RODAMIENTOSRODAMIENTOS RODAMIENTOS En las máquinas y mecanismos se utilizan con gran frecuencia órganos de transmisión del movimiento, y muy especialmente, del movimiento de rotación, entre los que se pueden destacar: árboles y ejes. 1. Árbol. Elemento dinámico de sección circular que transmite un par motor mediante los órganos mecánicos que lleva montados solidariamente, girando apoyado en unos soportes. 2. Eje. Elemento estático de sección circular que sirve de apoyo a uno o más órganos móviles que giran sobre él. Los árboles giran apoyados sobre unos soportes dispuestos en sus extremos, debiendo estar estos soportes suficientemente dimensionados para poder resistir con toda seguridad los esfuerzos que les transmitan aquellos. El árbol no gira directamente sobre el soporte, sino que entre ambos se sitúa un elemento intermedio denominado cojinete. En este cojinete, el rozamiento que se produce como consecuencia del giro del árbol, no debe sobrepasar los límites admisibles, reduciéndose éste por medio de una lubricación adecuada. RODAMIENTOS . 5 Un rodamiento es un elemento situado entre dos órganos móviles con un eje común que pueden girar uno respecto del otro y destinado a sustituir un deslizamiento por una rodadura. Un rodamiento está formado básicamente por cuatro elementos: un aro interior, un aro exterior, los elementos rodantes y la jaula. Los cojinetes pueden ser de dos tipos: a) cojinetes de deslizamiento (casquillos) y b) cojinetes de rodadura (rodamientos) El rozamiento por rodadura que presentan los rodamientos es mucho más reducido que el rozamiento por deslizamiento de los casquillos; de allí se derivan una serie de ventajas al utilizar rodamientos frente a la utilización de casquillos, entre las que podemos señalar: 1. Escaso rozamiento, sobre todo en el arranque. 2. Mayor velocidad admisible. 3. Menor consumo de lubricante (algunos vienen lubricados de por vida). 4. Menor costo de mantenimiento. 5. Menor temperatura de funcionamiento. 6. Menor tamaño a igualdad de carga. 7. Reducido desgaste de funcionamiento. 8. Facilidad y rapidez de recambio. 9. Gran capacidad de carga. Según lo anterior, hoy día en las máquinas rotativas se utilizan mayoritariamente rodamientos. CONSTITUCIÓN DE LOS RODAMIENTOS Los rodamientos son elementos normalizados en dimensiones y tolerancias. Esta normalización facilita la intercambiabilidad, pudiendo disponer repuestos de diferentes fabricantes, asegurando un correcto montaje sin necesidad de un ajuste posterior de los mismos. Están constituidos por dos o más aros concéntricos, uno de los cuales va alojado en el soporte (aro exterior) y el otro va montado en el árbol (aro interior). Entre los dos aros se disponen los elementos rodantes (bolas, rodillos cilíndricos, rodillos cónicos, rodillos esféricos, etc.), los cuales ruedan sobre las pistas de rodadura practicadas en los aros, permitiendo la movilidad de la parte giratoria respecto a la fija. Para conseguir que guarden la debida distancia entre sí, los elementos rodantes van alojados en una pieza de chapa estampada, denominada, jaula portabolas o portarrodillos. Clasificación Los rodamientos se pueden clasificar en función de: La geometría de los elementos rodantes: bolas, rodillos cilíndricos, rodillos esféricos, rodillos cónicos, agujas, etc. Las cargas a las que están sometidos los rodamientos: axial, radial, lineal o combinada. CLASIFICACION DE LOS RODAMIENTOS Desde el punto de vista cinemático, pueden clasificarse en tres categorías: 1. Rodamientos para cargas radiales. Pueden soportar preferentemente cargas dirigidas en la dirección perpendicular al eje de rotación. 