RODAMIENTOS SKF

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UNIVERSIDAD DE LOS ANDESESCUELA DE MECANICACATEDRA DE DISEORODAMIENTOSMERIDA 2010ELEMENTOS DE MAQUINAS IIINTRODUCCIONLos rodamientos son elementos mecnicos que aseguran un enlace mvilentre dos elementos de un mecanismo, uno que se encuentra en rotacincon respecto a otro; siendo su funcin principal el de permitir la rotacinrelativa de dichos elementos bajo carga, con precisin y con unrozamiento mnimo.En el proceso general de diseo de los rodamientos, deben considerarseunagrancantidaddefactores, talescomorozamiento, transferenciadecalor, fatiga de los materiales, resistencia a la corrosin, propiedades delos materiales, formaytipodelubricacin, tolerancia, velocidades defuncionamiento, tipos de montaje, uso y costo.ELEMENTOS DE MAQUINAS IIINTRODUCCIONLosrodamientosestnconstituidospor ungrupodeelementosqueloconforman y que son: Dos aros o anillos, uno ligado al elemento fijo y otro al elementomvil, conformando entre ellos pistas o caminos de rodadura. Cuerpos oelementos de rodadura que permitenel desplazamientorelativo de los dos aros con un rozamiento mnimo. Jaulas oelementos separadores queguanyseparanlos elementosrodantes.ELEMENTOS DE MAQUINAS IIINTRODUCCIONDebidoalacomplejidaddesudiseoyaqueposeenunaltogradodenormalizacin, el verdadero problema que se presenta en los rodamientosessuseleccin;paralocual nodebenestablecersereglasrgidas, puesdeben considerarse y ponderarse una gran variedad de factores dados porlos fabricantes y que varan para cada tipo de rodamiento.En este captulo se tomar como referencia principal para finesestrictamente didcticos, la informacin suministrada por el CatlogoGeneral de la SKF (ao 1989); siendo SKF una organizacin internacionalindustrial y comercial mundialmente conocida.ELEMENTOS DE MAQUINAS IICLASIFICACIONLos rodamientos se clasifican de acuerdo a:I. A la forma como soportan la carga en: Radiales, Axiales yCombinacin de los anteriores.II. Aloselementosderodaduraqueposeenen: Debolas, dondeloselementos son esferas con un contacto con sus caminos de rodadura,tericamente puntual; de rodillos, donde sus elementos son cilindroscon un contacto con sus caminos de rodadura, tericamente linealELEMENTOS DE MAQUINAS IISIMBOLOGAsimbologa ms resaltante normalmente utilizada para rodamientos debolas y de rodillos.Fig. 5.2. Rodamiento de bolas con contacto angular, donde se define el ngulo ELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINPara la aplicacindeterminada de rodamientos, entre los factores demayor importancia que deben contrastarse entre s para decidir acerca deltipo, ms adecuado, podran incluirse los siguientes: Espacio disponible Magnitud de la carga Direccin de la carga Capacidad de soportar momentos flectores Capacidad de absorber desalineaciones angulares Limites de velocidad Precisin Rigidez Montaje y desmontajeELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINESPACIO DISPONIBLE: Comnmente se conoce una restriccin parael rodamiento, correspondienteal dimetromnimodel agujero, puestoque el mismo ser referido al dimetro mnimo que poseer el eje a sersustentado y que se determina dentro del proceso de diseo de la mquinadonde ser utilizado. Adicionalmente, deber considerarse el espaciodisponible tanto en la direccin radial como en la direccin axial, con lafinalidad de adaptarse a la gran variedad de rodamientos existentes.ELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINMAGNITUD DE LA CARGA: Generalmente es el factor predominantepara la seleccin del tipo y tamao del rodamiento, donde es importante eltener en cuenta que para unas mismas dimensiones externas, losrodamientosderodillostienenunacapacidadmayordesoportarcargasque los de bolas. Esta ltima aseveracin se deriva de que los de rodillosposeen mayor contacto entre sus elementos rodantes y sus caminos o arosde rodadura que los de bolas (tericamente lineal los de rodillos ytericamente puntual los de bolas).ELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINDIRECCION DE IA CARGA: Como se ha mencionado anteriormente,los rodamientos puedensoportarcargasestrictamenteen lasdireccionesradial o axial, y/o soportar cargas combinadas en ambas direccionessimultneamente.Una de las caractersticas importantes que afecta la capacidad de soportarcargas axiales es el denominado ngulo de contacto , el cual se muestraenlaFigura5.3. Amedidaquedichonguloaumenta, el rodamientotender a soportar mayor carga axial; donde en el caso particular de losrodamientosdeunahileradebolasdecontactoangular delaSKF, elngulo de contacto es de 40.F40Fig. 5.3. Rodamiento de bolas con contacto angular, donde se define el ngulo ELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINCAPACIDADDESOPORTARMOMENTOSFLECTORES: Enelcaso de cargas actuando excntricamente sobre rodamientos, se sucedenmomentos flectores que deben ser soportados por aquellos, siendo los msadecuados para cuando esa circunstancia impere, las parejas derodamientosdeunahileradebolasconcontactoangular oderodilloscnicos dispuestos espalda con espalda o disposicin en "O". Asimismo,pueden usarse rodamientos de rodillos cnicos