seleccin_de_rodamientos (1).ppt

INTRODUCCION a INTRODUCCION a COJINETESCOJINETES

FUNCION Descarga de fuerzas

Reducir Perdidas por Fricción

Disipar calor por Fricción

Elemento de “sacrificio” mecánico.

TIPOS : a) por Deslizamiento

b) por Rodadura o “Rodamientos”

INTRODUCCIONINTRODUCCION

1) Los rodamientos se fabrican para

soportar cargas radiales puras,

cargas axiales puras ó una

combinación de ambas.

2) LOS RODAMIENTOS NO SE

DISEÑAN SE SELECCIONAN

SELECCIÓN DE RODAMIENTOS

Componentes Principales y Nomenclatura de un Rodamiento

AnilloExterno

AnilloInterno

ElementoRodante

Cara

Ancho (B)

Diá

me

tro

Inte

rno

(d)

Diá

me

tro

Ext

erno

(D

)

BolaRodillo

Cilíndrico

Aguja

RodilloCónico

Rodillo CilíndricoAbarrilado

Rodillo CónicoAbarrilado

Pista del AroExterno

Jaula

Pista del AroInterno

Radio de Borde

Radio de Borde

Hombros oRespaldos

Tipos de Rodamientos

Rodamientos Rígidos de Una Hilera de Bolas

Rodamientos Rígidos de Una Hilera de Bolas

Rodamientos Rígidos de Una Hilera de Bolas

Rodamientos Rígidos de Una Hilera de Bolas

Rodamientos Rígidos de Dos Hileras de Bolas

Rodamientos de Una Hilera de Bolas con Contacto Angular

Rodamientos de Una Hilera de Bolas con Contacto Angular

Rodamientos de Una Hilera de Bolas con Contacto Angular

Tipos de Montaje

En Tándem Espalda con Espalda Cara a Cara

Rodamientos de Dos Hileras de Bolas con Contacto Angular

Rodamientos de Dos Hileras de Bolas con Contacto Angular

Rodamientos de Bolas a Rótula

Rodamientos de Bolas a Rótula

Rodamientos de Bolas a Rótula

Rodamientos de Bolas a Rótula

Rodamientos de Rodillos Cilíndricos de Una Hilera

Rodamientos de Rodillos Cilíndricos de Una Hilera

Diseño NU Diseño N

Rodamientos de Rodillos Cilíndricos de Una Hilera

Diseño NJ Diseño NUP

Rodamientos de Rodillos Cilíndricos de Una Hilera

Rodamientos de Rodillos Cilíndricos de Una Hilera

Rodamientos de Rodillos Cilíndricos de Múltiples Hileras

Doble Hilera Cuádruple Hilera

Rodamientos de Agujas

Rodamientos Completos

Rodamientos de Agujas

Rodamientos sin Anillo Interno

Una Hilera Doble Hilera

Rodamientos de Agujas

Casquillos de Agujas, sin Fondo

Rodamientos de Agujas

Casquillos de Agujas, sin Fondo

Rodamientos de Agujas

Casquillos de Agujas, con Fondo

Rodamientos de Agujas

Coronas de Agujas

Una Hilera Doble Hilera

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Una Hilera de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Una Hilera de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Una Hilera de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Una Hilera de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Una Hilera de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Una Hilera de Rodillos Cónicos Apareados

Cuando estos rodamientos semontan “cara a cara” debe colocarse un aro intermedio entrelos aros exteriores, tal comomuestra la figura de la izquierda.

En cambio, cuando se montan“espalda con espalda” o“en tándem” se colocan dos arosintermedios, uno entre los arosexteriores y otro entre los arosinteriores.

