RODAMIENTOS SKF

UNIVERSIDAD DE LOS ANDESESCUELA DE MECANICA

CATEDRA DE DISEÑO

RODAMIENTOS

MERIDA 2010

ELEMENTOS DE MAQUINAS II

INTRODUCCION

Los rodamientos son elementos mecánicos que aseguran un enlace móvil

entre dos elementos de un mecanismo, uno que se encuentra en rotación

con respecto a otro; siendo su función principal el de permitir la rotación

relativa de dichos elementos bajo carga, con precisión y con un

rozamiento mínimo.

En el proceso general de diseño de los rodamientos, deben considerarse

una gran cantidad de factores, tales como rozamiento, transferencia de

calor, fatiga de los materiales, resistencia a la corrosión, propiedades de

los materiales, forma y tipo de lubricación, tolerancia, velocidades de

funcionamiento, tipos de montaje, uso y costo.


INTRODUCCION

Los rodamientos están constituidos por un grupo de elementos que lo

conforman y que son:

• Dos aros o anillos, uno ligado al elemento fijo y otro al elemento

móvil, conformando entre ellos pistas o caminos de rodadura.

• Cuerpos o elementos de rodadura que permiten el desplazamiento

relativo de los dos aros con un rozamiento mínimo.

• Jaulas o elementos separadores que guían y separan los elementos

rodantes.


INTRODUCCION

Debido a la complejidad de su diseño ya que poseen un alto grado de

normalización, el verdadero problema que se presenta en los rodamientos

es su selección; para lo cual no deben establecerse reglas rígidas, pues

deben considerarse y ponderarse una gran variedad de factores dados por

los fabricantes y que varían para cada tipo de rodamiento.

En este capítulo se tomará como referencia principal para fines

estrictamente didácticos, la información suministrada por el Catálogo

General de la SKF (año 1989); siendo SKF una organización internacional

industrial y comercial mundialmente conocida.


CLASIFICACION

Los rodamientos se clasifican de acuerdo a:

I. A la forma como soportan la carga en: Radiales, Axiales y

Combinación de los anteriores.

II. A los elementos de rodadura que poseen en: De bolas, donde los

elementos son esferas con un contacto con sus caminos de rodadura,

teóricamente puntual; de rodillos, donde sus elementos son cilindros

con un contacto con sus caminos de rodadura, teóricamente lineal


SIMBOLOGÍA

simbología más resaltante normalmente utilizada para rodamientos de

bolas y de rodillos.

Fig. 5.2. Rodamiento de bolas con contacto angular, donde se

define el ángulo α


SELECCIÓN

Para la aplicación determinada de rodamientos, entre los factores de

mayor importancia que deben contrastarse entre sí para decidir acerca del

tipo, más adecuado, podrían incluirse los siguientes:

• Espacio disponible

• Magnitud de la carga

• Dirección de la carga

• Capacidad de soportar momentos flectores

• Capacidad de absorber desalineaciones angulares

• Limites de velocidad

• Precisión

• Rigidez

• Montaje y desmontaje


SELECCIÓN

ESPACIO DISPONIBLE: Comúnmente se conoce una restricción para

el rodamiento, correspondiente al diámetro mínimo del agujero, puesto

que el mismo será referido al diámetro mínimo que poseerá el eje a ser

sustentado y que se determina dentro del proceso de diseño de la máquina

donde será utilizado. Adicionalmente, deberá considerarse el espacio

disponible tanto en la dirección radial como en la dirección axial, con la

finalidad de adaptarse a la gran variedad de rodamientos existentes.


SELECCIÓN

MAGNITUD DE LA CARGA: Generalmente es el factor predominante

para la selección del tipo y tamaño del rodamiento, donde es importante el

tener en cuenta que para unas mismas dimensiones externas, los

rodamientos de rodillos tienen una capacidad mayor de soportar cargas

que los de bolas. Esta última aseveración se deriva de que los de rodillos

poseen mayor contacto entre sus elementos rodantes y sus caminos o aros

de rodadura que los de bolas (teóricamente lineal los de rodillos y

teóricamente puntual los de bolas).


SELECCIÓN

DIRECCION DE IA CARGA: Como se ha mencionado anteriormente,

los rodamientos pueden soportar cargas estrictamente en las direcciones

radial o axial, y/o soportar cargas combinadas en ambas direcciones

simultáneamente.

Una de las características importantes que afecta la capacidad de soportar

cargas axiales es el denominado ángulo de contacto α, el cual se muestra

en la Figura 5.3. A medida que dicho ángulo aumenta, el rodamiento

tenderá a soportar mayor carga axial; donde en el caso particular de los

rodamientos de una hilera de bolas de contacto angular de la SKF, el

ángulo de contacto es de 40°.

F

40°

Fig. 5.3. Rodamiento de bolas con contacto angular, donde se

define el ángulo α


SELECCIÓN


SELECCIÓN

CAPACIDAD DE SOPORTAR MOMENTOS FLECTORES: En el

caso de cargas actuando excéntricamente sobre rodamientos, se suceden

momentos flectores que deben ser soportados por aquellos, siendo los más

adecuados para cuando esa circunstancia impere, las parejas de

rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular o de rodillos

cónicos dispuestos espalda con espalda o disposición en "O". Asimismo,

pueden usarse rodamientos de rodillos cónicos cruzados, para el caso de

que la carga a soportar sea axial. En la Figura 5.4 se muestran las

disposiciones de los rodamientos descritos

Figura 5.4. Disposiciones de rodamientos para soportar momentos

flectores.


INTRODUCCION


SELECCIÓN

CAPACIDAD DE ABSORBER DESALINEACIONES

ANGULARES: Cuando bajo la acción de un estado de cargas actuante,

un eje queda sometido a flexión, existe la posibilidad de suscitarse

desalineaciones angulares en el referido eje con respecto a los soportes

(rodamientos); donde estos últimos deberán ser capaces de absorberlos de

alguna manera. Existen rodamientos de autocentrados; que son capaces de

compensar las desalineaciones causadas por las cargas de funcionamiento

o por los errores de alineación originados por el mecanizado o montaje.