2. Rodamientos para cargas axiales. Pueden soportar cargas que actúen únicamente en la dirección del eje de rotación. A su vez pueden ser: rodamientos de simple efecto, que pueden recibir cargas axiales en un sentido, y rodamientos de doble efecto, que pueden recibir cargas axiales en ambos sentidos. 3. Rodamientos para cargas mixtas. Pueden soportar esfuerzos radiales, axiales o ambos combinados. En función de los elementos rodantes 14 Rodamiento de agujas LOS RODAMIENTOS PUEDEN SER DE LOS SIGUIENTES TIPOS DE RODAMIENTOS . 15 En función de la dirección de la carga: También se pueden clasificar los rodamientos teniendo en cuenta la rigidez del rodamiento: Rodamientos rígidos o rodamientos rotulados. También teniendo en cuenta el número de hileras de los elementos rodantes. Rodamientos radiales Rodamientos axiales Rodamientos mixtos RODAMIENTOS . REPRESENTACION. 16 En los dibujos de conjunto, los rodamientos se representan en corte. UNE-EN ISO 8826-1:1995 Dibujos técnicos. Rodamientos. Parte 1: Representación simplificada general (ISO 8826-1:1989) UNE-EN ISO 8826-2:1998 Dibujos técnicos. Rodamientos. Parte 2: Representación simplificada particularizada (ISO 8826-2:1994). RODAMIENTOS . DIMENSIONES. 17 Los rodamientos son elementos normalizados en dimensiones y tolerancias. Esta normalización permite y facilita la intercambiabilidad. Los rodamientos se fabrican en empresas especializadas tales como SKF, FAG, INA, SNR, etc. que facilitan catálogos en los que se pueden ver las figuras, dimensiones normalizadas y especificaciones de sus características técnicas. Los principios básicos dimensionales han sido internacionalmente normalizados por ISO, donde tenemos entre otras las siguientes normas: UNE 18.037 (ISO 15). Dimensiones para rodamientos radiales. UNE 18.088 (ISO 355). Dimensiones para rodamientos de rodillos cónicos. UNE 18.047 (ISO 104). Dimensiones para rodamientos axiales. Las dimensiones normalizadas son: diámetro interior (d), diámetro exterior (D), ancho de los rodamientos radiales (B), altura de los rodamientos axiales (T) y los bordes redondeados (r). Designación :. Rodamiento rígido de bolas 6205 DIN 625 RODAMIENTOS . 18 RODAMIENTOS . FIJACIÓN 19 Fijación de los rodamientos: 1. Mediante resaltes o tapas de fijación 2. Mediante anillos de fijación (DIN 988) 3. Mediante arandela elástica (UNE 26.074 y DIN 471) 4. Mediante tuerca ranurada de fijación (UNE 18.035 y DIN 1.804) y arandela de retención con lengüeta interior (UNE 18.036) RODAMIENTOS . PROTECCIÓN 20 Los dispositivos de protección son elementos destinados a preservar al rodamiento de la penetración de cuerpos extraños y de la humedad, a la vez que evitan la fuga de lubricante. Pueden ser: RETENES (JUNTAS DE ESTANQUIDAD) ANILLO DE FIELTRO RODAMIENTOS DE BOLAS RODAMIENTOS DE RODILLOS CILÍNDRICOS RODAMIENTOS DE AUTO ALINEADOS RODAMIENTOS DE RODILLOS CÓNICOS RODAMIENTOS DE AGUJ AS COMPARACIÓN ENTRE TIPOS DE RODAMIENTOS SELECCION DE RODAMIENTOS SELECCION DE RODAMIENTOS Se fabrican rodamientos en una gran variedad de tipos, formas y dimensiones. Cada tipo de rodamiento presenta propiedades y características que dependen de su diseño y que lo hacen más o menos adecuado para una determinada aplicación. La consideración más importante en la selección de un rodamiento es escoger aquel que permita a la máquina o mecanismo en la cual se instala, un funcionamiento satisfactorio. Para facilitar el proceso de selección y lograr la determinación del rodamiento más apropiado para una tarea, se deben considerar diversos factores y contrastarlos entre sí: 1. Espacio disponible. 