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Calculo de Rodamientos
Calculo de Rodamientos
Calculo de Rodamientos
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CALCULO DE RODAMIENTOS
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ALBA MARIA FRIAS OCHOA
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INGENIERIA EN TECNOLOGIAS DE MANUFACTURA
CALCULO DE RODAMIENTOS
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CALCULO DE RODAMIENTOS
Los rodamientos son piezas de acero aleado con cromo, manganeso y molibdeno, para facilitar la
ejecución de rigurosos tratamientos térmicos y obtener piezas de gran resistencia al desgaste y a
la fatiga. En la selección de los materiales, deben tomarse en consideración las temperaturas de
operación y una adecuada resistencia a la corrosión.
El material para las jaulas ha evolucionado en forma importante actualmente se utilizan aceros,
metales de bajo roce y poliamida.
Otra característica de los rodamientos es la exactitud de sus dimensiones cada parte de tener
tolerancias muy estrechas para un satisfactorio funcionamiento del conjunto.
Existen rodamientos de muy variados tipos para adecuarse a las diversas aplicaciones, es muy
importante escoger el rodamiento preciso, tomando la decisión en base a criteriostales como:
costo, facilidad de montaje, vida útil, dimensiones generales, simpleza del conjunto, disponibilidad
de repuestos y tipo de lubricación.
1. Rodamientos Radiales: son aquellos que están diseñados para resistir cargas en
dirección perpendicular al eje. Constan en forma general de tres piezas: Un aro
exterior, un aro interior y un elemento rodante con algún tipo de canastillo o jaula.
Por ejemplo, las ruedas de un carro se apoyan en el suelo y reciben la carga en el
eje, de esta forma los rodamientos de las ruedas trabajan bajo carga radial.
2. Rodamientos Axiales: son aquellos que
están diseñados para resistir cargas en
la misma dirección del eje. Constan en
forma general de tres piezas: Un aro
superior, un aro inferior y un elemento
rodante con algún tipo de canastillo. Por
ejemplo, pensemos en un carrusel, el
peso total de esta máquina actúa
verticalmente hacia el suelo y debe rotar
en torno a un eje vertical al suelo, en
esta aplicación debe utilizarse un
rodamiento axial de gran diámetro, cuyo
aro superior sostenga al carrusel y cuyo
aro inferior se apoye en el suelo.
Existen diversos elementos rodantes que varían según las aplicaciones. El mas común son las
bolas de rodamiento, muy útiles para cargas livianas y medianas. Para cargas mayores se utilizan
rodillos y barriletes. Finalmente en cargas axiales se utilizan conos. Algunas aplicaciones en donde
el espacio es reducido se usan agujas, que son cilindros largos con diámetros pequeños.
Al catalogar un rodamiento es útil entregar una información completa, indicando los tres conceptos
anteriores, por ejemplo: Rodamiento radial rígido de bolas, rodamiento radial rotulado de barriletes,
rodamiento axial rígido de conos.
Afortunadamente los fabricantes de rodamientos han mantenido una numeración estándar en todas
las marcas, permitiendo una identificación sencilla de los rodamientos en base a un numero y en
ocasiones acompañado de unas letras.
Ante la necesidad de trabajar con
estos elementos, es recomendable
que se adquiera un catalogo de
rodamientos de la marca que
prefiera para conocer la numeración
y dimensiones del rodamiento que
desea indicar. En ese catalogo
aparecen además valores de
resistencia mecánica que son la
base para los cálculos de vida útil.
Estos valores ha sido obtenidos en
bancos de prueba realizando
numerosos ensayos y son los
siguientes:
Capacidad de carga
estática: C0 (fuerza)
Capacidad de carga
dinámica: C (fuerza)
Velocidad nominal: V
(r.p.m.)
Una vez ubicada la vida sugerida, se procede a escoger un rodamiento del catálogo considerando
el tipo de carga a soportar y las limitaciones dimensionales del problema. Una vez ubicados
algunos candidatos se extraen los valores de C, P u, D y d. De las condiciones del problema se
obtienen el tipo de aceite utilizado, la temperatura de operación, la velocidad del eje, la fiabilidad
requerida y el grado de contaminación. Con estos valores se procede a realizar los cálculos que a
continuación se detallan.
P = X Fr + Y Fa
Donde:
Por ejemplo, en la tabla siguiente se muestran los valores de estas variables para el caso de
rodamientos radiales de bolas con juego normal. Para el cálculo de otro tipo de rodamiento debe
consultarse el catálogo de rodamientos en el capítulo correspondiente, para obtener los valores
de: e, Y , X.
1. Vida Nominal:
L10 = ( C / P )p
Donde:
La vida nominal puede expresarse en otras unidades mas adecuadas al problema que se
analiza, de esta forma se tiene:
Donde:
L10s = ( p D / 1000 )
Donde:
Lna = a1 a23 L10
Donde:
Conocida la viscosidad se observa que este valor se entrega para una temperatura de
referencia de 40ºC, por ello, se ubica en el gráfico siguiente la línea vertical que representa
40ºC y sobre ella se ubica la viscosidad nominal del aceite utilizado. Realizado esto, se
mueve sobre una línea inclinada paralela a las líneas inclinadas que se muestran en el
gráfico hasta cortar con la temperatura de operación de la maquina. Una vez ubicado el
punto en cuestión se lee en el eje vertical la viscosidad cinemática n de que se dispone.
Por ejemplo un aceite ISO VG 68 tiene una viscosidad media de 68 mm 2/s a 40ºC, si la
temperatura sube a 70 ºC la viscosidad media desciende a 19 mm 2/s aproximadamente, si
en cambio, la temperatura baja a 30ºC, la viscosidad media sube a 115 mm 2/s
aproximadamente.
Fuente: Catálogo General SKF
Finalmente en el gráfico que sigue a continuación se ingresa por el eje horizontal con
K = n / n1 hasta cortar la línea quebrada y se lee en el eje vertical el valor del factor a23.
La zona sombreada que aparece el gráfico anterior corresponde a una zona alcanzable
con la aplicación de aditivos al aceite.
Lnaa = a1 aSKF L10
Donde:
Con todo esto de evalúa ( hc Pu / P ) y se ingresa por el eje horizontal en uno de los cuatro
gráficos que siguen a continuación.