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Una Hilera de Rodillos Cónicos Apareados

Tipos de Montaje

En Tándem Espalda con Espalda Cara a Cara

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Dos Hileras de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Cuatro Hileras de Rodillos Cónicos

Rodamientos de Rodillos a Rótula

Rodamientos de Rodillos a Rótula

Rodamientos de Rodillos a Rótula

Rodamientos de Rodillos a Rótula

Rodamientos Axiales de Bolas de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas de Doble Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas de Doble Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas con Contacto Angular de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas con Contacto Angular de Doble Efecto

Rodamientos Axiales de Bolas con Contacto Angular de Doble Efecto

Rodamientos Axiales de Rodillos Cilíndricos de Simple Efectode Una Hilera

Rodamientos Axiales de Rodillos Cilíndricos de Simple Efectode Una Hilera

Rodamiento Completo Corona Axial de RodillosCilíndricos

Rodamientos Axiales de Rodillos Cilíndricos de Simple Efectode Una Hilera

Rodamientos Axiales de Rodillos Cilíndricos de Simple Efectode Dos Hileras

Rodamientos Axiales de Rodillos Cilíndricos de Simple Efectode Dos Hileras

Rodamientos Axiales de Agujas de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Agujas de Simple Efecto

Coronas Axiales de Agujas

Rodamientos Axiales de Rodillos Cónicos de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Rodillos Cónicos de Simple Efecto

Rodamientos Axiales de Rodillos Cónicos

de Simple Efecto de Doble Efecto

Rodamientos Axiales de Rodillos a Rótula

Rodamientos Axiales de Rodillos a Rótula

Rodamientos Axiales de Rodillos a Rótula

TIPOS DE RODAMIENTOSTIPOS DE RODAMIENTOS El rodamiento de bolas de ranura profunda soporta cargas radiales y alguna carga axial. Las bolas se introducen desplazando el aro interior lateralmente a una posición excéntrica.

El uso de una muesca de llenado en los aros permite insertar un mayor número de bolas y aumentar la capacidad de carga; sin embargo, la carga axial disminuye por el golpeteo de las bolas contra la muesca.

El rodamiento de bolas de contacto angular proporciona una mayor capacidad de carga axial.

Todos estos rodamientos pueden obtenerse con protectores ó sellos en uno ó ambos lados. Los protectores resisten la entrada de polvo y suciedad, mientras que los sellos cierran herméticamente el rodamiento (en el caso de doble sello el rodamiento es lubricado en fábrica por toda la vida).

TIPOS DE RODAMIENTOSTIPOS DE RODAMIENTOSLos rodamientos de una hilera de bolas pueden soportar pequeños desalineamientos ó deflexiones del eje. Si lo anterior es grave se deben utilizar rodamientos autoalineantes

Los rodamientos de doble hilera se fabrican para soportar cargas radiales y axiales más intensas.

El rodamiento axial de rodillos esféricos es útil para fuertes

cargas y desalineamientos.

Los rodamientos de agujas son útiles cuando el espacio radial

es limitado.

Los rodamientos axiales se fabrican en muchos tipos y tamaños.

TIPOS DE RODAMIENTOSTIPOS DE RODAMIENTOS

Los rodamientos de rodillos cilíndricos soportan una carga mayor que

los de bolas del mismo tamaño debido a su mayor área de contacto.

Requieren una perfecta configuración geométrica de pistas y rodillos,

sin desalineaciones. Por esta razón no soportan cargas axiales.

Los rodamientos de rodillos cónicos combinan las ventajas de los

rodamientos de bolas y rodillos cilíndricos: soportan cargas radiales,

axiales y cualquier combinación de ellas como los rodamientos de

bolas, y además tienen la alta capacidad de carga de los rodamientos

de rodillos cilíndricos. Se diseñan de forma tal que todos los elementos

de la superficie de los rodillos y pistas se intersecten en un punto

común sobre el eje del rodamiento.

Magnitud de la carga

Desalineación angular.

Límites de velocidad.

Precisión.

Funcionamiento silencioso.

Rigidez.

Pautas para la Selección de un Rodamiento

Para una determinada aplicación no existen reglas rígidas para laselección del tipo de rodamiento adecuado, ya que para ello se hande considerar y ponderar diversos factores, a saber :

Desplazamiento axial.

