Diseño de disposiciones de rodamientos

Transcripción

1 Diseño de disposiciones de rodmientos Influencis Diseño de disposiciones de rodmientos Ls exigencis más importntes del diseño de rodmientos son: lrg durción de servicio, lt fibilidd y rentbilidd. Pr lcnzr ests mets, los ingenieros de diseño recopiln en especificciones ls condiciones que influyen en el rodmiento y ls exigencis que deben lcnzrse. No sólo deben seleccionrse el tipo, diseño y disposición de rodmientos decud; tmbién ls prtes dycentes, es decir el eje, lojmientos y piezs de fijción, obturción y sobre todo l lubricción, deben estr dptdos los prámetros indicdos en ls especificciones. Los psos pr diseñr un disposición de rodmientos generlmente siguen el mismo orden. Primero debe efecturse un excto reconocimiento de todos los fctores de influenci. Luego, se elige el tipo, l disposición y el tmño de los rodmientos y se revisn ls lterntivs. Finlmente se determin l disposición complet de rodmientos en el plno de diseño donde se definen los dtos de los rodmientos (dimensiones principles, tolerncis, juego del rodmiento, jul, denominciones brevids) ls prtes dycentes (tolerncis de juste, fijciones, obturciones) y l lubricción. Tmbién se consider el montje y el mntenimiento. Pr elegir l disposición de rodmientos más económic, debe comprrse el grdo en que cd solución lterntiv soport los fctores de influenci sí como los costes totles. Influencis Deben conocerse los siguientes dtos: Máquin / dispositivo y lugr de montje de los rodmientos (croquis) Condiciones de servicio (crg, velocidd, espcio de montje, tempertur, condiciones mbientles, disposición del eje, rigidez de ls prtes dycentes) Exigencis (durción, precisión, ruido, rozmiento y tempertur de servicio, lubricción y mntenimiento, montje y desmontje) Dtos comerciles (plzos, cntidd de piezs) Antes de diseñr l disposición de los rodmientos, deben evlurse los siguientes fctores de influenci: Crg y velocidd Qué crgs rdiles y xiles existen? Cmbi l dirección? Cuál es l velocidd de giro? Cmbi el sentido de giro? Pueden producirse crgs de choque? Debe considerrse l relción entre crg y velocidd y sus porcentjes de tiempo en el dimensiondo? Espcio de montje Hy un zon de montje especificd? Es posible cmbir ls dimensiones sin perjudicr el funcionmiento de l máquin? Tempertur Qué tempertur mbiente hy? Hy que contr con un clentmiento o refrigerción externo (grdiente térmico entre los ros de los rodmientos)? Qué vriciones longitudinles por diltción térmic cbe esperr (rodmiento libre)? Condiciones mbientles Existe elevd humedd mbientl? Conviene proteger los rodmientos contr suciedd? Existen medios gresivos? Se trnsmiten vibrciones sobre los rodmientos? Disposición del eje En cuál de ls tres disposiciones horizontl, verticl o inclind se encuentrn los ejes? Rigidez de ls prtes dycentes Deben considerrse deformciones del soporte? Cbe esperr deslineciones de los rodmientos originds por flexión del eje? Vid Qué vid se exige? Es posible comprr l presente disposición de rodmientos con otr y probd (vid nominl L h, fctor de esfuerzos dinámicos f L )? Debe efecturse un cálculo de vid mplido (que siempre será preferible por sus resultdos más precidos ls condiciones de servicio reles)? Precisión Hy grndes exigencis en precisión de giro, p.e. en poyos pr máquins-herrmient? Ruido Se exige un funcionmiento muy silencioso, p.e. en motores eléctricos de prtos electrodomésticos? Rozmiento y tempertur de servicio Se exige un pérdid de energí reducid? Conviene limitr el umento de tempertur pr no perjudicr l precisión? FAG 10 Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

