Rodamientos

INTRODUCCIN AL CATLOGO ACTUALIZADO DE RODAMIENTOS

En esta versin del catlogo V1101b se han omitido las tablas de rodamientos. Refirase al catlogo AM7-S para ver las tablas de rodamientos, cuales muestran dimensiones y otros datos.

CONTENIDOINFORMACIN TCNICAPgina Pgina

A4

Pgina

Pgina

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

SI Newton-kgf kg-Ib 0C- 0F mm-pulgada

IT n h LLh

A5

1. TIPOS Y CARACTERSTICAS DE RODAMIENTOS1.1 Diseo y ClasificacinLos 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. funcionamiento 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) Los rodamientos pueden ser precargados para obtener un juego negativo y obtener 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).

1.2 Caractersticas de los RodamientosComparados 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

AnchoAnil o de Resorte

ngulo de Contacto

Camino de Rodadura delAro Interior Camino de Rodadura delAro Exterior

Centro Efectivo de Carga

Lateral Blindaje Dimensin de CmaraAncho de Caras Cruzadas

Rodamiento de una Hilera de Bolas de Ranura ProfundaAncho del Rodamiento Reborde del lado Anterior del Cono ngulo de Contacto

Rodamiento de una Hilera de Bolas de Contacto

Dmetro del Crculo i Inscrito por los Rodli los

Dimetro Interior . PC.D.

Diametro Ext.

Jaula Remache Bola

Aro Ext. Aro Int.

LadoAnt. delAro Ext. Lado Post. delAro Int.

Lado Post. delAro Ext. LadoAnt. delAro Int.

Reborde delAro Interior

Reborde delAro Exterior Collar de Empuje en L

Rodil o Cilndrico

Rodamiento de Rodillos CilndricosRadio del Asiento de alineacin Diam. Int. Arandela del Eje Bola Arandela de Alojamiento Arandela del Asiento de Alineacin

Protuberancia Rodillo Cnico Reborde del Lado Post. Del Cono Centro Efectivo de Carga Lado Posterior del Cono Lado Anterior del Cono

Anillo de Gua Flotante Agujero Cnico

Arandela de sujecin Tuerca Manguito

Altura Central del Asto de Alineamiento

LadoAnt. Del Cono Lado Posterior delAro

Aro Int. Rodillo Esfrico Aro Ext.

Arandela de Alojamiento Diam. Int. Dimetro Exterior del Asiento de Alineacin

Rodamiento de Rodillos Cnicos

Rodamiento de Rodillos Esfricos

Rodamiento de Bolas de Empuje de una Sola Direccin

FIG. 1.1 Nomenclatura de los Componentes de Rodamientos7

TIPOS Y CARACTERSTICAS DE LOS RODAMIENTOS

(Rodamientos Radiales)

Rodamientos

Una Hilera

Rodamientos a Bolas de Ranura Profunda

DobleHilera

Rodamiento de Bolas de Ranura ProfundaUna Hilera

Rodamientos de Magneto

Rodamiento

Rodamiento de Bolas de Contacto Angular

DobleHileraEmparejados

de Bolas de Contacto Angular

Rodamientos de Bolas

Rodamientos a Bolas de Tres Cuatro Puntos de Contacto

Rodamiento de Bolas Autoalineantes

Rodamientos a Bolas AutolineantesRodamientos para Soportes

Rodamiento de Rodrillos Cilndricos Rodamiento de Agujas

Una Hilera

Rodamientos de Rodillos Cilndricos

DobleHilera

Rodamientos de Rodillos LargosRodamientos de Agujas

Rodamientos de Rodillos

Una HileraRodamientos

Rodamiento de Rodillos Cnicos

DobleHilera

de Rodillos Cnicos

CuatroHileraRodamientos de Rodillos

Rodamiento de Rodillos EsfricosA8

Esfricos

Fig. 1.2 Clasificacin de

(Rodamientos de Empuje)

Una Direccin

Rodamiento de Bolas de Empuje de una Direccin

Rodamientos

Rodamientos de Bolas

de Bolas de Empuje

Doble Direccin

Rodamientos de Bolas de Empuje de Contacto Angular

Rodamiento de Rodillos Cilndricos de Empuje

Rodamientos de Rollos Cilndricos de EmpujeRodamientos de Agujas

Rodamiento de Rodillos Cnicos de Empuje

Rodamientos de Rodillos

de EmpujeRodamientos de Rodillos Cnicos de Empuje

Rodamientos de Rodillos Esfricos de Empuje

Rodamiento de Rodillos Esfricos de Empuje

Rodamientos de Embrague para AutomocinRodamientos de Bomba de Agua para Automocin

Rodamiento de Eje Estanco

Rodamientos para Ejes de Ferrocarril

Rodamientos para Aplicaciones Especficas

Rodamientos para Gras-RoldanasRodamientos Pivotantes

Rodamiento de Rodillos Cilndricos para Roldanas

Rodamientos para Transportadoras de Cadena

Otros

Rodamiento Pivotante

los Rodamientos9

TIPOS Y CARACTERSTICAS DE LOS RODAMIENTOS

Rodamientos de una Hilera de Bolas de Ranura Profunda

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.

Rodamientos de Magneto 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.

Rodamientos de Una Hilera de Bolas de Contacto Angular

Los rodamientos individuales de este tipo son capaces de soportar cargas radiales y tambin axiales en una direccin. Estn disponibles en cuatro ngulos de contacto: 150, 250, 300 y 400. 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 inferior a 300.

Rodamientos Duplex

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), espaldaa-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.

A 10

Rodamientos de Doble Hilera de Bolas de Contacto Angular

Los rodamientos de doble hilera de bolas de contacto angular son bsicamente dos rodamientos de una hilera de bolas de contacto angular montados espaldaa-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.

Rodamientosde Bolas de Cuatro Puntos de Contacto

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.

Rodamientosde Bolas Autolineantes

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.

Rodamientos de Rodillos Cilndricos

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.

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TIPOS Y CARACTERSTICAS DE LOS RODAMIENTOS

Rodamientos de Agujas

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.

Rodamientos de Rodillos Los rodamientos de este tipo utilizan rodillos cnicos guiados por un reborde en la parte posterior del cono. Estos rodamientos pueden soportar altas cargas Cnicos radiales as como cargas axiales en una sola direccin. En las series HR los rodillos se han incrementado tanto en nmero como en tamao proporcionando una 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.

Rodamientos de Rodillos 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 Esfricos 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.

A 12

Rodamiento de Bolas de Empuje de una Direccin

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.

Rodamiento de Bolas de Empuje de Doble Direccin

Rodamiento de Rodillos Esfricos de Empuje

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 axial y pueden soportar cargas radiales moderadas una vez aplicada la carga axial. Normalmente se utilizan jaulas de acero prensado o latn mecanizado.

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TIPOS Y CARACTERSTICAS DE LOS RODAMIENTOS

Tabla 1.1 Tipos y CaractersticasTipo de Rodamiento Caractersticas Cargas RadialesRodamiento de Bolas de Ranura Profunda Rodamiento de Bolas de Contacto Angular Rodamiento de Doble Hilera de Bolas de Contacto Angular Rodamientos de Bolas Duplex de Contacto Angular Rodamientos de Bolas de Cuatro Puntos de Contacto Rodamientos de Bolas Autoalineantes Rodamientos de Rodillos Cilndricos Rodamientos de Doble Hilera de Rodillos Cilndricos Rodamientos de Rodillos Cilndricos con Reborde Simple

Rodamiento de Magneto

Capacidad de Carga

Cargas Axiales Cargas Combinadas Alta Velocidad Alta Precisin Par y Ruido Bajos Rigidez Desalineamiento Angular Capacidad de Autoalineamiento Aros Separables Rodamiento de Extremo Fijo Rodamiento de Extremo Libre Agujero del Aro Interior CnicoAngulos de contacto de 15, 25 30 y 40. Dos rodamientos montados Normalmente opuestos. Es necesario el ajuste del juego.

Dos rodamientos montados todos normalmente opuestos

Es posible la combinacin de pares DF y DT, pero no se pueden utilizar en extremo libre.

ngulo de contacto de 35.

Pgina nmero Excelente Aplicable

B5 B31

B5 B28

B47

B47 B66

B47

B47 B68

B73

B81

B81 B106

B81

Bueno

Aceptable

Pobre

Imposible

Una sola direccin

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

A 14

Incluyendo el tipo NF

Incluyendo el tipo N.

Observaciones

Incluyendo el tipo NNU

Dos direcciones

de los RodamientosRod. de Rodillos Cilndricos con Collares de Empuje Rodamientos de Rodillos Cnicos

A18 A37 A19 A58 A81 A19

A19 A96 A18

A18

A19 A20 A20 A21 A20 A21 A80 A 11 8 A122Los tipos KH y KV tambin estn disponibles pero su uso en extremo libre es imposible.

