manual de rodamientos nsk

Rodamientos

INTRODUCCIN AL CATLOGO ACTUALIZADO DE RODAMIENTOS

En esta versin del catlogo V1101b se han omitido las tablas de rodamientos. Refirase al catlogoAM7-S para ver las tablas de rodamientos, cuales muestran dimensiones y otros datos.

CONTENIDOINFORMACIN TCNICA

PginaPgina

A 4

Pgina

A 5

Pgina

SI

LLh h

Newton-kgfkg-Ib

0 0C- F

mm-pulgada

ITn

Las tablas de rodamientos estn omitidas de esta versin.Refirase al catlogo AM7-S.

7Los rodamientos generalmente consisten en dos aros, elementos de rodadura y una jaula, y estn clasificados en rodamientos radiales y rodamientos de empuje dependiendo de la direccin de la carga principal. Adicionalmente, y dependiendo de los elementos de rodadura, estn clasificados en rodamientos de bolas o de rodillos, estando stos a su vez divididos por diferencia de diseo o aplicacin especfica.Los tipos ms comunes de rodamientos y la nomenclatura de los componentes estn mostrados en la Figura 1.1, mientras que en la Figura 1.2 muestra una clasificacin general de rodamientos.

Comparados con los casquillos, los rodamientos poseen las siguientes e importantes ventajas:(1) Su par inicial o friccin es bajo y la diferencia entre su par inicial y su par de

1. TIPOS Y CARACTERSTICAS DE RODAMIENTOSfuncionamiento es pequea.

(2) Con el avance de la normalizacin a nivel mundial los rodamientos estn disponibles y son intercambiables internacionalmente.

(3) Su mantenimiento, sustitucin e inspeccin son simples, pues las estructuras que rodean a los rodamientos son sencillas.

(4) Muchos rodamientos son capaces de soportar cargas radiales y axiales simultneamente o independientemente.

(5) Los rodamientos pueden ser utilizados dentro de un amplio campo de temperaturas.

(6) obtenerLos rodamientos pueden ser precargados para obtener un juego negativo y una mayor rigidez.

Adicionalmente, diferentes tipos de rodamientos poseen sus propias e individuales ventajas. Las caractersticas de los rodamientos ms comunes se describen en las pginas A10 a A12 y en la Tabla 1.1. (Pginas A14 y A15).

Rodamiento de una Hilera de Bolas de Ranura Profunda

Anillo de ResorteJaula

RemacheBola

Ancho

mrI

Dieto

nterior

..D

PC.

ar

Dimto

xt.e

E

Aro Ext.Aro Int.

LateralBlindaje

Dimensin de Cmara

Camino de Rodaduradel Aro InteriorCamino de Rodaduradel Aro Exterior

Rodamiento de una Hilera de Bolas de Contacto

Lado Ant. del AroExt.

Lado Post. del AroInt.

Centro Efectivo deCarga

Lado Post. del AroExt.Lado Ant. del Aro Int.

Ancho de Caras Cruzadas

ngulo de Contacto

1.1 Diseo y Clasificacin

1.2 Caractersticas de los Rodamientos

FIG. 1.1 Nomenclatura de los Componentes de Rodamientos

Reborde del Aro Interior

id

D

t el

lome

roC rc

ut

s oo

Inscri

or lod ll

so p

Ri

RodilloCilndrico

Reborde del Aro ExteriorCollar de Empuje en L

Ancho del RodamientoProtuberanciaRodillo Cnico

Reborde del LadoPost. Del ConoCentro Efectivo

de CargaLado Posterior

del ConoLado Anterior

del ConoLado Posterior del AroLado Ant. Del Cono

ngulo de Contacto

Reborde del lado Anterior del Cono

Anillode Gua Flotante

Agujero Cnico

Aro Int.Rodillo Esfrico

Aro Ext.

Arandela de sujecin

TuercaManguito

Rodamiento de Rodillos Cilndricos

Rodamiento de Rodillos Cnicos Rodamiento de Rodillos Esfricos Rodamiento de Bolas de Empuje de una Sola Direccin

Radio del Asiento dealineacin

Arandela del EjeBolaArandela de AlojamientoArandela delAsiento deAlineacinArandela deAlojamiento

Diam. Int.Dimetro Exterior delAsiento de Alineacin

Diam. Int.Altura Central delAsto de Alineamiento

TIPOS Y CARACTERSTICAS DE LOS RODAMIENTOS

A 8

Rodamiento de Bolasde Ranura Profunda

Rodamiento de Bolasde Contacto Angular

Rodamiento de BolasAutoalineantes

Rodamiento de RodrillosCilndricos

Rodamiento de Agujas

Rodamiento de RodillosCnicos

Rodamiento deRodillos Esfricos

(Rodamientos Radiales)

Una Hilera

DobleRodamientos a Bolas

de Ranura Profunda

Rodamientos

de Magneto

Rodamiento

de Bolas de

Contacto Angular

Emparejados

Rodamientos

de Bolas

Rodamientos a Bolas de

Tres Cuatro Puntos de Contacto

Rodamientos a

Bolas Autolineantes

Rodamientos

para Soportes

Rodamientos

Rodamientos

de Rodillos

Cilndricos

Rodamientosde Rodillos Largos

Rodamientosde Agujas

Rodamientos

de Rodillos

Cnicos

Rodamientos

de Rodillos

Esfricos

Rodamientos

de Rodillos

Fig. 1.2 Clasificacin de

Hilera

UnaHilera

DobleHilera

UnaHilera

DobleHilera

UnaHilera

DobleHilera

CuatroHilera

9Rodamiento de Bolas de Empuje de una Direccin

Rodamiento de Rodillos Cilndricos de Empuje

Rodamiento de Rodillos Cnicos de Empuje

Rodamiento de Rodillos Esfricos de Empuje

Rodamiento de Eje Estanco

Rodamiento de Rodillos Cilndricos paraRoldanas

Rodamiento Pivotante

los Rodamientos

Rodamientosde Bolas de Empuje

Rodamientos de Bolas

de Empuje

de Contacto Angular

Rodamientos de Rollos Cilndricosde Empuje

Rodamientos de Agujas

de Empuje

Rodamientos de RodillosCnicos de Empuje

Rodamientos de Rodillos

Esfricos de Empuje

Rodamientos

de Rodillos

Rodamientos de Embraguepara Automocin

Rodamientos de Bomba de

Agua para Automocin

Rodamientos para Ejes

de Ferrocarril

Rodamientos para

Gras-Roldanas

Rodamientos Pivotantes

Rodamientos para Transportadoras

de Cadena

Otros

(Rodamientos de Empuje)

Una

Direccin

Doble

DireccinRodamientos

de Bolas

Rodamientos para AplicacionesEspecficas


10A

Rodamientos de unaHilera de Bolas deRanura Profunda

Rodamientos de Magneto

Rodamientos de UnaHilera de Bolasde Contacto Angular

Rodamientos Duplex

Los rodamientos de una hilera de bolas de ranura profunda son el tipo ms comn. Su campo de aplicacin es muy amplio. Las ranuras de los caminos de rodadura de los aros interior y exterior constan de arcos circulares de un radio ligeramente mayor que el de las bolas. Adicionalmente a las cargas radiales se les pueden imponer cargas axiales en ambas direcciones. Debido a su bajo par, son muy aconsejables en las aplicaciones que requieran altas velocidades y bajas prdidas de potencia.Adems de los rodamientos de tipo abierto, estos rodamientos frecuentemente incorporan blindajes de acero o sellados de caucho en una o ambas caras y estn prelubricados con grasa. A veces tambin se utilizan anillos de resorte sobre el aro exterior. El tipo ms comn de jaula es el de acero prensado.

La ranura interior de los rodamientos de magneto es ligeramente menos pronunciada que el de los rodamientos de ranura profunda. Puesto que el aro exterior slo tiene resalte a un lado, ste puede ser desmontado. Esto resulta a menudo ventajoso a la hora del montaje. En general, dos rodamientos de este tipo se emplean emparejados.Los rodamientos de magneto son rodamientos pequeos con un dimetro interior que va de 4 a 30 mm y se utilizan principalmente en pequeos magnetos, giroscpicos, instrumentos, etc. Se utilizan generalmente las jaulas de latn prensado.

