8/15/2019 Diseño Mecánico II - Tema Seleccion de Rodamientos y Lubricacion

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Diseño Mecánico II

Selección de rodamientos ylubricación

2014

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Criterios de selección.

Según el tipo de rodamiento: Se deben tomar en cue

siguientes aspectos:

• Magnitud y dirección de las cargas.

• Velocidad de giro

• Necesidad de desplazamiento de los apoyos.

• Dimensiones radiales y axiales.• Auto-alineación

• Lubricantes a emplear

• Rigidez

• Formas de montaje y desmontaje a aplicar.

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Según el tamaño:

Se toman en cuenta los criterios de cálculo que permiten pr

deterioro o alargar el plazo de servicio sin que se manifiest

ello se emplearán como criterios fundamentales para la selos criterios de capacidad de carga estática y Capacidad de

dinámica.

La selección de rodamientos según el criterio de capacid

carga estática se realiza cuando la frecuencia de rotación demenor de 10 rpm (velocidad de rotación muy lenta). E

contrario se emplea el criterio de capacidad de carga dinám

el rodamiento permanece en las paradas y arranques bajo el

de la carga debe realizarse adicionalmente la comproba

capacidad de carga estática.

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Criterio de capacidad de trabajo a carga estática.

Se le llama capacidad de carga estática al valor de fuerza

(Co), que produce entre los elementos rodantes y elcamino de rodadura, en el punto de contacto, una

deformación (huella brinélica) de un:

diámetro de huella ≥ 0,0001 dCUERPORODANTE.

Esta deformación se produce para esfuerzos

aproximadamente iguales a 4600 MPa para rodamientos

de bolas auto-alineantes, 4200 MPa para rodamientos de

bolas y 4000 MPa para rodillos cónicos.

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Para garantizar que la carga aplicada sobre el rodamiento no

su funcionamiento se debe verificar que el factor de segurida

sea mayor que el recomendado (nr): n < nr 

Cálculo del factor de seguridad:f s = Co/Pofs: Factor de seguridad

Co: Capacidad de carga estática [N]. Este valor es brindado en los cat

rodamientos.

Po: Carga radial equivalente [N]. Es la carga radial que simula el efe

combinación de carga axial y radial en el rodamiento.Po = x Fro y Faoxo : Factor de carga radial

yo : Factor de carga axial

Fr : Fuerza Radial [N]

Fa: Fuerza Axial [N]

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Tabla del factor de seguridad recomendado nr para rodamientos c

Tabla del factor de seguridad recomendado nr para rodamientos

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Criterio de capacidad de trabajo a carga dinámica.

La fatiga superficial es el deterioro más frecuente siempre que el

este bien lubricado, protegido de la suciedad y la entrada de cuerpo

sobrecargas etc.

La fatiga superficial, reconocida como una picadura en las p

elementos rodantes del cojinete, se da por la acción repetida del con

punto de fallo del material que convierte a una microgrieta en una

superficial (desconchado) después de un número determinado decarga.

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Generalmente la picadura aparece en el aro interior, por ser este e

menor radio de curvatura, y sobre los elementos rodantes el fallo s

en la zona de salida de las fibras durante el estampado o laminado

Si se tiene una fuerza P y bajo esa carga se obtiene una duración puede hacer una gráfica como la que se muestra.

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Mientras menores son las cargas que actúan sobre el rodam

mayor será la duración, pudiendo ser afirmado que:

  =

Por definición se establece, que la Capacidad de Carga Dinám

un rodamiento es la fuerza que puede soportar un rodamient

ha girado 1 millón de ciclos sin que aparezca la fatiga supe

con un 90% de fiabilidad (es decir: en un lote de 100 rodam

es admisible que 10 fallen a picadura).

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Para calcular la duración de un rodamiento con cualqu

aplicada se emplea la siguiente relación:

 = 

Donde:

L10 Duración de un rodamiento sometido a una carga sin que ocurra la fatiga superficial e

menor a 1 millón de ciclos con un 90% de fiabilidad. [Millones de ciclos]

C Capacidad de carga dinámica. [N]

p Exponente de duración. (p = 3 Rodamientos de bolas, p= 1/3 rodillos)

P Fuerza radial equivalente. Es la fuerza radial que simula el efecto de la combinación daxiales y radiales en el rodamiento. [N].

P = x Fr + y Fa

Siendo:

x Factor de carga radial

y Factor de carga axial

Fr Fuerza Radial [N]

Fa Fuerza Axial [N]

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Es aceptado que un rodamiento garantiza la capacidad de carga dinámic

cuando:

L10 > Lnec

L10 Duración del rodamiento para el 90% de fiabilidad. [Millones de cLnec Duración necesaria. [Millones de ciclos] 10

6

 = 60ℎ

10

Lh Duración necesaria en horas.n Frecuencia de rotación nominal (rpm)

Autopreparación:

Determine la duración nominal del rodamiento 61804 que gira a 9

soporta una carga radial pura de 1500N.