Dos rodamientos montados normalmente opuestos Es necesario el ajuste del juego.

Incluyendo el tipo NUP

Incluyendo los rodamientos de agujas de empuje.

B81

B 111

B 111 B172 B331

B179

B203

B203

B231

B203 B220

B203 B224

Para ser usados con lubricacin por aceite.

Pgina nmero

Rodamientos de Agujas

Rodamientos de Rodillos Cnicos de Doble o Mltiple Hilera

Rodamientos de Rodillos Esfricos

Rodamientos de Bolas de Empuje

Rod. de Bolas de Empuje con Asiento de Alineacin

Rod. de Doble Hilera de Bolas de Contccto Angular

Rod. de Rodillos Cilndricos de Empuje

Rod. de Rodillos Conucos de Empuje

Rod. de Rodillos Esfricos de Empuje

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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.

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

Pgina nmero Evaluacin de los tipos de rodamiento 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 Determinacin del tipo de rodamiento y disposicin del montaje. A18,A38 A18 A18 A18,A37 A18 A20-A23 A19 A19 A19,A96

Pgina nmero Determinacin del tamao del rodamiento 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) A24,A25 A30,A32 A32 A33

Determinacin del tamao del rodamiento

Fig. 2.1 Organigrama para la Seleccin de Rodamientos

A 16

Evaluacin de Precisin Precisin de funcionamiento Estabilidad rotacional Fluctuacin de par Seleccin de la clase de precisin del rodamiento

Pgina nmeroA19 A18, A37, A81 A19

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

Pgina nmero A82 A82, A83 A83 A84, A100

Examen del Juego Interno

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

A95 A18 A98

Determinacin del juego interno

Examen de Especificaciones Especiales Temperatura de trabajo Entorno (agua salada, vaco, gases, qumicos, etc) Tipo de lubricacin Seleccin de materiales Especiales, Tratamiento Trmico para Estabilidad Dimensional

Estudio de la jaula

Velocidad Ruido Temperatura de trabajoSeleccin del tipo y del material de la jaula

Pgina nmero A57

Pgina nmero Examen de los mtodos de lubricacin Rango de temperatura de trabajo Velocidad Mtodos de lubricacin Tipo de sellado Intervalos de mantenimiento e inspeccin Seleccin del tipo de lubricacin, mtodo, lubricante y tipo de sellado A106, A107, A110, A112 A37 A105 A102 A123

Examen de la facilidad de montaje/ desmontaje

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

Pgina nmero A116, A121 A116, A121 A100

Determinacin de dimensiones que afectan al montaje y procedimiento de montaje / desmontaje

Especificaciones finales para el rodamiento y piezas relacionadas

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

3.3 Velocidad Permisible y Tipos de RodamientosLa 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.

3.4 Desalineamiento de los Aros Interior/Exterior y Tipos de RodamientosDebido 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).3 4 5 6

3.2 Capacidad de Carga y Tipos de RodamientosLa 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.

{

4 3 2 01 8901 02 08 09 00

0

1

2

18 19 10

29 20

39 30 31 32

40 41

22

23

48

33

Fig. 3.1 Series de Dimensiones de Rodamientos RadialesTipo de RodamientoRodamientos de 1 Hilera de Bolas Ranura Profunda Rodamientos de 1 Hilera de Bolas de Contacto Angular Rodamientos de Rodillos Cilndricos

Capacidad carga radial 1 2 3 4

Capacidad carga empuje 1 2 3 4

Tipo de RodamientoRodamientos de Bolas de Ranura Profunda Rodamientos de Bolas de Contacto Angular Rodamientos de Rodillos Cilndricos Rodamientos de Agujas

1

59 50

49

Series por Dimensin

04

Velocidad permisible relativa 4 7 10

69

03

13

Rodamientos de Rodillos Cnicos

Rodamientos de Rodillos CnicosRodamientos de Rodillos Esfricos

Rodamientos de Rodillos Esfricos Rodamientos de Empuje

Observaciones

Fig. 3.2 Capacidad de Carga Relativa de Algunos Tipos de RodamientosA 18

Lubricacin en bao de aceite Con medidas especiales para incrementar la velocidad lmite

Fig. 3.3 Velocidad Permisible Relativa de Varios Tipos de Rodamientos

El desalineamiento permisible del rodamiento se muestra al principio de las tablas de dimensiones para cada tipo de rodamiento.

3.5 Tipos de Rodamientos y RigidezAl 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.

3.6 Ruido y Par de Varios Tipos de RodamientosFig. 3.4 Desalineamiento Permisible en Rodamientos de Rodillos EsfricosPuesto 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.

3.7 Precisin de Funcionamiento y Tipos de RodamientosPara 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 ms aconsejables para aplicaciones que requieran alta precisin de funcionamiento.

Fig. 3.5 Desalineamiento Permisible en Soportes con RodamientoMayor precisin especificadaComparacin de tolerancia de carrera radial aro int. 1 2 3 4 5

Tipos de RodamientoRodamientos de Bolas de Ranura Profunda Rodamientos de Bolas de Contacto Angular Rodamientos de Rodillos Cilndricos Rodamientos de Rodillos Cnicos Rodamientos de Rodillos Esfricos

Clase 2 Clase 2 Clase 2 Clase 4 Normal

3.8 Montaje y Desmontaje de Varios Tipos de RodamientosLos 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.

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

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4. SELECCIN DE LA DISPOSICIN DE LOS RODAMIENTOSEn 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 los rodamientos y el mtodo de precarga (5) Capacidad para mantener las cargas en la posicin correcta y para transmitirlas. 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.

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 A

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

Extremo fijo

Extremo libre (rod. separable)

Extremo fijo

Extremo libre (rod. no separable)

Rodamiento de Bolas de Ranura Profunda Rodamientos de Bolas de Contacto Angular Emparejados Rodamientos de Doble Hilera de Bolas de Contacto Angular Rodamiento de Bolas Autoalineante Rodamiento de Rodillos Cilndricos con Reborde (Tipos NH, NUP) Rodamiento de Doble Hilera de Rodillos Cnicos Rodamiento de Rodillos Esfricos

RODAMIENTO C(1)Rodamiento de Bolas de Ranura Profunda. Rodamiento de Bolas de Contacto Angular Emparejados (espalda-aespalda) 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.

No hay distincin entre extremos libre y fijo

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

RODAMIENTO F

No hay distincin entre extremos libre y fijo

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

No hay distincin entre extremos libre y fijo

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.

Fig. 4.1 Disposicin de Montajes y Tipos de RodamientosA 20

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.

4.2 Ejemplo de Disposicin de Rodamientos En 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.

Tabla 4.1 Disposiciones Representativas de Montajes de Rodamientos y Ejemplos de AplicacionesMontaje de Rodamientos Extremo fijo Extremo libre Observaciones 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 y de 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 para locomotoras.

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 es necesaria 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 agujero del alojamiento, con el fin de evitar el someter a este ltimo a las cargas radiales

Cajas reductoras de locomotoras diesel.

21

SELECCIN DE LA DISPOSICIN DE LOS RODAMIENTOSTabla 4.1 Disposiciones Representativas de Montajes de Rodamientos y Ejemplos de Aplicaciones (Continuacin)Disposicin de Rodamientos

Extremo fijo

Extremo libre

Observaciones

Ejemplos de Aplicaciones

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

Transmisin de automviles, bombas difusoras de doble 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.

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

Reductores de tornillo sinfn.

Ejemplos de Aplicaciones

Montaje espalda -a-espalda

Montaje cara-a-cara

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 error de montaje. Al utilizar esta disposicin con precarga, se debe tener cuidado con la cantidad de precarga y el ajuste del juego. sta se utiliza a altas velocidades cuando las cargas radiales no son tan altas y las cargas axiales son relativamente altas. Proporciona tambin buena rigidez del eje mediante la precarga. Para momentos de carga, la disposicin espalda-a-espalda resulta mejor que la de cara-a-cara.

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

Ejes de rectificadoras.

Montaje espalda -a-espalda

A 22

Observaciones

Ejemplos de Aplicaciones

Disposicin NJ+NJ

sta puede soportar altas cargas y cargas de choque. Puede ser utilizada si es necesaria la interferencia en 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 aro exterior de uno de los rodamientos.

Motor elctrico pequeo, reductor pequeo, bombas pequeas.

Disposicin vertical

Observaciones

Ejemplos de Aplicaciones

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.

Abridores verticales (mquinas de roscar y de tejer).

