6. Rodamientos 6.1. DESCRIPCIÓN Y CLASIFICACIONES

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1 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO 6. Rodmientos 6.1. ESCRICIÓN Y CSIICCIONES prición de los utomóviles, motores de lt velocidd y mquinri de producción utomátic fvorecieron l investigción y desrrollo intensivo de los rodmientos. Como resultdo de ello, l nti-riction-ering-mnufcturers-ssocition, de sigls M estndrizó ls dimensiones de los rodmientos y ls bses de su selección. or ello es posible pr el diseñdor seleccionr un cojinete prtir del ctálogo de un fbricnte y reemplzrlo de modo stisfctorio por un rodmiento que teng ls misms dimensiones pero que proveng de un fbricnte diferente. sí mismo nos encontrmos con el hecho de que pesr de que l h estndrizdo el método de selección de un rodmiento bsándonos en eigencis de crg y de vid, no todos los fbricntes interpretn ests norms del mismo modo. No obstnte, los ctálogos contienen l informción suficiente pr que se puedn relcionr los resultdos obtenidos en un cso con los vlores equivlentes según l M. os rodmientos se fbricn pr soportr crgs purmente rdiles, crgs iles, o combinción de mbs crgs. s cutro prtes principles de un rodmiento son: ro eterno (cono) ro interno (cubet, cop) Elementos rodntes Seprdor igur 1 Eisten rodmientos que se fbricn sin el seprdor con objeto de brtr el coste, pero el seprdor tiene l función importnte de evitr el contcto de los elementos rodntes pr que no se produzc rozmiento entre ellos ISEÑO E MÁQUINS I

2 2004 V. IO lgunos rodmientos especiles de bols y lgunos de gujs no tienen el nillo interior y por ello ls bols girn libremente en un pist directmente tlld en un eje endurecido. Uno de los spectos más importntes pr el diseño de un rodmiento es l conformidd de l bol (de su rdio) con el rdio de l pist. Cundo ument l conformidd ument el áre de contcto y por lo tnto el rodmiento puede soportr un crg myor cost de un rozmiento tmbién myor. Sin embrgo, cundo l conformidd es pequeñ el rozmiento es pequeño pero el desgste es grnde en un zon muy loclizd (obsérvese que el desgste es función de l tensión de contcto). os fbricntes de rodmientos estblecen l conformidd que les prece más decud teniendo en cuent su propi eperienci y los resultdos de los ensyos. os rodmientos pueden ser: Conrd e máim cpcidd (más bols) Rdiles e reborde utolinentes e doble hiler Rodmientos e ols ngulres Unidireccionl idireccionl uple iles e Rodillos Rodillos Cilíndricos e gujs Rodillos Cónicos Rodillos Esféricos E OS RIES El rodmiento de bols más común se denomin Conrd. Este tipo de rodmiento es especilmente indicdo pr plicciones de lt velocidd. ISEÑO E MÁQUINS I

3 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO igur 2 - Rodmiento Conrd y montje del mismo. fin de umentr l cpcidd de crg rdil se utilizn los de máim cpcidd que son del tipo Conrd pero con más bols. El tipo de reborde es muy precido l de Conrd ecepto en que el nillo eterno es fácilmente seprble del conjunto. or ello utilizndo este tipo de rodmientos puede montrse por seprdo el nillo interno y eterno. Es evidente como puede verse en l siguiente figur que este tipo de rodmientos sólo soportn crgs iles en un dirección. igur 3 - Rodmiento de reborde. os rodmientos utolinentes compensn los deslinemientos producidos por l deformción del eje, deformción del soporte y deformción del lojmiento. Estos se dividen su vez en dos tipos, utolinentes internmente y utolinentes eternmente. diferenci de uno y otro tipo puede verse en l figur 4. El utolinente interno tiene como ventj su myor simplicidd y menor precio, pero como inconveniente su bj conformidd. Sin embrgo, el utolinente eterno es de lt conformidd pero cro por su complejidd ISEÑO E MÁQUINS I