Obviamente, los fabricantes de rodamientos establecen valores máximos

permisibles para dichas desalineaciones. En la Figura 5.5, se muestran

rodamientos diseñados para absorber desalineaciones angulares.

(a) (b)

(c)

Fig. 5.5. Tipos de rodamientos a rotula: (a) Radial de bolas; (b) Radial de rodillos; (c y d) Axial de rodillos


SELECCIÓN

(d)


SELECCIÓN

LIMITES DE VELOCIDAD: La velocidad de rotación de los

rodamientos está limitada por la temperatura máxima de funcionamiento

permisible. Los más adecuados para velocidades elevadas son los de alta

precisión con jaulas especiales, los cuales poseen bajo rozamiento en

funcionamiento y por tanto, sobre ellos se genera internamente una

cantidad menor de calor.

PRECISION: Los fabricantes de rodamientos incluyen en sus productos,

rodamientos de alta precisión (grado mayor que el normal) para

aplicaciones donde se exigen rigurosos grados de exactitud y/o

velocidades de funcionamiento muy elevadas.


SELECCIÓN

RIGIDEZ: La rigidez de los rodamientos está representada por la

magnitud de la deformación elástica, cuando aquellos se encuentran

cargados. En la mayoría de las aplicaciones es despreciable y solamente

en muy pocos casos, es un factor importante a considerar; y de querer

aumentarse puede lograrse mediante la utilización de una precarga

adecuada.

MONTAJE Y DESMONTAJE: En la selección adecuada de un

rodamiento para una aplicación específica, debe considerarse el tipo de

agujero interno del rodamiento (si es cilíndrico o cónico) y si son de

diseño desarmable o no. Para montajes y desmontajes de rodamientos que

se ejecutan muy frecuentemente, se prefieren los que poseen agujero

cilíndrico y son desmontables.


NOMENCLATURA

La mayor parte de los rodamientos poseen como dimensiones externas al

diámetro del agujero denotado por d, al diámetro exterior denotado por D

y a la anchura denotada por B. En el caso de los rodamientos de rodillos

cónicos, B corresponde a la anchura del aro interior (denominado cono) y

c a la anchura del aro exterior (denominado copa), siendo T la anchura

total del conjunto. Para los rodamientos axiales, la altura H sustituye a la

anchura B. En la Figura 5.6 se muestra la nomenclatura básica utilizada

por los fabricantes de rodamientos, la cual se adapta a las Normas ISO

(International Standard Organization), que permite obtener un perfecto

intercambio entre los rodamientos del mismo símbolo cualquiera que su

fabricante.

Fig. 5.6 Nomenclatura básica de los diferentes tipos de rodamientos.


NOMENCLATURA


ESTADO DE CARGA

CARGAS DINAMICA Y ESTATICA EOUIVALENTES OUE SE

DEFINEN PARA LOS RODAMIENTOS

Las cargas dinámicas actuantes sobre los rodamientos pueden calcularse a

partir de las ecuaciones convencionales de la Resistencia de Materiales,

siempre que se conozcan con precisión el estado de cargas a que estará

sometido el eje a ser soportados por ellos. Dicho estado de cargas puede

incluso estar definido con respecto a planos diferentes, donde el eje se

considera como una viga que descansa sobre soportes rígidos y no

sometidos a momentos. Con el objeto de simplificar los cálculos Tampoco

se toman en consideración las deformaciones elásticas en el rodamiento,

soporte o bastidor de la máquina, ni los momentos producidos en los

rodamientos como resultado de la flexión en el eje.


ESTADO DE CARGA

Una vez que el estado de cargas es definido sobre cada uno de los apoyos

(rodamientos). Si la carga es constante en magnitud y dirección-sentido, y

actúa radial, axialmente sobre un rodamiento radial, axialmente y centrada

sobre un rodamiento axial o con componentes radial y axial actuando

sobre cualquier tipo de rodamiento, entonces se define una Carga

Dinámica Equivalente, la cual expresa una carga imaginaria constante en

magnitud y dirección-sentido, que actuando sobre un rodamiento tiene el

mismo efecto que las cargas reales a las cuales está sometido dicho

rodamiento. Para el caso de una carga constante F en direcciones radial o

sobre rodamientos radial o axial, respectivamente se tiene que:

FP (Ec 5.1)


ESTADO DE CARGA

Los rodamientos radiales comúnmente están sometidos a cargas que

poseen componentes en las direcciones radial y axial, donde si la

magnitud y la dirección de la carga resultante son constantes, la carga

dinámica equivalente se determina a partir de la expresión:

(Ec 5.2)

Donde:

P: carga dinámica equivalente

X, Y: factores de carga radial y carga axial, respectivamente.

Fr, Fa: cargas radial y axial reales, respectivamente.

YFaXFrP


ESTADO DE CARGA

En el caso de rodamientos radiales de una hilera de elementos rodantes, la

carga axial no se considera para los cálculos de P si su magnitud no llega a

cumplir que la relación entre ella y la carga radial (Fa/Fr), y menor que un

e especificado por los fabricantes de rodamientos. Sin embargo, para los

rodamientos radiales de una hilera de elementos rodantes, incluso las

pequeñas cargas axiales tienen una influencia significativa.

Para los rodamientos axiales que sólo soportan cargas puramente axiales,

la Ec. 5.2 se aplica simplificadamente siempre que la carga actúe centrada,

como:

FaP (Ec 5.3)


ESTADO DE CARGA

La información y datos que conciernen para la determinación de P se

encuentran en tablas generales y para los diferentes tipos de rodamientos

de las casas fabricantes.

Para los casos donde la carga que actúa sobre un rodamiento es de tipo

fluctuante, antes de calcular la carga P, es necesario determinar

inicialmente una carga media constante, que se supone produce sobre el

rodamiento el mismo efecto que la carga fluctuante real.

•Carga fluctuante compuesta de diferentes cargas constantes, durante un

cierto número de revoluciones, pero con magnitudes diferentes entre sí.


ESTADO DE CARGA

se pueden considerar como varias cargas individuales constantes y obtener

la carga media a partir de:

(Ec 5.4)

Donde:

Fm : carga media constante.

F1, F2,……, Fn : cargas constantes durante U1, U2,……,Un.