23

5. SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO5.1 Vida del rodamientoLas distintas funciones requeridas a los rodamientos varan segn la aplicacin del rodamiento. Estas funciones se deben ejecutar durante un perodo de tiempo prolongado. Aunque los rodamientos estn montados adecuadamente y funcionen correctamente, nalmente dejarn de funcionar satisfactoriamente debido al aumento de ruido y vibracin, a la prdida de precisin en el funcionamiento, al deterioro de la grasa o a la descamacin por fatiga de las supercies rodantes. La vida del rodamiento, en el sentido amplio de la palabra, es el perodo durante el cual los rodamientos siguen en funcionamiento y cumplen las funciones para las que estn diseados. Esta vida del rodamiento se puede denir como la vida frente al ruido, la vida frente a la abrasin, la vida de la grasa o la vida frente a la fatiga de los elementos rodantes, dependiendo de cual de ellas provoca la prdida de servicio del rodamiento. Adems de los fallos debidos al deterioro natural, los rodamientos tambin pueden fallar en condiciones como deformacin por calor, fractura, araazos en los anillos, daos en los sellados o en la jaula, u otro tipo de daos. Este tipo de condiciones no deberan interpretarse como fallos normales de los rodamientos, ya que a menudo se producen como resultado de errores en la seleccin del rodamiento, un diseo o entorno de funcionamiento del rodamiento inadecuados, un montaje incorrecto o un mantenimiento insuciente. Para determinar la vida del rodamiento, a menudo slo se tiene en cuenta el factor del ndice bsico de vida. Sin embargo, tambin deben tenerse en cuenta otros factores. Por ejemplo, puede considerarse la vida de los rodamientos prelubricados como la vida de la grasa (consulte la Seccin 12, Lubricacin, Pgina A107). Dado que la vida frente al ruido y la abrasin se juzgan de acuerdo con los estndares individuales para diferentes aplicaciones, los valores especcos para la vida frente al ruido y la abrasin deben determinarse empricamente.

5.2 ndice bsico de carga y vida de fatiga 5.2.1 ndice bsico de cargaEl ndice bsico de carga se dene como la carga constante aplicada a los rodamientos con anillos exteriores estticos que pueden soportar los anillos interiores para un ndice de 6 vida de un milln de revoluciones (10 rev). El ndice bsico de carga de los rodamientos radiales se dene como una carga radial central de direccin y magnitud constantes, mientras que el ndice bsico de carga de los rodamientos de apoyo se dene como una carga axial de magnitud constante en la misma direccin que el eje central. Los ndices de carga se listan como Cr para los rodamientos radiales y Ca para los rodamientos de apoyo en las tablas de dimensiones.

5.2.2 Maquinaria en la que se ensamblan rodamientos y proyeccin de vidaNo es recomendable seleccionar rodamientos con ndices de carga innecesariamente altos, ya que pueden resultar demasiado grandes y costosos. Adems, la vida del roda-

5.1.1 ndice bsico de vida y vida frente a la fatiga de los elementos rodantesCuando los rodamientos funcionan bajo carga, las pistas de rodadura de sus anillos interior y exterior y los elementos rodantes estn sujetos a un stress cclico repetido. Debido a la fatiga del metal de las supercies de contacto rodantes de las pistas de rodadura y los elementos rodantes, es posible que se desprendan pequeas partculas del material del rodamiento (Fig. 5.1). Este fenmeno se conoce como descamacin. La vida frente a la fatiga de los elementos rodantes viene representada por el nmero total de revoluciones a partir del cual la supercie del rodamiento empezar a descamarse debido al stress. Este fenmeno se conoce como vida frente a la fatiga. Tal como se muestra en la Fig. 5.2, incluso para los rodamientos aparentemente idnticos, del mismo tipo, tamao y material y reciben el mismo tratamiento trmico u otros procesos, la vida frente a la fatiga de los elementos rodantes vara enormemente, incluso bajo condiciones de funcionamiento idnticas. Esto es debido a que la descamacin de los materiales debida a la fatiga est sujeta a muchas otras variables. En consecuencia, el ndice bsico de vida, en que se trata la vida frente a la fatiga de los elementos rodantes como un fenmeno estadstico, se utiliza antes que la vida real frente a la fatiga de los elementos rodantes. Supongamos que un nmero de rodamientos del mismo tipo funcionan individualmente bajo las mismas condiciones. Despus de un cierto perodo de tiempo, el 10% de ellos fallan como resultado de la descamacin producida por la fatiga de los elementos rodantes. En este caso, el nmero total de revoluciones se dene como el ndice bsico de vida o, si la velocidad es constante, el ndice bsico de vida a menudo se expresa como el nmero total de horas de funcionamiento completadas cuando el 10% de los rodamientos pasan a no ser operativos debido a la descamacin.

Fig. 5.1 Ejemplo de descamacin

Probabilidad de fallo

ndice de vida

Vida

Fig. 5.2 Probabilidad de fallo y vida del rodamiento

A 24

Vida media

Tabla 5. 1 Factor de vida de fatiga f h para distintas aplicaciones de rodamientosPerodos de funcionamiento Utilizados con poca frecuencia o durante periodos cortos Utilizados ocasionalmente pero cuya abilidad es importante Utilizados intermitentemente durante periodos relativamente largos Cuellos de cilindros para laminacin

Factor de vida de fatiga

fh4~7 6~

~3

2~4

3~5

Motores pequeos para electrodomsticos, como aspirado- Maquinaria agrcola ras y lavadoras. Herramientas elctricas manuales Motores para calefactores domsticos y Transportadoras aires acondicionados Roldanas para cables Maquinaria para la elevadores construccin Motores pequeos Gras de cubierta Gras de carga en general Soportes de pin Coches de pasajeros Motores de fbricas Mquina Herramienta Roldanas para gras Compresores Transmisiones Transmisiones Cribas especializadas Trituradoras Separadores centrfugos Equipos de aire acondicionado Compresores Mquinas para trabajar madera Motores grandes Cajas de ejes para ejes ferroviarios

Utilizados intermitentemente durante ms de ocho horas diarias

Escaleras mecnicas

Elevadores para minas Volantes de prensas Motores de traccin para ferrocarriles Cajas de ejes para locomotoras

Mquinas para fabricacin de papel

Utilizados continuamente y cuya alta abilidad es importante

Bombas de agua Centrales elctricas Bombas para el drenaje de minas

miento por s misma no debera ser el factor decisivo a la hora de seleccionar los rodamientos. Tambin deben considerarse la resistencia, la rigidez y el diseo del eje sobre el que se van a montar los rodamientos. Los rodamientos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, y la vida del diseo vara segn las aplicaciones especficas y las condiciones de funcionamiento. En la Tabla 5.1 se muestra un factor emprico de vida frente a la fatiga derivado de experiencias habituales en el funcionamiento de varias mquinas. Consulte tambin la Tabla 5.2.

mientos utilizados en automviles y en otros vehculos se expresa en kilmetros. Si designamos el ndice bsico de vida como Lh (h), la velocidad del rodamiento como n (rpm), el factor de vida frente a la fatiga como fh, y el factor de velocidad como fn, obtenemos las relaciones mostradas en la Tabla 5.2:

5.2.3 Seleccin del tamao del rodamiento en funcin del ndice bsico de cargaEntre la carga de los rodamientos y el ndice bsico de vida existe la siguiente relacin:

Tabla 5. 2 ndice bsico de vida, factor de vida de fatiga y factor de velocidadParmetros de vida

Rodamientos de bolasLh 106 C 60n P3

Rodamientos de rodillos10 6 C 60n P10 3 10

Para rodamientos de bolas

L

C ...... (5.1) PC P10 3

3

ndice bsico de vida Factor de vida de fatiga

500 f h3 Lh

500 f h 3

Para rodamientos de rodillos L

...... (5.2)

fh

fn

C P1 3

fh

fn

C P3 10

donde L : ndice bsico de vida (106 rev) P : Carga del rodamiento (carga equivalente) (N), {kgf} (Consulte la Pgina A30) C :ndice bsico de carga (N), {kgf} Para los rodamientos radiales, C se escribe Cr Para los rodamientos de apoyo, C se escribe CaEn el caso de los rodamientos que operan a una velocidad constante, es conveniente expresar la vida frente a la fatiga en horas. En general, la vida frente a la fatiga de los roda-

Factor de velocidad

fn

106 500 60n0.03n1 3

fn

106 500 60n 0.03n3 10

n, fn ....... Fig. 5.3 (consulte la Pgina A26), Tabla 12 del Apndice (consulte la Pgina C24) Lh, fh ..... Fig. 5.4 (consulte la Pgina A26), Tabla 13 del Apndice (consulte la Pgina C25)A 25

SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO

(rpm)60000 40000 30000 20000 15000 0.14 10000 8000 6000 4000 3000 2000 1500 0.3 1000 800 600 0.4 400 300 0.5 200 150 100 80 60 50 40 30 20 15 10 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 0.8 0.9 0.6 0.7 0.25 0.16 0.18 0.20 0.12 0.08 0.09 0.1

