmicos que lo hagan inadecuado para un cojinete nuevo.

El radio de unión entre el muñón y el brazo del cigüeñal también requiere atención durante el rectificado. Un radio incorrecto o una transición de rectificado inadecuada pueden crear una concentración de tensiones y afectar a la resistencia a la fatiga del cigüeñal. Un cojinete no puede compensar ese problema de mecanizado.

Si el cigüeñal ya ha alcanzado la medida Undersize máxima aprobada y los muñones ya no son reparables, la siguiente decisión puede consistir en determinar si el cigüeñal puede someterse a otra reparación aprobada o debe sustituirse. Esa decisión pertenece a la inspección y mecanizado del cigüeñal, no únicamente a la selección del cojinete.

Los semicojinetes superior e inferior pueden tener funciones diferentes

Los dos semicojinetes utilizados en una misma posición de muñón pueden parecer muy similares, pero no siempre son intercambiables.

En algunos diseños de cojinetes principales, el semicojinete superior contiene un orificio o una ranura de aceite, mientras que el inferior proporciona una superficie de carga más continua. Invertirlos puede no impedir físicamente la instalación, pero puede modificar el recorrido del aceite y reducir el área efectiva de soporte.

Por lo tanto, la inspección de recepción debe confirmar:

• qué semicojinete se instala en el bloque o en el cuerpo de la biela;
• qué semicojinete se instala en la tapa del cojinete;
• si el orificio de aceite queda alineado con el conducto de suministro;
• si la ranura de aceite se encuentra en la posición correcta;
• si diferentes posiciones de muñón utilizan semicojinetes diferentes;
• si los semicojinetes tienen marcas de dirección o posición.

No debe aceptarse un juego de cojinetes simplemente porque contenga dos semicojinetes para cada muñón.

Una pestaña de posicionamiento no es un bloqueo antirrotación

Algunos semicojinetes tienen una pestaña o lengüeta de posicionamiento, mientras que otros utilizan un diseño sin pestaña.

La pestaña ayuda a posicionar lateralmente el semicojinete durante el montaje. No es el elemento principal que impide que el cojinete gire dentro del alojamiento.

La retención del semicojinete depende de la geometría correcta del alojamiento, la instalación de la tapa, la especificación del cojinete y el ajuste por aplastamiento.

Por lo tanto, dos semicojinetes no deben considerarse intercambiables simplemente porque sus pestañas parezcan estar en la misma posición. Tampoco debe considerarse que una pestaña que encaja en su ranura demuestra que la instalación del cojinete sea segura.

Si un cojinete antiguo se ha desplazado, ha pulido su cara posterior o ha dañado la zona de la pestaña, la inspección debe ampliarse a:

• el alojamiento del cojinete principal o el orificio de la cabeza de biela;
• la identificación y orientación de la tapa;
• la deformación del alojamiento;
• la medida del cojinete y su geometría exterior;
• la limpieza de la cara posterior del semicojinete y del alojamiento;
• el estado de los elementos de fijación y el procedimiento de apriete.

El control axial no siempre se suministra como un juego separado de arandelas de empuje

El motor debe controlar tanto el movimiento radial del cigüeñal como su movimiento axial.

Los motores Perkins pueden utilizar diferentes configuraciones de empuje, entre ellas:

• arandelas de empuje independientes utilizadas con semicojinetes convencionales;
• semicojinetes principales con pestañas y superficies de empuje integradas;
• combinaciones de semicojinetes y elementos de empuje independientes;
• una disposición específica de cojinete de empuje en una posición concreta de apoyo principal.

La función de empuje normalmente se concentra en una posición del cojinete principal, pero la ubicación varía según el diseño del motor.

El comprador no debe suponer que todos los motores Perkins requieren un juego de arandelas de empuje que deba pedirse por separado.