U : numero de revoluciones (U = U1 + U2 +…… + Un.) durante la

actuación de la carga. F1, F2,……, Fn.

3/13

2

3

21

3

1

U

UFUFUFFm mm


ESTADO DE CARGA

Para un estado de carga fluctuante variando en magnitud constantemente

entre valores mínimo y máximo, para velocidad de rodamiento y dirección

de la carga constante, donde la carga media se obtiene de:

(Ec 5.5)

Donde Fmin y Fmáx, son las cargas mínima y máxima, respectivamente.

3

2min FmáxFFm


ESTADO DE CARGA

Para Cargas fluctuantes compuesta por una carga F1 de magnitud y

dirección constantes (como por ejemplo, el peso de un rotor) y una carga

rotativa constante F2 (como por ejemplo, la originada por un

desequilibrio), la carga media se determina de:

(Ec 5.6)

Donde fm es un factor que se obtiene de la figura 5.7d de la guía.

)21

( FFfmFm


ESTADO DE CARGA

En los casos en que la dirección y la magnitud de la carga cambia a lo

largo del tiempo, las cargas dinámicas equivalentes Pl, P2, .... ,Pn, deben

calcularse para períodos individuales U1, U2,....,Un, usando la ecuación

general 5.2. La carga media equivalente se obtiene por la expresión:

(Ec 5.7)

U

UPUPUPPm nn

3

2

3

21

3

1


ESTADO DE CARGA

En los casos donde la capacidad de carga del rodamiento no se determina

a partir de la fatiga del material, sino por la deformación permanente que

se origina en los puntos de contacto entre los elementos rodantes y sus

caminos de rodadura, se utiliza lo que se denomina Carga Estática

Equivalente, que se define como la carga (radial para rodamientos

radiales y axial para rodamientos axiales) que si se aplicase a un

rodamiento produciría la misma deformación permanente en aquél que la

cargas reales.


ESTADO DE CARGA

Las cargas que poseen componentes radial y axial, deben convertirse en

una carga estática equivalente a partir de:

(Ec 5.8)

Donde:

Po: carga estática equivalente i

Xo, Yo: factores de carga radial y axial, respectivamente

Fr, Fa : cargas reales radial y axial, respectivamente

FaYFrXP 000


ESTADO DE CARGA

CARGAS BASICAS Y DURACION NOMINAL DE LOS RODAMIENTOS

En los catálogos y manuales de fabricantes de rodamientos se hace

mención a dos tipos de cargas básicas: Carga Básica Dinámica (C) y

Carga Básica Estática (Co). La primera se usa para los cálculos de

rodamientos giratorios sometidos a cargas de diversos tipos, es decir para

aquellos sometidos a esfuerzos dinámicos; y la segunda, se usa en el caso

de rodamientos estacionarios, de giros a muy bajas velocidades angulares,

que estén sometidos a movimientos muy lentos de oscilación o aquellos

giratorios (sometidos a esfuerzos dinámicos) sobre los que actúan cargas

de choque elevadas en periodos de corta duración.


ESTADO DE CARGA

La carga básica dinámica C se define como la carga constante tanto en

magnitud como en dirección (puramente radial para rodamientos radiales

o puramente axial centrada para los rodamientos axiales), que puede

soportar un rodamiento hasta alcanzar una Duración Nominal (L10 ó Lh)

de 106 revoluciones, La duración nominal expresa el numero de

revoluciones (o el número de horas de funcionamiento) a una velocidad

constante dada que puede alcanzar o sobrepasar un rodamiento antes de

que se evidencie signos de fatiga (desconchado) en alguno de sus aros o

en sus elementos de rodadura.


ESTADO DE CARGA

La carga básica estática Co expresa la carga estática a la que corresponde

unos valores de esfuerzos definidos por los fabricantes para sus diferentes

rodamientos y que calculados en un punto específico, son capaces de

producir una deformación permanente total del aro y del elemento rodante

del 0.0001 del valor del diámetro del elemento de rodadura.


ESTADO DE CARGA

La fórmula de la ISO de la duración o vida nominal. En millones de

revoluciones se expresa como:

(Ec. 5.9)

Donde:

L10 = duración nominal en millones de revoluciones

(C/P) = seguridad de carga requerida para la aplicación.

P = Exponente de la formula de vida nominal (p = 3, para rodamientos de

bolas; p = 10/3, para rodamientos de rodillos)

p

P

LP

Có

P

CL

/1

1010


ESTADO DE CARGA

En muchas oportunidades es conveniente expresar la duración nominal en

horas de funcionamiento o de servicio. Calculándose de la expresión,

(Ec 5.10)

Ó también expresarse como:

(Ec 5.11)

Donde:

Lh = duración nominal en horas de servicio

n = Velocidad de giro (en min.-1)

P

hP

C

nL

60

106

10

6

60

10L

nLh


ESTADO DE CARGA

En algunas oportunidades, como en los casos de vehículos automotores y

ferrocarriles, es de utilidad expresar la duración nominal en términos de

kilómetros recorridos, para lo cual se puede utilizar la expresión:

(Ec 5.12)

Donde:

Ls: duración nominal en millones de kilómetros recorridos.

DR: diámetro de la rueda, en metros

10310L

DLs R


CARACTERISTICAS

DURACION NOMINAL REQUERIDA PARA MAOUINARIAS

DIVERSAS

En general, la selección de un rodamiento adecuado para una aplicación

específica, no puede realizarse si no se dispone de la información de la

duración nominal requerida para el rodamiento en dicha aplicación. Dicha

duración es dependiente del tipo de maquinaria donde se ha de utilizar un

rodamiento determinado, de las exigencias de servicio y de la fiabilidad o

confiabilidad.

En caso de no poder contar con información confiable, puede utilizarse los

valores especificados en las Tablas 5.3a, 5.3b y 5.4

CLASE DE MAQUINA Lh

Electrodomésticos, maquinas agrícolas, instrumentos y aparatos para uso

medico.300 - 3000

Maquinas usadas intermitentemente o por cortos periodos, como: maquinas

herramientas portátiles, aparatos elevadores para talleres y maquinas de

construcción.