2. Magnitud, dirección y sentido de la carga. 3. Desalineación. 4. Velocidad. 5. Nivel de ruido. 6. Rigidez. 7. Montaje y desmontaje. DESIGNACION DE RODAMIENTOS La identificación de rodamientos hace referencia a su diseño, dimensiones, precisión, constitución interna, etc. Esta identificación está formada por el nombre del rodamiento, seguida de la denominación abreviada del mismo, la cual se compone de una serie de números y códigos de letras, agrupados en un código numérico básico y un código suplementario. El código numérico básico se compone de una serie de cifras, cuyo significado es el siguiente: tipo de rodamiento, serie dimensional (serie de diámetro exterior, serie de ancho, serie de ángulo de contacto) y diámetro interior del rodamiento. Si las condiciones de servicio exigen una versión especial del rodamiento, se añaden unos signos adicionales a la denominación abreviada, constituyendo un código suplementario. Este código viene fijado por cada fabricante, y designa: tratamiento térmico, precisión, juego interno y demás factores relacionados con las especificaciones y la constitución interna del rodamiento. Todos estos códigos se encuentran tabulados en los catálogos suministrados por los fabricantes de rodamientos. Por ejemplo: rodamiento rígido de bolas 6306 L1C3 6= código de tipo de rodamiento correspondiente a los rodamientos rígidos de una hilera de bolas. 3= serie de diámetro exterior. 06= código de diámetro interior (para obtener el diámetro interior se multiplican estos dígitos por 5.). L1= código de jaula mecanizada de latón. C3= código de juego radial interno mayor que lo normal. CARGA ESTÁTICA EQUIVALENTE, Una carga P que actúa sobre un rodamiento de elementos rodantes en un ángulo αp es una carga combinada porque incluye una componente radial y otra axial. La componente radial es Pr=Pcosαp y la axial es Pa=Pcosαp. Ambas componentes se combinan para formar la carga estática equivalente P0, la cual se expresa como P0 = XPr + Ypa; donde X e Y son los factores radial y de empuje o axial respectivamente obtenidos de la tabla siguiente. PARTES DE UN RODAMIENTO TIPOS DE RODAMIENTOS TIPOS DE RODAMIENTOS NO HABITUALES ESFUERZOS QUE SOPORTAN LOS RODAMIENTOS TIPOS DE JAULAS Jaulas moldeadas En resinas. En plásticos termoestables. Jaulas estampadas En chapa de acero. En chapa de latón. Jaulas mecanizadas. En acero. En latón. En resinas fenólicas APLICACIONES DE LAS JAULAS TIEMPO DE SERVICIO Es el periodo de garantía durante el cual un rodamiento puede trabajar sin presentar ninguna anomalía. Pasado este tiempo el rodamiento puede presentar signos de fatiga. Este tiempo de servicio, se entiende como bueno si se cumplen las condiciones de: Buen montaje. Correcta lubricación. Correcta temperatura de trabajo. No sobrepasar los límites de velocidad. No sobrepasar los límites de cargas. Mantener el rodamiento con una perfecta obturación. TEMPERATURA DE MARCHA Para los rodamientos de ejecución normal la temperatura de marcha se garantiza hasta los 120º. Los rodamientos que deban soportar temperaturas superiores están fabricados procesos y tratamientos térmicos especiales. Si bien nos soportan mayores temperaturas nos disminuye la capacidad de carga. Mayor dureza = mayor fragilidad SÍMBOLOS DE DISTINCIÓN: S 0 hasta 150º ; ST 150 S 1 hasta 200º ; ST 200 S 2 hasta 250º ; ST 250 AJUSTES Y TOLERANCIAS La selección del ajuste al eje o a la cajera depende de: Qué soporta la carga. EL EJE ; LA CAJERA. Carga