Desing and evaluation of a sliding bearing for equipment restoration in metallurgical industry

Authors

Keywords:

tribological analysis, phosphorous bronze, sliding bearing

Abstract

The study presents the design, manufacture and evaluation of a plain bearing (bushing) intended for the restoration of critical auxiliary equipment used in the nickel mining and metallurgical operations. Reliability and durability of the component was prioritized through a tribological and metallurgical analysis, focusing on the operation regime characterized by radial load of 374,011 N, rotation speed of 2 800 r/min) and service temperature  0f 60°C. The worn bronze material originally used (CuAl10Ni) was characterized, and phosphorous tin bronze (CuSn14) was selected as a replacement due to its superior hardness (232 HB), ensuring enhanced wear resistance. The design process included clearance and specific load calculations, applying the Sommerfeld number to confirm operation under an elastohydrodynamic (EHL) lubrication regime with ISO VG 460 oil at 60 °C. Manufacturing was carried out on a 16k20 lathe, achieving the required surface roughness with a relative error of 10%. Technical evaluation indicates that the design guarantees stable EHL lubrication and projects an estimated service life of 1,348,000 hours. This optimized bushing improves the reliability of essential equipment, reducing costly downtime and supporting continuity in key processes of the nickel value chain.

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References

Budynas, R.C. & Keith-Nisbut, J. (2012). Diseño en ingeniería mecánica. 9na edición. Editorial McGraw-Hill, New York, 1029 p. http://www1.frm.utn.edu.ar.

Carrión, A.G.; Aldas, D.; Lascano, N. & Ayala, M. (2024). La sostenibilidad ambiental en la industria manufacturera del Ecuador. Un estudio desde las fuentes energéticas. Revista Ciencia UNEMI, 17(44), 148-161. https://doi.org/10.29076/issn.25287737vol17iss44.2024pp148-161p.

Cáseres, A.A. (2019). Cobre - Bronce, latón - babbitt. Vulcanometals, Lima, 24 p. Consultado 23 de junio de 2025, en: wwwvulcanometals.com.

Del Castillo, F. D. (2007). Tribología: fricción, desgaste y lubricación. Izcalli, Cuautitlán, 25 p. http://profefelipe.next.

Dimitri, A.S.; Rashed, N.A.; Hegazi, H.A. & EL-Shazly, M.H. (2025). Design optimization of multipoles radial magnetic bearings for large industrial rotors. Journal of Engineering and Applied Science, 72(108), 2-8. https://doi.org/10.1186/s44147-025-00678-w.

García, A.; Echevarría, D.; Triana, J.A.; Triana, J.P.; Cruz, K. & González, R. (2024). Reporte sobre economía cubana enero-julio 2024. Centro de estudio de economía cubana. https://library.fes.de.

García, A.E.; González, G.; Aguilera, C.D; De la Torre, F. & Abreu, O. (2022). Evaluación de cojinetes de deslizamiento basada en la norma ISO 7902:2020. Revista Ingeniería Mecánica, 25(2), 1-8. https://www.ingenieriamecanica.cujae.edu.cu.

García, A.E.; Penabad, L.; Aguilera, C.D.; Barrera, C. & Guillén, J. (2023). Modelo para la gestión de la lubricación y los lubricantes en la industria. Ingeniería Mecánica, 26(3). 1-9. http://www.ingenieriamecanica.cujae.edu.cu.

Harishkumar, K.; Chandrakant, R. & Satish, Sh. (2023). Effect of Cavitation and Temperature on Fluid Film Bearing Using CFD and FSI Technique: A Review. Archives of Computational Methods in Engineering. 30: 1623–1636. https://doi.org/10.1007/s11831-022-09847-z.

Hernández-Sardiñas, F.D. (2010). Metrología dimensional. 2da edición. Editorial poligráfico Félix Varela, Ciudad Habana, 507 p. https://isbncuba.ccl.cerlalc.org.

Jacobs, G. & Baszenski, Th. (2024). Detection of wear in sliding bearings with the use of machine learning techniques. Tribologie und Schmierungstechnik. 18-28. DOI: 10.24053/TuS-2023-0036.

Kofi, R.; Yeboah, E.; Yeboah, E.; Agyapong, G. & Efua, S. (2023). Sustainable manufacturing practices and sustainable performance: Evidence from Ghana’s food manufacturing sector. Cleaner Logistics and Supply Chain, 9, 1-15. https://doi.org/10.1016/j.clscn.2023.100120.

Kumar, R. (2022). Effect of tool wear on surface roughness in machining of AA7075/ 10 wt.% SiC composite. Composites Part C: Open Access. 1-19. http://www.sciencedirect.com/journal/composites-part-c-open-access.

