Cojinetes y Rodamientos

COJINETES Y RODAMIENTOS

U N I V E R S I D A D I N D U S T R I A L D E S A N T A N D E RF A C U L T A D D E I N G E N I E R I A S F I S I C O M E C A N I C A S

E S C U E L A D E I N G E N I E R I A M E C A N I C A

Alberto D. Pertuz C.

Bucaramanga, 2105

Cojinetes y Rodamientos Alberto Pertuz



• COJINETES DESLIZANTESo DEFINICIONESo PROPIEDADES DE LOS COJINETESo CLASIFICACIONo LUBRICACION o TIPOSo PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

• RODAMIENTOSo DEFINICIÓN – CARACTERÍSTICASo CLASIFICACION DE LOS RODAMIENTOSo NORMALIZACIONESo MONTAJE o CAPACIDAD DE CARGASo SELECCIÓN Y UTILIZACION DE

RODAMIENTOS NORMALIZADOSo LUBRICACIÓN

INTRODUCCIÓN




COJINETES DE CONTACTO DESLIZANTE

DEFINICIÓN: Se denomina cojinete de deslizamiento (COJINETE) al tipo de APOYO en el que su funcionamiento se sustenta en el movimiento relativo entre sus superficies, denominado contacto por deslizamiento

PROPÓSITO

Proporcionar soporte radial y longitudinal a flechas, ejes o árboles giratorios

PARTES

MuñónCojinete o chumacera

Eje: Cargados transversalmente y sujetos a esfuerzos de flexión. Flecha: Sujetas a esfuerzos de torsión y flexión. Transmite movimiento rotatorio a distancias relativamente cortas.Árbol: Similares a las Flechas pero de mayor diámetro




COJINETE: Elemento mecánico QUE SIRVE DE APOYO O SOPORTE, con partes facilitan el movimiento ROTATORIO disminuyendo EL ROZAMIENTO, se utilizan como APOYOS en árboles o ejes.

La mayoría de los cojinetes están destinados como apoyos de ejes rotativos, de manera que absorban las cargas que actúan sobre éstos, permitiendo su movimiento de rotación con baja fricción

COJINETE DE DESLIZAMIENTO

Deslizamiento plano

RODAMIENTO O COJINETE ANTIFRICCIÓN

Fricción por rodadura de algún tercer elemento como

rodillos o bolas




Cojinetes SKF de deslizamiento en seco de material compuestoLos cojinetes de deslizamiento en seco de material compuesto se utilizan principalmente para disposiciones que han de soportar grandes cargas y cuyos movimientos rotativos u oscilantes son relativamente lentos.

Debido a sus buenas propiedades deslizantes y a su diseño compacto, estos cojinetes son especialmente adecuados para disposiciones en las cuales:

• existe un requisito previo de funcionamiento libre de mantenimiento• existe un riesgo de falta de lubricante• no se pueden utilizar lubricantes o están prohibidos• el espacio es limitado.

Las características importantes de los cojinetes SKF de material compuesto incluyen :• funcionamiento libre de mantenimiento• sin necesidad de lubricación (material compuesto de PTFE)• lubricación inicial requerida (material compuesto de POM)• grosor de pared mínimo, requisitos de espacio mínimos• soportan cargas elevadas• amplio rango de temperaturas• buenas propiedades deslizantes• prácticamente sin efecto stick-slip (libre de atascos y deslizamientos)• alta resistencia al desgaste• menos sensibles a las cargas de esquina (material compuesto de POM)• sin necesidad de mecanizado.




PROPIEDADES QUE DEBEN TENER LOS COJINETES

No deben desgastar ni rayar la superficie del eje que soportan, aunque se interrumpa el flujo de aceite entre ambos materiales por ruptura de la bomba de aceite u otro motivo.

Tienen que soportar temperaturas superiores a los 150ºC sin deformaciones que permitan desplazamiento de la capa antifricción.

Tienen que ser lo suficientemente blandos como para que se incrusten en ellos las partículas sólidas que pueda contener el aceite sin dañar el eje que soportan.

Tienen que resistir la acción corrosiva de los ácidos presentes en el aceite.

Se deben fabricar con las tolerancias adecuadas para un óptimo funcionamiento




CLASIFICACIÓN DE LAS COJINETES

Cojinetes Hidrodinámicas (autoaccionadas): Dependen por completo del movimiento relativo del muñón y la chumacera para establecer presión en la película para soportar la carga.