Los rodamientos individuales de este tipo son capaces de soportar cargas radiales y tambin axiales en una direccin. Estn disponibles en cuatro ngulos de 0 0 0 0contacto: 15 , 25 , 30 y 40 . A mayor ngulo de contacto, mayor capacidad de carga axial. No obstante, para funcionamiento a altas velocidades son preferibles

los tipos de menor contacto angular. Normalmente se utilizan dos rodamientos en montajes duplex y se debe ajustar correctamente el juego entre ambos.Las jaulas de acero prensado son las ms usuales, aunque a menudo se utilizan las de resina de poliamida en los tipos de alta precisin con ngulo de contacto

0inferior a 30 .

A la combinacin de dos rodamientos radiales se le denomina par duplex. Normalmente estas combinaciones se forman utilizando rodamientos de bolas de contacto angular o rodamientos de rodillos cnicos. Las posibles combinaciones incluyen la de cara-a-cara, la cual une las caras del aro exterior (tipo DF), espalda- a-espalda (tipo DB), o bien las dos caras en la misma direccin (tipo DT). Los rodamientos duplex del tipo DF y DB pueden soportar cargas radiales y axiales en cualquier direccin. El tipo DT se utiliza cuando existe una fuerte carga axial en una sola direccin y se hace necesario repartir la carga equitativamente sobre cada uno de los rodamientos.

11

Rodamientos de DobleHilera de Bolasde Contacto Angular

Rodamientosde Bolasde Cuatro Puntosde Contacto

Rodamientosde BolasAutolineantes

Rodamientos de RodillosCilndricos

Los rodamientos de doble hilera de bolas de contacto angular son bsicamente dos rodamientos de una hilera de bolas de contacto angular montados espalda-a-espalda, la diferencia estriba en que slo constan de un aro interior y un aro exterior que contienen dos caminos de rodadura cada uno. Estos rodamientos pueden soportar cargas axiales en cualquier direccin.

En los rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto los aros interior y exterior son separables debido a que el aro interior est seccionado en sentido radial. Ambos pueden soportar cargas axiales. Las bolas tienen un ngulo de contacto de 35 con cada aro. Este tipo de rodamiento es el nico que puede sustituir una combinacin cara-a-cara o espalda-a-espalda de rodamientos de bolas de contacto angular.Normalmente incorporan jaulas de latn mecanizadas.

El aro interior posee dos caminos de rodadura y el aro exterior posee un solo camino de rodadura esfrico cuyo centro de curvatura coincide con el eje del rodamiento; as pues, el eje del aro interior, las bolas y la jaula pueden deflectar hasta un cierto lmite alrededor del centro del rodamiento. Consecuentemente los pequeos desalineamientos angulares del eje o del alojamiento causados por el mecanizado o errores de montaje son automticamente corregidos. Frecuentemente estos rodamientos constan de agujero cnico para ser montados utilizando un manguito de montaje.

En rodamientos de este tipo, los rodillos cilndricos estn en contacto lineal con los caminos de rodadura. Tienen una alta capacidad de carga radial y son aconsejables para altas velocidades.Existen diferentes tipos denominados NU, NJ, NUP, N, o NF para rodamientos de una hilera, y NNU o NN para rodamientos de doble hilera, dependiendo del diseo o ausencia de rebordes laterales. Los aros interior y exterior de todos estos tipos son separables.Algunos rodamientos de rodillos cilndricos carecen de reborde en ambos aros, esto permite que ambos aros puedan desplazarse axialmente el uno respecto al otro. Este tipo puede ser utilizado como rodamiento de extremo libre. Los rodamientos de rodillos cilndricos cuyo aro exterior o interior consta de rebordes a ambos lados, mientras que el otro aro no consta de reborde alguno, pueden soportar cargas axiales en una direccin. Los rodamientos de doble hilera de rodillos cilndricos poseen alta rigidez radial y se usan principalmente en mquinas-herramienta de precisin.Normalmente se utilizan jaulas de acero prensado o de latn mecanizado, aunque tambin se utilizan a veces las de poliamida moldeada.


12A


Rodamientos de RodillosCnicos

Rodamientos de RodillosEsfricos

Los rodamientos de agujas contienen muchos finos rodillos de una longitud que va de tres a diez veces su dimetro.As pues, la relacin entre el dimetro exterior del rodamiento y el dimetro del crculo inscrito es pequea y poseen una capacidad de carga radial bastante alta.Existen muchos tipos, muchos de los cuales no constan de aro interior. El tipo de copa-estirada (drawp-cup) consta de aro exterior de acero prensado mientras que el tipo slido consta de aro exterior mecanizado. Existen tambin montajes de jaula y agujas que carecen de aros. La mayor parte de estos rodamientos tienen jaulas de acero prensado pero algunos tipos carecen de jaula.

Los rodamientos de este tipo utilizan rodillos cnicos guiados por un reborde en la parte posterior del cono. Estos rodamientos pueden soportar altas cargas radiales as como cargas axiales en una sola direccin. En las series HR los rodillos se han incrementado tanto en nmero como en tamao proporcionandouna mayor capacidad de carga.Normalmente son montados en pares de manera similar a los rodamientos de una hilera de bolas de contacto angular. En estos casos se puede obtener un juego interno correcto ajustando la distancia axial entre los aros y los conos de los dos rodamientos opuestos. Puesto que son separables, los conjuntos de aros y conos pueden ser montados independientemente.Dependiendo del ngulo de contacto, los rodamientos de rodillos cnicos se dividen en tres tipos: de ngulo normal, de ngulo medio y de ngulo pronunciado. Tambin estn disponibles los rodamientos de rodillos cnicos de dos y cuatro hileras de rodillos cnicos. Normalmente se utilizan jaulas de acero prensado.

Estos rodamientos constan de rodillos en forma de barril entre el aro interior, con dos caminos de rodadura, y el aro exterior, con un solo camino de rodadura de forma esfrica. Puesto que el centro de curvatura de la superficie del camino de rodadura del aro exterior coincide con el eje de rodamiento, son autolianeantes al igual que los rodamientos de bolas autoalineantes. As pues, de producirse deflexin del eje o alojamiento, o desalineamiento de sus ejes, se corrige automticamente evitndose la aplicacin de fuerzas excesivas a los rodamientos.Los rodamientos de rodillos esfricos, no solo pueden soportar grandes cargas radiales, sino tambin algunas cargas axiales en cualquier direccin. Tienen una excelente capacidad de carga radial y son aconsejables en aplicaciones con cargas elevadas o cargas de impacto. Algunos rodamientos tienen agujero cnico y pueden ser montados directamente sobre ejes cnicos o bien sobre ejes cilndricos con la ayuda de un manguito de montaje.Se utilizan jaulas de acero prensado, latn mecanizado o de poliamida moldeada.

13

Rodamiento de Bolasde Empujede una Direccin

Estos rodamientos constan de un camino de rodadura esfrico en el aro del alojamiento (o aro exterior) y de rodillos en forma de barril dispuestos oblicuamente a su alrededor. Puesto que el camino de rodadura del aro exterior es esfrico, estos rodamientos son autoalineantes. Tienen una gran capacidad de carga axialy pueden soportar cargas radiales moderadas una vez aplicada la carga axial.Normalmente se utilizan jaulas de acero prensado o latn mecanizado.

Rodamiento de Bolasde Empuje deDoble Direccin

Rodamiento de RodillosEsfricos de Empuje

Los rodamientos de bolas de empuje de una sola direccin se componen de aros en forma de arandela con caminos de rodadura. Al aro ajustado al eje se le denomina aro del eje (o aro interior) mientras que al aro fijado al alojamiento se le denomina aro del alojamiento (o aro exterior).En los rodamientos de bolas de empuje de doble direccin hay tres aros, de los cuales el central es el que se fija al eje. Tambin existen rodamientos de bolas de empuje con asiento de alineacin debajo del aro exterior con la finalidad de compensar errores de montaje o desalineamientos del eje.Normalmente se utilizan jaulas de acero prensado para los tamaos pequeos y jaulas de latn mecanizado para los tamaos grandes.