3000 - 8000

Maquinas para trabajar con alta fiabilidad de funcionamiento por cortos

periodos o intermitentes tales como: ascensores y grúas para mercancías

elevadas.

8000 - 12000

Maquinas para 8 horas de trabajo diario no totalmente utilizadas:

transmisiones por engranes y machacadoras giratorias.10000 - 25000

Maquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente utilizadas, como:

maquinas herramientas, maquinas para trabajar madera, maquinas para

la industria mecánica general, grúas para materiales a granel,

ventiladores, cintas transportadoras, equipos de imprenta, separadores y

centrifugas.

20000 - 30000

Tabla 5.3.a Valores prácticos de duración nominal Lh para diferentes tipos de maquinas


CARACTERISTICAS

CLASE DE MAQUINA Lh

Maquinas para trabajo continuo. 24 horas al día: caja de engranes

para laminadoras, maquinas eléctricas de tamaño medio,

compresores, torno de extracción para minas, bombas y

maquinaria textil.

40000 - 50000

Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios,

maquinas cableadotas y maquinas de propulsión para

trasatlánticos.

60000 - 100000

Maquinaria eléctrica de gran tamaño, centrales eléctricas,

ventiladores y bombas para minas, y rodamientos para líneas

de ejes para trasatlánticos.

10000

Tabla 5.3.b Valores prácticos de duración nominal Lh para diferentes tipos de maquinas


CARACTERISTICAS

TIPO DE VEHICULO Ls

Rozamientos de cubo de rueda para vehículos de carretera.

Automóviles 0.3

Camiones y autobuses 0.6

Rodamientos para cajas de grasa en vehículos ferroviarios

Vagones de mercancía 0.8

Material móvil de cercanías, tranvías 1.5

Coches de pasajeros para grandes líneas 3

Coches automotores para grandes líneas 3 – 4

Locomotoras eléctricas y diesel para grandes líneas 3 - 5

Tabla 5.4 Valores prácticos de duración nominal Ls para vehículos

automotores y ferroviarios, en millones de kilómetros


CARACTERISTICAS


CARACTERISTICAS

DURACION NOMINAL AJUSTADA

En las duraciones nominales L10 y Lh, se consideran los efectos

relacionados con la carga aplicada sobre un rodamiento, la velocidad y

tipo de lubricación, por lo cual para aplicaciones convencionales pueden

utilizarse en forma confiable las referidas expresiones para el cálculo de la

duración nominal en millones de revoluciones o en horas de

funcionamiento. Sin embargo. si se desea una mayor confiabilidad en

cuanto a algunos otros factores importantes, la ISO da recomendaciones

que permiten tener en consideración las mejoras en la calidad del material

de los aceros utilizados para los rodamientos, y en los procedimientos de

fabricación así como conocimientos precisos obtenidos con relación a la

influencia de la lubricación en el proceso de fatiga.


CARACTERISTICAS

proponen la expresión siguiente:

(Ec 5.13)

Donde:

Lna : duración nominal ajustada, en millones de revoluciones

a1: factor de ajuste por la probabilidad de fallo.

a2: factor de ajuste de la duración del material.

a3: factor de ajuste de la duración por condiciones de funcionamiento o

servicio

P

naP

CaaaL

321

PROBABILIDADES DE FALLO (%) Lna a1

10 L10a 1

5 L5a 0.62

4 L4a 0.53

3 L3a 0.44

2 L2a 0.33

1 L1a 0.21

Tabla 5.5. Valores para el factor a1

ELEMENTOS DE MAQUINAS IICARACTERISTICAS

Los fallos de los rodamientos debido a fatiga se rigen por reglas

estadísticas, por tal razón se debe tomar en consideración la probabilidad

de fallo a través del factor a1 dado en la Tabla 5.5.


CARACTERISTICAS

Debido a que los factores a2 y a3 son interdependientes, resulta

conveniente el combinarlos y utilizar un factor común a23 = a1a3 el cual

es función de la relación de viscosidades K, definida esta última como la

relación entre la viscosidad cinemática real υ del lubricante a la

temperatura de funcionamiento, y la viscosidad cinemática necesaria υ1

para lograr una lubricación adecuada a la temperatura de funcionamiento.

La viscosidad real del lubricante correspondiente a la temperatura de

referencia Internacional normalizada de 40 °C. Para el caso de que se

conozca de algún modo la temperatura de funcionamiento se puede

obtener de la Figura 5.8


CARACTERISTICAS

t °C

y

mm2/s

Figura 5.8 Viscosidad cinemática real del lubricante en función de la

temperatura de funcionamiento.


CARACTERISTICAS

La viscosidad cinemática necesaria υ1 para asegurar una lubricación

adecuada a la temperatura de funcionamiento, puede obtenerse de la

Figura 5.9, siempre que se utilice aceite mineral; siendo también válido

para grasas basadas en aceites minerales, en cuyo caso el valor de υ1

obtenido representa la viscosidad del aceite base a la temperatura de

funcionamiento necesaria para una buena lubricación.


CARACTERISTICAS

Figura 5.9. Viscosidad cinemática necesaria υ1 en función del diámetro

medio del rodamiento, dm = (d + D)/2.

dm mm

ymm2/s


CARACTERISTICAS

Entonces, el factor a23 se determina a partir de la Figura 5.10

0.05 0.1 0.2 0.5 1 2 5 100.1

0.2

0.5

1

2

5a23

1

K

Fig. 5.10 Factor a23 en función de la relación de viscosidades K


CARACTERISTICAS

JUEGO INTERNO DE UN RODAMIENTO

Se define como juego interno de un rodamiento, a la distancia total que

puede desplazarse uno de sus aros con relación al otro en dirección radial

(juego radial) o en dirección axial (juego axial).

El juego radial de un rodamiento es de considerable importancia para que

un rodamiento pueda funcionar correctamente. Como regla general, el

juego en funcionamiento de un rodamiento de bolas deberá ser casi nulo o

incluso, puede ser conveniente inducirles una ligera precarga


SELECCION

SELECCION DE RODAMIENTOS

En el proceso de selección de rodamientos, se siguen una serie de

procedimientos que dependen del tipo de rodamiento que se ha decidido

utilizar en una aplicación particular. A continuación se presentan algunas

características importantes de los diferentes tipos de rodamientos, así

como procedimientos de selección a seguir para cada uno de ellos.