Lehmann, B.; Trompetter, P.; Gutiérrez, F. & Jacobs, G. (2023). Evaluation of Wear Models for the Wear Calculation of Journal Bearings for Planetary Gears in Wind Turbines. Revista lubricants, 11(364), 1-18. https://doi.org/10.3390/lubricants11090364.

Leyva, B. (2022). Guía para clases prácticas de mediciones técnicas: Orientaciones y sistemas de ejercicios. Editorial Académica Española, 104 p. https://www.amazon.ie.

Leyva, A. (2016). Análisis de cojinetes radiales de contacto deslizante de los ventiladores de tiro forzado de la termoeléctrica Lidio Ramón Pérez. Amaury Gilbert Hernández e Isnel Rodríguez González (Tutores). Tesis de ingeniería mecánica. Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa. 77 p. https: ninive.ismm.edu.cu.

Michalec, M.; Svoboda, P.; Krupka, I. & Hartl, M. (2021). A review of the design and optimization of large-scale hydrostatic bearing systems. Revista Engineering Science and Technology, an International Journal, 936-958. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2021.01.010.

Miller, I. & Freund, J. E. (2021): Probabilidad y estadística para ingeniero. 4ta edición. Editorial Reverté, Barcelona, 403 p. https://api.pageplace.de.

Mott, R. L. (2006). Diseño de elementos de máquinas. 4ta edición. Editorial Pearson Educación, Ciudad de México, 628 p. https://www.udocz.com.

Muñoz, P.; Villena, O.; Mayorga, L.; Pérez, D. & Moya, D. (2024). Predicción de desgaste abrasivo y dureza superficial de partes impresas por tecnología SLA. Revista Ingenius, 31, 19-38. https://doi.org/10.17163/ings.n31.2024.02.

Prasad, A., Kumar, A. & Gajrani, K. (2022). Advances in Sustainable Machining and Manufacturing Processes. Editorial Taylor y Francis Group. ISBN: 978-1-032-08165-6. DOI: 10.1201/9781003284574.

Ramírez, F. (2023). Modelos de desgaste de herramientas: Sobre la hipótesis de modelización. Ingeniare. Revista Chilena de Ingeniería, 31(9), 1-14. https://orcid.org/0000-0002-2156-7263.

Rising, J.A.; Taylor, Ch., Ives, M.C. & Ward, R. (2022). Challenges and innovations in the economic evaluation of the risks of climate change. Ecological Economics 197, 1-13. http://www.elsevier.com/locate/ecolecon.

Rodriguez, C.M. (2025). Evaluación y construcción de un cojinete de deslizamiento para taladro portátil ID13-HYL1135. Benigno Leyva De la cruz y Eli Efraín Guzmán Romero (Tutores). Tesis de ingeniería mecánica. Universidad de Moa. 71 p. https: ninive.ismm.edu.cu.

Sandvik. (2000). Torneado, fresado y taladrado. 6ta edición. Sandvik Coromant, Suecia, 217 p. www.coromant.sandvik.com.

Santos, B.L. (2025). Cadenas de suministro sostenibles en la industria manufacturera: innovación, conocimiento y gestión lean. Revista de Estudios Interdisciplinarios en Ciencias Sociales, 27(3), 867-876. www.doi.org/10.36390/telos273.07.

SKF. (2025). Diseño y versiones de cojinetes de deslizamiento SKF. Consultado 14 de junio de 2025, en: https://www.skf.com/ar/products/plain-bearings/bushings-thrust-washers-strinps/bushings/desingns-variants.

TTV, GmbH. (2015). Cojinetes deslizantes - información técnica. Consultado 18 de junio de 2025, en: https://www.ttvgmbh.de/pdf/Gleitlager/Technische-Infos.

Wang, L.; Han, J.; Tang, Z.; Zhang, Y., Wang, Y. & Li, X. (2025). Geometric Accuracy Design of High-Performance CNC Machine Tools: Modeling, Analysis, and Optimization. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 38(87), 2-35. https://doi.org/10.1186/s10033-025-01258-y.

Published

2025-12-15

How to Cite

Leyva-De la Cruz, B., Guzmán-Romero, E. E., Salazar-Corrales, M. F., Laurencio-Alfonso, H. L., Quitiaquez-Sarzosa, W. G., & Retirado-Mediaceja, Y. (2025). Desing and evaluation of a sliding bearing for equipment restoration in metallurgical industry. Minería & Geología, 41(4), 411–427. Retrieved from https://revista.ismm.edu.cu/index.php/revistamg/article/view/2879

Issue

Section

Metalurgia física

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