que debe soportar. Velocidad de rotación Intermitencias de giro. Intermitencias de la carga. Dirección axial o radial de la carga. En la imagen: Si el eje es el giratorio, el ajuste entre d será prensado. Y el ajuste entre D será sin apriete OBTURACIÓN DEL RODAMIENTO Tiene por misión impedir la entrada de impurezas. Puede llevarla el propio rodamiento: Rodamientos sellados con estanqueidad. Junta de caucho. EE Rodamientos sellados con protección. Deflectores metálicos. ZZ Obturaciones en el eje: Arandelas de fieltro y/o prensaestopas. Anillos de goma. Placas estancas fijas al soporte. Canaletas helicoidales. Rellenas de grasa consistente Laberintos radiales y/o axiales. Rellenos de grasa consistente. ESTANQUEIDAD Y PROTECCIÓN MANTENIMIENTO BÁSICO Sin necesidad de desmontar el rodamiento podemos realizar revisiones periódicas y anotando los resultados, obtendremos una información del proceso evolutivo del rodamiento. ANOMALÍAS BÁSICAS QUE PODEMOS OBSERVAR: Simplemente colocando la mano en el soporte o con detectores de impulsos de choque, termómetros y medidores de ruido. VIBRACIONES: TEMPERATURAS: RUIDOS: La reposición del lubricante es esencial en el mto., pero no por llenar con excesivo lubricante, el rodamiento esta mejor cuidado, con ello aumentamos la carga del rodamiento y disminuimos la evacuación de calor. UN RODAMIENTO DESMONTADO NOS DICE MUCHAS COSAS DAÑOS EN LOS RODAMIENTOS EXFOLIACIÓN: Marcas en los cuerpos rodantes. Desgaste natural, falta de lubricación o desalineación de los ejes. GRIPADO: Arranques superficiales de material, jaulas destruidas. Falta de lubricante o calentamiento excesivo. HUELLAS DE CUERPOS RODANTES: Suelen ser debidas a deformación. Mal montaje “golpes. CRÁTERES Y ESTRÍAS: Arranques transversales de material. Son debidas al salto de la corriente eléctrica “motores”. CORROSIÓN: Oxidación localizada o generalizada. Protección deficiente. Mal ajuste entre las pistas y eje o alojamiento. Ejes desjastados o mala elección del tipo de ajuste. COLORACIÓN: Coge color rojizo por polimerización del lubricante. Mala elección del lubricante, calentamiento excesivo. SIGNOS EXTERNOS DE DETERIORO VIBRACIONES: Son perceptibles a mano o con instrumentos adecuados. El análisis de la vibración nos dará una idea del proceso de deterioro del rodamiento. RUIDOS: Pueden ser normales o debidos al detorioro. El análisis nos dará una idea del proceso de deterioro del rodamiento. ELEVACIÓN DE LA TEMPERATURA: Toda elevación de lo considerado normal nos creara un deterioro. AUMENTO DEL PAR MOTOR: Para realizar un movimiento siempre tenemos un par. Si el par aumenta es debido a un deterioro. Mayor gasto de energía para mover lo mismo. DIAGNOSTICO DE ANOMALÍAS QUÉ VIDA TIENE UN RODAMIENTO HABITUALMENTE ES INDICADA POR EL FABRICANTE DESIGNACIÓN DE LOS RODAMIENTOS DESIGNACIÓN DE LOS RODAMIENTOS DESIGNACIÓN DE LOS RODAMIENTOS NO ESTAN NORMALIZADOS Y AUNQUE SEMEJANTES, CADA CASA COMERCIAL TIENE LOS SUYOS APTITUDES DE UN RODAMIENTO APTITUDES DE UN RODAMIENTO MONTAJE DE LOS RODAMIENTOS MONTAJE DE LOS RODAMIENTOS MONTAJE DE LOS RODAMIENTOS CARGA RADIAL Y CARGAS AXIALES O DE EMPUJE Las cargas radiales actúan hacia el centro del cojinete , a lo largo de un radio, estas cargas son las mas comunes que causan los elementos de transmisión por bandas, cadenas, engranajes en los ejes. Las cargas axiales o de empuje actúan paralelas a la línea central del eje, como las producidas por engranajes helicoidales, sinfines, coronas y engranajes cónicos también los rodamientos que sostienen ejes verticales están