Rodamientos.

1. Introducción.

2. Tipos, dimensiones y denominaciones

constructivas

3. Elección. Capacidades de carga

estática y dinámica

4. Montaje. Daños en los rodamientos.

2

RODAMIENTOS

• apoyo o soporte de ejes, en los cuales la carga se transmite a través de elementos que están en contacto rodante, y no deslizante

• respecto de los cojinetes de fricción ordinarios:

– disminución de las pérdidas por fricción

– permiten un cierto ángulo de giro relativo entre el aro interior y el aro exterior

3

Rodamientos

• Par de arranque altos.

• Espacio axial limitado

• Permiten predecir el fallo

• Pueden soportar cargas radiales y axiales combinadas

• Necesitan menor juego

• Pueden engrasarse antes del montaje

• Pueden soportar altas sobrecargas por períodos cortos

Cojinetes

• Más silenciosos, especialmente a Velocidad elevada

• Espacio radial limitado

4

ElementosPropiedades Materiales

• Alto límite de elasticidad, para

poder soportar tensiones de

contacto localizadas.

• Elevada resistencia a la fatiga

para soportar altas cargas de

contacto repetidas.

• Templabilidad para asegurar

suficiente dureza.

• Tenacidad para soportar

cargas de impacto.

• Estabilidad dimensional.

• Resistencia a la corrosión, y

al calor, para determinadas

aplicaciones.

5

Elementos Rodantes

6

Espacio Disponible

Facilidad parael montaje

7

Desalineamiento

8

Criterios de Selección

de Rodamientos

9

25.2. Tipos de Rodamientos

10

Rodamientos de Bolas

11

Rodamientos de Rodillos

12

Designación de los Rodamientos

13

El Coeficiente de Rozamiento

• Varía con

– Velocidad

– Carga

– Cantidad de lubricación

– Montaje

– Temperatura de funcionamiento.

– Uso de aceites de alta viscosidad

– Lubricación mayor que la óptima

– Empleo de cojinetes nuevos

– Montaje incorrecto

Utilizar un coeficiente constante para cálculos aproximados con condiciones de lubricación favorables: condiciones normales de funcionamiento.

Mt = M rozamiento (Nm)

F = carga radial o axial, según se especifique (N)

f = coeficiente de rozamiento;

D = diámetro interno del cojinete. (En la práctica diámetro interno del cojinete o al diámetro del eje.)

t M = F· f· D/2

14

Tipo de Rodamiento Coeficiente de Fricción μ

De bolas 0,0015De bolas autoalineante 0,001De bolas con contacto angular

De una hilera 0,002De dos hileras 0,0024

De bolas con contactoen 4 puntos 0,0024

De rodillosCon jaula 0,0011full equip 0,002

De agujas 0,0025Esféricos 0,0018Cónicos 0,0018Axiales de bolas 0,0013Axiales de rodillos 0,005Axiales de agujas 0,005Axiales esféricos 0,0018

Fuente: catálogo SKF

15

f (x 10-4) Para cojinetes de

8 ÷ 12 bolas autoalineantes (carga radial)

8 ÷ 12 rodillos cilíndricos con rodillos cortos para guía de brida (carga radial)

10 ÷ 15 bolas para empuje axial (carga de empuje axial)

10 ÷ 15 de bolas rígido (carga radial)

20 - 25 rodillos esféricos (carga radial o axial)

17 ÷ 25 rodillos cónicos

Valores de coeficiente de rozamiento en rodamientos

(recomendados por SKF, FAG, INA, KOYO):

16

Capacidad de carga

18

P = X · Fr + Y · Fa

Carga CombinadaÁngulo

de Carga

19

Cargas Variables

min maxm

F +2×FF =

3

20

Comprobación de la capacidad de carga estática

• Cuando se trata de un rodamiento estacionario sometido a cargas

continuas o intermitentes (choques).

• Cuando el rodamiento efectúa lentos movimientos de oscilación u

alineación bajo carga.

• Cuando el rodamiento gira bajo carga a velocidades muy bajas y

sólo se necesita alcanzar una vida corta.

• Cuando el rodamiento gira y tiene que soportar cargas de choque

durante una fracción de revolución además de las cargas de

trabajo normales.

P0 = X0 · Fr + Y0 · Fa

21

Duración• L10 = L = [Millones de revoluciones]

• C = Capacidad de carga dinámica [kN]

• P = Carga dinámica equivalente [kN]

• p = exponente de la duración

• p = 3 para rodamientos de bolas

• p = 10/3 para rodamientos de rodillos y agujas

Si la velocidad del rodamiento es constante, la duración puede expresarse en horas,

• Lh10 = Lh = [horas]

• n = velocidad de giro en r.p.m.

p

10

C L =

P

p 6

h

C 10 L = ·

P n·60

22

Clase de máquinaHoras de servicio

Electrodomésticos, máquinas agrícolas, instrumentos y aparatos de uso médico

300 a 3.000

Máquinas usadas intermitentemente o por cortos periodos: máquinas-herramienta portátiles, aparatos elevadores para talleres, máquinas para la construcción.

3.000 a 8.000

Máquinas para trabajar con alta fiabilidad de funcionamiento por cortos períodos o intermitentemente: Ascensores, montacargas, grúas y transportadores para mercancías embaladas.

8.000 a 12.000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario no totalmente utilizadas: Transmisiones por engranajes para uso general, motores eléctricos para uso industrial, trituradoras giratorias.

10.000 a 25.000

Máquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente utilizadas: Máquinas-herramienta, máquinas para trabajar la madera, máquinas para la industria mecánica en general, grúas para materiales a granel, ventiladores, cintas transportadoras, equipos de imprenta, separadores y máquinas centrífugas.