Montaje y desmontaje.

Dirección de la carga

Espacio disponible.

Cargas aplicadas→ Tipo de rodamiento

→ Tamaño del rodamiento

CARGA / VIDA UTIL O DURACIONCARGA / VIDA UTIL O DURACION Si el rodamiento se mantiene limpio y bien lubricado, se monta y opera en estas condiciones y se somete a temperaturas razonables, entonces la fatiga del metal será la única causa de falla.

Debido a que la falla corresponde a muchos millones de aplicaciones de esfuerzo, se aplica esta consideración en el término duración ó vida del rodamiento.

La duración ó vida útil de un rodamiento se define como el número total de revoluciones, ó el número de horas de giro a una velocidad constante dada, de operación del rodamiento hasta que se desarrolle el tipo de falla considerado.

En condiciones ideales la falla por fatiga consistirá en picaduras ó descascarado de las superficies que soportan la carga.

FALLAS POR FATIGA POR CONTACTOFALLAS POR FATIGA POR CONTACTO

Etapa inicial: Las Etapa inicial: Las ““picaduraspicaduras””

están aisladas entre siestán aisladas entre si

Etapa intermedia: Las Etapa intermedia: Las ““picaduraspicaduras””

se asocian en roturas dese asocian en roturas de

mayor tamaño. mayor tamaño.

La pista conserva suLa pista conserva su

característica general.característica general.

Etapa avanzada: las roturasEtapa avanzada: las roturas

forman un descascaramientoforman un descascaramiento

con perdida del perfil generalcon perdida del perfil general

de la pista.de la pista.

Duración y Capacidades de Carga de un Rodamiento

Duración de un Rodamiento : Se define así al número de revoluciones(o al número de horas de funcionamiento a una velocidad constante dada) que puede soportar un rodamiento antes de que aparezcan losprimeros signos de fatiga en uno de sus aros o de sus elementos

Sin embargo, los ensayos de laboratorio y la experiencia demuestran que rodamientos aparentemente idénticos funcionando en lasmismas condiciones de carga, velocidad y lubricación, alcanzanduraciones diferentes.

rodantes.

Será por lo tanto esencial para el cálculo del tamaño de un rodamientola definición de una duración de referencia que pueda determinarse de manera clara e inequívoca. A esta duración se la denomina “duraciónnominal” de acuerdo con la definición de ISO.

Dur

ació

n de

un

roda

mie

nto

[Mill

ones

de

revo

luci

ones

]

Porcentaje de rodamientos que alcanzan osuperan una determinada duración [%]

10 3020 40 50 60 700 80 90 100

L

5 L

8 L

Duración Nominal : Se defineasí a la duración alcanzada orebasada por el 90 % de losrodamientos aparentementeidénticos de un lote suficientemente grandesometidos a las mismascondiciones de carga,velocidad y lubricación.

La experiencia demuestra queun 30 % de los rodamientosalcanza o supera un quíntuplede la vida nominal, mientrasque un 10 % llega a 8 veces el valor de la vida de referencia.

Capacidad de Carga Dinámica C : Se usa este valor para calcularrodamientos giratorios sometidos a carga. Expresa la carga constante bajo la cual la duración nominal prevista del rodamiento es igual a1000000 de revoluciones.

Capacidad de Carga Estática C0 : Se usa esta carga en los cálculos donde los rodamientos han de ser estacionarios, de marcha muy lenta(n < 10 rpm), o sometidos a movimientos lentos de oscilación.Expresa la carga que producirá una deformación permanente máxima

Carga Dinámica Equivalente P : Se define así a la carga radialconstante, o la carga axial para los rodamientos axiales, que aplicada al rodamiento produce el mismo efecto sobre su duración que lacombinación de cargas radiales y axiales aplicadas.

de 0.0001 del diámetro del elemento rodante en el punto de contactosometido a máximo esfuerzo.

