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Desgaste en Rodamientos
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Desgaste en rodamientosComparativamente los cojinetes de
bolillas o rodillos requieren menos
torque, menos lubricante y ocupan menos espacio que los
cojinetes de
friccinfriccin.
Cuando a un rodamiento radial se le aplica una carga normal, la
distribucin de
las tensiones dependen de la geometra del elemento rodante.
Aunque lasp g q
mximas tensiones son colineales con la carga radial
aplicada.
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Desgaste en rodamientosEl rea de contacto es elptica, formando
una distribucin elipsoidal de
las tensiones normales de contacto. Sin embargo las tensiones
de
corte (que son las que producen deformacin plstica) son ms
altascorte (que son las que producen deformacin plstica) son ms
altas
en la subsuperficie.
Distribucin elipsoidal de las tensiones de compresin en un punto
de contacto
Distribucin de las tensiones en la subsuperficie p p p
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Desgaste en rodamientosAn con pequeas cantidades relativas de
slip, y si la relacin es pequea, se puede producir un desgaste
inaceptable.
Los modos de falla de rodamientos pueden prevenirse si los
componentes son:Los modos de falla de rodamientos pueden prevenirse
si los componentes son:
Fabricados con precisin y con componentes de alta calidad.
Apropiadamente lubricados.
Se mantienen libres de contaminantes.
Correctamente montados y operados.
Las fallas en rodamientos pueden ocurrir por:
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Lubricacin Desgaste en rodamientos
Fatiga de contacto
Lubricacin insuficienteContaminacin partculas
Desgaste adhesivo
Sobrecarga
Lubricacin
Principales
i d f ll
Desgaste adhesivo
Desgaste abrasivo
insuficiente
Contaminacin partculas
mecanismos de fallas
en rodamientos Erosin por arco elctrico
(spark erosion)Pasaje de corriente
Corrosin Acidificacin
Fretting por
impactoImpacto y vibraciones
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Desgaste en rodamientosSeleccin incorrecta o montaje deficiente:
es una de lasprincipales causas de falla prematura, dado que
inducen condiciones
de servicio para las cuales el rodamiento no est preparado.
Desgaste adhesivoDesgaste adhesivo
D i i lDao por excesiva carga axial.
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Desgaste en rodamientosCorrosin: contaminacin con agua o el
nivel de deterioro dellubricante producen formacin de xidos y
picaduras muy pequeos
b t d l fi isobre toda la superficies.
Indicios de corrosin
Bolilla de rodamiento con marcas de dao por corrosin
Dao por corrosin en pista interna de un rodamiento a
rodillos
La modificacin de la topografa superficial afecta la formacin de
la pelcula EHD
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Desgaste en rodamientosPasaje de corriente: puede causarse por
pasaje continuo decorriente o intermitente. En el primer caso, se
forman pequeos
crteres uniformemente distribuidos. En el segundo, son
aleatorios.
Dao por pasaje de corriente en pista externa.
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Desgaste en rodamientos
Fatiga de contacto: las fallas son causadas por tensionescclicas
de corte desarrolladas en o cerca de la superficie de contacto
durante la
operacin.
Pueden ser separadas en dos categoras distintas: Pueden ser
separadas en dos categoras distintas:
Fisuras iniciadas en la superficie
Fisuras que se inician en la subsuperficie.Fisuras que se
inician en la subsuperficie.
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Desgaste en rodamientosLas fisuras de fatiga subsuperficial
usualmente se propagan paralelas a
la superficie e intersecan a la superficie de manera abrupta.
Este dao
es fcilmente distinguible, dado que la subsecuente operacin
no
destruye sus caractersticas.
Picadura de fisura subsuperficialesPicadura de fisura
subsuperficialessubsuperficiales
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Desgaste en rodamientosLas fisuras superficiales que pueden ser
originadas por picaduras de
corrosin, marcas de manipulacin, inclusiones superficiales o
concentracin de tensionesconcentracin de tensiones.
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Desgaste en rodamientosEl flaking es una forma de fatiga de
contacto superficial y se
observa preferentemente sobre el anillo estacionario.
Cuando el dao involucra grandes regiones de la superficie, es
indicativo de
una proceso de lubricacin marginal (un espesor de pelcula de
aceite muy
delgada)delgada).
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Desgaste en rodamientosDe acuerdo a Palmgren, A. (1959) los
coeficientes de friccin de los
distintos tipos de rodamientos son:
Tipo de rodamiento Coeficiente de friccin
Bolas autoalineantes 0 0010Bolas autoalineantes 0.0010
Rodillos cilndricos cortos 0.0011
Empuje a bolas 0.0013p j
Pista simple a bolas 0.0015
Rodillo esfrico 0.0018
Rodillos tipo aguja 0.0045
Cuando el sistema se contamina con partculas, la rugosidad
superficial sep , g p
modifica. Esto reduce el valor y tambin afecta la distribucin de
la presinEHD.