4 2004 V. IO igur 4. Rodmiento utolinente. ) interno. ) eterno. os rodmientos de doble hiler eisten en csi todos los tipos menciondos hst hor, y presentn como ventj su myor cpcidd de crg, tnto rdil como il, siendo el efecto il el que es en relidd mucho más elevdo que en los de un hiler E OS NGURES or lo que se refiere los rodmientos de contcto ngulr tenemos en primer lugr el tipo unidireccionl que está diseñdo de tl modo que l líne de contcto entre ls bols y ls pists form un ángulo ddo con un plno perpendiculr l eje de rotción. El tipo bidireccionl soport esfuerzos en ls dos direcciones. Cundo se desen máim rigidez y máim resistenci l deslinemiento del eje, se emplen menudo rodmientos de bols de contcto ngulr montdos en pres en un disposición llmd duple. Est plicción es de un grn importnci en ls plicciones de máquin herrmient, y, en generl, en tod l mquinri en l que l precisión en l posición de un eje se de un grn importnci. os rodmientos fbricdos pr montjes duple tienen los ros rectificdos con un desplzmiento ( offset ) de mner que cundo se prietn firmemente entre sí los dos rodmientos de un pr, se estblece un precrg de form utomátic (debido l diferenci de nchur de los ros interno y eterno). En l siguiente figur se muestrn tres tipos de montje. igur 5 - Rodmiento de contcto ngulr en disposición duple. ). ). C) T. Montje (frente frente, directo): dmite crgs rdiles y de empuje de grn intensidd en mbs direcciones. Montje (dorso dorso, indirecto): tiene l máim rigidez de linemiento y tmbién es recomendble con crgs rdiles y de empuje grndes, en culquier de ls dos direcciones. ISEÑO E MÁQUINS I

5 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO Montje T (tndem): se emple cundo el empuje es siempre en l mism dirección. uesto que los dos rodmientos tienen sus funciones de empuje prlels en el mismo sentido, l precrg, si se requiere, debe logrrse de otr form E OS XIES or lo que se refiere los rodmientos iles están diseñdos pr soportr crgs iles purs. Cundo eiste demás un crg rdil, deberán colocrse decudmente. igur 6. Rodmiento de iles E ROIOS os rodmientos de rodillos sirven pr los mismos propósitos que los de bols, pero pueden soportr crgs mucho myores que los de bols de tmño similr y que tienen líne de contcto en lugr de punto de contcto. myorí de los rodmientos de rodillos no pueden soportr ls crgs iles de mgnitud significtiv, y con l ecepción del de rodillos cilíndricos deben operr velociddes menores que los rodmientos de bols. No obstnte, resisten ls crgs de choque mejor que los de bols. or lo que se refiere los rodmientos de rodillos cilíndricos, soportn un crg rdil myor que los de bols del mismo tmño debido su myor áre de contcto. Sin embrgo, requieren un configurción geométric csi perfect de pists y rodillos. Un ligero deslinemiento originrá que los rodillos se desvíen y se slgn de lineción. No soportn crgs iles. igur 7 - Rodmiento de rodillos cilíndricos ISEÑO E MÁQUINS I

6 2004 V. IO os rodmientos de gujs son quellos en los que l dimensión il de ls gujs o rodillos es mucho myor que l dimensión rdil. Son muy útiles cundo el espcio rdil es limitdo y tienen un cpcidd de crg rdil elevd. igur 8 - Rodmiento de rodillos de gujs. os rodmientos de rodillos cónicos están específicmente diseñdos pr soportr grndes crgs rdiles, grndes crgs iles y crgs iles y rdiles combinds velociddes que vn de moderds lts. sí mismo, están especilmente indicdos pr soportr choques. igur 9 - Rodmiento de rodillos cónicos. s genertrices de ls línes de roddur de ls pists y el eje del rodillo convergen en un punto común sobre el eje de rotción del rodmiento. Esto permite segurr un movimiento de roddur sin deslizmiento de los rodillos sobre ls pists. ISEÑO E MÁQUINS I