2 Diseño de disposiciones de rodmientos Influencis Progrms pr PC Lubricción y mntenimiento Existen especificciones sobre el tipo de lubricción del rodmiento, p.e. lubricción por bño o circulción de ceite? Es necesrio evitr l fug de lubricnte pr que l clidd del producto no se perjudique, p.e. en l industri limentici? Se h previsto un sistem centrl de lubricción? Los rodmientos deben ser sin mntenimiento? Montje y desmontje Se necesitn dispositivos de montje especiles? El ro interior se mont sobre un eje cónico o cilíndrico? Los rodmientos deben montrse directmente sobre el eje o fijrlos con mnguitos de montje o desmontje? Hy frecuentes desmontjes, p.e. en los poyos de lmindores? Dtos comerciles Qué demnd existe? Cuándo se necesitn los rodmientos? Es posible utilizr ls ejecuciones básics(ver list de precios FAG) suministrbles corto plzo? Se necesitn vrintes del diseño básico del rodmiento o nuevos diseños pr condiciones de servicio especiles? L oficin de FAG le indicrá precio y plzo de estos rodmientos. Ests influencis son tenids en cuent pr cd uno de los siguientes psos de diseño de un disposición de rodmientos Elección del tipo de rodmiento Elección de l disposición del rodmiento Determinción del tmño del rodmiento (vid, fctor de seguridd estátic) Definición de dtos del rodmiento Diseño de ls prtes dycentes Lubricción y mntenimiento Montje y desmontje En l myorí de los csos los costes ocsiondos por el diseño del rodmiento son reltivmente bjos porque se provechn ls experiencis dquirids con disposiciones precids. Ls indicciones del ctálogo se refieren ests plicciones. Nuevos diseños o condiciones extrems muchs veces suponen cálculos o medids constructivs más mplis que no pueden presentrse en este ctálogo. En tles csos deben solicitrse los servicios de FAG. Tmbién están disponibles publicciones especilizds pr muchos cmpos de plicción. Están indicds en vrios lugres del ctálogo. Progrms pr PC L versión 1.1 del ctálogo electrónico de rodmientos FAG está bsdo en este ctálogo impreso. El progrm en CD-ROM, demás, es más eficiente y ventjoso pr el usurio. El usurio es llevdo l mejor solución segur y rápidmente trvés de diálogos y horr trbjo y tiempo de otro modo necesrio en buscr, seleccionr y clculr rodmientos. Código de pedido: CD41520/3D-E. Bjo demnd, estrá disponible un CD-ROM pr selección y cálculo de rodmientos pr un poyo, un eje o un sistem de ejes. Detlles de los progrms pr PC pueden encontrrse en l sección Progrm de servicios FAG, págin 689 y siguientes. 11 FAG Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

3 Tipos de rodmientos Rodmientos de bols Selección del tipo de rodmiento El progrm de suministro FAG contiene un multitud de tipos de rodmientos que permite l proyectist seleccionr el tipo más propido pr sus necesiddes. Rodmientos de bols y rodmientos de rodillos se distinguen por el tipo de elementos rodntes. Ls siguientes tbls muestrn lgunos ejemplos Rodmientos de bols Rodmiento rígido de bols Rodmiento de un hiler Rodmiento de bols de contcto bols de contcto ngulr, ngulr de doble hiler Rodmiento con cutro cminos de roddur Rodmiento oscilnte de bols Rodmiento xil de bols, de simple Rodmiento xil de bols, Rodmiento xil de bols efecto de doble efecto de contcto ngulr, de doble efecto FAG 12 Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

4 Tipos de rodmientos Rodmientos de rodillos Rodmientos de rodillos Rodmiento de rodillos cilíndricos, Rodmiento de rodillos cilíndricos, Rodmiento de rodillos cilíndricos, de un hiler de doble hiler lleno de rodillos Rodmiento de rodillos cónicos Rodmiento oscilnte de rodillos, Rodmiento oscilnte tipo E de un hiler Rodmiento xil de rodillos cilíndricos Rodmiento xil oscilnte de rodillos 13 FAG Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

5 Tipos de rodmientos Crg rdil En los cudros sinópticos de ls págins están recopilds ls crcterístics más importntes de cd tipo de rodmiento. Antes de decidirse por un cierto tipo deberán sopesrse muchos criterios. Por ejemplo, muchs exigencis pueden lcnzrse con rodmientos rígidos de bols. Pueden soportr crgs rdiles y xiles medis, son propidos pr muy elevds velociddes y girn silenciosmente. Tmbién están disponibles rodmientos rígidos de bols con tps de protección y tps de obturción. Debido su fvorble precio, son más utilizdos que otros rodmientos. Informciones más detllds sobre ls propieddes de los tipos de rodmientos y sobre ls posibles ejecuciones se dn en los textos preliminres l principio de cd sección de tbls. Crg rdil Los rodmientos que principlmente hn de soportr crgs rdiles, se llmn rodmientos rdiles. Tienen un ángulo de contcto nominl de α Los rodmientos de rodillos soportn myores crgs rdiles que los rodmientos de bols de igul tmño. Los rodmientos de rodillos cilíndricos tipo N y NU únicmente resisten crgs rdiles. Los otros tipos de rodmientos rdiles soportn crgs rdiles y xiles. Rodmientos rdiles con un ángulo de contcto nominl α 0 45 principlmente pr crgs rdiles = rodmiento rígido de bols, b = rodmiento de bols de contcto ngulr, c = rodmiento de rodillos cilíndricos NU, d = rodmiento de rodillos cónicos, e = rodmiento oscilnte de rodillos α 0 =0 α 0 = < 45 α 0 =0 α 0 = < 45 α 0 = < 45 b c d e FAG 14 Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