14A

Tipo de

Rodamiento

Tabla 1.1 Tipos y Caractersticas

Caractersticas

Cargas Radiales

Cargas Axiales

Cargas Combinadas

Capacid

ad de

Carga

Alta Velocidad

Alta Precisin

Par y Ruido Bajos

Rigidez

DesalineamientoAngular

Capacidad deAutoalineamiento

ArosSeparablesRodamiento deExtremo Fijo

Rodamiento deExtremo Libre

Agujero del AroInterior Cnico

Observaciones

Pgina nmero

Rodamiento deBolas deRanura Profunda

Rodamientode Magneto

Rodamientode Bolas deContacto Angular

Rodamiento de DobleHilera deBolas deContacto Angular

Rodamientosde BolasDuplexde Contacto Angular

Rodamientosde Bolasde CuatroPuntos deContacto

Rodamientosde BolasAutoalineantes

Rodamientosde RodillosCilndricos

Rodamientos deDoble Hilera deRodillos Cilndricos

Rodamientos deRodillos Cilndricos

con Reborde Simple

Dos rod

amiento

s monta

dos tod

osnorm

almente

opuesto

s

Angul

os de

contac

to de 1

5, 25

30

y 40.

Dos ro

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ngul

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o de 3

5.

Incluy

endo e

l tipo N

.

Incluy

endo e

l tipo N

NU

Incluy

endo e

l tipo N

F

B5B31

B5B28 B47

B47B66 B47

B47B68 B73 B81

B81B106 B81

Excelente Bueno Aceptable Pobre Imposible Una sola direccin Dos direcciones

Aplicable Aplicable, pero es necesario permitir las contracciones / dilataciones del eje en las superficies de ajuste de los rodamientos.

15

Rodamientosde RodillosCnicos

Rodamientos deRodillos Cnicosde Doble oMltiple Hilera

Rodamientos deRodillos Esfricos

Rodamientos deBolas de Empuje

Rod. de Bolas deEmpuje con Asientode Alineacin

Rod. de Doble Hilerade Bolas deContccto Angular

Rod. de RodillosCilndricos deEmpuje

Rod. de RodillosConucos de Empuje

Rod. de RodillosEsfricos deEmpuje

Pgina

nmero

Dos rod

amien

tos mo

ntados

norma

lmente

opues

tosEs

necesa

rio el a

juste

del jue

go.

B111 B111B172B331

B231 B203B224

Rod. de RodillosCilndricos conCollares deEmpuje


B81 B203B220

B203B203B179

Incluye

ndo el t

ipo NUP

Los tipo

s KH y

KV tam

bin est

ndisp

onibles

pero su

uso en

extrem

o libre e

s impos

ible.

Incluy

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s rodam

ientos

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Para s

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os con

lubrica

cin p

or acei

te.

A18A37

A19A58A81

A19

A19A96

A18

A18

A19A20

A20A21

A20A21

A80A118A122

de los Rodamientos

A 16

2. PROCEDIMIENTO DE SELECCIN DE RODAMIENTOSEl nmero de aplicaciones para los rodamientos es prcticamente infinito y las condiciones de funcionamiento y entorno tambin varan ampliamente. Adicionalmente, esta diversidad de condiciones de funcionamiento y requerimientos para los rodamientos contina creciendo con los rpidos avances tecnolgicos. As pues, se hace necesario estudiar los rodamientos cuidadosamente teniendo en cuenta muchos aspectos para seleccionar el ms apropiado de entre los miles de tipos y tamaos disponibles.Normalmente, se selecciona un tipo de rodamiento provisionalmente, considerando las condiciones de funcionamiento, la disposicin del conjunto, la facilidad de montaje en la mquina, espacio disponible, costo, disponibilidad y otros factores.

Posteriormente se selecciona el tamao del rodamiento para satisfacer los requerimientos de vida deseados. Al llevar a cabo este paso, se han de considerar, adems de la vida de fatiga, la vida de la grasa, ruido y vibraciones, desgaste, y otros factores. No existe un procedimiento fijo para la seleccin de rodamientos. Resulta aconsejable estudiar las experiencias adquiridas en aplicaciones similares, as como los estudios relevantes en cuanto a requerimientos especiales para la aplicacin especfica en cuestin. Al seleccionar rodamientos para mquinas nuevas, en condiciones de funcionamiento inusuales o en entornos agresivos, por favor consulta a . El siguiente diagrama (Fig. 2.1.) muestra un ejemplo de procedimiento de seleccin de rodamientos.

Fig. 2.1 Organigrama para la Seleccin de Rodamientos

Evaluacin de los tiposde rodamiento

Determinacin deltamao del rodamiento

Pgina nmero

A24,A25A30,A32

A32A33

Determinacin del tamao del rodamiento

Condiciones de funcionamiento y prestaciones requeridas Condiciones del entorno Dimensiones del eje y del alojamiento

Pgina nmero

Espacio disponible Magnitud y direccin de cargas Vibracin y choque Velocidades operacional y mxima Desalineamiento del aro interior o exterior Fijacin en direccin axial y disposicin del montaje Facilidad del montaje y desmontaje del rodamiento Ruido y par Rigidez requerida Disponibilidad y costo

A18,A38A18A18A18,A37A18A20-A23

A19A19A19,A96

Determinacin del tipode rodamiento y disposicin

del montaje.

Vida estimada de la mquina Cargas dinmica y esttica equivalentes Velocidad Factor de carga esttica permisible Cargas axiales permisibles (en caso de rod. de rodillos cilndricos)

17

Evaluacinde Precisin

Precisin de funcionamiento Estabilidad rotacional Fluctuacin de par

Pgina nmero

A19A18, A37, A81A19

Seleccin de la clasede precisin del rodamiento

Pgina nmeroExamen delJuego Interno A95

A18A98

Ajuste Diferencia de temperatura entre aro interior y aro exterior Velocidad Desalineamiento de los aros interior y exterior Cantidad de precarga

Determinacindel juego interno

Velocidad Ruido Temperatura de trabajo

Estudiode la jaula

Seleccin del tipo ydel material de la jaula

Rango de temperatura de trabajo Velocidad Mtodos de lubricacin Tipo de sellado Intervalos de mantenimiento e inspeccin

Pgina nmero

A106, A107, A110, A112A37A105A102A123

Seleccin del tipo de lubricacin,mtodo, lubricantey tipo de sellado

Examen delos mtodosde lubricacin

Examen de lafacilidad de montaje/desmontaje

Pgina nmeroA116, A121A116, A121A100

Procedimiento de montaje y desmontaje Equipo necesario Dimensiones que afectan al montaje

Determinacin de dimensionesque afectan al montaje y

procedimiento demontaje / desmontaje

Especificaciones finalespara el rodamiento y piezas relacionadas

Examen de EspecificacionesEspeciales

Temperatura de trabajo Entorno (agua salada, vaco, gases, qumicos, etc) Tipo de lubricacin

Pgina nmeroA57

Seleccin de materialesEspeciales, Tratamiento Trmico

para Estabilidad Dimensional

Examen de Ajuste Condiciones de funcionamiento Magnitud y caractersticas de las cargas Rango de temperatura Material, tamao y precisin del eje y del alojamiento

Pgina nmeroA82A82, A83A83A84, A100

Determinacin del ajuste

A 18

3. SELECCIN DEL TIPO DE RODAMIENTO3.1 Espacio Disponible para el Rodamiento

3.2 Capacidad de Carga y Tipos de Rodamientos

3.3 Velocidad Permisible y Tipos de Rodamientos

3.4 Desalineamiento de los Aros Interior/Exterior yTipos de Rodamientos

El espacio disponible para un rodamiento y sus partes adyacentes es por lo general limitado, por lo cual el tipo y tamao del mismo debe ser seleccionado dentro de esos lmites. En la mayora de los casos, el dimetro del eje queda fijado al principio por el diseo de la mquina; as pues, el rodamiento es a menudo seleccionado en base a su dimetro interior. Existen numerosas series de tipos y dimensiones de rodamientos normalizadas, y la seleccin del rodamiento ptimo entre ellas se hace necesaria. La Fig. 3.1 muestra las series de dimensiones de rodamientos radiales y los correspondientes tipos de rodamientos.

