Repblica Bolivariana De Venezuela.

Instituto Universitario Politcnico Santiago Mario.

Extensin Porlamar.

Rodamientos(Anlisis critico)Realizado Por:

Nilio Rodrguez C.I: 24.105.165Elementos De MaquinasRODAMIENTOSon elementos de friccin formados por dos cilindros concntricos, uno fijo al soporte y otro fijo al eje, entre los que se intercala una corona de bolas o rodillos, que Pueden girar entre ambos, lo cual proporciona una menor perdida de energa.

Los rodamientos se fabrican para soportar cargas puramente radiales, cargas axiales, o combinacin de ambas cargas.Las cuatro partes principales de un rodamiento son: Aro externo (cono). Aro interno (cubeta, copa). Elementos rodantes. Separador.

El propsito de un cojinete es el de proporcionar una posicin relativa y libertad de rotacin, adems de transmitir una carga entre dos estructuras, usualmente un eje y una carcasa. La forma bsica y el concepto de un cojinete de elementos rodantes son simples. Si se van a transmitir cargas entre superficies en movimiento relativo en una mquina, la accin se facilita ms efectivamente si se interponen elementos rodantes entre los miembros en deslizamiento. De esta forma la resistencia de friccin que se opone al deslizamiento se reemplaza en gran medida por la resistencia mucho ms pequea que se asocia con el rodamiento.

Existen rodamientos que se fabrican sin el separador con objeto de abaratar el coste, pero el separador tiene la funcin importante de evitar el contacto de los elementos rodantes para que no se produzca rozamiento entre ellos.Algunos rodamientos especiales de bolas y algunos de agujas no tienen el anillo interior y por ello las bolas giran libremente en una pista directamente tallada en un eje endurecido. Uno de los aspectos ms importantes para el diseo de un rodamiento es la conformidad de la bola (de su radio) con el radio de la pista. Cuando aumenta la conformidad aumenta el rea de contacto y por lo tanto el rodamiento puede soportar una carga mayor a costa de un rozamiento tambin mayor. Sin embargo, cuando la conformidad es pequea el rozamiento es pequeo pero el desgaste es grande en una zona muy localizada. Los fabricantes de rodamientos establecen la conformidad que les parece ms adecuada teniendo en cuenta su propia experiencia y los resultados de los ensayos.Los rodamientos se pueden clasificar en funcin de: La geometra de los elementos rodantes: bolas, rodillos cilndricos, rodillos esfricos, rodillos cnicos, agujas, etc.

Las cargas a las que estn sometidos los rodamientos: axial, radial, lineal o combinada.

Rodamientos de bolasLos rodamientos de bolas se usan ms que cualquier otro tipo de elementos rodantes. Para una aplicacin en que la carga es principalmente radial, se puede elegir uno de este tipo de rodamientos. La carga de empuje se aplicar en un lado de la pista de rodamientos interna mediante un hombro en el eje. La carga pasar a lo largo del lado de la ranura a travs de la bola, hacia el lado opuesto del anillo de bolas y despus a la carcasa. El radio de la bola es un poco ms pequeo que el radio de la ranura para permitir el rodamiento libre de las bolas. En teora, el contacto entre una bola y la pista de rodamientos se da en un punto, sin embargo, en realidad es un rea circular pequea debido a la deformacin de las piezas. Como la carga es soportada en un rea pequea, se presentan tensiones debidas al contacto muy altas a nivel local.Para incrementar la capacidad de un cojinete de hilera nica, se debe utilizar un cojinete que tenga mayor nmero de bolas o bolas ms grandes que funcionen en pistas de rodamientos ms grandes. Un tipo especial dentro del rodamiento de bolas es el rodamiento de bolas de contacto angular, en el que un lado de cada pista de rodamientos es ms alto para permitir su adaptacin a cargar de empuje ms considerables.

Este tipo de rodamientos se emplea comnmente cuando la solicitacin de cargas es combinacin de componentes axial y radial. Los ngulos de empuje ms comunes varan entre 15 y 40.

Rodamientos de rodillos cilndricosSustituir las bolas esfricas por rodillos cilndricos con los cambios correspondientes en el diseo de los collares de bolas, proporciona una mayor capacidad de carga radial. El patrn de contacto entre un rodamiento y su collar es, en teora, una lnea y adopta forma rectangular conforme las piezas se deforman bajo el efecto de una carga. Los niveles de tensin debida al contacto son ms bajos que los que corresponden a cojinetes de bola de un tamao equivalente, lo que permite que cojinetes ms pequeos soporten una carga particular o que un cojinete de un tamao especfico soporte una carga mayor. La capacidad para soportar carga de empuje es pobre. Los rodamientos de rodillos cilndricos suelen ser muy anchos, lo cual les confiere escasa capacidad para adaptarse a la desalineacin angular.

Rodamientos de rodillos cnicosEste tipo de rodamientos estn diseados para soportar cargas de empuje sustanciales con cargas radiales altas, lo cual da por resultado excelentes especificaciones en ambos. Se utilizan con frecuencia en rodamientos de rueda para vehculos y en maquinaria de trabajo pesado a la que le son inherentes cargas de empuje altas.