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Duración nominal ajustada.

Para realizar la selección de un rodamiento, de cualquier t

necesario tomar en cuenta el lubricante que se emplea y la l

de este.

Adicionalmente, en casos donde es importante seleccio

rodamiento para una aplicación especial donde un deterioro

producir una afectación económica o para la salud del hom

puede elevar la fiabilidad con que se desea realizar la sele

cálculo de vida útil.

Para tomar en cuenta estos dos aspectos se emplea el crit

cálculo de la Duración nominal ajustada y para ello se util

factores a1 y a23.

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El factor a1, toma en cuenta el efecto de la fiabilidad en el cá

la duración.

El factor a23 toma en cuenta las condiciones de limpieza del lubricante

la viscosidad del mismo, propiedad que tiene gran influencia en la vi

rodamiento.

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Para determinar a23 debe tenerse en

cuenta:

ν1: La viscosidad cinemática de

referencia del lubricante para elrodamiento seleccionado,

ν : La viscosidad del lubricante real que

posee el rodamiento a la temperatura

de trabajo.

La viscosidad de referencia del lubricante para el rodamiento s

(ν1) depende de la velocidad de giro del rodamiento, es decir d

frecuencia de rotación (rpm) y diámetro medio (dm).

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Para evaluar la viscosidad de referencia del lubricante puede ser em

siguiente fórmula y tabla. Generalmente, en los catálogos de rodambrindados nomogramas para su evaluación.

 =  4500

 =  +

2 

Donde K es el mayor valor de

1000

3

ó 1

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Para determinar la viscosidad cinemática a la

temperatura de trabajo se pueden emplear los

gráficos temp. vs   n. , o tablas que dan valoresaproximados.

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La expresión de duración nominal ajustada se puede escribir:

Lna = L10 ·a1 ·a23

Lna

Duración nominal ajustada. [millones de ciclos]

L10 Duración del rodamiento para un 90% de fiabilidad. [millones de cicl

a1 Factor de fiabilidad.

a23 Factor para condiciones del lubricante.

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Calcular la vida útil en millones de ciclos de los rodamientos

fiabilidad del 90% designación 6306, sobre el árbol actúa un fuerza a

a 1 100N y en cada uno, una fuerza radial de 3 400N, los rodamiento

1000 rpm y están, lubricados con un aceite ISO VG 70. La tempetrabajo es 70ºC. Ver el esquema.

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Designación: 6306

6 3 06

(bolas) Ancho d=30mm

MedioDebe verificarse cuál es el criterio a emplear, como n>10 rpm entonces se

calcular la vida útil usando el criterio de selección para cargas dinámicas.

El rodamiento A soporta la carga radial y toda la carga axial del árbol, ya q

rodamiento B es flotante como se puede observar en la figura.

Cálculo de vida útil del A.

Fr = 3 400 N

Fa = 1 100N

p = 3 (Rodamiento de Bolas)

a1 = 1

Buscando las características del rodamiento en el catálogo.

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Por la designación: 6306 de NTN

D =72mm, d =30mm, C =26 700N, C0=15 000N, B = 19mm

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Cálculo del factor a23

= 

=

 21.5

19.9 = 1.08

Valor de la viscosidad del aceite ISO SVG 70

Interpolando para 70 grados Cn=21.5 mm2/s

Viscosidad para tamaño (dm) y velocidad (RPM)

Interpolando para dm=30 mm y para rpm

n1=19.9 mm2/s

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K=1.08

a23

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Ahora se procede a obtener la vida ajustada, pero para eso es n

encontrar la carga radial equivalente P para el rodamiento en A

Lna = L10 ·a1 ·a23

Lna =

·a1 ·a23

Lna = 7

3

3·1 ·1= 386x106 ciclos o 6449

P = x Fr + y Fa

Calcular el empuje axial:

f o.Fa/Cor = 13.3*1 100/ 15 000 = 0,975

Buscar e = 0,27

Fa/Fr¿? e

Fa/Fr = 1 100/ 3 400 = 0,32 > 0,27

Fa/F

r> e La carga axial es significativa.

X = 0,56 y Y = 1,6

P = 0,56 (3 400) + 1,6 (1 100) = 3 664 N

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Para el rodamiento en B, no hay carga axial solo radial .

Lna =

7

3

3

·1 ·1= 484x106

ciclos o 8071 horas