7 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO igur 10 - Rodmiento de rodillos cónicos. Convergenci de línes de roddur. os rodmientos de rodillos esféricos se emplen cundo se tienen fuertes crgs y deslinemientos. os elementos esféricos tienen l ventj de mplir su áre de contcto medid que l crg ument VI E ROMIENTO Se define l vid de un rodmiento como l durción de tiempo, o el número de revoluciones, que el rodmiento funcion hst que prece un desconche por ftig de un determind dimensión. ebido que los fenómenos de ftig en metles son tn solo controlbles de modo estdístico, es imposible predeterminr de modo ecto l vid de un rodmiento en concreto. Se emple hbitulmente l función de distribución de Weibull pr predecir l vid de los rodmientos pr un determindo nivel de fibilidd. Se conoce como vid de cálculo 10 l que el 90 por ciento de los rodmientos de un grupo prentemente idéntico igulrá o superrá ntes de que su grdo de ftig lcnce un criterio previmente definido. El vlor de 10 puede tmbién emplerse, con un 90 por ciento de fibilidd, pr epresr l vid que un rodmiento en concreto lcnzrá en uns determinds condiciones de funcionmiento. ebido l necesidd de estblecer un relción entre ls condiciones de referenci bjo ls cules se definen ls cpciddes de crg y ls reles de funcionmiento, se clcul l vid del rodmiento considerndo ls vribles dicionles que fectn su funcionmiento. ecución mplid pr el cálculo de l vid de un rodmiento es l siguiente: n donde: = : fctor de juste de l vid en función de l fibilidd 2 : fctor de juste de l vid en función del mteril de rodmiento 3 : fctor de juste de l vid en función de ls condiciones de trbjo 4 : fctor de juste de l vid en función de l vid útil requerid 10 : vid de Weibull clculd n : vid justd pr un fibilidd del (100-n) por ciento CTOR E JUSTE E VI EN UNCIÓN E III 1 Este prámetro permite trbjr con fibiliddes distints de l hbitul (90%). Si se multiplic 1 por l vid de cálculo 10, se obtiene l vid n que es l socid un porcentje de fibilidd R = 4, 48 ln R 2 / 3 CTOR E JUSTE E VI EN UNCIÓN E MTERI 2 r rodmientos Timken, fbricdos prtir de ceros ledos de lt clidd, en horno eléctrico y usndo colds refinds, se consider que 2 = ISEÑO E MÁQUINS I

8 2004 V. IO En cso de que los rodmientos estén fbricdos prtir de ceros refundidos l vcío en hornos de electrodo consumible, o bien de ceros refundidos por electro - escori, se podrá umentr el vlor del fctor 2, y que l clidd ecepcionl de cero (inclusiones de impurezs en menor número y de tmño más reducido que los ceros estándr) permite umentr l vid de los rodmientos cundo el origen determinnte de l ftig son ls inclusiones no metálics del cero. CTOR E JUSTE E VI EN UNCIÓN E VI ÚTI REQUERI 4 r l Compñí Timken, el criterio límite pr definir l ftig de un rodmiento es l prición en él de un áre desconchd de 6mm 2. En este cso 4 =1. CTOR E JUSTE E VI EN UNCIÓN E S CONICIONES E TRJO 3 Este fctor introduce el efecto de ls diferentes condiciones mbientles de funcionmiento. 3 = 3k 3l 3m donde: 3k : fctor de juste de l vid en función de l zon de crg 3l : fctor de juste de l vid en función de l lubricción 3m : fctor de juste de l vid en función de l lineción 3k fctor función de l zon de crg Este fctor mide el efecto de l zon de crg. zon de crg de un rodmiento es el rco de sus pists que soport esfuerzo, medido en grdos. Este vlor gurd un proporción direct con el número de rodillos que se reprten l crg del rodmiento. mplitud de l zon de crg depende del juego o de l precrg: ISEÑO E MÁQUINS I