SELECCION

RODAMIENTOS RIGIDOS DE BOLAS

Estos rodamientos se usan en una variedad de aplicaciones

particularmente amplia. Son de diseño sencillo, no desmontable,

adecuados para alta velocidad de funcionamiento y requieren poca

atención en servicio. Los más comunes son los rodamientos rígidos de una

hilera y de dos hileras de bolas, ambos mostrados en la Figura 5.11 .


SELECCION

Figura 5.11. Rodamientos rígidos de una y de dos hileras de bolas.


SELECCION

Rodamientos rígidos de bolas de una hilera. Pag. 194 Catálogo general de la SKF.


SELECCION

Rodamientos de bolas a rotula. Pag. 264 Catálogo general de la SKF.


SELECCION

En aquellas aplicaciones en las cuales la capacidad de carga de un solo

rodamiento resulta inadecuado o cuando el eje ha de ser fijado axialmente

en ambos sentidos con un determinado juego interno, bajo pedido los

fabricantes como SKF pueden suministrar rodamientos de bolas

apareados, de acuerdo a las tres disposiciones alternativas que se muestran

en la Figura 5.12.

(a) (b) (c)Fig. 5.12 Rodamientos rígidos de bolas apareados: (a) Disposición en tándem,

(b) Disposición espalda con espalda, y (c) Disposición frente a frente


INTRODUCCION


SELECCION

disposición en tándem: las líneas de carga son paralelas. La pareja de

rodamientos sólo puede absorber las cargas axiales en un sentido y la

carga axial se reparte por igual entre los dos rodamientos.

disposición espalda con espalda: las líneas de carga divergen hacia el eje

del rodamiento, pudiéndose soportar cargas axiales en uno u otro sentido,

pero solamente por uno de los rodamientos.

Además, este montaje proporciona una disposición rígida capaz de

absorber adicionalmente momentos flectores.


SELECCION

En una disposición frente a frente, las líneas de carga convergen hacia el

eje del rodamiento. Al igual que en el caso anterior, esta disposición puede

soportar cargas axiales en uno u otro sentido pero solamente por uno de

los rodamientos Este montaje es tan rígido como el montaje espalda con

espalda, aunque es menos adecuado para soportar momentos flectores.


SELECCION

La carga dinámica equivalente para rodamientos rígidos de bolas

montados individualmente y en parejas con disposición en tándem, se

determina a partir de:

(Ec 5.15)

eFr

FacuandoYFaXFrP

eFr

FacuandoFrP


SELECCION

Para parejas de rodamientos montados en tándem, deben emplearse los

valores correspondientes a la columna de Juego Interno C3, que aparece

en la Tabla 5.7, En el caso de elegirse un juego interno mayor que el

normal, debido a que con el rodamiento en funcionamiento se produce una

reducción en el juego interno del mismo, deben usarse entonces los

valores de estos factores que aparecen en la columna del Juego Interno

normal de la Tabla 5.7, Además en este caso, Fa y Fr son las cargas que

actúan sobre la pareja de rodamientos.

Juego Normal Juego C3 Juego C4

Fa/Co e X Y e X Y E X Y

0.0025 0.22 0.56 2 0.31 0.46 1.75 0.4 0.44 1.42

0.04 0.24 0.56 1.8 0.33 0.46 1.62 0.42 0.44 1.36

0.07 0.27 0.56 1.6 0.36 0.46 1.46 0.44 0.44 1.27

0.13 0.31 0.56 1.4 0.41 0.46 1.3 0.48 0.44 1.16

0.25 0.37 0.56 1.2 0.46 0.46 1.14 0.53 0.44 1.05

0.5 0.44 0.56 1 0.54 0.46 1 0.56 0.44 1

Tabla 5.7. Factores para el calculo de rodamientos rígidos de un hilera de bolas

(Valido para rodamientos individuales y parejas dispuestas en tándem).


SELECCION


SELECCION

Para rodamientos con disposición espalda con espalda o frente a frente, se

tiene:

(Ec 5.16)

Donde Fr y Fa son las cargas que actúan sobre la pareja de rodamientos.

Los valores de los factores e, Yl e Y2 para los diferentes valores de la

relación Fa/Co, están especificados en la Tabla 5.8.

eFr

FacuandoFaYFrP

eFr

FacuandoFaYFrP

2

1

75.0

Fa/Co e Y1 Y2

0.03 0.32 2 2.8

0.10 0.40 1.55 2.2

0.25 0.47 1.3 1.85

Tabla 5.8. Factores para el calculo de rodamientos rígidos de una hilera de bolas

(Valido para parejas dispuestas espalda con espalda y frente a frente).


SELECCIÓN


SELECCION

En lo que respecta a la carga estática equivalente para rodamientos

individuales y parejas con disposición en tándem se tiene:

(Ec 5.17)

Cuando Po < Fr, tomar Po = Fr. Para el caso de rodamientos apareados

Fr y Fa son las cargas que actúan sobre la pareja de rodamientos.

Para parejas con disposición espalda con espalda y frente a frente, se

utiliza la expresión,

(Ec 5.18)

Donde nuevamente Fr y Fa son las cargas que actúan sobre la pareja de

rodamientos.

FaFrP 5.06.00

FaFrP 7.10


SELECCION

Antes de detallar todo lo referente a los procedimientos de selección

utilizados para los rodamientos rígidos de bolas, es conveniente presentar

un modelo de tabla presentada por la SKF, donde se especifican algunas

de las características más importantes que son necesarias para tales

procedimientos como: (a) Dimensiones principales del rodamiento; (b)

Cargas básicas dinámica y estática; (c) Carga límite de fatiga; (d)

Velocidades nominales para lubricación con grasa y aceite; (e) Masa del

rodamiento; y (f) Designación.


SELECCION

RODAMIENTOS DE BOLAS A ROTULA U OSCILANTES

Los rodamientos de bolas a rótula tienen dos hileras de bolas con un

camino de rodadura esférico común en el aro exterior. Esta última

característica confiere al rodamiento la propiedad de poder oscilar y ser

autoalineable, lo que permite desviaciones angulares del eje con relación

al soporte. Por tanto, son especialmente adecuados para aplicaciones en

las cuales se pueden producir desalineaciones por errores de montaje o por

flexión en el eje.