La cotización debe confirmar:

• el tipo de configuración de empuje;
• la posición del cojinete principal que controla el movimiento axial;
• si los componentes de empuje están incluidos en el juego de cojinetes principales;
• si las piezas de empuje tienen una dirección de instalación;
• si existe un espesor de reparación aprobado para las superficies de empuje;
• cómo se comprobará el juego axial del cigüeñal después del montaje.

El juego axial del cigüeñal debe medirse después de la instalación y compararse con la especificación de servicio correspondiente.

Las marcas y patrones de desgaste de los cojinetes antiguos proporcionan pistas, no respuestas definitivas

La parte posterior de un semicojinete antiguo puede mostrar:

• el número de pieza;
• el fabricante;
• una marca Standard o Undersize;
• un código de lote o producción;
• la identificación superior o inferior;
• otras referencias de fabricación.

Estas marcas son útiles porque indican qué se instaló durante la reparación anterior.

Sin embargo, las marcas pueden estar desgastadas, corroídas u ocultas por depósitos. Los sistemas de colores y códigos también varían entre fabricantes.

Incluso cuando un fabricante de cojinetes utiliza códigos de color para identificar medidas de reparación, ese sistema se aplica únicamente a la marca y gama de productos correspondientes. No debe trasladarse a piezas Perkins Genuine ni a cojinetes de otro fabricante sin documentación que lo respalde.

Cuando no pueda identificarse la marca, el método más seguro consiste en medir el diámetro del muñón del cigüeñal y, cuando corresponda, medir con precisión el espesor de pared del cojinete.

Los patrones de desgaste deben interpretarse con la misma precaución.

Las rayaduras, decoloración, pérdida de recubrimiento, daños por fatiga o pulido localizado pueden ayudar a definir el alcance de la inspección, pero no identifican automáticamente la causa original del fallo.

Daños similares en los cojinetes pueden deberse a:

• suministro insuficiente de aceite;
• conductos de aceite contaminados;
• superficies de muñón dañadas;
• holgura de aceite incorrecta;
• alojamientos de cojinetes deformados;
• deformación de la biela;
• contaminación durante el montaje;
• sobrecarga o combustión anormal;
• material incorrecto del cojinete o posición incorrecta del semicojinete.

Un cojinete antiguo registra el resultado de las condiciones de carga y lubricación. No identifica automáticamente cuál de esas condiciones falló primero.

El cojinete, el cigüeñal, la geometría del alojamiento y el sistema de lubricación deben evaluarse conjuntamente.

Las cotizaciones suelen ocultar diferencias importantes de alcance

Las cotizaciones de cojinetes principales y de biela suelen diferir de varias formas.

Los componentes de empuje pueden estar incluidos en un juego de cojinetes principales y cotizarse por separado en otro. Los cojinetes principales y de biela pueden agruparse aunque requieran diferentes medidas Undersize. Una cotización puede cubrir todos los muñones del motor, mientras que otra puede cubrir únicamente un muñón o una sola biela.

La cotización debe identificar por separado, cuando corresponda:

• Juego de cojinetes principales — Standard;
• Juego de cojinetes de biela — 0,25 mm Undersize;
• Arandela de empuje o cojinete de empuje con pestaña — medida especificada;
• número de apoyos principales cubiertos;
• número de muñones de biela cubiertos;
• semicojinetes superior e inferior incluidos;
• disposición de los orificios y ranuras de aceite;
• diseño con pestaña de posicionamiento o sin pestaña;
• cantidad para un solo muñón o para el motor completo.

Una línea que indique únicamente:

Juego de cojinetes Perkins × 1

no es suficiente para confirmar el tipo de cojinete, la medida de reparación, el alcance del sistema de empuje ni la cantidad necesaria para el motor.