9 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO igur 11. Vriciones de l zon de crg bjo fuerzs eclusivmente rdiles. 3k = 1 Es el vlor que se sume en los cálculos de vid de ctálogo, 10, suponiendo un tmño de zon de crg mínimo de 180º. 3k 1 Será función del juego o precrg, y su vlor ecto requiere un nálisis. 3m fctor función de l lineción Este fctor mide el efecto de l deslineción entre ls pists interior y eterior de un rodmiento de rodillos cónicos. 3m = 1 Es el vlor que se sume en los cálculos de vid de ctálogo, 10, suponiendo que l lineción es igul o mejor que l de ls condiciones de referenci pr obtener ls cpciddes de crg, es decir 0,0005 rdines. 3m < 1 Será función de l deslineción, y su vlor ecto requiere un nálisis ISEÑO E MÁQUINS I

10 2004 V. IO igur 12. eslineción. 3l fctor función de l lubricción siguiente ecución puede proporcionr un modo sencillo de clculr el fctor de lubricción y evlur su influenci en l vid de los rodmientos. 3 l donde: = C g C C C l j s C C g : fctor función de l geometrí C l : fctor función de l crg C s : fctor función de l velocidd C v : fctor función de l viscosidd C j : fctor función de l zon de crg C g - ctor función de l geometrí v Este fctor se list pr cd referenci en ls tbls de dtos técnicos. El fctor C g es idéntico pr todos los rodmientos dentro de un mism serie. No se utilizrá este fctor en los csos en los que se empleen rodmientos de ctegorí Cl - ctor función de l crg 2.1. C l = 0,3131 siendo l fuerz il en cd rodmiento, clculd según el método descrito en el prtdo ISEÑO E MÁQUINS I

11 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO Será necesrio estudir tods ls fuerzs presentes en un determindo eje, pr con ells clculr ls recciones rdiles resultntes en cd rodmiento ( r, r ), y un fuerz il etern ( e ) entre ellos, ntes de obtener l fuerz il en cd rodmiento. Cj - ctor función de l zon de crg Se clculrá primero el vlor X, siendo r X = K Si X>2,13 entonces C j =0,690 (zon de crg=180º) Si X<2,13 entonces C j se obtendrá medinte l figur 13: rpm. igur 13. ctor función de l zon de crg del rodmiento pr ls csos en los que ést se superior 180º (X<2,13) C = s Cs - ctor función de l velocidd ( n) 0, 6136 siendo n l velocidd rotcionl bsolut de l pist interior respecto l eterior, medid en Cv - ctor función de l viscosidd C v = (viscosidd cinemátic) 0,7136 donde se emple l viscosidd cinemátic, en Censtistokes (cst), l tempertur de funcionmiento del lubricnte. Este vlor puede estimrse emplendo el gráfico de l figur ISEÑO E MÁQUINS I

12 2004 V. IO igur 14. ubricción El trdicionl de clculr l vid de un rodmiento se bs en ls fórmuls enuncids previmente. El modo en que ls crgs dinámics rdiles equivlente son clculds por cd uno de los dos métodos puede originr veces ligers diferencis, que se centún en ls ecuciones pr el cálculo de l vid, l estr en ells ls crgs fectds del eponente 10/3. or ello, ls comprciones entre ls vids de los rodmientos sólo pueden ser relizds si estos vlores se hn clculdo 6.3. CRG EN OS ROMIENTOS os eperimentos muestrn que dos grupos de rodmientos idénticos ensydos bjo crgs diferentes 1 y 2 tendrán ls vids respectivs 1 y 2 tles que: 1 2 = (1) 2 1 donde es l vid en millones de revoluciones o vid en hors de trbjo un velocidd constnte dd. Trdicionlmente, l vid puede clculrse prtir de l ecución (1) pr rodmientos bjo crg rdil o crg combind. En este último cso es necesrio clculr l crg dinámic rdil equivlente. Se define como crg equivlente l crg estcionri rdil que plicd un rodmiento que gir drí l mism vid que si se le somete ls condiciones de crg y rotción reles (en l cul entrn evidentemente tnto los esfuerzos rdiles como iles). ISEÑO E MÁQUINS I