(rpm)60000 40000 30000 20000 15000 10000 8000 6000 0.105 0.11 0.12 0.13 0.14

(h)80000 60000 5.5 5.0 4.5 40000 0.15 0.16 30000 0.17 0.18 0.19 0.20 3.5 4.0

(h)80000 60000 4.0 40000 3.5 30000 4.5

20000 15000

20000 15000

3.0

Si conoce la carga del rodamiento P y la velocidad n, determine un factor de vida de fatiga fh adecuado para la proyeccin de vida de la mquina y a continuacin calcule el ndice bsico de carga C mediante la siguiente ecuacin. f h P ............................................. (5.3) C fn A continuacin, debera seleccionar un rodamiento que satisfaga este valor de C en las tablas de rodamientos. 5.2.4 Ajuste de temperatura para el ndice bsico de carga Si utiliza rodamientos a altas temperaturas, disminuye la dureza del acero del rodamiento. En consecuencia tambin disminuye el ndice bsico de carga, ya que depende de las propiedades fsicas del material. Por lo tanto, debera ajustar el ndice bsico de carga para una temperatura superior utilizando la siguiente ecuacin: Ct f t C .............................................. (5.4) donde C t : ndice bsico de carga despus de la correccin de temperatura(N), {kgf} f t : Factor de temperatura (Consulte la Tabla 5.3.) C : ndice bsico de carga antes del ajuste de temperatura (N), {kgf} Si se utilizan rodamientos de gran tamao a una temperatura superior a 120 o C, deben someterse a un tratamiento trmico especial de estabilidad dimensional para evitar cambios dimensionales excesivos. El ndice bsico de carga de los rodamientos sometidos a dicho tratamiento trmico especial de estabilidad dimensional puede ser inferior al ndice mostrado en las tablas de rodamientos.

3.0 4000 0.25 3000 2000 1500 1000 800 0.40 600 3000 0.45 400 300 200 150 1.3 100 80 0.8 60 50 40 1.0 30 1.1 20 15 10 300 1.2 1.3 1.4 200 0.85 0.80 0.75 200 300 0.85 0.80 0.75 600 0.9 500 400 1.0 0.95 0.90 0.7 1000 800 1.2 1.1 600 500 400 1.0 0.95 0.90 1000 1.2 800 1.1 0.5 2000 1500 1.4 1.3 0.35 4000 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1500 0.6 2000 3000 4000 10000 8000 0.30 6000 6000 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 2.5 10000 8000 2.5

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 ftTemperatura del rodamiento oC Factor de temperatura ft125 150 175 200 250

1.00

1.00

0.95

0.90

0.75

A 26

5.2.5 Correccin del ndice bsico de vida Como ya se ha descrito anteriormente, las ecuaciones bsicas para calcular el ndice bsico de vida son las siguientes: Para rodamientos de bolas L10C ...........(5.5) P3

Para rodamientos de bolas L10

C P

10 3

........(5.6)

La vida L10 se dene como el ndice bsico de vida con una abilidad estadstica del 90%. Dependiendo de las mquinas donde se utilicen los rodamientos, es posible que en ocasiones se requiera una abilidad superior al 90%. Sin embargo, las recientes mejoras en el material de los rodamientos han ampliado enormemente la vida de fatiga. Adems, el desarrollo de la teora Elastohidrodinmica de lubricacin demuestra que el grosor de la pelcula lubricante en la zona de contacto entre los anillos y los elementos rodantes inuye enormemente en la vida del rodamiento. Para reejar dichas mejoras en el clculo de la vida de fatiga, el ndice bsico de vida se ajusta de acuerdo con los siguientes factores: Lna a1 a 2 a 3 L10 ................................................(5.7) donde Lna:ndice ajustado de vida, donde se tienen en cuenta la abilidad, las mejoras del material, las condiciones de lubricacin, etc. L 10: ndice bsico de vida con una abilidad del 90% a 1: Factor de ajuste de la vida para la abilidad a 2: Factor de ajuste de la vida para propiedades especiales de los rodamientos a 3: Factor de ajuste de la vida para condiciones de funcionamiento El factor de ajuste de la vida para la fiabilidad, a se muestra en la Tabla 5.4 para las abilidades superiores al 90%. El factor de ajuste de la vida para propiedades especiales de los rodamientos, a , se utiliza para reejar las mejoras en el acero de los rodamientos. NSK utiliza actualmente acero para rodamientos desgasado al vaco, y los resultados de las pruebas llevadas a cabo por NSK demuestran que la vida ha mejorado notablemente en comparacin con los anteriores materiales. Los ndices bsicos de carga C r y C a mostrados en las tablas de rodamientos se1 2

calcularon considerando la vida ampliada conseguida gracias a las mejoras en los materiales y a las tcnicas de fabricacin. En consecuencia, al estimar la vida utilizando la Ecuacin (5.7) es suciente asumir que es superior a uno. El factor de ajuste de la vida para condiciones de funcionamiento a 3 se utiliza para ajustar varios factores, especialmente la lubricacin. Si no existe desalineacin entre los anillos interiores y exteriores, y el grosor de la pelcula lubricante en las zonas de contacto del rodamiento es la suciente, es posible que a 3 sea mayor que uno; sin embargo, a 3 es menor que uno en los siguientes casos: Cuando la viscosidad del lubricante en las zonas de contacto entre las pistas de rodadura y los elementos rodantes es baja. Cuando la velocidad circunferencial de los elementos rodantes es muy baja. Cuando la temperatura del rodamiento es alta. Cuando el lubricante est contaminado por agua o materias extraas. Cuando la desalineacin de los anillos internos y externos es excesiva. Es difcil determinar el valor correcto de a 1 para condiciones especficas de funcionamiento, porque existen muchos factores desconocidos. Dado que las condiciones de funcionamiento tambin inuyen en el factor de propiedades especiales del rodamiento a 2, existe la proposicin de combinar a 2 y a 3 en una sola cantidad (a 2 a 3) en vez de considerarlos independientemente. En este caso, en condiciones normales de lubricacin y funcionamiento, debera asumirse que el producto (a 2 a 3) es igual a uno. Sin embargo, si la viscosidad del lubricante es demasiado baja, el valor disminuye hasta 0,2. Si no existe desalineacin y se utiliza un lubricante de alta viscosidad para garantizar un grosor suciente de la pelcula, el producto de (a 2a 3) puede estar cercano a dos. Si selecciona un rodamiento basado en el ndice bsico de carga, es mejor seleccionar un factor de abilidad a 1 adecuado para el uso previsto y un valor C/P o fh determinado empricamente y derivado de resultados anteriores en cuanto a lubricacin, temperatura, condiciones de montaje, etc. en mquinas similares. Las ecuaciones del ndice bsico de vida (5.1), (5.2), (5.5) y (5.6) ofrecen resultados satisfactorios para una amplia gama de cargas de rodamientos. Sin embargo, las cargas demasiado elevadas pueden causar deformaciones del plstico en los puntos de contacto entre las bolas y los caminos de rodadura. Si Pr es superior a C0r (ndice de carga esttica bsica) o a 0,5 Cr (el menor de los dos) para rodamientos radiales, o si Pa es superior a 0,5 Ca para rodamientos de apoyo, consulte con NSK para establecer la aplicablidad de las ecuaciones del ndice de vida frente a la fatiga.

Tabla 5.4 Factor de abilidad a1Fiabilidad (%) 90 1.00 95 0.62 96 0.53 97 0.44 98 0.33 99 0.21

a1

A 27

SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO

5.3 Clculo de las cargas del rodamiento Las cargas aplicadas sobre los rodamientos generalmente incluyen el peso de la estructura que stos deben soportar, el peso de los elementos giratorios en s, la potencia de transmisin de los engranajes y las correas, la carga ocasionada por el funcionamiento de la mquina donde se utilizan los rodamientos, etc. Estas cargas pueden calcularse tericamente, pero algunas de ellas resultan difciles de estimar. As pues, se hace necesario corregir las estimaciones utilizando datos obtenidos empricamente. 5.3.1 Factor de carga Cuando se ha calculado matemticamente una carga radial o axial, la carga real sobre el rodamiento puede ser superior a la carga calculada debido a la vibracin y a los impactos producidos durante el funcionamiento de la mquina. La carga real puede calcularse utilizando la siguiente ecuacin:

5.3.2 Cargas del rodamiento en aplicaciones de transmisin por correas o cadenas La fuerza acta sobre la polea o la rueda dentada o bien cuando la potencia se transmite por medio de una correa o cadena se calcula utilizando las siguientes ecuaciones.M 9 550 000 H n ... N mm 974 000 H n ... kgf mmPk M r ............................................. (5.10)

.................. (5.9)

Fr Fa

f w Frc f w Fac

......................................... (5.8)

donde Fr, Fa:

Cargas aplicadas sobre el rodamiento (N), {kgf} Frc, Fac : Carga calculada tericamente (N), {kgf} fw : Factor de carga Los valores mostrados en la Tabla 5.5 se utilizan normalmente para el factor de carga fw.

donde M: Par sobre la polea o la rueda dentada (kgfmm), {kgfmm} Pk: Fuerza efectiva transmitida por la correa o la cadena (N), {kgf} H: Potencia transmitida (kW) n: Velocidad (rpm) r: Radio efectivo de la polea o de la rueda dentada (mm) Cuando calcule la carga sobre un eje de la polea, debe incluir la tensin de la correa. As, para calcular la carga real Kb en el caso de una transmisin por correa, la potencia de transmisin efectiva se multiplica por el factor de la correa fb, que representa la tensin de la correa. Los valores del factor de la correa fb para tipos diferentes de correas se muestran en la Tabla 5.6.Kb f b Pk .......................................... (5.11)

En caso de una transmisin por cadena, los valores correspondientes a fb deberan ser de 1,25 a 1,5.