6 Tipos de rodmientos Crg xil Crg xil Los rodmientos que principlmente hn de soportr crgs xiles (rodmientos xiles), tienen un ángulo de contcto nominl α Según su diseño, los rodmientos xiles de bols y los rodmientos xiles de bols de contcto ngulr son cpces de bsorber fuerzs xiles en sentido único o en mbos sentidos. Cundo existen fuerzs xiles muy elevds, se prefieren rodmientos xiles de rodillos cilíndricos o rodmientos xiles oscilntes de rodillos. Los rodmientos xiles oscilntes de rodillos y los rodmientos xiles de bols de contcto ngulr, de simple efecto, bsorben crgs combinds xiles y rdiles. Los demás tipos de rodmientos xiles solmente bsorben crgs xiles. Rodmientos xiles con un ángulo de contcto nominl de α 0 45 principlmente pr crgs xiles = rodmiento xil de bols, b = rodmiento xil de bols de contcto ngulr, c = rodmiento xil de rodillos cilíndricos, d = rodmiento xil oscilnte de rodillos. α0 =90 α0 =90 α 0 >45 α 0 >45 b c d 15 FAG Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

7 Tipos de rodmientos Compensción de ls vriciones longitudinles Compensción de ls vriciones longitudinles dentro del rodmiento Por regl generl un eje tiene un poyo fijo y otro libre. El poyo libre compens ls tolerncis longitudinles y ls diltciones térmics Los rodmientos libres ideles son los rodmientos de rodillos cilíndricos tipo N y NU. En estos rodmientos, ls vriciones longitudinles se compensn en el propio rodmiento. Los ros pueden fijrse firmemente. Compensción de ls vriciones longitudinles medinte juste desliznte Tmbién los rodmientos no despiezbles, tles como los rodmientos rígidos de bols y los rodmientos oscilntes de rodillos, se utilizn como rodmientos libres. En tl cso, uno de los ros tiene un juste desliznte y no necesit ningún poyo xil, por lo que el ro exterior puede desplzrse en el gujero del soporte o el ro interior sobre el eje. El juste desliznte en el gujero del soporte posibilit el desplzmiento (s) del rodmiento rígido de bols () o del rodmiento oscilnte de rodillos (b) s s b El rodmiento de rodillos cilíndricos posibilit el desplzmiento (s) en el rodmiento El juste desliznte en el eje posibilit el desplzmiento (s) del rodmiento rígido de bols () o del rodmiento oscilnte de rodillos (b) s s s b FAG 16 Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

8 Tipos de rodmientos Rodmientos despiezbles Precisión Rodmientos despiezbles Se hbl de rodmientos despiezbles cundo los ros pueden montrse por seprdo. Esto es ventjoso cundo mbos ros tienen juste fijo. Ejemplos: rodmientos con cutro cminos de roddur, rodmientos de bols de contcto ngulr de doble hiler con ro interior prtido, rodmientos de rodillos cilíndricos, rodmientos de rodillos cónicos, rodmientos xiles de bols, rodmientos xiles de rodillos cilíndricos y rodmientos xiles oscilntes de rodillos. Rodmientos no despiezbles: rodmientos rígidos de bols, rodmientos de bols de contcto ngulr de un hiler, rodmientos oscilntes de bols y rodmientos oscilntes de rodillos, de un y doble hiler. Precisión Pr l myorí de plicciones, es suficiente con rodmientos de precisión dimensionl y de giro normles (clse de tolerncis PN). Cundo hy myores exigencis, por ejemplo en husillos de máquins-herrmient, los rodmientos deben tener un precisión myor. Ls clses de tolerncis P6, P6X, P5, P4 y P2 están normlizds. Pr lgunos tipos rodmientos existen ls clses de tolerncis P4S, SP y UP normlizds en ls fábrics de FAG. FAG suministr los siguientes rodmientos con myor precisión: rodmientos pr husillos, rodmientos de rodillos cilíndricos y rodmientos xiles de bols de contcto ngulr (ver publicción no. AC Super Precision Berings ). En los textos precedentes ls tbls se indicn ls diferentes clses de tolerncis disposición. Rodmiento despiezble de rodillos cilíndricos (), rodmiento de rodillos cónicos (b) y rodmiento xil de bols (c) b c Rodmiento no despiezble rígido de bols (), rodmiento oscilnte de bols (b) y rodmiento oscilnte de rodillos (c) b c 17 FAG Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