Cojinetes Hidrostáticos (externamente presurizadas): Logran soporte de la carga por medio del suministro del fluido desde una fuente externa de alta presión y no requiere movimiento relativo entre las superficies del muñón y la chumacera.

Cojinetes Híbridos: Se diseñan para usarse tanto con el principio hidrodinámico como con el principio estático para conseguir soporte para la carga entre las superficies en movimiento.

De acuerdo con el mecanismo de fluido que establece la capacidad de carga de la película

Cojinetes Completos: La superficie de la chumacera rodea por completo al muñón. Son fáciles de hacer y no cuestan mucho. Más comúnmente usadas

Cojinetes Parciales: La superficie de la chumacera se extiende sólo a lo largo de un segmento de la circunferencia, generalmente 180° o menos. Se usan en situaciones en las que la carga es principalmente unidireccional Cojinetes con holgura: El radio del cojinete excede el radio del muñónCojinetes ajustados: Los radios del cojinete y el muñón son iguales

De acuerdo a la forma del Cojinete




RODAMIENTOS

DEFINICIÓN Es un tipo de soporte para ejes en el cual la carga principal se transmite a través de

elementos de contacto rodante.

Son mecanismos constituidos por un anillo interior unido solidariamente al árbol o eje ( puede ser giratorio o no), otro anillo exterior unido al soporte ( puede también ser fijo o giratorio, y un conjunto de elementos rodantes ( pueden ser bolas, rodillos o conos), colocados entre ambos anillos.

Son recomendados en el caso de ejes que operen a velocidades muy variables y para servicios intermitentes.

Son de pequeñas dimensiones, presentan bajo consumo de lubricante, bajas temperaturas de operación, y poco sensibles a imperfecciones del eje.

Su principal desventaja es su alta sensibilidad a los choques y sobrecargas, así como a los defectos de montaje, a la acumulación de suciedad, entre otras.

El coeficiente de rozamiento es muy inferior al de los cojinetes hidrodinámicos o hidrostáticos.

Son muy silenciosos.




Partes de un Rodamiento




Los rodamientos se pueden clasificar en tres grupos:

De Rodillos Cónicos

1. Por su forma:

De Bolas De Rodillos Cilíndricos

De Rodillos Esféricos




2.- Por el tipo de carga que soportan:

Radiales Axiales

Mixtos o Combinados




3.- Atendiendo a la inclinación del eje:

Rígidos De Contacto angular

Pivotantes o a Rótula




3.- Atendiendo a la inclinación del eje:




Esfuerzos que soportan los rodamiento :




Tipos de Jaulas en los Rodamiento :

• Jaulas moldeadas– En resinas.– En plásticos termoestables.

• Jaulas estampadas– En chapa de acero.– En chapa de latón.

• Jaulas mecanizadas.– En acero.– En latón.– En resinas fenólicas




Aplicaciones de Jaulas en los Rodamiento :




Tipos de Jaulas en los Rodamiento :




Tiempo de servicio de los Rodamiento :

• Es el periodo de garantía durante el cual un rodamiento puede trabajar sin presentar ninguna anomalía.

• Pasado este tiempo el rodamiento puede presentar signos de fatiga.

• Este tiempo de servicio, se entiende como bueno si se cumplen las condiciones de:– Buen montaje.– Correcta lubricación.– Correcta temperatura de trabajo.– No sobrepasar los límites de velocidad.– No sobrepasar los límites de cargas.– Mantener el rodamiento con una perfecta obturación.




Ajuste y Tolerancia en los Rodamiento :

• La selección del ajuste al eje o a la cajera depende de:– Qué soporta la carga. EL EJE ; LA CAJERA.– Carga que debe soportar.– Velocidad de rotación– Intermitencias de giro.– Intermitencias de la carga.– Dirección axial o radial de la carga.

• En la imagen: Si el eje es el giratorio, el ajuste entre d será prensado. Y el ajuste entre D será sin apriete




Protección en los Rodamiento :




Mantenimiento en los Rodamiento :

• Sin necesidad de desmontar el rodamiento podemos realizar revisiones periódicas y anotando los resultados, obtendremos una información del proceso evolutivo del rodamiento.