Los rodamientos de bolas a rótula de la SKF están disponibles en varios

diseños, siendo los más comunes los que se presentan en la Figura 5.13

Para mayor información, consultar el Catálogo General de la SKF.


SELECCION

La carga dinámica equivalente sobre los rodamientos de bolas a rótula se

determina a partir de las expresiones siguientes:

eFr

FacuandoFaYFrP

eFr

FacuandoFaYFrP

2

1

65.0

(Ec 5.19)


SELECCION

RODAMIENTO DE BOLAS CON CONTACTO ANGULA

Los rodamientos de bolas con contacto angular tienen los caminos de

rodadura de sus aros interior y exterior, desplazados uno de otro en la

dirección del eje de rodamiento. Esto significa que son particularmente

adecuados para soportar cargas combinadas, es decir, cargas radiales y

axiales actuando simultáneamente.

La capacidad de soportar carga axial de los rodamientos de bolas con

contacto angular aumenta al aumentar el ángulo α, definido en la Figura

5.3. En el caso de los rodamientos de una hilera de bolas, la magnitud del

ángulo α se indica por un sufijo en la designación.


SELECCION

La SKF fabrica rodamientos de bolas con contacto angular en una amplia

gama de diseños y tamaños. Los mostrados en la Figura 5.14 son los

usados normalmente.

Figura 5.14. Rodamientos de bolas con contacto angular: (a) De una hilera; (b) De dos

hileras; y (c) de cuatro puntos de contacto.

(a) (b) (c)


SELECCION

Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular. Pág. 294 Catálogo general de la SKF.


SELECCION

Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular, para montaje en pares . Pág.304

Catálogo general de la SKF.


SELECCION

Rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto. Pág.. 324 Catálogo general de la SKF.


SELECCION

Al igual que los rodamientos rígidos de bolas, loS rodamientos de bolas

con contacto angular pueden montarse por parejas, cuando la capacidad de

carga de un rodamiento individual resulta inadecuada (disposición en

tándem) o cuando las disposiciones de rodamientos deben soportar cargas

axiales en ambos sentidos (disposiciones espalda con espalda y frente

afrente). En la Figura 5.15 se muestran las disposiciones para el

apareamiento de rodamientos individuales.

(a) (b) (c)

Fig. 5.15 Disposiciones de parejas de rodamientos: (a) En tándem, (b) Espalda con

espalda, y (c) Frente a frente


SELECCIÓN


SELECCION

Los rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular tienen una

capacidad limitada para absorber errores de alineación y la relación entre

los factores que influyen en ella es tan compleja como en los rodamientos

rígidos de una hilera de bolas.

Cualquier desalineación da lugar a un apreciable incremento del ruido del

rodamiento en funcionamiento.

El juego interno de estos rodamientos de una hilera de bolas se obtiene

solamente después del montaje, y depende de su ajuste contra otro

rodamiento capaz de absorber la carga axial inducida en sentido opuesto.


SELECCION

Para los rodamientos SKF de diseño B o BE montados como rodamientos

individuales o apareados en tándem, la carga dinámica equivalente se determina

de:

Para parejas con disposición espalda con espalda y frente a frente, la carga

dinámica equivalente se obtiene de:

14.157.035.0

14.1

Fr

FacuandoFaFrP

Fr

FacuandoFrP

(Ec 5.20)

14.193.057.0

14.155.0

Fr

FacuandoFaFrP

Fr

FacuandoFaFrP

(Ec 5.21)


SELECCION

Para la determinación de la carga axial, se utiliza la información descrita

en la tabla 5.11, tomada de la página 293 del Catalogo General de la SKF.

En ella se presentan formas de determinar las cargas axiales para

diferentes disposiciones de rodamientos montados individualmente, y

diferentes sentido de una carga de empuje Ka que actúa sobre el eje

soportado por rodamientos de bolas con contacto angular con ángulo de

contacto de 40°.

Tabla 5.11.a Cargas axiales sobre rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular de

diseño B y BE.

Caso de carga

FrA FrB

Ka 0

FrA FrB

Ka 1.44(FrB-FrA)

FrA FrB

Ka 1.44(FrB-FrA)

Montaje en X (frente a frente)

FrB

Ka

FrA

FaA = FaB - Ka

FaB = 1.14FrB

Ecuaciones para cargas axiales

FaA = 1.14 FrA

FaB = FaA + Ka

FaA = 1.14 FrA

FaB = FaA + Ka

Montaje en O (espalda con espalda)

B A

Ka

FrA FrB

A B

≥

≥

≥

<

<

<


SELECCIÓN


INTRODUCCION

Caso de carga

FrA FrB

Ka 0

FrA FrB

Ka 1.44(FrB-FrA)

FrA FrB

Ka 1.44(FrB-FrA)

Ka

FrA FrB


Montaje en X (frente a frente)AFrB

Ka

FrA

FaA = 1.14FrA

FaB = FaA - Ka


FaA = FaB + Ka

FaB = 1.14FrB

FaA = FaB + Ka

FaB = 1.14FrB

<

≤

>

>

≥

≥

Tabla 5.11.b Cargas axiales sobre rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular de

diseño B y BE.


SELECCIÓN

Antes de detallar todo lo referente a los procedimientos de selección

utilizados para los rodamientos rígidos de bolas, es conveniente presentar

un modelo de tabla presentada por la SKF, donde se especifican algunas

de las características más importantes que son necesarias para tales

procedimientos como: (a) Dimensiones principales del rodamiento; (b)

Cargas básicas dinámica y estática; (c) Carga límite de fatiga; (d)

Velocidades nominales para lubricación con grasa y aceite; (e) Masa del

rodamiento; y (f) Designación.


SELECCIÓN

RODAMIENTOS DE RODILLOS CILÍNDRICOS

Los rodamientos de rodillos cilíndricos se fabrican de muchos tipos y

tamaños, siendo los más comunes los mostrados en la Figura 5.17.