VIDA/CARGA EN LOS RODAMIENTOSVIDA/CARGA EN LOS RODAMIENTOS Se demostró experimentalmente (A.Palmberg-U.S.A.) que dos grupos de

rodamientos idénticos probados bajo cargas radiales diferentes P1 y P2 tendrán

duraciones respectivas L1 y L2 (a igual velocidad de rotacion) de acuerdo a la

siguiente relación: a

PP

LL

1

2

2

1

donde: L = vida (millones de revoluciones u horas de trabajo a una velocidad constante dada)

a = 3 para rod. de bolas y 10/3 para rod. de rodillos

Se ha establecido una designación de carga standard para rodamientos en la

cual no se especifica la velocidad: capacidad básica de carga dinamica C.

(resultante de la anterior ecuacion haciendo L2 = 10^6 revoluciones y P2 = C)

C es la carga radial constante que puede soportar un grupo de rodamientos

idénticos hasta una duración nominal de un millón de revoluciones del aro

interior (carga estacionaria y aro exterior fijo).

C es tan alta que ocasionaría deformación plástica de las superficies de

contacto donde fuera aplicada -> es un valor de referencia.

(1)

VIDA/CARGA EN LOS RODAMIENTOSVIDA/CARGA EN LOS RODAMIENTOS

Utilizando (1) obtenemos la vida de un rodamiento sometido a cualquier

carga P , para L210 = 1.000.000 y P2 = C, como:

a

PC

L

10

donde L está expresada en millones de revoluciones

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

Co = CAPACIDAD DE CARGA ESTATICA

Es la carga estática que produce una deformación permanente de 0,0001 * d

d = diametro de bolilla (o del rodillo)

Co es determinante para rodamientos que trabajan a velocidades muy bajas

Co influye parcialmente en los rodamientos que trabajan a altas velocidades

(2)

SELECCION DE RODAMIENTOS DE BOLAS Y SELECCION DE RODAMIENTOS DE BOLAS Y RODILLOS (TIPO PRE-ELEGIDO)RODILLOS (TIPO PRE-ELEGIDO)

Salvo los rodamientos axiales, los rodamientos de bolas

generalmente están sometidos a una combinación de carga

radial y axial.

Como la capacidad básica de carga C de los catálogos

está basada sólo en la carga radial es conveniente definir

una carga radial equivalente Pe. Esta tendrá el mismo

efecto sobre la vida del rodamiento que las cargas

aplicadas. La ecuación ABMA para carga radial equivalente

para rodamientos de bolas es el máximo de estos dos

valores:

Pe = X * Fr + Y * Fa (3)

SELECCION DE RODAMIENTOS DE BOLAS Y SELECCION DE RODAMIENTOS DE BOLAS Y RODILLOS CILINDRICOSRODILLOS CILINDRICOS

Los factores X y Y de la ecuacion (3) dependen de la geometría

del rodamiento, incluyendo el número de bolas y el diámetro de

las mismas.

Las recomendaciones para X e Y se basan en las razones

Fa/Co y Fa/Fr y un valor de referencia variable e. Co esta tabulada

junto con C.

Debido a que los rodamientos de rodillos cilíndricos no resisten

carga axial, ó muy poca, el factor Y siempre es cero.

Fa [kN] : Fuerza Axial aplicada al rodamiento.

Fr [kN] : Fuerza Radial aplicada al rodamiento.

P [kN] : Carga Dinámica Equivalente.

C [kN] : Capacidad de Carga Dinámica.

C0 [kN] : Capacidad de Carga Estática.

Nomenclatura utilizada en los cálculos

L [Millones de Revoluciones] : Duración Nominal del rodamiento.

Lh [Horas] : Duración Nominal del Rodamiento.

n [rpm] : Velocidad de giro.

e, f0 : Factores de cálculo.

X : Coeficiente Radial.