13 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO El prámetro C se define como cpcidd dinámic rdil básic de crg o cpcidd dinámic específic. Es l crg rdil constnte que puede soportr un grupo de rodmientos, prentemente idénticos, hst un vid nominl determind. =3 pr rodmientos de bols =10/3 pr rodmientos de rodillos C = (2) El método ISO (ISO 281) En este cso: 10 / 3 C = (revoluciones) (2.1) - 10 : vid de cálculo o de ctálogo (epecttiv de vid con el 90% de probbilidd) - C 1 : cpcidd de crg dinámic rdil básic de un rodmiento de un hiler de rodillos pr un vid 10 de 1 millon de revoluciones - : crg dinámic rdil equivlente El método TIMKEN En este cso: 10 / 3 C = (revoluciones) (2.1) - 10 : vid de cálculo o de ctálogo (epecttiv de vid con el 90% de probbilidd) - C 90 : cpcidd de crg dinámic rdil básic de un rodmiento de un hiler de rodillos pr un vid 10 de 90 millones de revoluciones (3000 hors 500 rpm) - : crg dinámic rdil equivlente Se define como cpcidd estátic rdil básic de crg o cpcidd estátic específic C 0 como l crg rdil que corresponde un tensión de contcto máim en el centro de l genertriz de los rodillos de un rodmiento que no gir y que tiene un zon de crg de 180º. El tmño del rodmiento se deberá seleccionr en bse su cpcidd de crg estátic y no en bse su vid en cd uno de los siguientes csos: Cundo se trt de un rodmiento estcionrio sometido crgs continus o intermitentes (choques) Cundo el rodmiento efectú lentos movimiento de oscilción o lineción bjo crg Cundo el rodmiento gir bjo crg velociddes muy bjs y sólo se necesit lcnzr un vid cort Cundo el rodmiento gir y tiene que soportr elevds crgs de choque durnte un frcción de revolución, demás de ls crgs de trbjo normles ISEÑO E MÁQUINS I

14 2004 V. IO os fbricntes de rodmientos publicn designciones de los rodmientos un cierto número de hors de vid útil un velocidd especificd. compñí Timken, por ejemplo, design los rodmientos que fbric pr 3000hors un velocidd de 500rpm. Esto corresponde un vid 10 de 90 millones de revoluciones. compñís G y SK designn los rodmientos que fbric pr un vid 10 de 1 millón de revoluciones Sen: C 10 : cpcidd rdil nominl de ctálogo (KN). R : vid nominl de ctálogo (h) correspondiente un confibilidd del 90%. n R : velocidd nominl de ctálogo (rpm) : crg de diseño rdil requerid (KN) : vid de diseño requerid (h) n : velocidd de diseño requerid (rpm) sí, El número totl de revoluciones de diseño es: N N R = 60 n revs (3) = 60 n revs (4) Y por lo tnto, R R C 10 N 1/ n 60 1/ = N = (5) R R nr UNCIÓN E ISTRIUCIÓN E WEIU R ROMIENTOS nteriormente se h citdo l vid 10, que corresponde un confibilidd del 90%. Cundo se requiere un nivel de confinz distinto, se emple l distribución de Weibull pr clculr l vid correspondiente dicho nivel pr un crg constnte. Si l vid se epres dimensionlmente como: b 0 R = ep (6) θ 0 donde: R: confinz : vrible de vid dimensionl 0 : vlor de l vrible grntizdo o mínimo = 10, entonces: θ: prámetro crcterístico correspondiente l percentil de l vrible b: prámetro de form que control l dispersión ISEÑO E MÁQUINS I

15 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO ISEÑO E MÁQUINS I Consideremos que l crg, velocidd y nivel de confinz de diseño difieren de los vlores de ctálogo. igur 15 - ines de contorno de confinz constnte. El punto represent l cpcidd de crg de ctálogo C 10 pr =/ 10 =1. El punto es el punto en el que el nivel de confinz R desedo se produce pr l crg C 10. El punto es el punto donde el nivel de confinz desedo posee un vid de diseño = / 10. e l epresión (1), pr un mismo nivel de confinz: = uego: 1/ = (7) lo lrgo de l líne de crg constnte se plic l ecución (6): θ = b 0 0 ep R (8) espejndo : ( ) b 1/ 0 0 R 1 n θ + = (9) Sustituyendo en (7) l epresión nterior: ( ) 1/ b 1/ 0 0 1/ R 1 n θ + = = (10) uesto que =C 10