Rodamientos de agujasEste tipo de rodamientos son en realidad rodamientos de rodillos cilndricos, pero el dimetro es mucho menos. Al igual que en otros rodamientos de rodillos cilndricos, la capacidad de empuje y desalineacin es pobre.

Comparacin entre tipos de rodamientos.

Vida Del RodamientoSe define la vida de un rodamiento como la duracin de tiempo, o el nmero de revoluciones, que el rodamiento funciona hasta que aparece un desconche por fatiga de una determinada dimensin. Debido a que los fenmenos de fatiga en metales son tan solo controlables de modo estadstico, es imposible predeterminar de modo exacto la vida de un rodamiento en concreto. Se emplea habitualmente la funcin de distribucin de Weibull para predecir la vida de los rodamientos para un determinado nivel de fiabilidad.Se conoce como vida de clculo L10 a la que el 90 por ciento de los rodamientos de un grupo aparentemente idntico igualar o superar antes de que su grado de fatiga alcance un criterio previamente definido. El valor de L10 puede tambin emplearse, con un 90 por ciento de fiabilidad, para expresar la vida que un rodamiento en concreto alcanzar en unas determinadas condiciones de funcionamiento.

Debido a la necesidad de establecer una relacin entre las condiciones de referencia bajo las cuales se definen las capacidades de carga y las reales de funcionamiento, se calcula la vida del rodamiento considerando las variables adicionales que afectan a su funcionamiento.La ecuacin ampliada para el clculo de la vida de un rodamiento es la siguiente:Lna= a1 x a2 x a3 x a4 x L10

Donde:a1: factor de ajuste de la vida en funcin de la fiabilidad.a2: factor de ajuste de la vida en funcin del material de rodamiento.a3: factor de ajuste de la vida en funcin de las condiciones de trabajo.a4: factor de ajuste de la vida en funcin de la vida til requerida.L10: vida de Weibull calculada.Lna: vida ajustada para una fiabilidad del (100-n) por ciento.Carga esttica equivalenteUna carga P que acta sobre un rodamiento de elementos rodantes en un ngulo p es una carga combinada porque incluye una componente radial y otra axial. La componente radial es:Pr = Pcosp

Y la axial es:

Pa = Pcosp.

Ambas componentes se combinan para formar la carga esttica equivalente P0, la cual se expresa como:P0 = XPr + YPaCarga variableLos procedimientos de diseo y anlisis que se han utilizado hasta ahora suponen que el rodamiento operar con una sola carga de diseo en el transcurso de su vida til. Utilizando los datos que publican los fabricantes en los catlogos, es posible hacer proyecciones muy precisas acerca de la vida til del cojinete bajo tales condiciones. Si las cargas varan segn transcurre el tiempo, habr que modificar los procedimientos.

Uno de los procedimientos que los fabricantes recomiendan recibe el nombre de regla de Palmaren-Miner. La base de la regla de Miner consiste en que si un rodamiento en particular es sometido a una serie de cargas de magnitudes diferentes a lo largo de lapsos cuya duracin se conoce, a la larga, caga carga contribuye a la falla del rodamiento en proporcin a la relacin de la carga con la vida til que se espera cumpla el rodamiento si se le somete a la accin de esa carga. Lubricacin del RodamientoLas superficies de contacto de los rodamientos tienen un movimiento relativo de rodadura y deslizamiento. Si la velocidad relativa de las superficies deslizantes es lo suficientemente elevada, entonces la accin del lubricante es hidrodinmica. Si la velocidad relativa es lo suficientemente pequea como para asumir contacto rodante puro, la lubricacin es elastohidrodinmica.

Cuando un lubricante queda atrapado entre dos superficies en contacto rodante, se origina un incremento enorme de la presin interna de la pelcula de lubricante. Pero como la viscosidad del lubricante depende de forma exponencial de la presin, se produce tambin un incremento enorme en la viscosidad del lubricante.

Los objetivos de un lubricante de rodamientos son:

Formar una pelcula de lubricante entre las superficies deslizante y rodante.

Ayudar a distribuir y disipar el calor.

Impedir la corrosin de las superficies del rodamiento.

Proteger las piezas contra partculas extraas.

Ventajas del RodamientoLa principal ventaja de los cojinetes de rodamiento con relacin a los dedeslizamiento(bujes), estriba en que elcoeficiente de friccin dentrode las cargas a que estn sometidos en la prctica, es casi independiente de estas, de lavelocidad ydeltiempo. Es por esto que este tipo de cojinete se recomienda para lograr servicios intermitentes y velocidades alternativas, y sobre todo, en mquinas diseadas para el logro de grandes esfuerzos, debido esto a que estos cojinetes dan lugar a una resistencia de arranque diez veces menor que los cojinetes de deslizamiento.Otras ventajas son: Pequealongitud Bajo consumo delubricantes Siempre listos para funcionar

Bajas temperaturas de trabajo

No son sensibles a las deformaciones del rbol

Estn disponibles en el mercado para cualquier tipo de trabajo

Desventajas del Rodamiento Sensibilidad a choques y sobrecargas

Sensibilidad a los defectos en el montaje y suciedad

Imposibilidad de construirlos "partidos", por lo que no se pueden instalar axialmente.Montaje del Rodamiento Los rodamientos deben coincidir exactamente en forma y dimensiones.