Tabla 5. 5 Valores del factor de carga fw Condiciones de funcionamientoFuncionamiento suave libre de impactos Funcionamiento normal

Tabla 5. 6 Factor de la correa fb

Aplicaciones tpicasMotores elctricos, mquinas herramienta, acondicionadores de aire Ventiladores, compresores, ascensores, gras, mquinas para fabricacin de papel Maquinaria para la construccin, trituradoras, cribas, Trenes de laminacin

fw1.0~1.2

Tipo de correaCorreas dentadas Correas en V Correas planas con polea de tensin Correas planas

fb1.3 ~ 2.0 2.0 ~ 2.5 2.5 ~ 3.0 4.0 ~ 5.0

1.2~1.5

Funcionamiento acompaado de impactos y vibraciones

1.5~3.0

A 28

5.3.3 Cargas del rodamiento en aplicaciones de transmisin por engranajes Las cargas impuestas sobre los engranajes en este tipo de transmisiones dependen del tipo de engranajes utilizados. En el caso ms sencillo de engranajes rectos, la carga se calcula de la manera siguiente:MPk

5.3.4 Distribucin de la carga en los rodamientos En los ejemplos sencillos mostrados en las Figs. 5.5 y 5.6, las cargas radiales sobre los rodamientos 1 y 2 pueden calcularse utilizando las siguientes ecuaciones:FCIFCII

9 550 000 H n ... N mm 974 000 H n ... kgf mm

................. (5.12)

b K ............................................. (5.16) c a K ............................................ (5.17) c

M r ............................................. (5.13)

Sk

Pk tan ......................................... (5.14)

Kc

Pk

2

Sk

2

Pk sec ......................... (5.15)

donde M : Par aplicado al engranaje (Nmm),{kgfmm} Pk : Fuerza tangencial sobre el engranaje (N), {kgf} Sk : Fuerza radial sobre el engranaje (N), {kgf} Kc : Fuerza combinada impuesta sobre el engranaje (N), {kgf} H : Potencia transmitida (kW) n : Velocidad (rpm) r : Radio del crculo de paso del engranaje de transmisin (mm) : ngulo de presin Adems de la carga terica calculada anteriormente, deberan incluirse las vibraciones y los impactos (que dependen de la precisin de acabado del engranaje) utilizando el factor del engranaje fg multiplicando la carga calculada tericamente por este factor. Los valores de fg deberan ser generalmente los de la Tabla 5.7. Cuando el funcionamiento del engranaje venga acompaado de vibraciones de otras fuentes, la carga real se obtiene multiplicando el factor de carga por este factor del engranaje.

donde FCI: Carga radial aplicada sobre el rodamiento 1 (N), {kgf} FCII: Carga radial aplicada sobre el rodamiento 2 (N), {kgf} K : Carga del eje (N), {kgf} Cuando estas cargas se aplican simultneamente, primero debe obtenerse la carga radial de cada una, y luego puede calcularse la suma de los vectores de acuerdo con la direccin de carga.

Rodamiento

Rodamiento

Rodamiento

Rodamiento

Fig. 5.5 Distribucin de la carga radial (1)

Fig. 5.6 Distribucin de la carga radial (2)

Tabla 5. 7 Valores del factor del engranaje fgPrecisin de acabado del engranaje Engranajes recticados de precisin Engranajes mecanizados ordinarios

5.3.5 Media de carga uctuante Cuando la carga aplicada sobre los rodamientos ucta, se debe calcular una carga media que ofrezca la misma vida del rodamiento que la carga uctuante. (1) Cuando la relacin entre la carga y la velocidad de rotacin se divide en los siguientes pasos (Fig. 5.7) Carga F1: Velocidad n1; Tiempo de funcionamiento t1 Carga F2: Velocidad n2; Tiempo de funcionamiento t2. . . . . . . . .

fg1.0~1.1 1.1~1.3

Carga

Fn:

Velocidad nn; Tiempo de funcionamiento tn

Entonces, la carga media Fm puede calcularse utilizando la siguiente ecuacin:Fmp

F1 n1t1 F2 n2t2 n1t1 n2t2

p

p

Fn nntn ........... (5.18) nn t n

p

donde Fm: Carga uctuante media (N), {kgf} p = 3 para rodamientos de bolas p = 10/3 para rodamientos de rodillos

A 29

SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO

La velocidad media puede calcularse de la siguiente manera: nt n t nntn ..................... (5.19) nm 1 1 2 2

t1 t2

tn

(2) Cuando la carga ucta casi linealmente (Fig. 5.8), la carga media puede calcularse de la siguiente manera: 1 Fm . . Fmin 2 Fmax ........................... (5.20)

3

donde Fmin: Valor mnimo de la carga uctuante (N), {kgf} Fmax:Valor mximo de la carga uctuante (N), {kgf} (3) Cuando la fluctuacin de la carga es similar a una onda sinusoidal (Fig. 5.9), puede calcularse un valor aproximado para la carga media Fm a partir de la siguiente ecuacin: En el caso de la Fig. 5.9 (a) Fm . . 0.65 Fmax ................................... (5.21)

5.4 Carga equivalente En algunos casos, las cargas que se aplican sobre los rodamientos son puramente radiales o axiales; sin embargo, en la mayora de los casos, las cargas son una combinacin de ambos tipos. Adems, estas cargas normalmente uctan tanto en magnitud como en direccin. En estos casos, las cargas aplicadas realmente a los rodamientos no pueden utilizarse para los clculos de la vida de los rodamientos; por lo tanto, se debera estimar una carga hipottica con una magnitud constante y que pase por el centro del rodamiento, y que ofrezca la misma vida de rodamiento que debera tener el rodamiento bajo las condiciones de carga y rotacin reales. Este tipo de carga hipottica se llama carga equivalente.

En el caso de la Fig. 5.9 (b) Fm . . 0.75 Fmax ................................... (5.22) (4) Cuando se aplican tanto una carga giratoria como una carga estacionaria (Fig. 5.10). FR : Carga giratoria (N), {kgf} FS : Carga estacionaria (N), {kgf} Puede calcularse un valor aproximado para la carga media Fm de la siguiente manera: a) Donde FR FS

(a)

Fm . . FR 0.3FS 0.2b) Donde FR

FS F2 Fm . . FS 0.3FR 0.2 R FS .......................... (5.24)

FS 2 ......................... (5.23) FR

(b)

Fig. 5.9 Variacin sinusoidal de cargas

Fig. 5.7 Variacin incremental de cargas

Fig. 5.8 Fluctuacin simple de cargas

Fig. 5.10 Carga giratoria y carga estacionaria

A 30

5.4.1 Clculo de las cargas equivalentes La carga equivalente sobre los rodamientos radiales puede calcularse utilizando la siguiente ecuacin: P XFr YFa .................................... (5.25) donde P : Carga equivalente (N), {kgf} Fr : Carga radial (N), {kgf} Fa : Carga axial (N), {kgf} X : Factor de carga radial Y : Factor de carga axial Los valores de X e Y se muestran en las tablas de rodamientos. La carga radial equivalente para rodamientos de rodillos radiales con = 0 es

Cuando se aplican cargas radiales a estos tipos de rodamientos, se produce una componente de carga en la direccin axial. Para compensar esta carga de la componente, se utilizan rodamientos del mismo tipo en parejas, colocados cara a cara o espalda contra espalda. Estas cargas axiales pueden calcularse utilizando la siguiente ecuacin:

Fai

0.6

Y

Fr ...................................... (5.27)

P Fr

En general, los rodamientos de bolas de apoyo no pueden soportar cargas radiales, mientras que los rodamientos de rodillos de apoyo esfricos pueden soportar parte de dichas cargas. En este caso, la carga equivalente puede calcularse utilizando la siguiente ecuacin: P Fa 1.2 Fr ................................... (5.26) donde

Carga del componente en la direccin axial (N), {kgf} Fr: Carga radial (N), {kgf} Y: Factor de carga axial Se considera que las cargas radiales FrI y FrII se aplican sobre los rodamientos I y II (Fig. 5.12) respectivamente, y la carga axial externa Fae se aplica segn el esquema. Si los factores de carga axial son YI, YII y el factor de carga radial es X, entonces las cargas equivalentes PI, PII pueden calcularse de la manera siguiente: donde

donde Fai:

Fae

0.6

Fr Fa

YII

FrII0.6

0.6

YI

FrI

0.55

PI

XFrI YI Fae

5.4.2 Componentes de la carga axial en rodamientos de bolas de contacto angular y en rodamientos de rodillos cnicos El centro de carga efectivo de los rodamientos de bolas de contacto angular y de los rodamientos de rodillos cnicos se encuentra en el punto de interseccin de la lnea del centro del eje y la lnea que representa la carga aplicada por el anillo exterior sobre el elemento de rodadura, tal como se muestra en la Fig. 5.11.En las tablas de rodamientos se muestra este centro de carga efectivo para cada rodamiento.