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Desgaste en rodamientosEn tales condiciones, el rgimen de
lubricacin tiende a ser marginal.
La distribucin de la presin durante el contacto EHD se
modifica,
generandose picos de alta presingenerandose picos de alta
presin.
Liso Rugoso
Morales Espejel et al (1999)
P= p/p0
(1999)
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Desgaste en rodamientosTeora de Lundberg y P. Palmgren de vida a
la fatigaEn 1939 Weibull estableci que la resistencia de materiales
frgiles enEn 1939 Weibull estableci que la resistencia de
materiales frgiles en
ingeniera es una variable estadstica.
Aplicando clculo de probabilidad, determin que la probabilidad
de
b i i S d dsobrevivir S, puede ser expresada como:
( )dv p S1
lnV=
En 1947 Lundberg y Palmgren propusieron una ecuacin cuyos
coeficientes
fueron determinados experimentalmente.
S V
( ) VzN dv p
S1 ln h
0
ec0
V
= 0 mxima tensin de corte ortogonal, z0 profundidad de la
mximatensin de corte, V volumen de material tensionado y N nro. de
ciclosantes de la falla con p obabilidad de sob e i i S c e h son e
ponentesantes de la falla con probabilidad de sobrevivir S. c, e y
h son exponentes.
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Desgaste en rodamientos
Teora de Lundberg y P. Palmgren de vida a la fatiga
Asumiendo que existe contacto Herziano, la ecuacin anterior
puede ser
expresada en trminos de la carga y aplicando la teora de
contacto de Hertz
d l i i t ddel siguiente modo:
PC
a Ln
110
=
Para el clculo estndar, L10 en 106 revoluciones, C constante del
fabricante,
a1 factor de confiabilidad, P es la carga dinmica equivalente y
n vale 3 para
P
1 , g q y p
rodamientos de bolillas y 3.33 para rodillos.
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Desgaste en rodamientosTeora de Lundberg y P. Palmgren de vida a
la fatigaFactor de ajuste por confiabilidad a1Factor de ajuste por
confiabilidad a1
Confiabilidad % a1
90 195 0 6295 0.62
96 0.53
97 0 4497 0.44
98 0.33
99 0 2199 0.21
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Desgaste en rodamientos
Modelo de Ioannides y HarrisEn 1985 E. Ioannides y T. Harris
extendieron la teora de Lundberg yEn 1985 E. Ioannides y T. Harris
extendieron la teora de Lundberg y
Palmgren.
Segn ellos, la probabilidad de sobrevivir S a Nc ciclos de un
volumen det i l V b j t imaterial V bajo tensin es:
( ) ( ) Vz- N S ln 321 ccucc Esta ecuacin incorpora un valor
umbral de tensin tu, y una profundidad
media de stress-weighted Z en reemplazo de la profundidad de la
mxima
( ) ( )ucmedia de stress weighted Z , en reemplazo de la
profundidad de la mxima
tensin de corte Z.
El uso de este modelo implica que bajo cargas extremadamente
ligeras, en
condiciones ptimas de limpieza y viscosidad, puede eliminarse
el
problema de la fatiga de contacto como causa de falla del
rodamiento.
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Desgaste en rodamientosISO 281-1990 incorpor una serie de
coeficientes combinados para
hacer el ajuste de vida:n
PC
a a Ln
xyz110
=
Donde L10 es 106 revoluciones; a1 es un factor de confiabilidad,
C constante
del fabricante, P es la carga equivalente y n = 3 para
rodamientos de bolillas
y 3.33 para rodillos.
axyz = factor de las condiciones operativas, tales como
distribucin de la
t i i di i d l b i icarga, contaminacin, condiciones de
lubricacin.
En el catlogo SKF puede obtenerse de un baco como funcin de la
relacin
contaminacin- carga (nc Pu/P).contaminacin carga (nc Pu/P).
Donde P es la carga dinmica equivalente y Pu es la carga lmite
de fatiga.
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Desgaste en rodamientos
Cuando se lubrica con grasa la carga debe ocupar un tercio a
la
mitad del volumen libre.
El tipo de grasa depende de la temperatura de operacin y los
requerimientos
de aplicacin Las grasas de ltio son las ms usadasde aplicacin.
Las grasas de ltio son las ms usadas.
El lmite inferior de temperatura est determinado en la grasa por
el tipo de
espesante.
Como regla general, la vida de la grasa se reduce a la mitad
cada 11 C de
incremento de la temperatura del rodamiento.
Qu pasara con la grasa cuando hay friccin?
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Desgaste en rodamientos
Resumen:Para proveer una prolongada vida al desgaste del
rodamiento es necesario
montarlo correctamente y que una vez en operacin el lubricante
tenga una
adecuada capacidad de soportar la carga.
Para esto es necesario seleccionar y controlar la carga,
viscosidad
(temperatura de operacin) y contaminantes.