20.000 a 30.000

Máquinas para trabajo continuo, 24 horas día: Cajas de engranajes para laminadoras, maquinaria eléctrica de tamaño medio, compresores, máquinas de extracción para minas, bombas, maquinaria textil.

40.000 a 50.000

Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios, máquinas cableadoras, maquinaria de propulsión en transatlánticos.

60.000 a 100.000

Maquinaria eléctrica de gran tamaño, centrales eléctricas, ventiladores y bombas para minas, rodamientos para aplicación en marina mercante.

> 100.000

Montaje y daños en los

rodamientos

24

Montaje

25

Montaje

26

Disposición pareja de rodamientos

El movimiento total de los cojinetes varía entre 0,38 y 0,5 mm

Si se desea restringir el movimiento axial, se pueden utilizar planchas de relleno

27

Fijación Radial

28

Daños en los Rodamientos

Lubricación inadecuada 36% Contaminación 14%

Fatiga 34% Montaje deficiente 16%

29

Ajuste de los Rodamientos

En una aplicación de rodamientos dispuestos simétricamente y formada por dos rodamientos de contacto angular o dos rodamientos axiales es necesario ajustar el juego o la precarga.

•se desplaza el aro interior en la disposición en 0

•se desplaza aro exterior en la disposición en X

hasta conseguir el ajuste de un rodamiento contra otro deseado.

30

Disposiciones de los Rodamientos

• El fijo en uno de los extremos soporta los

esfuerzos radiales y fija el eje axialmente en

ambos sentidos.

• Son apropiados los radiales que soportan

cargas combinadas y también una combinación

de dos : uno que absorba las cargas radiales y

otro que fije axialmente en ambos sentidos

pero montado con holgura radial

31

Juego Interno de un Rodamiento

• Distancia total que puede

desplazarse uno de sus aros

con relación al otro en

dirección radial (juego

radial) o en dirección axial

(juego axial).

• Es mayor previo al montaje

que en funcionamiento.

• Juego en Funcionamiento:

ha de ser casi nulo o

cercano a la precarga

32

Carga circunferencialTipo

de C

arg

a

33

Elección de la Tolerancia

• Carga circunferencial: Los aros solicitados con este tipo de carga han

de montarse con ajuste fijo, para evitar que se deslicen.

• Carga puntual: no es necesario ajustarlo tan fuertemente como en el

caso de solicitación a carga circunferencial o carga oscilante

• Carga oscilante: Si el aro examinado y la dirección de la carga radial

realizan un movimiento oscilante relativo, se habla de carga oscilante.

En el caso de solicitación a carga oscilante, ambos aros deben

montarse con ajuste fijo para evitar que se deslicen.

34

Tabla 24: Valores orientativos para el factor de seguridad estática s0

Tipo de funcionamient

o

Requerimientos relativos al funcionamiento silenciosoRodamientos giratorios de: Rodamientos

estacionariosno importante normal alto

bolas rodillos bolas rodillos bolas rodillo bolas rodillo

Suave sin vibraciones

0,5 1 1 1,5 2 3 0,4 0,8

Normal 0,5 1 1 1,5 2 3,5 0,5 1

Cargas de choque notables

>= 1,5 >= 2,5 >= 1,5 >= 3 >= 2 >= 4 >= 1 >= 2

Para rodamientos axiales de rodillos a rótula es aconsejable utilizar s0 >= 4

35

Solamente cargas axiales

Todos los diámetros de eje

j6

Rodamientos de agujero cónico (con manguito)

Todas las cargas

Todos los diámetros de eje

h9/IT5

Puede utilizarse h10/IT7 para

ejes de transmisión y aplicaciones

similares

36

Tipo de cargaDiámetro de

eje (mm)Símbolo de Tolerancia

Solamente cargas(Rodamientos axiales de bolas y rodamientos axiales de rodillos

esféricos)

Hasta 250 J6

Más de 250 Js6 o j6

Carga combinada(Rodamientos

axiales de rodillos

esféricos

Carga giratoria en el anillo exterior

Hasta 250 J6

Más de 250 Js6 o j6

Carga giratoria en el anillo interior o

carga indeterminada

Hasta 200 k6

Más de 200 hasta 400

m6

Más de 400 N6

Tabla 26: Ajustes recomendados en los ejes para rodamientos axiales

37

Tipo de CargaSímbolo

de tolerancia

Observaciones

Solamente carga axial (Todos los rodamientos axiales)

Cuando se utiliza otro rodamiento para soportar la carga radial

-

Utilizar una tolerancia adecuada para el diámetro interior de la caja de manera que se obtenga un juego radial entre el anillo exterior

Carga combinada (Rodamientos axiales de rodillos esféricos)

Carga giratoria en el anillo interior o carga indeterminada

H7 -

Carga giratoria en el anillo exterior

M7 -

Tabla 27: Ajustes recomendados en las cajas para

rodamientos axiales

38

39

40

41

42

43

o 1 2 3C = F+2F cosθ + 2Fcos 2θ + . . . .

3 32 2

1 1 1 13 3

2 22 32 3

F δ F δ , , etc

F Fδ δ

5 52 2

o 1 1

5 52 2

C = F 1+2 cos θ ++2 cos 2θ . . F· M

M = 1+2 cos θ ++2 cos 2θ . .

2 1

3 1

δ = δ cos θ

δ = δ cos 2θ etc 360ºθ=

nº bolas (Z)

encontró que Z /M Stri beck cte 5

21

Experimentalmente F produce deformación permanente entre dos bolas

de igual diámetro F = k·D

2o o o1

C C Z C ·5F k·D

M ZM Z

o1

2

o

5C F=

Z

K·Z·D C 5

F2

F3

CO

F3

F1F2

θ

2θ