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Cualquier máquina tiene como elemento principal la estructura, normalmente llamada bastidor o chasis, que aporta la resistencia necesaria para mantener todas las piezas unidas. Esta estructura puede estar fija al suelo o no, como en los automóviles.
Bastidor
Chasis
A la estructura principal pueden ir unidas otras estructuras mediante una unión rígida o móvil, haciendo uso de acoplamientos similares a los vistos anteriormente. Lo más común es que todas las estructuras mantengan en su sitio árboles o ejes que girarán o se desplazarán en sus posiciones. Para facilitar estos movimientos y reducir tanto el desgaste como el rozamiento, se utilizan los cojinetes de fricción y los rodamientos.
COJINETES
Son piezas de bronce, nylon o teflón que tienen bajo coeficiente de rozamiento y en cuyo interior puede girar un árbol. Si los cojinetes se calientan demasiado llegan a fundirse (o griparse), pudiendo llegar a fijar por soldadura la pieza que soportan. Para evitarlo, necesitan estar lubricados con aceite o con grasa.
Cojinete formado por dos piezas
RODAMIENTOS
Se trata de una mejora sobre los cojinetes, aunque bastante más cara. Su principio de funcionamiento estriba en interponer unas bolas de acero entre el bastidor y el árbol y dos pistas, también de acero, sobre las que rodarán dichas bolas. Cuando hay que soportar esfuerzos muy grandes, en lugar de bolas se interponen rodillos:
Rodamiento de bolas
Rodamiento de rodillos
Los rodamientos anteriores sólo soportan esfuerzos perpendiculares al árbol, por lo que se denominan radiales. Cuando hay que evitar que haya un desplazamiento en la dirección del eje se utilizan los rodamientos axiales:
Rodamiento axial de bolas
En los casos en que el haya que soportar esfuerzos tanto radiales como axiales, existe otro tipo de rodamientos, que se denominan mixtos o cónicos. En este caso los rodillos tienen forma cónica al igual que las pistas:
Rodamiento cónico
LUBRICACIÓN
La utilización de sebo animal para mejorar el deslizamiento es una técnica incluso anterior a la rueda. Ha acompañado a la Humanidad con la rueda y con las primeras máquinas de madera. En la actualidad se utilizan grasas y aceites minerales directamente obtenidas de la destilación del petróleo, o sintéticos, obtenidos por reacciones químicas a partir de los minerales.
Con la lubricación o lubrificación se interpone una capa fluída entre las superficies. Esta capa tiene tres efectos beneficiosos:
reduce el rozamiento
evacúa calor
protege las piezas del desgaste y de la corrosión
Y para mantener el lubricante en su posición existen tres posibilidades:
Lubricación hidrodinámica, o por flotación: consiste en mantener encerrada una cantidad fija de grasa, aceite o grafito. Este método es muy típico de los rodamientos, a los que se añaden piezas de chapa o caucho para obtener un espacio sellado que mantiene el lubricante en el interior.
Rodamiento sellado
Lubricación hidrostática, o a presión: en la que se introduce el fluído a través de orificios mediante una bomba, que suele ser de engranajes para el aceite, aunque también se puede utilizar aire a presión que crea un "colchón" entre las piezas y disminuyendo así el rozamiento.
Circuito de lubricación de un motor de automóvil
Lubricación por barboteo: salpicando la superficie del aceite líquido, como ocurre en los motores de los automóviles para asegurar que haya una nube formada por gotas de aceite en el interior. De esta forma, las gotas de aceite se depositan en cualquier sitio, facilitando el deslizamiento de las piezas en movimiento (pulsa sobre la imagen para ver la animación).
EQUILIBRADO
Cuando hay elementos giratorios aparecen fuerzas centrífugas que, si no están bien compensadas, siempre dan lugar a vibraciones indeseadas. Éstas se traducen en esfuerzos intermitentes sobre cojinetes y rodamientos que acaban rompiéndose por fatiga.
Físicamente se distinguen dos tipos de desequilibrio:
Desequilibrio estático
Se produce cuando existe una zona del elemento giratorio en la que se concentra más peso.
Cuando el elemento está parado tiende a colocar esa zona pesada en la parte inferior.
Desequilibrio dinámico
Cuando el elemento giratorio tiene cierto grosor, puede que en ambos extremos haya concentraciones de peso que se compensan respecto al equilibrio estático. Sin embargo, cuando empieza el giro aparecen vibraciones debidas a la rotación de las fuerzas centrífugas.
Por este motivo, todas las piezas que deben girar en una máquina deben estar equilibradas estática y dinámicamente. El ejemplo más clásico es la presencia de contrapesos de plomo en las ruedas de los automóviles:
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