PII FrIIdonde

YII

FrII

................... (5.28)

Fae

0.6

YII

FrII

0.6

YI

FrI.................. (5.29)

PI FrI PII XFrII YII0.6

YI

FrI Fae

Rodamiento

Rodamiento

Rodamiento

Rodamiento

(a)

(b)

Fig. 5.11 Centros de carga efectiva

Fig. 5.12 Cargas en disposiciones espalda a espalda

A 31

SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO5.5 ndices de carga esttica y cargas estticas equivalentes 5.5.1 ndices de carga estticaCuando estn sometidos a una carga excesiva o a una carga de impacto intensa, los rodamientos rodantes pueden sufrir una deformacin permanente de los elementos rodantes, y si se sobrepasa el lmite elstico la supercie de la pista de rodadura tambin puede sufrir dicha deformacin. La deformacin no elstica aumenta en zona y en profundidad a medida que aumenta la carga, y cuando sta sobrepasa un cierto lmite se dificulta el funcionamiento suave del rodamiento. El ndice de carga esttica bsica se dene como la carga esttica que produce la siguiente tensin de contacto calculada en el centro de la zona de contacto entre el elemento rodante sujeto a la mxima tensin y la supercie de la pista de rodadura. Para rodamientos de bolas autoalineantes 4 600MPa {469 kgf/mm2} Para otros rodamientos de bolas 4 200MPa {428 kgf/mm2} Para los rodamientos de rodillos 4 000MPa {408 kgf/mm2} En esta zona de contacto de tensin ms elevada, la suma de la deformacin permanente del elemento rodante y la de la pista de rodadura es aproximadamente 0,0001 veces el dimetro del elemento rodante. El ndice de carga esttica bsica Co se escribe Cor para los rodamientos radiales y C oa para los rodamientos de apoyo en las tablas de rodamientos. Adems, despus de la modificacin realizada por la ISO de los criterios para el ndice de carga esttica bsica, los nuevos valores de Co para los rodamientos de bolas de NSK pasan a ser entre 0,8 y 1,3 veces los valores anteriores, y entre 1,5 y 1,9 veces para los rodamientos de rodillos. En consecuencia, los valores del factor de carga esttica permisible fs tambin han cambiado, de modo que deber tenerlo en cuenta.

donde Po : Fr : Fa : Xo : Yo :

Carga equivalente esttica (N), {kgf} Carga radial (N), {kgf} Carga axial (N), {kgf} Factor de carga radial esttica Factor de carga axial esttica

(b) Carga esttica equivalente en los rodamientos de apoyo 90 .......................... (5.32) donde Po : Carga equivalente esttica (N), {kgf} : ngulo de contactoCuando , esta ecuacin resulta menos precisa. Los valores de Xo e Yo para las ecuaciones (5.30) y (5.32) se muestran en las tablas de rodamientos. La carga esttica equivalente para los rodamientos de rodillos de apoyo es

90 es Po Fa5.5.3 Factor de carga esttica permisibleLa carga equivalente esttica permisible en los rodamientos vara dependiendo del ndice de carga esttica bsica, as como su aplicacin y condiciones de funcionamiento. El factor de carga esttica permisible fs es un factor de seguridad que se aplica al ndice de carga esttica bsica, y est definido por la relacin de la Ecuacin (5.33). Los valores recomendados en general para fs se muestran en la Tabla 5.8. De acuerdo con las modicaciones del ndice de carga esttica, se revisaron los valores de fs, especialmente para los rodamientos cuyos valores de Co aumentaron; por favor, recuerde este aspecto al seleccionar los rodamientos.

fs

Co ............................................... (5.33) Po

donde Co: ndice de carga esttica bsica (N), {kgf} Po: Carga equivalente esttica (N), {kgf}Para rodamientos de rodillos de empuje esfricos, los valores de fs deberan ser superiores a 4.

5.5.2 Cargas estticas equivalentesLa carga esttica equivalente es una carga hipottica que produce una tensin de contacto igual a la tensin mxima descrita anteriormente en condiciones reales, mientras el rodamiento est estacionario (incluyendo una rotacin u oscilacin muy lentas), en la zona de contacto entre el elemento rodante que soporta ms tensin y la pista de rodadura del rodamiento. La carga radial esttica que pasa a travs del centro del rodamiento se toma como carga esttica equivalente para los rodamientos radiales, mientras que la carga esttica axial en la direccin que coincide con el eje central se toma como carga esttica equivalente para los rodamientos de apoyo.

Tabla 5.8

Valores del factor fs de carga esttica permisible Valor mnimo de fsRodamientos Rodamientos de bolas de rodillos

Condiciones de funcionamientoAplicaciones con bajo nivel de ruido Rodamientos sujetos a vibraciones y cargas de impacto Condiciones de funcionamiento normales

(a) Carga esttica equivalente en los rodamientos radialesEl mayor de los dos valores calculados mediante las siguientes ecuaciones se debe adoptar como la carga esttica equivalente para los rodamientos radiales.

2.0 1.5 1.0

3.0 2.0 1.5

.................................... (5.30)PoA 32

Fr ................................................ (5.31)

5.6 Cargas axiales mximas permisibles para rodamientos de rodillos cilndricosLos rodamientos de rodillos cilndricos cuyos anillos interno y externo presentan anillos gua (sueltos o no) o collares de empuje son capaces de soportar cargas radiales y cargas axiales limitadas simultneamente. La carga axial mxima permisible est limitada por un incremento anormal de la temperatura o deformacin por calor debida a la friccin por deslizamiento entre las caras laterales de los rodillos y la cara del reborde. La carga axial mxima permisible para los rodamientos de la serie dimensional 3, cargados continuamente y lubricados con grasa o aceite, se muestra en la Fig. 5.13. Lubricacin con grasa (ecuacin emprica)

f : Factor de cargaIntervalo de cargaContinuo Intermitente Slo periodos cortos

k : Factor de tamaoValor de f1 2 3

Serie dimensional2 3 4

Valor de k0.75 1 1.2

Adems, para que los rodamientos de rodillos cilndricos tengan una capacidad de carga axial constante, deben tomarse las siguientes precauciones con los rodamientos y su entorno:

... (5.34)

Lubricacin con aceite (ecuacin emprica)

... (5.35)

donde CA: Carga axial permisible (N), {kgf} d: Dimetro interno del rodamiento (mm) n: Velocidad (rpm)kgf5,000 4,000 3,000 2,000

En aquellos casos en los que la velocidad del rodamiento es extremadamente lenta, o si la velocidad supera el lmite en ms del 50%, o si el dimetro del ncleo es superior a los 200 mm, debe estudiarse detenidamente cada caso en lo referente a lubricacin, refrigeracin, etc. En dichos casos, consulte a NSK.

Cuando se aplican cargas axiales, tambin deben aplicarse cargas radiales. Debe aplicarse suciente lubricante entre las caras laterales de los rodillos y los rebordes. Debe utilizarse grasa de calidad superior para presiones extremas. Debe llevarse a cabo un rodaje suciente. La precisin del montaje debe ser buena. El juego radial no debe ser mayor de lo necesario.

N50,000 40,000 30,000 20,000

kgf5,000 4,000

N50,000 40,000 30,000 20,000

100 80

3,000 2,000

100

80

1,000 800 600 500 400 300 200

10,000 8,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000

60 5040

1,000 800 600 500 400 300 200

10,000 8,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000

60 5040

100 80 60 50

1,000 800 600 500 200 300 400 600 1,000 2,000 4,000 6,000 10,000

100 80 60 50

1,000 800 600 500 200 300 400 600 1,000 2,000 4,000 6,000 10,000

Lubricacin por grasa

rpm

Lubricacin por aceite

n rpm

Fig. 5.13 Carga axial permisible para rodamientos de rodillos cilndricos Para rodamientos de la serie de dimetro 3 (k=1.0) que operan bajo una carga continua y lubricados con grasa o aceite.