9 Tipos de rodmientos Compensción de errores de lineción Velociddes Funcionmiento silencioso Compensción de errores de lineción En l mecnizción de los sientos de un eje o un soporte pueden producirse errores de lineción, prticulrmente si los sientos no se hn mecnizdo en un sujeción. Hy que contr con deslineciones sobre todo cundo se usn soportes individules, como p.e. soportes brid o soportes prtidos. Los ldeos entre los ros del rodmiento cusdos por ls flexiones del eje como resultdo de l crg de servicio tmbién producen deslineciones. Los rodmientos uto-linebles, como los rodmientos oscilntes de bols, rodmientos oscilntes de un hiler de rodillos y los rodmientos xiles y rdiles oscilntes de rodillos pueden compensr deslineciones y ldeos. Estos rodmientos tienen un cmino de roddur cóncvoesférico en el ro exterior que permite osculr l ro interior junto con los elementos rodntes. El ángulo de dptción de estos rodmientos depende del tipo, del tmño y de l crg. Los rodmientos con nillo de sujeción y rodmientos xiles de bols con contrplc tienen un superficie exterior esféric que les permite dptrse durnte el montje en el gujero cóncvo-esférico del soporte. Los vlores permisibles del ángulo de dptción deben tomrse de los textos precedentes pr los diferentes tipos de rodmientos. Velociddes Ls velociddes de referenci y límite mencionds en ls tbls, indicn si los rodmientos son propidos pr elevds revoluciones. Ls myores velociddes se lcnzn con rodmientos de un hiler con muy poco rozmiento. Bjo un solicitción crg purmente rdil son los rodmientos rígidos de bols y bjo solicitción crg combind los rodmientos de bols de contcto ngulr. Los siguientes fctores ejercen un influenci positiv sobre l ptitud pr elevds velociddes de los rodmientos: elevd precisión dimensionl y de giro de los rodmientos y sus prtes dycentes, lubricción por refrigerción y tipos y mteriles especiles de ls juls. Ls velociddes permisibles pr rodmientos xiles son menores que ls de los rodmientos rdiles. Ver cpítulo Aptitud pr lts velociddes en l págin 87 pr más informción. Funcionmiento silencioso En máquins eléctrics pequeñs, máquins de oficin, prtos electrodomésticos etc., frecuentemente se exige un nivel de ruido muy bjo. Ests exigencis se stisfcen sobre todo con los rodmientos rígidos de bols FAG. Como estos rodmientos de por sí tienen un funcionmiento silencioso, no es necesrio prever un ejecución especil pr cumplir con ls exigencis. Es ventjoso prever un juste xil de los rodmientos con muelles. Rodmientos utolinebles: rodmiento oscilnte de un hiler de rodillos, (); rodmiento oscilnte de rodillos (b), rodmiento xil oscilnte de rodillos (c); rodmiento con nillo de sujeción (d) y rodmiento xil de bols con contrplc (e) con superficie exterior esféric b c d e FAG 18 Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