16 2004 V. IO C 10 0 ( θ ) 0 1/ = 1/ b (11) + 1 n R r rodmientos de bols y rodillos cilíndricos: os prámetros de distribución de Weibull son: 0 : 0.02 θ- 0 : b: sí, ls epresiones nteriores se reescriben designndo l vid correspondiente l nivel de confinz R desedo: C 10 = (12) n n [ n( 1/R) ] 1/ [ n( 1/ R) ] 1 / p R R 10 = 1 / (13) donde C 10 es l cpcidd de crg rdil de ctálogo que corresponde R hors de vid l velocidd nominl de n R rpm y donde es l crg rdil de diseño correspondiente l durción requerid de hors un velocidd de diseño de N rpm y un confibilidd R. r rodmientos de rodillos cónicos: 4.48 n n [ n( 1/ R) ] 3 / 10 R R R = 1 / 1.5 (14) ISEÑO E MÁQUINS I

17 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO 6.5. SEECCIÓN E ROMIENTOS El proceso de selección de rodmientos sigue el siguiente esquem: igur 16 - roceso de selección de un rodmiento SEECCIÓN E ROMIENTOS E OS Y ROIOS CIÍNRICOS jo crgs iles y rdiles combinds, se define l crg rdil equivlente como el máimo de los dos vlores siguientes: = V = X + Y r r (15) donde r es l crg rdil plicd y l crg il plicd. V se define como fctor de rotción, y sirve pr corregir ls diverss condiciones de rotción. r el cso de giro del ro interior V=1. r el cso de giro de ro eterior V=1.2, y que l vid ftig se reduce en est condición. os rodmientos utolinentes son un ecepción, y que tienen V=1 en culquier cso. os fctores X e Y dependen dependen de l geometrí del rodmiento, ISEÑO E MÁQUINS I

18 2004 V. IO Tbl 1 - t =V R SEECCIÓN E ROMIENTOS E ROIOS CÓNICOS: Un rodmiento de rodillos cónicos es cpz de soportr crgs rdiles y iles. ún cundo no ctúe un crg etern il, l crg rdil inducirá un rección de empuje dentro del rodmiento debido l conicidd de los rodillos. r evitr l seprción entre pists y rodillos, debe precer un fuerz de empuje (il) de igul mgnitud pero opuest. Un form de generrl es empler dos rodillos cónicos en un mismo eje. Estos pueden instlrse en montje directo o indirecto Cundo tn solo se plic un crg rdil l rodmiento, l rección il inducid por el rodmiento, consecuenci de l propi conicidd de éste, será: 0,47 r = (16) K donde K el el cociente de l cpcidd de crg rdil y l cpcidd de crg il. Conforme l conicidd ument, el fctor K disminuye. El vlor de K es proimdmente 1.5 pr rodmientos rdiles y 0.75 pr rodmientos de grn contcto ngulr. siguiente figur muestr un montje típico de dos rodmientos sometidos l fuerz de empuje e. s recciones rdiles se clculn tomndo momentos respecto los centros de crg efectiv. igur 17 - ) Montje indirecto ) Montje directo ISEÑO E MÁQUINS I

