diseño de rodamientos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA

DIBUJO MECÁNICO ASISTIDO POR COMPUTADORA IIRODAMIENTOS.

RODAMIENTOS FUNDAMENTALES

En este tema se deberán tratar a cerca del tema de rodamientos, estudiando los diversos modelos, sus aplicaciones en montaje de mecanismos y la designación en los dibujos.

En este apartado solamente se estudia la selección del tipo y tamaño del rodamiento. La selección es, en muchos casos, un problema complejo; para una selección adecuada se deben tener en cuenta distintos factores y, en casos especiales, se aconseja consultar a las casas constructoras como: FAG, SKF, TYMKIG, etc.

Normas generales para seleccionar un rodamiento.

- Para pequeños montajes, normalmente se emplean rodamientos de bolas.- Para soportes de grandes dimensiones y fuertemente cargado deben

emplearse rodamiento de rodillos.- Los rodamientos rígidos de bolas son apropiados para velocidades

elevadas de giro y, aunque son radiales, soportan empujes axiales relativamente importantes.

- Los rodamientos de bolas de contacto angular, los de rodillos a rótula y rodillos cónicos son propios para esfuerzos radiales y, al mismo tiempo, pueden soportar importantes empujes axiales.

- Los rodamientos de rodillos cilíndricos no soportan esfuerzos axiales; solamente pueden soportar grandes esfuerzos radiales.

- Los rodamientos axiales de bolas solamente soportan esfuerzos axiales.- Los rodamientos axiales de rodillos a rótula pueden soportar cargas

importantes axiales y radiales.Cálculo de las dimensiones de un rodamiento.Según la forma de trabajo, el cálculo puede ser para cargas dinámicas y estáticas.La carga es dinámica, si el rodamiento gira constantemente. La carga se considera estática, cuando el rodamiento está en reposo o ejecuta movimientos muy lentos de giro o vaivén.El tamaño de un rodamiento se determina con ayuda de la fórmula:

Autor: Ing. Sánchez Valverde, Victoriano. 30 abril 2023


DIBUJO MECÁNICO ASISTIDO POR COMPUTADORA II

C = f L .Pf n . ft

Siendo:C = capacidad de carga dinámica en Kgf (se indica en el catálogo para cada uno de los rodamientos) (Tablas 7.41 y 7.42).

fn = factor de velocidad de los rodamientos de bolas.

fL = factor de esfuerzos, dinámicos (tabla 7.26).

fa = factor de velocidad: depende únicamente del número de revoluciones,

Aunque se establecen dos grupos según se trate de rodamientos de bolas

(Tabla 7.27A) o de rodillos (tabla 7.27B).

ft = factor de temperatura de servicio tabla 7.2B.

P = carga dinámica combinada o equivalente en Kgf.

D=dw−αΔT

ΔD=D−dw

T F=TAα∗dw

+T o

ΔT=T F−T o→ Diferencial de la temperatura (ºC).

α → Coeficiente calorífico del material.

dw → Diámetro del árbol.

D → Diámetro final.

T A=Ta+Ts=ΔD → Tolerancia de ajuste.

Ta→ Tolerancia del agujero.



DIBUJO MECÁNICO ASISTIDO POR COMPUTADORA IITs→ Tolerancia del eje.

Cuando se trata de rodamientos solicitamos estáticamente, la fórmula anterior se transforma en:

Co = fo. Fo

Siendo:

Co = capacidad de carga estática en Kgf, propuesto por tablas para cada rodamiento.

Fs = factor de esfuerzos estáticos.Fo = carga estática equivalente en Kgf.

Volviendo la solicitación dinámica es necesario, en todos los casos, calcular la carga dinámica equivalente P, que se puede definir como una carga radial o axial hipotética, constante en magnitud y dirección, cuyos efectos sobre el rodamiento serían los mismos que las cargas reales.




Para los rodamientos radiales el cálculo de F se efectúa por la ecuación:

P = x. Fr + y. Fa

En la cual:Fr = carga constante radial en Kgf.Fa = carga axial real en kgf.x = coeficiente radial del rodamiento (tabla 7.29)y = coeficiente axial del rodamiento (tabla 7.29)

En la tabla 7.29 se puede comprobar que, para una carga puramente radial, Fa = 0, se tiene P = Fr. En los rodamientos de una hilera, la carga axial no empieza a influir sobre la carga equivalente hasta que la relación Fa/Fr pasa de un cierto valor e. En los rodamientos rígidos de bolas, los coeficientes x e y dependen de la relación Fa y de la capacidad, de base estática Co (Co se encuentra en el catálogo para cada uno de los rodamientos).

Cuando se trata de rodamientos axiales, a excepción de los rodillos a rótula, la carga equivalente es P = Fa, puesto que sólo admiten cargas axiales.

Fuerzas axiales en rodamientos de rodillos cónicos y de una hilera de bolas en contacto angular.

Estos rodamientos van montados de la siguiente forma (fig. 30 y 31); las fuerzas axiales adicionales pueden calcularse con ayuda de la tabla 7.32.



DIBUJO MECÁNICO ASISTIDO POR COMPUTADORA IIRelación entre la carga y la duración de los rodamientos.

Existe la siguiente relación:

L=(CP )p

C= L1/p

P

En ella:

L = duración nominal expresada en millones de revoluciones.C = capacidad de base dinámica o carga dinámica del rodamiento en

kgf.P = carga equivalente sobre el rodamiento en kgf.

C = seguridad de carga (tabla 7.33)P

= 3 (para rodamientos de bolas)p = 10 (para rodamientos de rodillos)

3

La relación entre la duración en millones de revoluciones y la duración en horas de funcionamiento se expresa por la fórmula.

L=60.n .Lh106

En la que:Lh = duración nominal de funcionamiento en horas. n = velocidad de revolución del eje (rpm).

En las tablas 7.34A y 7.34B se indica la seguridad de carga, en función del número de revoluciones por minuto.La tabla 7.35 contiene unos datos orientativos sobre las horas de funcionamiento previstas ordinariamente para las clases de máquinas especificadas.El cálculo de rodamiento, a excepción de los casos más corrientes, es muy complejo; en realidad se trata de una auténtica especialidad cuyo dominio no puede exigirse al alumno. En consecuencia, los ejemplos que siguen deben



DIBUJO MECÁNICO ASISTIDO POR COMPUTADORA IItomarse en sentido didáctico; están extraídos del catálogo SKF y en ellos se emplea el método de cálculo por la seguridad de carga C/P



DIBUJO MECÁNICO ASISTIDO POR COMPUTADORA IIDISEÑO DEL RODAMIENTO.

C = capacidad de base dinámica o carga dinámica del rodamiento en kgf.

P = carga equivalente sobre el rodamiento en kgf.

Co = capacidad de base estática o carga estática Kgf.

D = Diámetro del rodamiento máximo o exterior.

B = Ancho del rodamiento.

r = Radio del quicio.

Diámetro del árbol incluido el canal chavetero (dw).

dw=120[ Pmn ]1 /4

Diámetro de cumbre (dc).

dc=dw+2 r

Diámetro del desahogo (d1).

d1=dw+4 r

Longitud del desahogo (L1).

L1=1.5∗dw

Diente circular o ancho del diente (b).Ancho de cumbre (Lu).

Lu=dw2

Chaflán (CH).

1.5-2*45ºAutor: Ing. Sánchez Valverde, Victoriano. 30 abril 2023

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