COJINETES
DEFINICION – FUNCION
Descarga de fuerzas
Reducir Perdidas por Fricción
Disipar calor por Fricción
Elemento de “sacrificio” mecánico.
TIPOS : a) por Deslizamiento
b) por Rodadura o “Rodamientos”
CARACTERISTICAS COMPARATIVAS
Técnicas Económicas
RODAMIENTOS
Introducción
Tipos de rodamientos
Duración ó vida útil de un rodamiento
Carga en los rodamientos
Selección de rodamientos
Lubricación
Montaje y alojamiento
INTRODUCCION
Los rodamientos se fabrican para soportar cargas radiales puras, cargas axiales puras ó una combinación de ambas.
La figura muestra la nomenclatura de un rodamiento de bolas, en la que se ven las cuatro partes esenciales de un rodamiento: aro externo, aro interno, elementos rodantes y separador (éste puede omitirse en rodamientos de bajo costo, pero tiene la importante función de separar los elementos rodantes para evitar rozamiento entre ellos).
TIPOS DE RODAMIENTOS
Existe una gran variedad de tipos de rodamientos standarizados.
Los fabricantes de rodamientos proporcionan catálogos de ingeniería con información completa de los tipos de rodamientos disponibles comercialmente.
Algunos de los tipos de rodamientos standarizados que se emplean en la práctica se presentan en las siguientes figuras.
Montaje de cojinete de
rodillos a rotula de
agujero conico, por
anillo conico y tuerca
de montaje
Efectos de ROTULA.
TIPOS DE RODAMIENTOS
El rodamiento de bolas de ranura profunda (1-a) soporta cargas radiales y alguna carga axial. Las bolas se introducen desplazando el aro interior lateralmente a una posición excéntrica.
El uso de una muesca de llenado en los aros (1-b) permite insertar un mayor número de bolas y aumentar la capacidad de carga; sin embargo, la carga axial disminuye por el golpeteo de las bolas contra la muesca.
El rodamiento de bolas de contacto angular (1-c) proporciona una mayor capacidad de carga axial.
Todos estos rodamientos pueden obtenerse con protectores (1-d) ó sellos (1-e) en uno ó ambos lados. Los protectores resisten la entrada de polvo y suciedad, mientras que los sellos cierran herméticamente el rodamiento (en el caso de doble sello el rodamiento es lubricado en fábrica por toda la vida).
Los rodamientos de una hilera de bolas pueden soportar pequeños desalineamientos ó deflexiones del eje. Si lo anterior es grave se deben utilizar rodamientos autoalineantes (1-f y 1-h).
Los rodamientos de doble hilera (1-g) se fabrican para soportar cargas radiales y axiales más intensas.
Los rodamientos axiales (1-i y 1-j) se fabrican en muchos tipos y tamaños.
TIPOS DE RODAMIENTOS
Los rodamientos de rodillos cilíndricos (2-a) soportan una carga mayor que los de bolas del mismo tamaño debido a su mayor área de contacto. Requieren una perfecta configuración geométrica de pistas y rodillos, sin desalineaciones. Por esta razón no soportan cargas axiales.
El rodamiento axial de rodillos esféricos (2-b) es útil para fuertes cargas y desalineamientos.
Los rodamientos de agujas (2-d) son útiles cuando el espacio radial es limitado.
Los rodamientos de rodillos cónicos (2-e y 2-f) combinan las ventajas de los rodamientos de bolas y rodillos cilíndricos: soportan cargas radiales, axiales y cualquier combinación de ellas como los rodamientos de bolas, y además tienen la alta capacidad de carga de los rodamientos de rodillos cilíndricos. Se diseñan de forma tal que todos los elementos de la superficie de los rodillos y pistas se intersecten en un punto común sobre el eje del rodamiento.
CONSIDERACIONES BASICAS SOBRE PROYECTO Y FABRICACION
Los especialistas (diseñadores-fabricantes) en rodamientos deben considerar los siguientes factores: carga de fatiga, fricción, calentamiento, resistencia a la corrosión, problemas cinemáticos, propiedades de los materiales, tolerancias de mecanizado, ensamble, uso y costo.
La carga, la velocidad y la viscosidad del lubricante afectan la fricción de un rodamiento.
ESTADO DE CARGAS
Los puntos de las superficies de las pistas y los elementos rodantes estan sometidos a solicitación por fatiga, causada por la repetición de cargas de contacto
DISTRIBUCION DE CARGAS
Se desarrollan fuerzas de contacto
entre cada bola y la pista
R = Po + 2*P1*cos? +….+
+ 2*Pn*cosn? (1)
d1 = d0*cos?;
d2 = d0*cos2? (2)
Por teoría de tensiones por
contacto ? di = Cb*Pi2/3 (3)
(2) y (3) en (1) ?