Y, Y1, Y2 : Coeficientes Axiales.

a : Exponente utilizado en el cálculo de la vida útilRodillos

Bolas

p = 10/3

p = 3

E1 - Selección de un Rodamiento de Bolas a Rótula

Seleccionar un rodamiento de bolas a rótula, el cual deberá soportar una carga radial de 3 kN y una carga axial de 1 kN, alcanzando una vida útil superior a las 15000 hs. El árbol sobre el cual va montado elrodamiento tiene un diámetro de 68 mm y gira a 500 rpm.

El proceso de selección podría comenzar con los rodamientos de diámetro d = 65 mm, sin embargo, y tal como se verá en la próximatabla, estos rodamientos exigen para el resalte diámetros mínimosdel árbol de 74 mm o 77 mm, superiores a los 68 mm propuestos.

Se recurre entonces a los rodamientos de diámetro d = 60 mm, pero estos tampoco serán los adecuados ya que exigen para el resaltediámetros mínimos de 69 mm y 72 mm, según el caso.

Finalmente debe optarse por los rodamientos de diámetro d = 55 mm, comenzando la selección por el rodamiento más compacto, es decirel 1211 ETN9, de agujero cilíndrico.

E1.1 - Rodamiento 1211 ETN9

C = 27.6 kN - e = 0.19 - Y1 = 3.3 - Y2 = 5.1

Como no se alcanzan las 15000 hs pedidas se recurre al siguiente

F

F

r

a

e F

F

r

a

PC

. n . 60

1000000 L

p

h

kN 3kN 1

0.33

F . Y F . 0.65 P a2r kN 1 . 5.1 kN 3 . 0.65 kN 7.05

kN 7.05kN 27.6

. rpm 500 . 60

10000003

hs 2000

rodamiento de esta serie, es decir el 2211 ETN9.

F . Y F . 0.65 P

F . Y F P

a2r

a1r

e F

F

r

a

e F

F

r

a

E1.2 - Rodamiento 2211 ETN9

C = 39 kN - e = 0.23 - Y1 = 2.7 - Y2 = 4.2

Una vez más la vida nominal no alcanza las 15000 hs pedidas

F

F

r

a

e F

F

r

a

PC

. n . 60

1000000 L

p

h

kN 3kN 1

0.33

F . Y F . 0.65 P a2r kN 1 . 4.2 kN 3 . 0.65 kN 6.15

kN 6.15

kN 39 .

rpm 500 . 601000000

3

hs 8501

debiendo repetirse el procedimiento para el rodamiento 1311 ETN9.

F . Y F . 0.65 P

F . Y F P

a2r

a1r

e F

F

r

a

e F

F

r

a

E1.3 - Rodamiento 1311 ETN9

C = 50.7 kN - e = 0.23 - Y1 = 2.7 - Y2 = 4.2

Habiéndose superado las 15000 hs pedidas en el enunciado inicial

F

F

r

a

e F

F

r

a

PC

. n . 60

1000000 L

p

h

kN 3kN 1

0.33

F . Y F . 0.65 P a2r kN 1 . 4.2 kN 3 . 0.65 kN 6.15

kN 6.15kN 50.7

. rpm 500 . 60

10000003

hs 18676

se elige finalmente el rodamiento 1311 ETN9.

F . Y F . 0.65 P

F . Y F P

a2r

a1r

e F

F

r

a

e F

F

r

a

E2 - Selección de un Rodamiento Rígido de una Hilera de Bolas

Seleccionar un rodamiento rígido de una hilera de bolas, el cual deberá soportar una carga radial de 3 kN y una carga axial de 1 kN, alcanzando una vida útil superior a las 15000 hs. El árbol sobre elcual va montado el rodamiento tiene un diámetro de 68 mm y gira a

El proceso de selección podría comenzar con los rodamientos de diámetro d = 65 mm, sin embargo, y tal como se verá en la próximatabla, estos rodamientos exigen para el resalte diámetros mínimosdel árbol desde 68.2 mm hasta 79 mm, superiores a los 68 mm

Se recurre entonces a los rodamientos de diámetro d = 60 mm, loscuales cumplen con los requisitos de resaltes, por lo menos en susprimeras cuatro variantes. Se comienza el proceso de selección por

500 rpm.

propuestos inicialmente.

el rodamiento más compacto, es decir el 61812.