• ANOMALÍAS BÁSICAS QUE PODEMOS OBSERVAR:• Simplemente colocando la mano en el soporte o con detectores de

impulsos de choque, termómetros y medidores de ruido.– VIBRACIONES: – TEMPERATURAS: – RUIDOS:

• La reposición del lubricante es esencial en el mto., pero no por llenar con excesivo lubricante, el rodamiento esta mejor cuidado, con ello aumentamos la carga del rodamiento y disminuimos la evacuación de calor.

• UN RODAMIENTO DESMONTADO NOS DICE MUCHAS COSAS




Mantenimiento en los Rodamiento :




NORMALIZACIONES

Los rodamientos se designan por un código de letras y números. Por ejemplo:

213 18• La primera cifra (2) designa el tipo de rodamiento( bolas, rodillos, etc). A veces va

precedida de una letra, que designa alguna característica especial (por ejemplo, una tapa de protección).

• La segunda cifra (1) indica la serie de anchos.• La tercera cifra ( 3) indica la serie de diámetros.• Las dos últimas cifras (18) son el número característico del agujero, cuyo diámetro

queda definido multiplicando este número por 5. en este caso, el diámetro del agujero es 18*5= 90 mm).

En los rodamientos de rodillos cilíndricos esta numeración va precedida por las siglas: NU, N, NJ, NUP, que indican el tipo de aro exterior.




Los rodamientos son elementos de maquinas internacionalmente normalizados, siendo las más importantes normas las DIN y las AFBMA (Anti-friction Bearing Manufactures Association).

Están referidas a las medidas externas ( diámetros delos anillos exterior e interior, ancho, radios de los acuerdos, tolerancias de las dimensiones, entre otros).

Para un mismo diámetro de agujero existen rodamientos de diferentes capacidades de carga. Estas se conocen como series de rodamientos.




MONTAJE DE LOS RODAMIENTOS

En el montaje de los rodamientos ha de tenerse presente lo siguiente:

1. Montaje aislado o en grupo.2. Magnitud, tipo y dirección de la carga que soportan.3. Tipo y dimensiones de los rodamientos.4. Tolerancias del rodamiento y ajustes precisos.5. Condiciones de temperatura ( ambiental y de trabajo.6. Procedimiento de montaje y desmontaje.7. Ubicación del rodamiento en el eje ( intermedio o extremo).

Montajes Dobles




SELECCIÓN DE RODAMIENTOSVIDA NOMINAL:

p

PC

10L

Si la velocidad es constante, suele preferirse calcular la vida expresada en horas de funcionamientoUtilizando la ecuación:

10

6

10h 6010L Ln

Donde:L10 = vida nominal con 90% de confiabilidadL10h =vida nominal con un 90% de confiabilidad en horas de funcionamientoC=capacidad de carga dinámica, KNP=carga dinámica equivalente ,KNn= velocidad de giro en rpmp= exponente de la ecuación de la vida, (p=3, rod. De bolas) y (p=10/3) rod. De rodillos




VIDA NOMINALp

SKFSKF PCaaLaa

1101nmL

nmLn6010L

6

nmh

Donde:

Lnm =Vida nominal SKF con un (100-n)% de confiabilidad)

a1= factor de ajuste de la vida para una mayor fiabilidad ( Tabla1)

aSKF =factor de ajuste de la vida SKF (diagramas 1 al 4).

SELECCIÓN DE RODAMIENTOS




CAPACIDAD DE CARGA ESTATICA C0:Se define como la capacidad máxima en N o Lb que soporta un rodamiento en reposo o

movimiento abajas revoluciones, sin que aparezcan deformaciones en cualesquiera de los elementos rodantes o camino de rodadura superiores a 0,0001 D.

Siendo Fr y Fa las cargas radial y axial, respectivamente, y X0 y Y0 unos coeficientes que dependen

del tipo de rodamiento especificados por el fabricante en sus catálogos.

CAPACIDAD DE CARGA DINAMICA C:Se define como la carga máxima que puede soportar un rodamiento en movimiento, sin que

aparezcan signos de fatiga en ninguno de sus elementos, durante 106 revoluciones del mismo.Donde:P= carga dinámica equivalente en KNFr = carga radial en KN

Fa = carga axial en KN

X= factor de carga radialY=factor de carga axial

ar FYFXP 000 .

00 CP

ar YFXFP

0

00 PC

S

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