10 Tipos de rodmientos Agujero cónico Rodmientos obturdos Rigidez Rozmiento Agujero cónico Los rodmientos con gujero cónico pueden montrse directmente sobre un eje cónico, p. e. los rodmiento de rodillos cilíndricos de un y doble hiler en ejecución de precisión. Durnte el montje de estos rodmientos, puede justrse un juego rdil definido. un llendo de grs por el fbricnte están listdos en l págin 130 bjo Lubricción de rodmientos con grs. Los ejemplos más comunes son los rodmientos rígidos de bols de ls ejecuciones.2rsr (tps de obturción mbos ldos) y.2zr (tps de protección mbos ldos). Rodmientos con gujero cónico: = rodmiento de rodillos cilíndricos, de doble hiler; b = rodmiento oscilnte de bols con mnguito de montje; c = rodmiento oscilnte de rodillos con mnguito de desmontje b c Bjo moderds exigencis de precisión de giro los rodmientos oscilntes de bols, los rodmientos oscilntes con un o doble hiler de rodillos con gujero cónico se montn sobre un eje cilíndrico con yud de mnguitos de montje o de desmontje. El montje y el desmontje de estos rodmientos es muy fácil. Rodmientos obturdos FAG suministr rodmientos con obturiones uno o mbos ldos. Los rodmientos con tps de obturción (ver tmbién págin 125) o con tps de protección (ver tmbién págin 124) permiten diseñr construcciones sencills. Los rodmientos obturdos que están provistos con Rodmiento rígido de bols obturdo por mbos ldos con tps de obturción () y tps de protección (b) b Rigidez Por rigidez se entiende l deformción plástic en el rodmiento bjo crg. Sobre todo los poyos pr los husillos principles de ls máquinsherrmient y los poyos pr piñones requieren un rigidez muy elevd. Debido ls condiciones de contcto entre cuerpos rodntes y cminos de roddur, l rigidez de los rodmientos de rodillos es myor que l de los rodmientos de bols. Pr umentr l rigidez se precrgn los rodmientos, p. e. en el cso de rodmientos pr husillos (ver tmbién publ. FAG no. AC ). Rozmiento Además de l portción y l disipción de clor, el rozmiento es un fctor prticulrmente decisivo en l tempertur de servicio de los rodmientos. Ejemplos de rodmientos de bjo rozmiento son: los rodmientos rígidos de bols, los rodmientos de bols de contcto ngulr de un hiler y los rodmientos de rodillos cilíndricos con jul bjo crg rdil. En los rodmientos con obturción roznte, los rodmientos de rodillos cilíndricos llenos de rodillos y los rodmientos xiles de rodillos hy que contr con un rozmiento reltivmente elevdo. 19 FAG Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

11 Tipos de rodmientos Cudro sinóptico: Tipos de rodmientos y sus crcterístics Aptitud muy buen buen norml / ceptble Tipo de rodmiento limitd no decud / no plicble Crcterístics: Crg rdil Crg xil en mbs direcciones Compensción longitudinl en el rodmiento Compensción longitudinl con juste desliznte Rodmientos rígidos de bols Rodmientos de bols de contcto ngulr Rodmientos de bols de contcto ngulr, de doble hiler Rodmientos pr husillos Rodmientos con cutro cminos de roddur Rodmientos oscilntes de bols Rodmientos de rodillos cilíndricos NU, N NJ NUP, NJ + HJ NN NCF, NJ23VH NNC, NNF Rodmientos individules y rodmientos en tndem en un sentido ) pr montje por prejs b) pr bj crg xil FAG 20 Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

12 Rodmientos despiezbles Compensción de des lineciones Elevd precisión Aptitud pr elevds velociddes Funcionmiento silencioso Agujero cónico Obturción uno o mbos ldos Elevd rigidez Bjo rozmiento Rodmientos fijos Rodmientos libres c c e d f b b b b c) ptitud limitd pr montje por prejs d) tmbién con mnguitos de montje o desmontje e) solo crg xil f) muy bien en series estrechs 21 FAG Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

13 Tipos de rodmientos Cudro sinóptico: Tipos de rodmientos y sus crcterístics Aptitud muy buen buen norml / ceptble Tipo de rodmiento limitd no decud / no plicble Crcterístics: Crg rdil Crg xil en mbs direcciones Compensción longitudinl en del rodmiento Compensción longitudinl con juste desliznte Rodmientos de rodillos cónicos Rodmientos oscilntes de rodillos, de un hiler Rodmientos oscilntes de rodillos Rodmientos xiles de bols Rodmientos xiles de bols de contcto ngulr Rodmientos xiles de rodillos cilíndricos Rodmientos xiles oscilntes de rodillos Rodmientos con nillo de sujeción Rodmientos individules y rodmientos en tndem en un sentido ) pr montje por prejs c) limitd ptitud pr montje por prejs d) tmbién con mnguitos de montje o desmontje FAG 22 Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com

14 Rodmientos despiezbles Compensción de deslineciones Elevd precisión Aptitud pr elevds velociddes Funcionmiento silencioso Agujero cónico Obturción uno o mbos ldos Elevd rigidez Bjo rozmiento Rodmientos fijos Rodmientos libres c d d g g c g g) rodmientos con nillos de sujeción y xiles de bols con contrplc compensn deslineciones durnte el montje 23 FAG Polígono Indutril O Rebullón s/n Mos - Espñ - rodvigo@rodvigo.com