E2.1 - Rodamiento 61812

C = 11.9 kN - C0 = 11.4 kN - f0 = 17

Como no se alcanzan las 15000 hs pedidas se recurre al siguiente

F

F

r

a

e F

F

r

a

PC

. n . 60

1000000 L

p

h

kN 3kN 1

0.33

F . Y F . X P ar kN 1 . 1.45 kN 3 . 0.56 kN 3.13

kN 3.13kN 11.9

. rpm 500 . 60

10000003

hs 1832

rodamiento de esta serie, es decir el 61912.

F . Y F . X P

F P

ar

r

e F

F

r

a

e F

F

r

a

C

F . f

0

a0 kN 1.41kN 1 . 17

1.491

e = 0.30

X = 0.56

Y = 1.45

E2.2 - Rodamiento 61912

C = 16.5 kN - C0 = 14.3 kN - f0 = 16

Una vez más la vida nominal no alcanza las 15000 hs pedidas

F

F

r

a

e F

F

r

a

PC

. n . 60

1000000 L

p

h

kN 3kN 1

0.33

F . Y F . X P ar kN 1 . 1.55 kN 3 . 0.56 kN 3.23

kN 3.23kN 16.5

. rpm 500 . 60

10000003

hs 4443

debiendo repetirse el procedimiento para el rodamiento 16012.

F . Y F . X P

F P

ar

r

e F

F

r

a

e F

F

r

a

C

F . f

0

a0 kN 4.31kN 1 . 16

1.119

e = 0.28

X = 0.56

Y = 1.55

E2.3 - Rodamiento 16012

C = 20.8 kN - C0 = 15 kN - f0 = 14

Tampoco este rodamiento satisface los requerimientos de vida útil,

F

F

r

a

e F

F

r

a

PC

. n . 60

1000000 L

p

h

kN 3kN 1

0.33

F . Y F . X P ar kN 1 . 1.55 kN 3 . 0.56 kN 3.23

kN 3.23kN 20.8

. rpm 500 . 60

10000003

hs 8901

razón por la cual se hará la prueba con el rodamiento 6012.

F . Y F . X P

F P

ar

r

e F

F

r

a

e F

F

r

a

C

F . f

0

a0 kN 51kN 1 . 14

0.933

e = 0.28

X = 0.56

Y = 1.55

E2.4 - Rodamiento 6012

C = 30.7 kN - C0 = 23.2 kN - f0 = 16

Habiéndose superado las 15000 hs pedidas en el enunciado inicial

F

F

r

a

e F

F

r

a

PC

. n . 60

1000000 L

p

h

kN 3kN 1

0.33

F . Y F . X P ar kN 1 . 1.71 kN 3 . 0.56 kN 3.39

kN 3.39kN 30.7

. rpm 500 . 60

10000003

hs 24757

se elige finalmente el rodamiento 6012.

F . Y F . X P

F P

ar

r

e F

F

r

a

e F

F

r

a

C

F . f

0

a0 kN 3.22kN 1 . 16

0.689

e = 0.26

X = 0.56

Y = 1.71

LUBRICACIONLUBRICACION

TIPICAMENTE POR GRASA O POR ACEITE

ACEITE (BAÑO o INYECCION)

Bajo Rozamiento

Media absorción de ruidos

Buena evacuación de calor y partículas (especialmente por inyección)

GRASA

Bajo Rozamiento (bien dosificada)

Buena Absorción de Ruidos

Sencillez de diseño y operación

Regular evacuación de calor y mala de partículas

EJEMPLOS DE LUBRICACION CON ACEITE POR BAÑOEJEMPLOS DE LUBRICACION CON ACEITE POR BAÑO

EJEMPLOS DE MONTAJE Y ALOJAMIENTOEJEMPLOS DE MONTAJE Y ALOJAMIENTO