19 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO crg rdil equivlente que ctú en cd cojinete es: 0,47 r = 0.4 r + K + e (17) K 0,47 r = 0.4 r + K e (18) K Si l crg rdil rel en lguno de los rodmientos es myor que el vlor correspondiente de crg rdil equivlente, entonces se emple l crg rdil rel en lugr de l equivlente. En cso de que el esfuerzo il esté plicdo en l crcs en lugr del eje, pr los sentidos de e dibujdos en l figur nterior, deberemos doptr un signo negtivo de e en ls epresiones presentds pr el cálculo de l crg rdil equivlente. Obsérvese que l cpcidd de soportr crgs iles en un sentido u otro está determind por el hecho de tender ensmblr el montje del rodmiento como muestr l figur inferior: igur 18. Otro modo pr el cálculo de l crg rdil que ctú en los rodmientos y es el que se define en l tbl inferior. Obsérvese en este cso tmbién debe tenerse en cuent l plicción de l crg e en crcs/eje y su signo correspondiente pr ls figurs mostrds ISEÑO E MÁQUINS I

20 2004 V. IO Crgs rdiles y iles combinds Condición de crg il 1 Método ISO Condición de crg il 2 Condición de crg il 1 Método Timken Condición de crg il 2 0, 5 r 0, 5 Y Y r + e Crg il totl sobre el rodmiento, = , 5 r 0, 5 > Y Y r + e Crg il totl sobre el rodmiento r r e Y Y 0, r, r = 0 5 Y Y = 5 Crg rdil dinámic equivlente si e, = r r si > e, r = 0, 4 = r r Vid 10 + Y, = 0 5 e Crg rdil dinámic equivlente = r si e, = r r si > e, r = 0, 4 r + Y 0, 47 r 0, 47 K K r + e Crg il totl sobre el rodmiento, = = 47 0, 47 r 0, 47 > K K r + e Crg il totl sobre el rodmiento, = 0 47 r r e K K 0, r, r = 0 47 K K Crg rdil dinámic equivlente = 0, 4 r + K si <, = r r = r Vid 10 e Crg rdil dinámic equivlente = r = 0, 4 r + K si r, = r / C 1 = (hors) 60n 10 / C 1 = (hors) 60n 10 / 3 C = (hors) n 10 / 3 C = (hors) n ISEÑO E MÁQUINS I

21 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO Únicmente crgs iles Condición de crg il Crg il Condición de crg il Crg il = e = 0 Crg dinámic equivlente = Y = 0 = e = 0 = e = 0 Crg equivlente dinámic = e = Vid / C 1 = (hors) 60n 10 / C 1 = (hors) 60n Vid / 3 C = (hors) n 10 / 3 C = (hors) n Tbls 2 y NÁISIS E CICOS E CRG Cundo un rodmiento se somete un ciclo de crg, se clcul l crg rdil equivlente prtir de l siguiente epresión: = i= j i= 1 i n i= j i i= 1 T i i T n 1/ (19) donde n es l velocidd nominl del ctálogo, i es l crg rdil equivlente en el i-ésimo evento, T i es el periodo del i-ésimo evento, y n i es l velocidd del i-ésimo evento URICCIÓN s superficies de contcto de los rodmientos tienen un movimiento reltivo de roddur y deslizmiento. Si l velocidd reltiv de ls superficies deslizntes es lo suficientemente elevd, entonces l cción del lubricnte es hidrodinámic. Si l velocidd reltiv es lo suficientemente pequeñ como pr sumir contcto rodnte puro, l lubricción es elstohidrodinámic. Cundo un lubricnte qued trpdo entre dos superficies en contcto rodnte, se origin un incremento enorme de l presión intern de l películ de lubricnte. ero como l viscosidd del ISEÑO E MÁQUINS I