La capacidad de carga axial de un rodamiento est estrechamente relacionada a su capacidad de carga radial (ver Pg. A24) de manera que depende del diseo del rodamiento tal y como se muestra en la Fig. 3.2. Esta figura aclara el hecho de que al comparar rodamientos de las mismas dimensiones, los rodamientos de rodillos tienen una mayor capacidad de carga que los rodamientos de bolas y son superiores cuando se producen cargas de choque.

La velocidad mxima de los rodamientos vara dependiendo no slo del tipo de rodamiento, sino tambin de su tamao, tipo de jaula, cargas, mtodo de lubricacin, disipacin de calor, etc. Asumiendo el mtodo de lubricacin usual de bao de aceite, los tipos de rodamientos han sido clasificados de una manera aproximada de mayor a menor velocidad tal y como se muestra en la Fig. 3.3.

Debido a la defleccin de un eje causada por las cargas aplicadas, errores dimensionales del eje y alojamiento, y a errores de montaje, los aros interior y exterior estn ligeramente desalineados. El desalineamiento permisible vara dependiendo del tipo de rodamiento y las condiciones de funcionamiento, pero normalmente se trata de un pequeo ngulo menor que 0.0012 radianes (4).Cuando se supone que el desalineamiento va a ser grande, se debe seleccionar un tipo de rodamiento con capacidad de autoalienacin, tal como los rodamientos a bolas autoalineantes, los rodamientos de rodillos esfricos o ciertos tipos de soportes con rodamiento (Figs. 3.4 y 3.5).

Fig. 3.1 Series de Dimensiones de Rodamientos Radiales

Fig. 3.2 Capacidad de Carga Relativa de Algunos Tipos de RodamientosFig. 3.3 Velocidad Permisible Relativa de Varios Tipos de Rodamientos

Tipo de RodamientoRodamientos de 1 Hilera de Bolas Ranura Profunda

Rodamientos de 1 Hilera de Bolas de Contacto Angular

Rodamientos de Rodillos Cilndricos

Rodamientos de Rodillos Cnicos

Rodamientos de Rodillos Esfricos

Capacidad carga radial1 2 3 4

Capacidad carga empuje4321 Tipo de Rodamiento

Rodamientos de Bolas de Ranura Profunda

Velocidad permisible relativa1 4 7 10 13

Rodamientos de Bolas de Contacto Angular

Rodamientos de Rodillos Cilndricos

Rodamientos de Agujas

Rodamientos de Rodillos Cnicos

Rodamientos de Rodillos Esfricos

Rodamientos de Empuje

Observaciones Lubricacin en bao de aceiteCon medidas especiales para incrementar la velocidad lmite

0 1 2 3 4 5 6

80 90 00 01 02 30 04 81 19 10 29 20 22 23 39 30 13 32 33 48 94 40 14 59 69

4321098

{Series por Dimensin 50

19

Fig. 3.4 Desalineamiento Permisible en Rodamientos de Rodillos Esfricos

Fig. 3.5 Desalineamiento Permisible en Soportes con Rodamiento

El desalineamiento permisible del rodamiento se muestraal principio de las tablas de dimensiones para cada tipo derodamiento.

3.5 Tipos de Rodamientos y Rigidez

3.6 Ruido y Par de Varios Tipos de Rodamientos

3.7 Precisin de Funcionamiento y Tipos deRodamientos

3.8 Montaje y Desmontaje de Varios Tipos deRodamientos

Fig. 3.6 Carrera Radial Relativa del Aro Interior para varios Tipos de Rodamientos de la Clase de Precisin ms Alta

Tipos de Rodamiento

Rodamientos de Bolasde Ranura ProfundaRodamientos de Bolasde Contacto AngularRodamientos de Rodillos CilndricosRodamientos de Rodillos CnicosRodamientos de Rodillos Esfricos

Mayor precisinespecificada

Comparacin de tolerancia de carrera radial aro int.4321 5

Clase 2

Clase 2

Clase 2

Clase 4

Normal

Al aplicar cargas sobre un rodamiento se producen algunas deformaciones elsticas en las reas de contacto entre los caminos y elementos de rodadura. La rigidez del rodamiento viene dada por la relacin entre la carga aplicada y la cantidad de deformacin elstica de los aros interior y exterior y de los elementos de rodadura. Para los cabezales principales de mquina-herramienta es necesaria una alta rigidez en los rodamientos as como en el resto del cabezal. En consecuencia, puesto que los rodamientos de rodillos sufren menos deformaciones debido a las cargas, suelen ser seleccionados ms a menudo que los rodamientos de bolas. Cuando se requiere una rigidez extremadamente alta, se aplica precarga a los rodamientos, lo cual quiere decir que tienen un juego interno negativo. Los rodamientos de bolas de contacto angular y los de rodillos cnicos son frecuentemente precargados.

Los tipos de rodamientos separables tales como los de rodillos cilndricos, de rodillos cnicos o de agujas, resultan convenientes a la hora del montaje o desmontaje. Para las mquinas en las que los rodamientos son montados y desmontados frecuentemente para inspecciones peridicas, estos tipos son los recomendables.Tambin los rodamientos de bolas autoalineantes y los tamaos pequeos de rodillos esfricos con agujero cnico pueden ser montados y desmontados fcilmente utilizando manguitos.

Puesto que los rodamientos son fabricados con una muy alta precisin, su nivel de ruido y par son mnimos. En particular, para rodamientos de bolas de ranura profunda y rodamientos de rodillos cilndricos, el nivel de ruido se especifica a veces dependiendo de su aplicacin. Para los rodamientos en miniatura de alta precisin, el par inicial est especificado. Los rodamientos de bolas de ranura profunda son recomendados para aplicaciones en las que se requiere bajo nivel de ruido y par, tales como motores e instrumentos.

Para los cabezales principales de mquina-herramienta que requieren alta precisin de funcionamiento, o aplicaciones de alta velocidad tales como sobrealimentadores, los rodamientos de precisin clase 5, 4 2 son utilizados normalmente. La precisin de funcionamiento de los rodamientos es especificada de diferentes maneras, y la clase de precisin especificada vara dependiendo del tipo de rodamiento. En la Fig. 3.6 se muestra una comparacin de tolerancias de la carrera radial del aro interior para los tipos de mayor precisin especificados para cada tipo de rodamiento.Los rodamientos de bolas de ranura profunda, los de bolas de contacto angular y los de rodillos cilndricos son los msaconsejables para aplicaciones que requieran alta precisin de funcionamiento.

A 20

4. SELECCIN DE LA DISPOSICIN DE LOS RODAMIENTOS

Fig. 4.1 Disposicin de Montajes y Tipos de Rodamientos

Si las medidas tomadas para aliviar la contraccin y dilatacin trmica del eje son insuficientes, se aplican cargas axiales anormales a los rodamientos que puedan causar fallos prematuros.Como rodamientos de extremo libre se recomiendan los rodamientos de rodillos cilndricos o de agujas, con aros interior y exterior separables que permiten el desplazamiento axial (tipos N, NU, etc.). Mediante el uso de estos tipos se facilita tambin el montaje y desmontaje de los rodamientos. Cuando se utilizan como rodamientos de extremo libre tipos de rodamientos no separables, el ajuste entre aro exterior y el alojamiento es ligero para permitir desplazamientos axiales del eje junto con el rodamiento. En ocasiones se alivian estas dilataciones mediante un ligero ajuste del eje y el aro interior.Cuando la distancia entre los rodamientos es corta y la influencia de la contraccin y dilatacin del eje es despreciable, se utilizan dos rodamientos de bolas de contacto angular o de rodillos cnicos opuestos. El juego axial (posible movimiento axial) producido tras el montaje se ajusta utilizando tuercas o lminas de relleno.