Deben quedar colocados entre los dos caminos concntricos de rodadura, de manera que los dos ejes de giro de los rodillos, coincidan todos en un punto comn sobre elejedelrbol.

En los cojinetes de bolas, o en el de rodillos cilndricos, los ejes de giro de los rodamientos son paralelos y se cortan en el infinito.

Al elegir un cojinete de rodamiento, se debe tener en cuenta: Magnitud y variacin de las cargas estticas y dinmicas, as como su direccin o cambios de direccin. Valor y oscilaciones de la velocidad angular. Condiciones de temperatura de funcionamiento, para poder elegir el lubricante.Ejercicios Problemas:

Caso 1:Qu duracin en horas de funcionamiento puede alcanzar un rodamiento rgido de bolas 6308, siendo la carga radial Fr=2800N, la carga axial Fa=1700N, y la velocidad de rotacin 800rpm?

Resolucin caso 1:

Tenemos como datos el tipo de rodamiento, la carga radial, la carga axial, y la velocidad de rotacin y queremos obtener la duracin en horas.

Duracin en horas:

Para obtener L10H necesitamos L10, es decir la duracin en revoluciones.

b=3 por ser rodamiento de bolas.

P=Fr.X+Fa.Y

C=Capacidad de carga dinmica.

Si buscamos en la tabla obtenemos para el rodamiento 6308:

C=41000N

C0=22400N

Entonces solo nos falta obtener P, pero para eso necesitamos X, e Y. Estos los obtenemos a partir de la tabla de coeficientes para rodamientos (referencia SKF), sabiendo que:En la tabla vemos que no hay ningn valor correspondiente a Fa/C0=0,0759, por eso debemos interpolar para obtener e.

Con los valores de la tabla inmediatos.

Fa/Fre

e

X

Y

X

Y

Fa/C0=0,070

1

0

0,56

1,6

0,27

Fa/C0=0,130

1

0

0,56

1,4

0,31

Interpolando se obtiene e=0,274. Entonces se verifica que:

Entonces trabajamos con la parte derecha de la tabla, en la cual si interpolamos para Fa/C0=0,0759 obtenemos:

X=0,56

Y=1,58

Entonces: .

De esta manera obtenemos que L10=895,3 (millones de revoluciones) y finalmente obtenemos:

La respuesta es que la duracin que puede alcanzar un rodamiento rgido de bolas 6308 con los datos del problema es L10h=18652 horas.Caso 2:Se desea verificar la aplicacin de un rodamiento de rodillos cilndricos de pista interior sin pestaas de la serie NU, siendo el rodamiento seleccionado designado como NU208 EC.

La carga aplicada radial es Fr=2500N. El rgimen de funcionamiento es constante y la velocidad es 3000rpm. Por el tipo de mquina de aplicacin se considera que la vida razonable para el rodamiento es de 45000hs.Tenemos como dato el tipo de rodamiento, la carga radial, la velocidad de rotacin, y la vida til en horas. Lo que se desea es verificar si la aplicacin de este rodamiento bajo estas circunstancias es adecuada.

Este tipo de rodamiento slo soporta cargas radiales por eso Y=0, X=1, entonces P=Fr=2500N. Adems, por ser de rodillos b=10/3.

De tabla obtengo:

C=53900N

C0=31500N

Entonces:

Por lo tanto la aplicacin del rodamiento del problema es correcta y sirve para lo que se plantea. Sin embargo, la duracin de la misma es muchsimo mayor a la requerida, quizs se podra optar por un rodamiento ms econmico.Caso 3:

Se trata de escoger un rodamiento de rodillos a rtula entro los tamaos 22308CC22310CC. Las condiciones de carga a soportar son: Fr=13000N y Fa=4000N. La velocidad es de 500rpm y la vida requerida es de 40000hs de funcionamiento

a) Cul es la carga dinmica mnima requerida para esta aplicacin a ser cubierta por el rodamiento?

b) qu otro requerimiento en la aplicacin puede llevar a escoger ste tipo de rodamiento?

Resolucin caso 3:

a) Debo calcular la carga dinmica mnima requerida (Cmin)

A partir de: llego a

De tabla se que para ese rodamiento e=0,37.

Entonces X=1, Y=1,8

Adems necesito el valor de L10

Entonces:

Es decir que la carga dinmica mnima requerida es Cmin=169475N.

b) Otro requerimiento en la aplicacin que puede llevar a escoger este tipo de rodamiento es el hecho de que exista una desalineacin angular entre el eje del elemento rotativo y el correspondiente a su alojamiento.