Figura 5.17. Rodamientos de rodillos cilíndricos: (a) De una sola hilera con jaula; (b) De una

hilera llenos de rodillos; y (c) De rodillos cilíndricos cruzados


SELECCIÓN

Rodamientos de una hilera completamente llena de rodillos cilíndricos. Pág. 382.



SELECCIÓN

Rodamientos de rodillos cilíndricos cruzados. Pág. 412 Catálogo general de la SKF.


SELECCIÓN

Los rodamientos de una sola hilera de rodillos cilíndricos de la SKF tienen una

gran capacidad de carga radial y también pueden funcionar a grandes velocidades.

Se fabrican en diferentes diseños que se distinguen por la configuración de las

pestañas, pudiendo ser de los tipos. UN (dos pestañas integradas en el aro exterior

y el aro interior carece de pestañas), N (dos pestañas integradas en el aro interior y

el aro exterior sin pestañas), NJ (dos pestañas integrales en el aro exterior y una en

el aro interior), NUP (dos pestañas integradas en el aro exterior y en el aro interior

una pestaña integrada y una suelta).

En lo que respecta a la carga dinámica equivalente, se tiene que para el caso de

rodamientos libres y que solo tengan que soportar cargas radiales, se determina a

partir de:

(Ec 5.22)FrP


SELECCIÓN

Cuando se usan rodamientos de rodillos cilíndricos con pestañas en el aro interior

o en el exterior para fijar axialmente el eje en uno o ambos sentidos, como

frecuentemente es el caso, la carga dinámica equivalente se calcula mediante la

expresión:

(Ec 5.23)

Donde:

e = 0.2, para los rodamientos de las series 10,2,3 y 4

e = 0.3, para los rodamientos de las series 22 y 23

Y = 0.6, para los rodamientos de las series 10,2,3 y 4

Y = 0.4, para los rodamientos de las serie 22 y 23

eFr

FacuandoYFaFrP

eFr

FacuandoFrP

92.0


SELECCIÓN

Dado que los rodamientos de rodillos cilíndricos sometidos a carga axial solo

funcionan de manera satisfactoria si al mismo tiempo actúa sobre ellos una carga

radial, la relación Fa/Fr no debe exceder nunca de 0.5 para los rodamientos de

diseño EC y de 0.4 para los otros tipos de rodamientos.

Para rodamientos de rodillos cilíndricos sometidos a carga estática, se tiene:

(Ec 5.24)FrP 0


SELECCIÓN

RODAMIENTOS DE RODILLOS A ROTULA

Estos rodamientos tienen dos hileras de rodillos con un camino de rodadura

esférico común en el aro exterior. Cada uno de los caminos de rodadura del aro

interior está inclinado formando un ángulo con el eje del rodamiento.

Los rodamientos de rodillos a rótula son autoalineantes y, por tanto, insensibles a

los errores de alineación del eje con respecto al alojamiento. Además de cargas

radiales, estos rodamientos pueden soportar también cargas axiales en ambos

sentidos.

Los rodamientos de rodillos a rótula de la SKF tienen un gran número de rodillos

que son simétricos, largos y de gran diámetro, teniendo por tanto, una gran

capacidad de carga. Son adecuados para aquellas aplicaciones en las cuales la

capacidad de carga de los rodamientos de bolas a rótula es insuficiente, y están

disponible con agujero cilíndrico o cónico.


SELECCIÓN

La SKF fabrica los rodamientos de rodillos a rótula en una gran variedad de

diseños, bajo las denominaciones CC, C, EC, CAC, ECAC, CA, ECA y E;

donde para mayor información de las características principales de cada uno de

ellos, podría consultarse en el Catalogo General de la SKF.

En la Figura 5.18 se presentan dos tipos de rodamientos de rodillos a rótula

fabricados por la SKF

Figura 518. Rodamientos de rodillos a rótula: (a} Sobre manguito de fijación; (b) Sobre

manguito de desmontaje.


SELECCIÓN

Rodamientos de rodillos a rotula. Pág. 476. Catálogo general de la SKF.


SELECCIÓN

Si los rodamientos de rodillos a rotula con manguitos de fijación se montan sobre

ejes lisos sin resaltes, la magnitud de la carga axial que puede soportar esta

determinada por el rozamiento entre el eje y el manguito. Una vez montados los

rodamientos correctamente, dicha carga axial se puede calcular a partir de la

expresión:

(Ec 5.25)

Donde:

Fap = carga axial máxima admisible

B: ancho del rodamiento

D: diámetro del agujero del rodamiento, en mm

BdFap 3


SELECCIÓN

La carga radial mínima requerida que se debe aplicar en estos casos, puede

calcularse por:

(Ec 5.26)

Donde:

Frm = carga radial mínima, en N

C: capacidad básica dinámica, en N

La carga dinámica equivalente se obtiene a partir de:

(5.27)

CFrm 02.0

eFr

FacuandoFaYFrP

eFr

FacuandoFaYFrP

2

1

67.0


SELECCIÓN

Los valores para los factores y Y1, Y2 y e se pueden encontrar en las tablas de

rodamientos para cada tipo en particular.

La carga estática equivalente se determina de:

(Ec 5.28)

Donde:

Yo = factor que se indica las tablas de rodamientos.

FaYFrP 00


SELECCIÓN

RODAMIENTOS DE RODILLOS CÓNICOS

Los rodamientos de rodillos cónicos tienen los rodillos dispuestos entre caminos

de rodadura cónicos de los aros interior y exterior. Las superficies cilíndricas de

ambos caminos, al prolongarlas, convergen sobre un mismo punto en el eje del

rodamiento. Esto implica que las condiciones de rodadura son óptimas y su diseño

los hace especialmente adecuados para soportar cargas combinadas (radiales y

axiales).

La capacidad de soportar carga axial en estos rodamientos está en gran medida

determinada por el ángulo de contacto α que corresponde al ángulo del camino de

rodadura del aro exterior. Cuanto mayor es el ángulo α, mayor será la capacidad de

carga axial del rodamiento


SELECCIÓN

Los rodamientos de rodillos cónicos normalmente son de diseño desarmable, es

decir, el aro interior y la corona de rodillos forman una unidad que puede montarse

aparte del aro exterior.