cruzados, para el caso deque la carga a soportar sea axial. Enla Figura 5.4se muestranlasdisposiciones de los rodamientos descritosFigura 5.4. Disposiciones de rodamientos para soportar momentos flectores.ELEMENTOS DE MAQUINAS IIINTRODUCCIONELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINCAPACIDAD DE ABSORBER DESALINEACIONESANGULARES: Cuando bajo la accin de un estado de cargas actuante,un eje queda sometido a flexin, existe la posibilidad de suscitarsedesalineacionesangularesenelreferidoejeconrespectoalossoportes(rodamientos); donde estos ltimos debern ser capaces de absorberlos dealguna manera. Existen rodamientos de autocentrados; que son capaces decompensar las desalineaciones causadas por las cargas de funcionamientoo por los errores de alineacin originados por el mecanizado o montaje.Obviamente, los fabricantes de rodamientos establecen valores mximospermisiblesparadichasdesalineaciones. EnlaFigura5.5, semuestranrodamientos diseados para absorber desalineaciones angulares.(a) (b)(c)Fig. 5.5. Tipos de rodamientos a rotula: (a) Radial de bolas; (b) Radial de rodillos; (c y d) Axial de rodillosELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCIN(d)ELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINLIMITES DE VELOCIDAD: La velocidad de rotacin de losrodamientos est limitada por la temperatura mxima de funcionamientopermisible. Los ms adecuados para velocidades elevadas son los de altaprecisinconjaulas especiales, los cuales poseenbajorozamientoenfuncionamiento y por tanto, sobre ellos se genera internamente unacantidad menor de calor.PRECISION: Los fabricantes de rodamientos incluyen en sus productos,rodamientos de alta precisin (grado mayor que el normal) paraaplicaciones donde se exigen rigurosos grados de exactitud y/ovelocidades de funcionamiento muy elevadas.ELEMENTOS DE MAQUINAS IISELECCINRIGIDEZ: La rigidez de los rodamientos est representada por lamagnitud de la deformacin elstica, cuando aquellos se encuentrancargados. En la mayora de las aplicaciones es despreciable y solamenteenmuypocoscasos, esunfactorimportanteaconsiderar; ydequereraumentarse puede lograrse mediante la utilizacin de una precargaadecuada.MONTAJE Y DESMONTAJE: En la seleccin adecuada de unrodamientoparaunaaplicacinespecfica, debeconsiderarseeltipodeagujerointernodel rodamiento(si escilndricoocnico) ysi sondediseo desarmable o no. Para montajes y desmontajes de rodamientos quese ejecutanmuyfrecuentemente, se prefierenlos que poseenagujerocilndrico y son desmontables.ELEMENTOS DE MAQUINAS IINOMENCLATURA La mayor parte de los rodamientos poseen como dimensiones externas aldimetro del agujero denotado por d, al dimetro exterior denotado por Dy a la anchura denotada por B. En el caso de los rodamientos de rodilloscnicos, B corresponde a la anchura del aro interior (denominado cono) yc a la anchura del aro exterior (denominado copa), siendo T la anchuratotal del conjunto. Para los rodamientos axiales, la altura H sustituye a laanchura B. En la Figura 5.6 se muestra la nomenclatura bsica utilizadapor los fabricantes de rodamientos, la cual se adapta a las Normas ISO(International StandardOrganization), quepermiteobtener unperfectointercambio entre los rodamientos del mismo smbolo cualquiera que sufabricante.Fig. 5.6 Nomenclatura bsica de los diferentes tipos de rodamientos.ELEMENTOS DE MAQUINAS IINOMENCLATURAELEMENTOS DE MAQUINAS IIESTADO DE CARGACARGAS DINAMICAYESTATICAEOUIVALENTES OUESEDEFINEN PARALOS RODAMIENTOSLas cargas dinmicas actuantes sobre los rodamientos pueden calcularse apartir de las ecuaciones convencionales de la Resistencia de Materiales,siempre que se conozcan con precisin el estado de cargas a que estarsometido el eje a ser soportados por ellos. Dicho estado de cargas puedeinclusoestardefinidoconrespectoaplanosdiferentes, dondeel ejeseconsidera como una viga que descansa sobre soportes rgidos y nosometidos a momentos. Con el objeto de simplificar los clculos Tampocose toman en consideracin las deformaciones elsticas en el rodamiento,soporteobastidor delamquina, ni losmomentosproducidosenlosrodamientos como resultado de la flexin en el eje.ELEMENTOS DE MAQUINAS IIESTADO DE CARGAUna vez que el estado de cargas es definido sobre cada uno de los apoyos(rodamientos). Si la carga es constante en magnitud y direccin-sentido, yacta radial, axialmente sobre un rodamiento radial, axialmente y centradasobreunrodamientoaxial oconcomponentesradial yaxial actuandosobre cualquier tipo de rodamiento, entonces se define una CargaDinmica Equivalente, la cual expresa una carga imaginaria constante enmagnitud y direccin-sentido, que actuando sobre un rodamiento tiene elmismoefectoque las cargas reales a las cuales est sometidodichorodamiento. Para el caso de una carga constante F en direcciones radial osobre rodamientos radial o axial, respectivamente se tiene que:F P =(Ec 5.1)ELEMENTOS DE MAQUINAS IIESTADO DE CARGALos rodamientos radiales comnmente estn sometidos a cargas queposeen componentes en las direcciones radial y axial, donde si lamagnitudyladireccindelacargaresultantesonconstantes, lacargadinmica equivalente se determina