En general, los ejes suelen estar soportados slo por dos rodamientos. Al considerar la disposicin del montaje de los rodamientos se deben estudiar los siguientes puntos:(1) Dilatacin y contraccin del eje debido a las variaciones de temperatura(2) Facilidad de montaje y desmontaje del rodamiento(3) Desalineamiento de los aros interior y exterior debido a deflecciones del eje o errores de montaje(4) Rigidez del sistema en conjunto, incluyendo losrodamientos y el mtodo de precarga(5) Capacidad para mantener las cargas en la posicin correcta y para transmitirlas.

4.1 Rodamientos de Extremo Libre y de Extremo FijoDe entre los rodamientos montados sobre un eje, slo uno de ellos puede ser de extremo fijo, utilizado para fijar el eje axialmente. Para este rodamiento de extremo fijo, se debe seleccionar un rodamiento que pueda soportar tanto cargas radiales como axiales. El resto de los rodamientos deben ser de extremo libre, para transportar nicamente cargas radiales y aliviar la contraccin y dilatacin trmica del eje.

RODAMIENTO ARodamiento de Bolas de Ranura ProfundaRodamientos de Bolas de Contacto Angular EmparejadosRodamientos de Doble Hilera de Bolas de Contacto AngularRodamiento de Bolas AutoalineanteRodamiento de Rodillos Cilndricos con Reborde (Tipos NH, NUP)Rodamiento de Doble Hilera de Rodillos CnicosRodamiento de Rodillos Esfricos

(2)RODAMIENTO D, ERodamiento de Bolas de Contacto Angular.Rodamiento de Rodillos Cnicos.Rodamiento de Magneto.Rodamientos de RodillosCilndricos (Tipos NJ, NF)

RODAMIENTO BRodamiento de Rodillos Cilndricos, (Tipo N, NU)Rodamiento de Agujas (Tipo NA etc.)

Notas: (1) En la figura, la contraccin y dilatacin del eje se alivian en la superficie exterior del aro exterior, pero a veces se hace en el agujero interior. (2) Para cada tipo, se utilizan dos rodamientos contrapuestos.

(1)RODAMIENTO CRodamiento de Bolas de RanuraProfunda.Rodamiento de Bolas de Contacto Angular Emparejados (espalda-a- espalda)Rodamiento de Doble Hilera de Bolas de Contacto Angular.Rodamiento de Bolas Autoalineante.Rodamiento de Doble Hilera de Rodillos Cnicos. (Tipo KBE)Rodamiento de Rodillos Esfricos.

RODAMIENTO FRodamiento de Bolas de Ranura Profunda.Rodamiento de Bolas Autoalineante.Rodamiento de Rodillos Esfricos.

Extremo fijo

Extremo fijo

Extremo libre (rod. separable)

No hay distincin entre extremos libre y fijo


Extremo libre (rod. no separable)


21

4.2 Ejemplo de Disposicin de RodamientosEn la Tabla 4.1 se muestran algunas disposiciones de montaje de rodamientos considerando la precarga y rigidez del conjunto, contraccin y dilatacin del eje, error de montaje etc.

Las diferencias entre rodamientos de extremo fijo y rodamientos de extremo libre, as como algunas posibilidades de disposicin de montaje para varios tipos de rodamientos se muestran en la Fig. 4.1.

Tabla 4.1 Disposiciones Representativas de Montajes de Rodamientos y Ejemplos de Aplicaciones

Montaje de Rodamientos

Extremo fijo Extremo libreObservaciones Ejemplos de Aplicaciones

Este es un montaje tpico, en l no se aplican cargas anormales a los rodamientos aunque el eje se dilate o contraiga.Si el error de montaje es pequeo, resulta aconsejable para altas velocidades.

Este montaje puede soportar cargas pesadas yde choque as como tambin alguna carga axial.Cada tipo de rodamiento de rodillos cilndricos es separable. Esto resulta til cuando se requiere interferencia para ambos aros.

Motores de traccin paralocomotoras.

Este montaje se utiliza cuando las cargas son relativamente pesadas.Para mxima rigidez del rodamiento de extremo fijo, se utiliza un montaje espalda-a-espalda.Tanto el eje como el alojamiento deben tener alta precisin, el error de montaje ha de ser pequeo.

Rodillos de mesa para trenes de laminacin, cabezales principales de fresadoras.

ste tambin resulta aconsejable cuando esnecesaria la interferencia para ambos aros, interior y exterior. No se pueden aplicar cargas axiales pesadas.

Rodillos para fabricacin de papel, ejes de locomotoras diesel.

ste es aconsejable para altas velocidades y altas cargas radiales. Se pueden aplicar cargas axiales moderadas.

Es necesario proporcionar algo de juego entre el aro exterior del rodamiento de bolas y el agujerodel alojamiento, con el fin de evitar el someter a este ltimo a las cargas radiales

Cajas reductoras de locomotoras diesel.

SELECCIN DE LA DISPOSICIN DE LOS RODAMIENTOS

A 22

Tabla 4.1 Disposiciones Representativas de Montajes de Rodamientos y Ejemplos de Aplicaciones (Continuacin)

Disposicin de Rodamientos

Extremo fijo Extremo libre ObservacionesEjemplos de Aplicaciones

La disposicin ms usual.No slo puede soportar cargas radiales, sinotambin cargas axiales moderadas.

Transmisin de automviles,bombas difusoras dedoble succin.

sta es la disposicin ms aconsejable cuando se dan errores de montaje o deflecciones del eje.Se utiliza generalmente en aplicaciones industriales y generales en las cuales se aplican altas cargas.

Reductores, rodillos de mesa de laminacin, ruedas para gra-puente.

.Se pueden utilizar rodamientos de doble hilera de bolas de contacto angular en lugar de una combinacin de dos rodamientos de una hilera de bolas de contacto angular.

Reductores de tornillo sinfn.

Esta disposicin es muy utilizada porque puede soportar cargas altas y cargas de choque.La disposicin espalda-a-espalda es especialmente buena cuando la distancia entre los rodamientos es corta y se aplican momentos de carga.La disposicin cara-a-cara facilita el montaje cuando es necesaria la interferencia en el aro interior. En general, es buena cuando existe errorde montaje.Al utilizar esta disposicin con precarga, se debe tener cuidado con la cantidad de precarga y el ajuste del juego.

Eje de pin en diferenciales de automviles, ejes delantero y trasero de automviles, reductores de tornillo sinfn.

sta se utiliza a altas velocidades cuando las cargas radiales no son tan altas y las cargas axiales son relativamente altas.Proporciona tambin buena rigidezdel eje mediante la precarga.Para momentos de carga, la disposicin espalda-a-espaldaresulta mejor que la de cara-a-cara.

Ejes de rectificadoras.

sta es aconsejable cuando existen cargas axiales bastante altas en ambas direcciones

Montaje espalda -a-espalda

Montaje cara-a-cara

Montaje espalda -a-espalda

Observaciones Ejemplos de Aplicaciones

23

Abridores verticales (mquinasde roscar y de tejer).

Observaciones Ejemplos de Aplicaciones

Observaciones Ejemplos de AplicacionesDisposicin vertical

sta puede soportar altas cargas y cargas dechoque.Puede ser utilizada si es necesaria la interferenciaen ambos aros, interior y exterior.Se debe tener cuidado para que el juego axial no se haga demasiado pequeo durante el funcionamiento.Tambin es posible la combinacin NF+NF.

Engranajes de reduccin final de maquinaria para la construccin.

En ocasiones se utiliza un muelle a un lado del aroexterior de uno de los rodamientos.

Motor elctrico pequeo,reductor pequeo,bombas pequeas.

Los rodamientos de bolas de contacto angular emparejados se montan en el extremo fijo.El rodamiento de rodillos cilndricos se monta en el extremo libre.

Motores elctricos verticales.

El centro esfrico del asiento autoalineante debe coincidir con el del rodamiento de bolas autoalineante.El rodamiento de la parte superior va montado en el extremo libre.