A 33

SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO

5.7 Ejemplos de clculos de rodamientos (Ejemplo 1) Obtenga el factor de vida de fatiga f h de un rodamiento rgido de bolas de una hilera de ranura profunda 6208 cuando se utiliza bajo una carga radial Fr=2 500 N, {255 kgf} y velocidad n=900 rpm. El ndice bsico de carga Cr de 6208 es de 29 100N, {2 970 kgf} (Tabla de rodamientos, pgina B10). Slo se aplica una carga radial, por lo que la carga P equivalente puede obtenerse de la manera siguiente:

(Ejemplo 3) Obtener Cr/P o el factor de vida de fatiga fh cuando se aade una carga axial Fa=1 000N, {102kgf} a las condiciones del (Ejemplo 1) Si se aplican la carga radial Fr y la carga axial Fa sobre un rodamiento rgido de bolas de una hilera de ranura profunda 6208, la carga dinmica equivalente P deber calcularse de acuerdo con el siguiente procedimiento. Obtenga el factor de carga radial X, el factor de carga axial Y y la constante e, que depende de la magnitud de foFa/Cor, en la tabla situada encima de la tabla de rodamientos rgidos de bolas de una hilera de ranura profunda. El ndice de carga esttica bsica Cor del rodamiento de bolas 6208 es de 17 900 N, {1 820kgf} (Pgina B10)

P Fr 2 500 N , 255kgfLa velocidad es n = 900 rpm, por lo que el factor de velocidad fn puede obtenerse a partir de la ecuacin de la Tabla 5.2 (Pgina A25) o de la Fig. 5.3 (Pgina A26). fn = 0.333 El factor de vida de fatiga f h, en estas condiciones, puede calcularse de la manera siguiente:

f h f n Cr 0.333 29 100 3.88 P 2 500Este valor es adecuado para aplicaciones industriales, acondicionadores de aire que se utilizan regularmente, y segn la ecuacin de la Tabla 5.2 o de la Fig. 5.4 (Pgina A26), corresponde aproximadamente a 29.000 horas de vida de servicio. (Ejemplo 2) Seleccione un rodamiento rgido de bolas de una hilera de ranura profunda con un dimetro interior de 50 mm y un dimetro exterior inferior a 100 mm que cumpla con las siguientes condiciones: Carga radial Fr = 3.000N, {306 kgf} Velocidad n=1.900 rpm ndice bsico de vida Lh 10 000h El factor de vida de fatiga fh de los rodamientos de bolas con un ndice de vida de fatiga superior a las 10.000 horas es f h 2.72 Porque fn = 0.26, P = Fr = 3 000N. {306kgf}

y X = 0.56 Y = 1.67 (el valor de Y se obtiene por interpolacin lineal) Por lo tanto, la carga dinmica equivalente P es

e . . 0.26

Cr P fh

29 100 9.48 3 070 f n Cr 0.333 29 100 3.16 P 3 070

Este valor de fh corresponde aproximadamente a 15.800 horas para rodamientos de bolas. (Ejemplo 4) Seleccione un rodamiento de rodillos esfricos de la serie 231 que cumpla con las siguientes condiciones: Carga radial Fr 45 000 N , 4 950kgf Carga axial Velocidad n 500rpm ndice bsico de vida Lh 30 000h El valor del factor de vida de fatiga fh que hace Lh es mayor que 3.45 en la Fig. 5.4 (Pgina A26).

f h f n Cr 0.26 Cr 2.72 P 3 000 3 000 31 380 N , 3 200kgf por lo tanto, Cr 2.72 0.26Entre los datos mostrados en la tabla de rodamientos de la Pgina B12, debera seleccionar 6210 como uno que cumple las anteriores condiciones.

30 000h

A 34

La carga dinmica equivalente P de los rodamientos de rodillos esfricos se obtiene as: Fa Fr e cuando

P XFr YX Fr Y F F Fr e cuando P XFr YF Fr Y F F Fra3

Rodamiento I HR30305DJ

50 40 10

Rodamiento II HR30206J

a

a

a

0.67

2

a

59.9 83.8

23.9

a

8 000 45 000

0.18

Podemos ver en la tabla de rodamientos que el valor de e es aproximadamente de 0.3 y que el de Y 3 es aproximadamente de 2.2 para los rodamientos de la serie 231: Por lo tanto, P XFr YFa Fr Y Fa3

5500N Fig. 5.14 Cargas sobre rodamientos de rodillos cnicos

45 000

2.2

8 000

62 600 N ,

6 380kgf

Partiendo del factor de vida de fatiga fh, el ndice de carga bsico puede obtenerse de la siguiente manera:

en consecuencia, Cr 490 000 N , 50 000kgf Entre los rodamientos de rodillos esfricos de la serie 231 que satisfacen este valor de Cr, el menor es 23126C

f h f n Cr P

0.444

Cr62 600

3.45

Para distribuir la carga radial Fr entre los rodamientos I y II, los centros efectivos de carga deben estar localizados para los rodamientos de rodillos cnicos. Obtenga el centro efectivo de carga a para los rodamientos I y II desde la tabla de rodamientos, y luego obtenga la posicin relativa de la carga radial Fr y los centros efectivos de carga. El resultado ser el mostrado en la Fig. 5.14. En consecuencia, la carga radial aplicada sobre los rodamientos I (HR30305DJ) y II (HR30206J) puede obtenerse a partir de las siguientes ecuaciones:

Cr

505 000 N ,

51 500kgf

Una vez determinado el rodamiento, sustituya el valor de Y3 en la ecuacin y obtenga el valor de P.

Fr

I

5 500

23.9 83.8

1 569 N ,

160kgf

P Fr Y F3

a

45 000

2.4

8 000

Fr

II

5 500

59.9 83.8

3 931N ,

401kgf

64 200 N ,

6 550kgf10 3

Lh

500

f n Cr P

Partiendo de los datos de la tabla de rodamientos, se obtienen los siguientes valores;10

500 0.444

505 000 64 200

3

Rodamientos

ndice bsico de carga dinmica (N)

Axial load factor Constante

Cr

Y1

e

{kgf}

10

500

3.49

3

.

. 32 000 h

Rodamiento I (HR30305DJ) Rodamiento II (HR30206J)

38 000 43 000

{3 900} {4 400}

Y1 = 0.73 Y2 = 1.60

0.83 0.38

(Ejemplo 5)Asuma que los rodamientos de rodillos cnicos HR30305DJ y HR30206J se utilizan en una disposicin espalda contra espalda como se muestra en la Fig. 5.14, y que la distancia entre las caras posteriores de la copa es de 50 mm. Calcule el ndice bsico de vida de cada rodamiento cuando se aplique la carga radial Fr= 5 500N, {561kgf}, y la carga axial F ae = 2 000N,{204kgf} al HR30305DJ tal como se muestra en la Fig. 5.14. La velocidad es de 600 rpm.

Cuando se aplican cargas radiales sobre los rodamientos de rodillos cnicos, se produce un componente de carga axial que debe tenerse en cuenta para obtener la carga radial equivalente dinmica (consulte el Prrafo 5.4.2, Pgina A31).

A 35

SELECCIN DEL TAMAO DEL RODAMIENTO

F

0.6

ae

Y

F

rII

2 000

0.6 1.6

3 931

II

3 474 N , 0.6

354 kgf

Y

F

0.6 0.73

rI

1 569

1 290 N ,

132 kgf

En esta aplicacin se esperan cargas pesadas, impactos y desviacin del eje; por lo tanto, lo ms adecuado son rodamientos de rodillos esfricos. Los siguientes rodamientos de rodillos esfricos cumplen con la anterior limitacin de tamao (consulte la Pgina B192)d D BN de rodamiento ndice bsico de carga Cons- Facdinmica tante tor Cr Y3 (N) {kgf} e

I

Por lo tanto, con esta disposicin de los rodamientos, la carga axial

F

0.6

ae

pero no sobre el rodamiento II. Para el rodamiento I Fr1=1 569N, {160kgf} Fa1=3 474N, {354kgf} 2.2 e 0.83 ya que Fa F la carga dinmica equivalente PI rI

Y

F

rII

se aplica sobre el rodamiento I

II

300 420 90 23960 CAE4 1 230 000 460 118 23060 CAE4 1 920 000 460 160 24060 CAE4 2 310 000 500 160 23160 CAE4 2 670 000 500 200 24160 CAE4 3 100 000

125 000 196 000 235 000 273 000 315 000

0.19 3.5 0.24 2.8 0.32 2.1 0.31 2.2 0.38 1.8

I

XF

rI

YFI

aI

ya que Fa Fr 0.20 e la carga dinmica equivalente P es

0.4

1 569

0.73 323kgf

3 474

P Fr Y F3

a

3 164 N ,

El factor de vida de fatiga

fh

f n Cr PI

Teniendo en cuenta el factor de vida de fatiga fh en la Tabla 5.1 y los ejemplos de aplicaciones (consulte la Pgina A25), parece adecuado un valor de fh entre 3 y 5.