22 2004 V. IO lubricnte depende de form eponencil de l presión, se produce tmbién un incremento enorme en l viscosidd del lubricnte. os objetivos de un lubricnte de rodmientos son: ormr un películ de lubricnte entre ls superficies desliznte y rodnte yudr distribuir y disipr el clor Impedir l corrosión de ls superficies del rodmiento roteger ls piezs contr prtículs etrñs. Como lubricntes pueden emplerse tnto grs como lubricntes: Grs tempertur se inferior 110ºC velocidd es bj Se requiere protección especil contr l entrd de prtículs etrñs Se desen lojmientos sencillos pr rodmientos Es necesrio operr durnte periodos lrgos sin mntenimiento ceite tempertur es elevd velocidd es lt Se emplen fácilmente retenes de ceite El tipo de rodmiento no es propido pr l lubricción con grs El rodmiento se lubric desde un sistem centrl que sirve tmbién pr otrs piezs de máquins 6.8. MONTJE Y OJMIENTO El problem de montje más común es cundo se requiere un rodmiento en cd etremo del eje. r tl diseño se puede empler un rodmiento de bols en cd ldo, un rodmiento de rodillos cónicos en cd ldo, o un rodmiento de bols en un etremo y otro de rodillos cilíndricos en el otro. Generlmente, uno de los rodmientos tiene l función dicionl de situr ilmente el eje. figur siguiente muestr un solución muy frecuente este problem. os ros interiores se poyn contrs los hombros del eje y se mntienen en posición medinte tuercs redonds enroscds en el eje. El ro eterior del cojinete de l izquierd se poy contr el reborde del lojmiento y se mntiene en posición medinte un dispositivo que no prece en l figur. El ro eterior del rodmiento de l derech flot en el lojmiento. igur 19. Eisten vriciones posibles l solución dd en l figur nterior. or ejemplo, l función del hombro del eje puede obtenerse tmbién medinte nillos de retención o espcidores. s tuercs redonds pueden reemplzrse con retenes o rndels que se fijn medinte chvets El hombro de un lojmiento puede reemplzrse con un retén; el ro eterior del rodmiento puede tener un ISEÑO E MÁQUINS I

23 TO. INGENIERÍ MECÁNIC, ENERGÉTIC Y E MTERIES 2004 V. IO rnur pr dmitir un nillo de retención o puede usrse un ro eterior con brid. fuerz ejercid contr el ro eterior del rodmiento de l izquierd generlmente lo ejerce l piez de cubiert. Si no ctún fuerzs de empuje, el ro puede mntenerse en su lugr medinte nillos de retención. figur siguiente muestr otro sistem en el que los ros interiores se poyn contr hombros de eje como ntes, pero no se requieres dispositivos de retención. Con este método los ros eteriores quedn fijdos completmente. Esto elimin ls rnurs o roscs que originn concentrción de tensión en el reslte, pero requiere dimensiones preciss en l dirección il. desventj principl de este sistem es que si l distnci entre los rodmientos es grnde, el umento de l tempertur durnte l operción puede diltr el eje lo suficiente pr destruir los rodmientos. igur 20. Con frecuenci es necesrio empler dos o más rodmientos en un mismo etremo de un eje. or ejemplo, se podrín empler dos rodmientos pr obtener un rigidez dicionl o myor cpcidd de crg o bien pr tener un eje en voldizo. Ejemplos se muestrn en l siguiente figur. Est disposición se reliz bien con rodmientos de rodillos cónicos o de bols. En culquier cso, el efecto del montje es precrgr los rodmientos en dirección il. igur 21. Generlmente los rodmientos se instln con juste presión en el ro girtorio y se interior o eterior. El ro fijo se mont con juste desliznte. Esto permite que el ro estcionrio se muev ligermente consiguiendo en funcionmiento un desgste más uniforme RECRG El objeto de l precrg es eliminr l holgur intern de los rodmientos con objeto de umentr l vid ftig y disminuir l inclinción del eje en el rodmiento. eben seguirse ls recomendciones ISEÑO E MÁQUINS I

24 2004 V. IO de los fbricntes l determinr l precrg, puesto que un vlor demsido lto producirá un fllo premturo INEMIENTO En bse l eperienci, el deslinemiento dmisible en los rodmientos de rodillos cónicos y cilíndricos se limit rdines. Con rodmientos de bols esféricos, el deslinemiento no debe eceder de rdines. En el cso de rodmientos de bols de rnur profund, el intervlo dmisible de deslinemiento es de rdines. vid de un rodmiento disminuye significtivmente cundo se eceden los límites de deslinemiento permisible OJMIENTOS r evitr l entrd de polvo, suciedd,... y retener el lubricnte, el montje de un rodmiento debe incluir un correcto selldo. ISEÑO E MÁQUINS I