Disposicin NJ+NJ

A 24

5. SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO

Las distintas funciones requeridas a los rodamientos varandependiendo de la aplicacin. Estas funciones deben ser obtenidasdurante perodos prolongados. Incluso cuando los rodamientos han sidocorrectamente montados y utilizados, eventualmente dejarn defuncionar satisfactoriamente debido al incremento de ruidoy vibraciones, prdida de precisin de funcionamiento, degradacin de lagrasa o incluso descamacin por fatiga de las superficies rodantes.La vida del rodamiento, en el sentido amplio de la palabra, es el perododurante el cual puede estar funcionando y satisfaciendo las funcionesrequeridas. Esta vida del rodamiento podra ser definida como vida deruido, vida de abrasin, vida de la grasa o vida de fatiga rodante,dependiendo de cual de ellas causa la prdida de servicio delrodamiento.Adems de estos fallos debidos a deterioro natural, los rodamientospueden fallar cuando se producen condiciones tales como el incrementode temperatura, fracturas, rayas en los aros, desgaste de los sellados uotro tipo de daos.Las condiciones de este tipo no deben ser consideradas como fallosnormales de rodamiento, pues se suelen producir como resultado deerrores en la seleccin del mismo, diseo o fabricacin incorrectos delas estructuras relacionadas con el rodamiento, montaje defectuoso omantenimiento insuficiente.

5.1 Vida del Rodamiento

5.1.1 Vida de Fatiga de Rodadura y Clasificacin de la Vida de FatigaCuando los rodamientos funcionan bajo cargas, los caminos derodadura de sus aros interior y exterior y sus elementos de rodaduraestn sujetos a stress cclico repetido.Debido a la fatiga del metal de las superficies de los caminos derodadura y elementos de rodadura, se pueden desprender partculasescamosas del material del rodamiento (Fig. 5.1). Este fenmeno esllamado descamacin. La vida de fatiga de rodadura estrepresentada por el nmero total de revoluciones obtenidas hasta elmomento en que las superficies del rodamiento comienzan adescamarse debido al stress. A esto se le llama vida de fatiga.Tal y como se muestra en la Fig. 5.2, incluso para rodamientosaparentemente idnticos, del mismo tipo, tamao y material y que hanrecibido el mismo tratamiento trmico y procesos, la vida de fatiga derodadura vara ampliamente incluso bajo condiciones de funcionamientoidnticas. Esto es debido a que la descamacin de los materiales,debido a la fatiga, est sujeta a otras muchas variables.Consecuentemente, la clasificacin de la vida de fatiga, en la cual lavida de fatiga de rodadura es considerada como un fenmenoestadstico es utilizada preferentemente respecto a la vida de fatiga derodadura real.Supongamos que un nmero de rodamientos del mismo tipo sonutilizados individualmente bajo las mismas condiciones. Tras un ciertoperodo de tiempo, un 10% de los rodamientos fallan como resultado dela descamacin causada por la fatiga de rodadura. En este caso, elnmero total de revoluciones es definido como clasificacin de vida defatiga, o si la velocidad es constante, la clasificacin de vida de fatiga seexpresa a menudo por el nmero total de horas de funcionamiento

5.2 Clasificacin de Carga Bsica y Vida de Fatiga5.2.1 Clasificacin de Carga Bsica

5.2.2 Maquinaria en la que se Usan Rodamientos y Proyeccin de Vida

completado hasta el momento en que el 10% de los rodamientos qued inutilizado debido a descamacin.Al determinar la vida del rodamiento, la clasificacin de vida de fatiga es frecuentemente el nico factor considerado. De cualquier manera,deben tomarse en cuenta tambin otros factores. Por ejemplo, la vidade la grasa de los rodamientos pre-lubricados puede ser estimada. (Ver Seccin 12, Lubricacin, Pgina A107).Puesto que la vida de ruido y la vida de abrasin son juzgadas de acuerdo a los standards individuales para las diferentes aplicaciones,los valores especficos para la vida de ruido y abrasin deben ser determinados empricamente.

No es aconsejable seleccionar rodamientos en base a clasificaciones decarga innecesariamente altas, puesto que tales rodamientos podran

La clasificacin de carga bsica es definida como la carga constanteaplicada sobre los rodamientos con aros exteriores estacionarios quelos aros interiores pueden resistir para una clasificacin de vida de un

6milln de revoluciones (10 rev.). La clasificacin de carga bsica de losrodamientos radiales es definida como la carga radial central dedireccin y magnitud constantes, mientras que la clasificacin de cargabsica de los rodamientos de empuje es definida como una carga axialde magnitud constante en la misma direccin del eje central. Lasclasificaciones de carga estn listadas bajo C para los rodamientosr'radiales y bajo C para los rodamientos de empuje en las Tablas deadimensiones.

Fig. 5.1 Ejemplo de Descamacin

Fig. 5.2 Probabilidad de Fallo y Vida del RodamientoVida

Vida M

ediaC

lasif. d

e Vida

Proba

bilida

d de F

allo

25

Perodos de Funcionamiento

Tabla 5.1. Factor de Vida Fatiga f para Varias Aplicaciones de Rodamientosh

3 42 53 74 6

Factor de Vida Fatiga f h

Utilizados con poca frecuenciao durante perodos cortos

Motores pequeosparaelectrodomsticos;aspiradores, lavadorasHerramienta manualelctrica

MaquinariaAgrcola

Utilizado ocasionalmente perocuya fiabilidad es importante

Motores para aireacondicionado ycalefactoresdomsticosMaquinariaconstruccin

TransportadorasLevas de cableselevadores

Utilizado intermitentementedurante perodos relativamentelargos

Cuellos de cilindropara laminacin

Motores pequeosGras de cubiertaGras en general paracarguerosSoportes de pinCoches de pasajeros

Motores de fbricasMquina-herramientaTransmisionesCribasMachacadoras

Levas de grasCompresoresTransmisionesespecializadas

Utilizados intermitentementedurante ms de ocho horasdiarias

Escaleras mecnicas

SeparadorescentrfugosEquipos aireacondicionadoVentiladoresMaquinaria parala maderaMotores grandesCajas de ejes deferrocarril

Montacargas demineraMotores traccinde ferrocarrilCajas de ejes delocomotorasVolantes deprensas

Mquinas parafabricacin papel

Bombas aguaCentraleselctricasBombas dedrenaje paraminera

Utilizados continuamente ycuya alta fiabilidad es importante

5.2.3 Seleccin del Tamao del Rodamiento Basada en la Clasificacin de Carga Bsica

resultar demasiado grandes y costosos. Adicionalmente, la vida delrodamiento por s misma no debera ser un factor decisivo en laseleccin del rodamiento. Se debe considerar tambin la resistencia,rigidez y diseo del eje sobre el que se van a montar los rodamientos.Los rodamientos son utilizados en gran variedad de aplicaciones y lavida del diseo vara segn las aplicaciones especficas y condicionesde funcionamiento. La Tabla 5.1 proporciona el factor emprico de vidade fatiga derivada de las experiencias de usuarios en el funcionamientoen varias mquinas. Ver tambin la Tabla 5.2.

Entre la carga del rodamiento y la clasificacin de vida de fatiga existe lasiguiente relacin:Para rodamiento de bolas

Para rodamiento de rodillos

L= CP

3

(5.1)

L= CP

3 (5.2)10

donde L:P:

6Clasif. vida de fatiga (10 rev.)Carga del rodto. (carga equiv.) (N), {Kgf} (Ver Pgina A30)

C:Clasif. carga bsica (N), {Kgf} Para rodtos. radiales, C est escrita Cr Para rodtos. de empuje, C est escrita Ca

En el caso de rodamientos que funcionan a velocidad constante, esconveniente expresar la vida de fatiga en horas. En general la vida defatiga de los rodamientos utilizados en automviles y otros vehculosviene dada en millas.