0.42

38 000

5.04

f h f n Cr P

Cr Fr Y F0.4443

3~ 5

a

3 164

y el ndice de vida de fatiga Lh Para el rodamiento II 3 931N , 401kgf ya que F la carga dinmica equivalenterII

10

500

5.04

3

109 750h

Asumiendo que Y 3 =2.1, puede obtenerse el ndice bsico de carga necesario Cr

,

F

a II

0

Cr

Fr Y F3

a

3~ 5

0.444 245 000 2.1 49 000 3~ 5

el factor de vida de fatiga

P

II

F

rII

3 931N ,

401kgf

0.444 2 350 000 ~ 3 900 000 N , 240 000 ~ 400 000kgf4.59

f h f n Cr PII

0.42

43 000

3 931

y se obtiene el ndice de vida de fatiga

Los rodamientos que cumplen estos requisitos son 23160CAE4 y 24160CAE4.

Lh

10

500

4.59

3

80 400h

Observaciones Para disposiciones cara a cara (tipo DF), consulte con NSK. (Ejemplo 6) Seleccione un rodamiento para un reductor de la velocidad bajo las siguientes condiciones: Condiciones de funcionamiento Fr = 245.000 N, {25.000 kgf} Carga radial Fa = 49.000 N, {5.000 kgf} Carga axial n = 500 rpm Velocidad Limitacin de tamao Dimetro del eje: 300 mm Dimetro interior del alojamiento: Menos de 500 mmA 36

6. VELOCIDAD LIMITANTELa velocidad de los rodamientos est sujeta a ciertos lmites. Cuando los rodamientos estn en funcionamiento, a mayor velocidad, mayor es la temperatura generada por la friccin. La velocidad limitante es el valor obtenido empricamente de la velocidad mxima a la que puede funcionar el rodamiento sin que se produzca el gripaje o la generacin excesiva de calor. Consecuentemente, la velocidad limitante de los rodamientos vara dependiendo de factores tales como el tipo de rodamientos y su tamao, tipo de jaula y material, carga, mtodo de lubricacin y sistema de disipacin de calor, incluyendo el diseo del entorno del rodamiento. Las velocidades limitantes para rodamientos lubricados por grasa o aceite vienen dadas en las tablas de rodamientos. Las velocidades limitantes indicadas son aplicables a rodamientos de diseo standard y sujetos a cargas normales, por ejemplo: C / P 12 y F / F 0.2 aproximadamente. Las velocidades a r limitantes para lubricacin por aceite indicadas en las tablas de rodamientos se entienden para sistemas de lubricacin en bao de aceite convencionales. Algunos tipos de lubricantes no son aconsejables para altas velocidades, aun cuando puedan ser considerados superiores en otros aspectos. Cuando la velocidad de funcionamiento sobrepasa el 70% de la velocidad limitante, es necesario seleccionar un aceite o grasa con buenas caractersticas para velocidades altas. (Ver) Tabla 12.2 Propiedades de las grasas (Pgs. A110 y 111) Tabla 12.5 Ejemplo de seleccin de lubricante para las condiciones de funcionamiento del rodamiento (Pg. A113) Tabla 15.8 Marcas de grasas lubricantes y sus propiedades (Pgs. A138 a 141)

6.2. Velocidad Limitante de los Sellados de Caucho con Contacto para Rodamientos a BolasLa velocidad mxima permisible para rodamientos con sellados de caucho con contacto (tipo DDU) est determinada principalmente por la velocidad de la superficie deslizante de la circunferencia interior del sellado. Los valores de las velocidades limitantes estn indicados en las tablas de rodamientos.1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

Factor de Correccin

4

5

6

7

8

9

10

11

12

C/P Fig. 6.1 Variacin del Factor de Correccin de la Velocidad Limitante y Relacin de Carga.Rodamientos de Bolas de Contacto Angular

1.0 0.9Rodamientos de Bolas de Ranura Profunda

Factor de Correccin

0.8 0.7 0.6 0.5 0 0.5 1.0 1.5Rodamientos de Rodillos Esfricos Rodamientos de Rodillos Cnicos

F F a r

2.0

6.1 Correccin de la Velocidad LimitanteCuando la carga del rodamiento P excede el 8% de la clasificacin de carga bsica C, o cuando la carga axial Fa excede el 20% de la carga radial Fr ' la velocidad limitante debe ser corregida multiplicando la velocidad limitante que aparece en las tablas de rodamientos por el factor de correccin que se muestra en las figuras 6.1 y 6.2. Cuando la velocidad requerida excede la velocidad limitante del rodamiento deseado, el grado de precisin, juego interno, tipo de jaula y material, lubricacin etc., deben ser cuidadosamente estudiados con el fin de seleccionar un rodamiento capaz de soportar la velocidad requerida. En tales casos se debe utilizar lubricacin por aceite de circulacin forzada, a chorro, pulverizada, o bien una combinacin aire-aceite. Si se consideran todas estas condiciones, la velocidad mxima permisible puede ser corregida multiplicando la velocidad limitante que aparece en las tablas de rodamientos por el factor de correccin que se muestra en la Fig. 6.1. Se recomienda consultar a sobre aplicaciones de alta velocidad.

Fig. 6.2 Factor de Correccin de la Velocidad Limitante para Cargas Radiales y Axiales Combinadas. Tabla 6.1 Factor de Correccin de Velocidad Limitante para Aplicaciones de Alta VelocidadTipo de Rodamiento Factor de Correccin

Rodamientos de Rodillos Cilndricos (de una hilera) Rodamientos de Agujas (excepto los del tipo ancho) Rodamientos de Rodillos Cnicos Rodamientos de Rodillos Esfricos Rodamientos de Bolas de Ranura Profunda Rodamientos de Bolas de Contacto Angular

2 2 2 1.5 2,5 1.5

37

7. DIMENSIONES GLOBALES Y NMEROS DE IDENTIFICACIN PARA RODAMIENTOS7.1 Dimensiones Globales y Dimensiones de las Ranuras para los Anillos Elsticos 7.1.1 Dimensiones GlobalesLas dimensiones globales de los rodamientos, mostradas en las Figs. 7.1 a la 7.5, son las dimensiones que definen su geometra externa, incluyen el dimetro interior d, dimetro exterior D, ancho B, dimensiones de la cmara r, etc. Al montar un rodamiento en un eje y alojamiento es necesario conocer todas estas dimensiones. Estas dimensiones globales han sido normalizadas internacionalmente (ISO 15) y adoptadas por la JIS B 1512 (Dimensiones Globales de los Rodamientos). Las dimensiones globales y series dimensionales de los rodamientos radiales, rodamientos de rodillos cnicos y rodamientos de empuje estn listadas en las tablas 7.1 a 7.3 (Pgs. A40 a A49). En estas tablas de dimensiones, para cada nmero de dimetro interior, estn listadas todas las dems dimensiones globales de las distintas series. Existe un amplio nmero de series, aunque no todas ellas estn disponibles comercialmente, por lo que ms series podran ser aadidas en el futuro. A lo largo de la cabecera de cada tabla (7.1 a 7.3) se muestran los tipos y smbolos de series representativos. (Ver Tabla 7.5, Smbolos de Series de Rodamientos, Pg. A55). Las dimensiones seccionales relativas de los rodamientos radiales (excepto los rodamientos de rodillos cnicos) y los rodamientos de empuje para las distintas clasificaciones de series se muestran en las Figs. 7.6 y 7.7 respectivamente.

7.1.2 Dimensiones de las Ranuras para Anillos Elsticos y Emplazamiento de los mismosLas dimensiones de las ranuras para anillos elsticos en la superficie exterior de los rodamientos estn especificadas por la ISO 464. Las dimensiones de las ranuras para anillos elsticos y su emplazamiento para rodamientos de las series de dimetro interior 8, 9, 0, 2, 3 y 4, se muestran en la tabla 7.4 (Pgs. A50 a A53).B

r r r

r r r rE

d

D

Fig. 7.1 Dimensiones Globales para Rodamientos Radiales de Bolas y de Rodillos

Serie de Ancho

8

0

1

2

3

4

5

6

{

4 3 2 1 0 9 811 12 21 20 22

Serie Dimensional

Serie de Dimetro

{

09 00 01 02 03

83

19 10

48 49 40

23

24

38 39 30 31 32

41 42

58 59

13

50

68

69

04

82

18

Fig. 7.6 Comparacin de Seccin Transversal de Rodamientos Radiales (excepto los de Rodillos Cnicos) para Varias Series Dimensionales

A 38

08

28

29

33

60

r r

T C

r1 r1 rSerie Dimensional70

Serie de Dimetro 0 1 2 3 Serie de 4 Altura

71 73 72

r1 r1 r

7

74

d

D90 91 92 93 94 9

B

Fig. 7.2 R