R = Po *( 1 + 2 ? cos5/2 i?)
TENSIONES DE CONTACTO
La falla se produce por fatiga por
tensiones de contacto entre bolilla
pista interna y pista externa
Conocida Po,
Es además afectada por el huelgo
inevitable entre pista y bolilla
(corrección experimental) y por las
distintas curvaturas axiales y radiales.
Por teoría de tensiones de contacto
aplicada a este caso complejo
smax = K (Po*(4/dbl±1/rint-1/rps)2)1/3
K depende de la impronta y el material
————————–
El punto inferior de la pista esta
sometido a una carga Po de fatiga por A igual smax las columnas rayadas
compresión de valores entre 0 y smax indican la cantidad de veces que
aumenta Po admisible según caso.
CARGA / VIDA UTIL O DURACION
Si el rodamiento se mantiene limpio y bien lubricado, se monta y opera en estas condiciones y se somete a temperaturas razonables, entonces la fatiga del metal será la única causa de falla.
Debido a que la falla corresponde a muchos millones de aplicaciones de esfuerzo, se aplica esta consideración en el término duración ó vida del rodamiento.
La duración ó vida útil de un rodamiento se define como el número total de revoluciones, ó el número de horas de giro a una velocidad constante dada, de operación del rodamiento hasta que se desarrolle el tipo de falla considerado.
En condiciones ideales la falla por fatiga consistirá en picaaduras ó descascarado de las superficies que soportan la carga.
FALLAS POR FATIGA POR CONTACTO
Etapa inicial: Las “picaduras”
estan aisladas entre si
Etapa intermedia: Las “picaduras”
se asocian en roturas de
mayor tamaño.
La pista conserva su
característica general.
Etapa avanzada: las roturas
forman un descascaramiento
con perdida del perfil general
de la pista.
DURACION O VIDA UTIL
Se define el témino “duración nominal”, usado por la mayoría de los fabricantes de rodamientos.
La duración nominal de un grupo de rodamientos de bolas ó rodillos idénticos se define como el número de revoluciones, u horas a una velocidad constante dada, que 90% de los rodamientos completará ó excederá antes de desarrollar el criterio de falla. Los términos duración mínima, duración L10 y duración B10 también se utilizan para designar la duración nominal.
Duración promedio y duración mediana se usan en sentido general para describir la durabilidad de los rodamientos. Cuando grupos de muchos rodamientos se prueban hasta la falla, las vidas medianas de los grupos se promedian, dando como resultado la vida mediana de ese tipo de rodamientos.
Al probar grupos de rodamientos el objetivo es determinar la vida mediana y la vida L10 (nominal). Se ha hallado experimentalmente que la vida mediana está entre 4 y 5 veces L10.
DURACION O VIDA UTIL
VIDA/CARGA EN LOS RODAMIENTOS
Se demostró experimentalmente (A.Palmberg-U.S.A.) que dos grupos de rodamientos idénticos probados bajo cargas radiales diferentes P1 y P2 tendrán duraciones respectivas L1 y L2 (a igual velocidad de rotacion) de acuerdo a la siguiente relación:
donde: L = vida (millones de revoluciones u horas de trabajo a una velocidad constante dada)
a = 3 para rodamientos de bolas y 10/3 para rodamientos de rodillos
Se ha establecido una designación de carga standard para rodamientos en la cual no se especifica la velocidad: capacidad básica de carga dinamica C. (resultante de la anterior ecuacion haciendo L2 = 10^6 revoluciones y P2 = C)
C es la carga radial constante que puede soportar un grupo de rodamientos idénticos hasta una duración nominal de un millón de revoluciones del aro interior (carga estacionaria y aro exterior fijo).
C es tan alta que ocasionaría deformación plástica de las superficies de contacto donde fuera aplicada -> es un valor de referencia.
(1)
VIDA/CARGA EN LOS RODAMIENTOS
Utilizando (1) obtenemos la vida de un rodamiento sometido a cualquier carga P , para L210 = 1.000.000 y P2 = C, como:
donde L está expresada en millones de revoluciones
——————————————————————————————————-
Co = CAPACIDAD DE CARGA ESTATICA
Es la carga estática que produce una deformación permanente de 0,0001 * d
d = diametro de bolilla (o del rodillo)
Co es determinante para rodamientos que trabajan a velocidades muy bajas
Co influye parcialmente en los rodamientos que trabajan a altas velocidades
(2)
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