Las relaciones mostradas en la Tabla 5.2 se obtienen mediante ladesignacin de la vida de fatiga como L (h), la velocidad delhrodamiento como n (rpm), el factor de vida de fatiga como , y el factorhde velocidad como. .n

Tabla 5.2 Clasificacin de Vida de FatigaFactor de Vida de Fatiga y Factor de Velocidad

n, ............ Fig. 5.3 (Ver Pg. A26), Tabla Apndice 12n (Ver Pgina C24)L ............ Fig. 5.4 (Ver Pg. A26), Tabla Apndice 13hh, (Ver Pgina C25)

L =hCP

103

61060n = 500 fh

103L =h

CP

3

= 500 fh3

61060n

CPf =h fh

CPf =h fh

610500x60n

13

f =h 610 310f =h

= (0.03n)

500x60n13- = (0.03n)

310

Parmetrosde Vida

Clasificacinde Vida deFatiga

Factor de Vidade Fatiga

Factor de Velocidad

Rodamientos deBolas

Rodamientos deRodillos

A 26

SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO

n(rpm)

n(rpm)

fhfhfnfn L h L h(h) (h)

Conociendo la carga del rodamiento P y su velocidad n, determine el factor de vida de fatiga hapropiado para la proyeccin de vida de la mquina y luego calcule el factor de carga bsica mediante la siguiente ecuacin.

Se debe seleccionar en las tablas de rodamientos eltipo y tamao que satisfaga este valor de C.5.2.4 Correccin de Temperaturas para la Clasificacin de Carga Bsica.Si los rodamientos se utilizan a altas temperaturas,la dureza del acero disminuye. Consecuentementela clasificacin de carga bsica, que depende de laspropiedades fsicas del material, tambin disminuye.As pues, la clasificacin de carga bsica debe sercorregida como consecuencia de esta mayor temperatura utilizando la siguiente ecuacin:

fh Pfn

C= (5.3)

ft CC =t (5.4)donde:

C :t

f :t

C:

Si se utilizan rodamientos grandes a altastemperaturas, se les debe someter a tratamientotrmico especial para estabilidad dimensional yprevenir as variaciones dimensionales excesivas. La clasificacin de carga bsica de los rodamientossometidos a este tratamiento trmico podra resultarinferior a la que se indica en las tablas derodamientos.

Clasificacin de cargabsica tras la correccinde temperatura (N), {Kgf}

Clasific. de carga bsicaantes de la correccinde temperatura (N), {Kgf}

Factor de temperatura(Ver Tabla 5.3)

Rodamientos deBolas


Rodamientos deBolas


Fig. 5.3 Velocidad del Rodamiento y Factor de Velocidad

Fig. 5.4 Factor de Vida de Fatiga y Vida de Fatiga

Tabla 5.3 Factor de Temperatura ft

Temperatura delRodamiento CFactor deTemperatura ft

125 150 175 200 250

1.00 1.00 0.95 0.90 0.75

27

5.2.5 Correccin de la Clasificacin de Vida de FatigaComo ya se ha descrito, las ecuaciones bsicas para el clculo de laclasificacin de vida de fatiga son las siguientes:

Para rodamientos de bolas

Para rodamientos de rodillos

L =10CP

3

(5.5)

L =10CP

3 (5.6)10

La vida L es definida como la clasificacin de vida de fatiga con una10fiabilidad estadstica del 90%. Dependiendo de las mquinas en las quese van a utilizar los rodamientos, a veces se requiere una fiabilidadmayor del 90%.De cualquier manera, las recientes mejoras del material de losrodamientos ha extendido ampliamente la vida de fatiga.Adicionalmente, el desarrollo de la teora Elasto-hidrodinmica delubricacin prueba que el grosor de la pelcula lubricante en el rea decontacto entre los aros y los elementos rodantes influye grandementeen la vida del rodamiento. Para reflejar tales mejoras en el clculo de lavida de fatiga, la clasificacin de vida de fatiga se corrige utilizando lossiguientes factores:

donde

L =a a a L ................................(5.7)na 1 2 3 10L :na

L :10

a :2a :3

a :1

El factor de correccin de vida para la fiabilidad a est listado en la1Tabla 5.4 para fiabilidades superiores al 90%.El factor de correccin de vida para el material a es mayor que uno2debido a las mejoras del acero.

Clasificacin de vida ajustada,en la cual se toman en cuentafiabilidad, mejoras de material,condiciones de lubricacin, etc.

Clasificacin de vida de fatiga confiabilidad del 90%

Factor de correccin de vida para lafiabilidad

Factor de correccin de vida para el material

Factor de correccin de vida para lascondiciones de funcionamiento

Tabla 5.4 Factor de Fiabilidad a1

Fiabilidad %

a1

90 95 96

1.00 0.65 0.53

97

0.44

98

0.33

99

0.21

utiliza actualmente acero para rodamientos desgaseado al vaco,y los resultados de las pruebas llevadas a cabo por muestranque la vida ha sido considerablemente mejorada en relacin a los anteriores materiales. Las clasificaciones de carga bsica y listadas enlas tablas de rodamientos fueron calculadas considerando la extensinde vida obtenida gracias a las mejoras de materiales y tcnicas de produccin. En consecuencia, al estimar la vida mediante la ecuacin(5.7) es suficiente asumir que a = 1.2

Las ecuaciones para estimar la vida de fatiga (5.1, 5.2, 5.3 y 5.4)ofrecen resultados satisfactorios para un amplio rango de cargas.Sin embargo, cargas extra-pesadas podran causar una deformacinelstica en el punto de contacto entre la bola y el camino de roda-

dura. Cuando P es superior a Cor (factor de carga esttica bsica) r a 0.5 C, el menor de los dos, para rodamientos radiales P esar

mayor que 0.5 C para rodamientos de empuje, por favor consultaraa para establecer la aplicabilidad de dichas ecuaciones.

El factor de correccin de vida para las condiciones de funcionamientoa se utiliza para corregir varios factores, particularmente la lubricacin.3Si no existe desalineamiento entre los aros interior y exterior y el grosorde la pelcula lubricante en las reas de contacto de los rodamientos essuficiente, es posible que a sea mayor que uno; no obstante a es3 3menor que uno en los siguientes casos:

Cuando la viscosidad del lubricante en las reas de contacto del rodamiento es baja.

Cuando la velocidad circunferencial de los elementos de rodadura es muy baja.

Cuando la temperatura del rodamiento es alta.

Cuando el lubricante est contaminado por agua o materias extraas. Cuando el desalineamiento de los aros interior y exterior es excesivo.

Es difcil determinar el valor correcto de a para condiciones de3funcionamiento especficas puesto que todava existen muchos supuestos. Dado que el factor de material a tambin est influenciado2por las condiciones de funcionamiento, existe la proposicin decombinar a y a en un solo factor (a x a ), y no considerarlos2 3 2 3independientemente. En este caso, bajo condiciones de funcionamientoy lubricacin normales, se debe asumir que el producto de (a x a ) es2 3igual a uno. De cualquier modo, si la viscosidad del lubricante esdemasiado baja, este valor llega a ser tan bajo 0.2.Si no hay desalineamiento, y la viscosidad del lubricante es alta paragarantizar un grosor suficiente de la pelcula lubricante, el producto de(a x a ) puede estar cercano a dos.2 3Al seleccionar un rodamiento tomando como base la clasificacin decarga bsica, lo mejor es elegir un factor de fiabilidad a adecuado a la1utilizacin prevista y un valor C/P determinado empricamente y hderivado de resultados anteriores en lubricacin, temperatura, condiciones de montaje, etc., en mquinas similares.

A 28


Tabla 5.5 Valores del Factor de Carga fw

Condiciones de funcionamiento

5.3 Clculo de las Cargas de los RodamientosLas cargas aplicadas sobre los rodamientos generalmente incluyen elpeso de las estructuras que han de ser soportadas por los mismos, el peso de los elementos giratorios, la potencia de transmisin de los engranajes y correas, la carga producida por el funcionamiento de lamquina en la que estn montados los rodamientos, etc. Estas cargasse pueden calcular tericamente, pero algunas de ellas resultan difcilesde estimar. As, pues, se hace necesario corregir las estimaciones utilizando datos derivados empricamente.