En la Figura 5.19 se muestran rodamientos de rodillos cónicos de la SKF , con

una, dos y cuatro hileras.

Figura 5.19. Tipos de rodamientos de rodillos cónicos


SELECCIÓN

Rodamientos de una hilera de rodillos cónicos. Pág. 532 Catálogo general de la SKF.


SELECCIÓN

Rodamientos de una hilera de rodillos conicos apareados frente con frente. Pág. 324



SELECCIÓN

La carga radial mínima a que debe ser sometido un rodamiento de rodillos cónicos

para asegurar su correcto funcionamiento, la establece cada fabricante, donde en el

caso de rodamientos SKF se determina de:

(Ec 5.29)

Donde:

Frm = carga radial mínima, en N

C = capacidad básica dinámica del rodamiento, en N

CFrm 02.0


SELECCIÓN

Con referencia a la carga dinámica equivalente, para el caso de rodamientos de

una hilera de rodillos cónicos se tiene que la misma, al igual que para la mayoría

de los tipos de rodamientos, es función de la relación entre las cargas axial y

radial; y se tiene:

(Ec 5.30)

Los valores para los factores Y y e pueden ser hallados en la tablas de rodamientos

para cada rodamiento específico.

eFr

FacuandoYFaFrP

eFr

FacuandoFrP

4.0


SELECCIÓN

Con respecto a la carga estática equivalente la misma se determina a partir de la

expresión:

(Ec 5.31)

Si Po < Fr, se toma Po = Fr .Los valores del factor Yo para cada rodamiento

específico pueden ser hallados en las tablas de rodamientos.

FaYFrP 00 5.0

Caso de carga

FrB

A

FrA

B



A

FrB

B

FrA


Ka

Ka

Tabla 5.15.a Cargas axiales sobre rodamientos de rodillos cónicos

YB

FrB

YA

FrA

0Ka

YB

FrB

YA

FrA

YA

FrA

YB

FrBKa 5.0

YB

FrB

YA

FrA

YA

FrA

YB

FrBKa 5.0

YA

0.5FrAFaA KaFaAFaB

YA

0.5FrAFaA KaFaAFaB

KaaBFaA FYB

FrBFaB

5.0


INTRODUCCION

Caso de carga

FrB

A

FrA

B



A

FrB

B

FrA


Ka

Ka

Tabla 5.15.a Cargas axiales sobre rodamientos de rodillos cónicos

YB

FrB

YA

FrA

0Ka

YB

FrB

YA

FrA

YB

FrB

YA

FrAKa 5.0

YB

FrB

YA

FrA

YB

FrB

YA

FrAKa 5.0

KaaBFaA FYB

FrBFaB

5.0

KaaAFaA FYB

FrBFaB

5.0

YA

FrAFaA

5.0 KaFaAFaB


INTRODUCCION


SELECCIÓN

RODAMIENTOS AXIALES

Estos rodamientos que se diseñan para soportar carga principalmente en la

dirección axía1, se fabrican con diferentes elementos de rodadura como bolas,

agujas y rodillos al igual que aquellos diseñados para soportar carga

principalmente en la dirección radial. En la Figura 5.21 se presentan rodamientos

axiales de bolas y de rodillos, de diseños diferentes y fabricados por la SKF.

Figura 5 21. Rodamientos axiales de bolas, de rodillos cilíndricos, de agujas de

rodillos a rótula y de rodillos cónicos


SELECCIÓN

Rodamientos axiales de bolas de simple efecto. Pág. 606 Catálogo general de la SKF.


SELECCIÓN

Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos. Pág.. 624 Catálogo general de la SKF.


SELECCIÓN

Rodamientos axiales de rodillos a rotula. Pág. 648. Catálogo general de la SKF.


SELECCIÓN

Los rodamientos de bolas son adecuados para soportar cargas axiales y fijar el eje

en un solo sentido; sin embargo no pueden soportar cargas radiales, por lo que P =

Fa y Po = Fa Son de tipo desarmable y su montaje es simple, ya que los

componentes se pueden montar por separado.

Los rodamientos de rodillos cilíndricos y de agujas son adecuados para

disposiciones que tengan que soportar grandes cargas axiales y en las que se

requiera insensibilidad a las cargas de choque, rigidez y un espacio axial mínimo.

Son rodamientos de simple efecto y sólo pueden soportar carga axial en un

sentido, empleándose principalmente cuando la capacidad de carga de los

rodamientos axiales de bolas, es inadecuada. igual que para los rodamientos

axiales de bolas, se tiene que: P = Fa y Po = Fa; siendo los de agujas utilizados

para hacer disposiciones particularmente compactas, que no ocupan más espacio

que una arandela axial convencional, siempre que las caras de las piezas

adyacentes a la máquina puedan servir como caminos de rodadura para la corona

axial de agujas.


SELECCIÓN

En los rodamientos axiales de rodillos a rótula, la carga se transmite de un camino

de rodadura al otro formando un ángulo con el eje del rodamiento. A diferencia de

los otros rodamientos anteriores, los de rodillos a rotula son adecuados para

absorber cargas axiales y radiales simultáneamente; siendo también desarmables.

Cuando se tiene Fr < 0.55Fa, la carga dinámica equivalente se obtiene por:

Sin embargo, si los rodamientos están dispuestos de forma que puedan compensar

las variaciones radiales y axiales por el movimiento relativo entre sus arande1as y

siempre que Fr < O.55Fa, entonces:

FrFaP 2.1

)2.1(88.0 FrFaP


SELECCIÓN

Para la carga estática equivalente, bajo la misma condición entre las cargas radial

y axial, se tiene:

En la tabla 5.16 a y 5.16 b, podemos seleccionar cualitativamente el tipo de

rodamientos para el tipo de aplicación que se requiera.

FrFaPo 7.2


SELECCIÓN

Figura 5.16 a) Información sobre el rendimiento relativo, el tamaño y disponibilidad

de cojinetes de elementos rodantes.


SELECCIÓN

Figura 5.16 b) Información sobre el rendimiento relativo, el tamaño y disponibilidad

de cojinetes de elementos rodantes.

Documents

RODAMIENTOS SKF