sujetos a cargas de empuje. RELACIÓN ENRE CARGA Y DURACIÓN La relación entre la carga P y la vida útil L, se determina para los cojinetes con contacto de rodadura con : donde : k=3 para rodamientos de bolas y k=3.33 para rodamientos de rodillos a partir de : la relación. La vida útil especificada en Un millón de revoluciones se define como: Siendo C la capacidad base dinámica de carga del rodamiento y Pd la de diseño. La capacidad básica de carga dinámica requerida para determinada carga y duración de diseño es: SELECCIÓN DE RODAMIENTOS SOMETIDO A CARGAS RADIALES En base a la capacidad carga básica. Se especifica la carga de diseño sobre el rodamiento a la cual la denominas como carga equivalente. Cuando solo se aplica carga radial R, considerando que lo que gira es la pista interior o exterior. La carga es: Al factor V se lo conoce como factor de rotación y vale 1 si la que gira es la pista interior (es lo normal) y vale 1.2 si lo que gira es la pista exterior. Con el dato de la carga equivalente se determina un rango de diámetro del eje . Se selecciona el tipo de rodamiento usando tablas o catálogos. Se especifica la duración de diseño del rodamiento con tabla 14.4 Se calcula los factores de velocidad y de duración fig 14.2 Se calcula la capacidad de carga dinámica básica requerida mediante formula. En base al catalogo o tablas se identifica los posibles rodamientos que tengan la capacidad de carga dinámica básica requerida. Se selecciona el rodamiento que tenga las dimensiones más adecuadas. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS SOMETIDO A CARGAS RADIALES Cuando un rodamiento esta sometido a cargas combinadas, radiales y axiales. Se calcula la carga equivalente P usando catalogo de los fabricantes la fórmula que se presenta es: P es la carga equivalente. V es el factor de rotación. R carga radial aplicada. T carga de empuje axial aplicad. X factor radial Y factor de empuje. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS SOMETIDO A CARGAS RADIALES Y AXIALES Los valores de X, Y varían de acuerdo al diseño del rodamiento, para carga de empuje pequeñas X=1 y Y=0, por lo que el calculo se hace siguiendo el procedimiento de cargas solo radiales. Para indicar la carga limite de empuje para lo cual es válido este caso los fabricantes indican un factor llamado “e” si la relación: T/R>e se emplea la formula para cargas combinadas y si la relación T/R<e se emplea la formula para cargas solo radiales. Los valores de “e” y la relación T/Co Donde Co es la capacidad de carga estática de determinado rodamiento. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS SOMETIDO A CARGAS RADIALES Y AXIALES El procedimiento para seleccionar rodamiento con cargas combinadas es: De la tabla 14.5 suponer valores de Y. Se calcula la carga equivalente con la fórmula. Con este dato se calcula la capacidad de carga dinámica básica requerida C. Seleccionar un rodamiento probable que tenga un valor de C más próximo al requerido. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS SOMETIDO A CARGAS RADIALES Y AXIALES Para el rodamiento seleccionado determinar Co carga básica estática. Calcular la relación T/Co Con la tabla 14:5 se determina el valor de “e” Si la relación T/R>e determinar Y en la tabla 14:5 Si el valor de Y es distinto al supuesto en el primer paso se repite el proceso haciendo la corrección con el nuevo Y Si T/R<e se utiliza la ecuación P=VR para calcular P y se procede como para carga radial pura. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS SOMETIDO A CARGAS RADIALES Y AXIALES