5.3.1. Factor de Carga

5.3.2 Carga de los Rodamientos en Aplicaciones de Transmisin por Correas o Cadenas

Cuando se ha calculado matemticamente una carga axial o radial, lacarga radial sobre el rodamiento puede ser mayor que la calculadadebido a las vibraciones y choques que se producen durante elfuncionamiento de la mquina.La carga real puede ser calculada utilizando la siguiente ecuacin:

F = F r w rcF = F a w ac } (5.8)

Cargas aplicadas sobre el rodamiento (N){Kgf} Carga calculada tericamente (N) {Kgf}Factor de carga

Los valores dados en la Tabla 5.5 se utilizan normalmente para el factor de carga .w

,F F :r a

F , F :rc acw

donde

Aplicaciones Tpicas

Funcionamiento suaveLibre de choques

Funcionamiento normal

Funcionamiento acompaadode choques y vibraciones

Motores elctricosMquinas-herramienta,Acondicionadores aire

Ventiladores, Compresores,Elevadores, Gras,Maquinaria papel

Maquinaria de construccinCribas, Machacadoras,Trenes de laminacin

fw

1 1.2

1.2 1.5

1.5 3

Tabla 5.6 Factor de la Correa fb

Tipo de correa

Correa dentada

fb

1.3 22 2.52.5 34 5

Correa tipo VCorrea plana conpolea tensoraCorrea Plana

La fuerza que acta sobre la polea o pin cuando se transmite lapotencia por medio de una correa o cadena se puede calcular mediantelas siguientes ecuaciones:

M=9 550 000H/n...... (Nmm)

= 974 000H/n{Kgfmm}

P =M/r ....(5.10)k

.(5.9)}donde

Al calcular la carga sobre el eje de la polea, se debe incluir la tensin dela correa. As, al calcular la carga real K en el caso de transmisin porbcorrea, la potencia efectiva transmitente es multiplicada por el factor dela correa el cual representa la tensin de la misma. Los valores delbfactor de la correa para diferentes tipos de correa vienen dados en lab Tabla 5.6.

K = P (5.11)b b k

En el caso de transmisin por cadena, los valores correspondientes a deben ser entre 1.25 y 1.5.b

29

5.3.3 Cargas de los Rodamientos en Aplicaciones de Transmisin por EngranajesLas cargas impuestas a los engranajes en este tipo de transmisionesvara dependiendo del tipo de engranajes utilizados. En los casossimples de engranajes rectos, la carga se calcula como sigue:

Adicionalmente a la carga terica calculada de este modo, lasvibraciones y choques (las cuales dependen de la precisin de acabadodel engranaje) deben ser incluidas utilizando el factor del engranaje g,mediante la multiplicacin de este factor por la carga obtenidatericamente. Los valores de deben ser generalmente los de la Tablag5.7. Cuando el funcionamiento del engranaje se ve acompaado devibraciones de otra fuente, la carga real se obtiene multiplicando elfactor de carga por este factor del engranaje.

M=9 550 000H/n........ .(Nmm) = 974 000H/n.{kgfmm} } .(5.12)

................................................(5.13).........................................(5.14)

.....................(5.15)

donde

5.3.4 Distribucin de Cargas en los Rodamientos

................................................(5.16)

................................................(5.17)

dondeP =M/r kS =P tank k

2 2K = P +S =P secc k k k

P :k

M:

S :k

:Kc

H:

n:

r:

:

Par aplicado al engranaje(Nmm). {Kgfmm}

Fuerza tangencial sobre el engranaje(Nmm). {Kgfmm}

Fuerza radial sobre el engranaje (N),{Kgf}

Fuerza combinada impuesta al engranaje(N). {Kgf}

Potencia transmitida (k W)

Velocidad (rpm)

Radio del crculo de paso del engranaje detransmisin (mm)

ngulo de presin

Precisin de acabado del engranaje fg

1 1.1

1.1 1.3

Engranajes rectificados de precisin

Engranajes mecanizados ordinarios

Tabla 5.7 Valores del Factor del Engranaje fg

En los ejemplos simples mostrados en las Figuras 5.5 y 5.6, las cargasradiales sobre los rodamientos I y II pueden ser calculadas utilizando lassiguientes ecuaciones:

F =IIC

F =CIbc K

ac K

:FCI

:Fcn

:K

Carga radial aplicada sobre el rodamiento I(N), {Kgf}Carga radial aplicada sobre el rodamiento II (N), {Kgf}Carga del eje (N), {Kgf}

Cuando estas cargas son aplicadas simultneamente, se debe obtenerprimero la cara radial para cada uno de ellos, pudindose calculardespus la suma de los vectores de acuerdo con la direccin de lacarga.

Carga media fluctuante (N), {Kgf}

p = 3 para rodamientos de bolas

p = 10/3 para rodamientos de rodillos

c a b

F c II F c I

K K Rod. I Rod. II

Rod. II

Rod. I

F c I

F c II K

a c b

Fig. 5.5 Distribucinde CargaRadial (1)

Fig. 5.6 Distribucinde CargaRadial (2)

5.3.5 Media de Carga FluctuanteCuando la carga aplicada sobre los rodamientos flucta, se debecalcular una carga media que incida sobre la vida del mismo rodamiento tanto como la carga fluctuante.(1) Cuando la relacin entre la carga y la velocidad de rotacin est dividida en los siguientes pasos (Fig. 5.7).

Carga F : Velocidad n : Tiempo de funcionamiento t1 1 1Carga F : Velocidad n : Tiempo de funcionamiento t2 2 2

Carga F : Velocidad n : Tiempo de funcionamiento tn n nEntonces, la carga media puede ser calculada utilizando la siguienteecuacin:

donde F :m

..(5.18)Fm = F1p F2 p Fn p

n1t1 n2t2 nntnp n2t2 nntnn1t1

A 30


5.4 Carga EquivalenteLa velocidad media puede ser calculada de la siguiente manera:

(2) Cuando la carga flucta casi linealmente (Fig. 5.8) la carga media puede ser calculada de la siguiente manera:

(3) Cuando la fluctuacin de cargas es similar a la curva del seno (Fig. 5.9), se puede calcular el valor aproximado para la carga media Fm mediante la siguiente ecuacin:

En el caso de la figura 5.9 (a)

En el caso de la figura 5.9 (b)

(4) Cuando se aplican conjuntamente cargas rotatorias y estacionarias (Fig. 5.10).

Se puede calcular un valor aproximado para la carga media F demla siguiente manera:

En algunos casos, las cargas aplicadas sobre los rodamientos sonpuramente radiales o axiales, no obstante, y en la mayora de loscasos, las cargas suelen ser una combinacin de ambas. Adems,estas cargas normalmente fluctan tanto en magnitud como endireccin. En tales casos, las cargas realmente aplicadas sobre losrodamientos no pueden ser utilizadas para clculos de vida de losrodamientos; as pues, se debe estimar una carga hipottica demagnitud constante, que pasa a travs del centro del rodamiento,y que conceder al rodamiento la misma vida que se obtendrabajo condiciones de carga y rotacin normales. Esta cargahipottica es denominada carga equivalente.

......(5.19)t1 t2

.........(5.20)F =m13

F F )( + 2min maxdonde F :min

F :max

Valor mnimo de la carga fluctuante(N), {Kgf}

Valor mximo de la carga fluctuante(N), {Kgf}

............(5.21)F =m 0.65 Fmax

............(5.22)F =m 0.75 Fmax

F :R Carga Rotatoria (N),{Kgf}

F :S Carga Estacionaria (N),{Kgf}

a) donde F FR S

b) donde F F R S

F =m F + 0.3F + 0.2R S FR FS2 ........(5.23)

F =m F + 0.3F + 0.2S R FS FR2 ........(5.24) Fig. 5.9 Variacin Sinusoidal de Cargas

FmaxFm

F

O ni ti(a)

FmaxFm

F

O ni ti(b)

FmaxFm

F

O ni tiFmin

Fig. 5.8 Fluctuacin Simple de Cargas

FS

FR

Fig. 5.10 Carga Rotatoria y Carga Estacionaria

FmF

O

F2

F1

Fnn2t2 nntnn1t1

Fig. 5.7 Variacin Incremental de Cargas

manual de rodamientos nsk

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