Información que debe proporcionar para revisar los cojinetes

La información útil incluye:

• el modelo completo del motor Perkins;
• el Engine Serial Number completo;
• el Build List, cuando esté disponible;
• el número de pieza del cigüeñal;
• los registros disponibles de rectificado del cigüeñal;
• las medidas Undersize conocidas;
• los diámetros medidos de los apoyos principales;
• los diámetros medidos de los muñones de biela;
• los resultados de redondez y conicidad de los muñones;
• la medición del alojamiento del cojinete principal o del orificio de la cabeza de biela, cuando esté disponible;
• fotografías de ambas caras de los semicojinetes antiguos;
• todos los números de pieza y marcas de medida visibles;
• las cantidades necesarias de cojinetes principales, cojinetes de biela y componentes de empuje.

Cuando las mediciones estén incompletas, un proveedor puede proporcionar una referencia presupuestaria basada en cojinetes Standard y en la configuración original del motor. Esa referencia no debe interpretarse como confirmación de que el cigüeñal actual todavía admite cojinetes Standard.

ZEB Power puede utilizar la identidad del motor, las marcas de los cojinetes antiguos, las mediciones de los muñones y el alcance de la reparación para ayudar a comparar las medidas de los cojinetes principales y de biela, las configuraciones de empuje, las posiciones de los semicojinetes superior e inferior, las cantidades de los kits y las cotizaciones competidoras.

La posibilidad de volver a rectificar el cigüeñal, si el estado superficial del muñón es aceptable, si el alojamiento requiere reparación y si la holgura final ensamblada cumple la especificación deben determinarse durante la inspección, el mecanizado y el montaje.

Proporcione la placa de datos del motor Perkins y el número de serie completo, el Build List, fotografías de los cojinetes antiguos y las mediciones disponibles de los muñones del cigüeñal. ZEB Power puede ayudar a convertir una solicitud general de un “Main and Conrod Bearing Kit” en un alcance de cojinetes claramente definido que pueda cotizarse, compararse y verificarse a la llegada.

Preguntas frecuentes

¿Qué medida de cojinete se utiliza normalmente después de rectificar un muñón a 0,25 mm Undersize?

Normalmente requiere un cojinete 0,25 mm Undersize.

El valor de 0,25 mm se refiere a la medida de reparación del diámetro del muñón o del diámetro interior del cojinete ensamblado respecto a la medida estándar. No significa que cada semicojinete individual sea 0,25 mm más grueso.

Antes de realizar el pedido, todavía deben confirmarse el diámetro medido del muñón, el número de pieza formal y la especificación de reparación aprobada.

¿Una resistencia normal al giro significa que la holgura de aceite es correcta?

No.

La sensación al girar no permite determinar con precisión la holgura de aceite ni demuestra que el aplastamiento del cojinete sea correcto.

La holgura de aceite debe establecerse mediante el diámetro interior del cojinete ensamblado y el diámetro medido del muñón, o verificarse con una galga plástica cuando el procedimiento de servicio lo permita. El aplastamiento del cojinete es una condición de montaje independiente.

¿Una marca negra en un cojinete antiguo significa que es 0,25 mm Undersize?

No necesariamente.

Los códigos de color son específicos de cada fabricante y no pueden aplicarse entre marcas o gamas de productos diferentes. Cuando no pueda identificarse la marca, resulta más fiable medir el diámetro del muñón o el espesor de pared del cojinete.

¿Pueden instalarse en cualquier posición semicojinetes superior e inferior de aspecto similar?

No automáticamente.

En algunos diseños, el semicojinete superior contiene el orificio o la ranura de aceite, mientras que el inferior proporciona una superficie de carga más continua. Invertirlos puede modificar la lubricación y el área del cojinete aunque las piezas encajen físicamente.

¿Todos los motores Perkins requieren un juego independiente de arandelas de empuje?

No.

La función de empuje puede utilizar arandelas independientes, semicojinetes principales con pestaña u otra disposición combinada. La configuración del motor y la lista detallada de materiales del juego de cojinetes deben comprobarse antes de pedir por separado un juego de empuje.