Rodamientos

                   Rodamientos, capacidad del rodamiento

                  

                  

Cálculo de vida

Si los rodamientos son utilizados en condiciones ideales de operación, su duración de servicio es determinada por la fatiga de los materiales, por lo tanto el termino "vida" será el periodo de servicio limitado por los fenómenos de fatiga.
El los rodamientos de rodillos cónicos, que han funcionado en buenas condiciones de limpieza y lubricación debido a los ciclos de tensiones en superficies, el síntoma de finalización de su ciclo de vida, será la aparición de unos picados en dichas superficies de rodadura.
Como la fatiga es un fenómeno estadístico, la duración de funcionamiento no se puede predecir exactamente y dicha duración se expresa como el nº de revoluciones que el 90% de un grupo de rodamientos iguales llegarán a superar, antes de que aparezcan problemas de descascarillado o desconches en las pistas.

La determinación práctica de la vida útil para un rodamiento de rodillos cónicos es calcula mediante la fórmula:

L10 = (Cr/Pr) elevado a 10/3

Donde L10 = vida útil nominal, en millones de revoluciones, Cr = Carga dinámica radial, en newtons, Pr = Carga dinámica equivalente radial, en newtons.
Para ciertas aplicaciones puede ser deseable calcular la vida útil, pero ajustada a otros niveles de fiabilidad, para lo cual utilizaríamos la siguiente fórmula:

Lna = a1.a2.a3.L10

Donde Lna = vida útil ajustada para características del material y condiciones de funcionamiento no convencionales y para una fiabilidad del (100-n)%, en millones de revoluciones, a1 = factor de corrección en función de la fiabilidad, a2 = factor de corrección en función del material, a3 = factor de corrección en función de la lubricación y ambiente.

Capacidades de carga

Capacidad nominal de carga dinámica radial Cr, es la carga radial constante en interndidad y dirección que un rodamiento puede teóricamente soportar para una duración nominal de 1 millón de revoluciones.
(ISO 281). Su valor está determinado para cada rodamiento en los catálogos de FERSA.
En la mayoría de los casos las cargas aplicadas a los rodamientos son combinaciones e cargas radiales y axiales que además fluctúan en magnitud y dirección. Debido a esto para calcular la vida del rodamiento tendremos que calcular una carga dinámica equivalente con la siguiente fórmula:

Pr = X Fr + Y Fa

Donde Fr = Carga radial en newtons, Fa = Carga axial en newtons, X = Factor de carga dinámica radial e Y= Factor de carga dinámica axial.
Los valores de los factores X e Y se dan en el catálogo de FERSA, acompañando a cada referencia.
Cuando a un rodamiento se le somete a una carga excesiva o a una carga grande instantánea que sobrepase el límite elástico, se pueden producir en las superficies de rodadura unas deformaciones permanentes localmente situadas.
El valor que regula esta posibilidad es el de la capacidad nominal de carga estática radial Cor y que su definición el la carga estática radial que corresponde "par calcul à une contrainte", en el centro del contacto elemento rodante/camino más cargado igual a 4000 MPa (ISO 76).
También existe, debido a la variedad de posibilidades de aplicación de la carga, una carga estática equivalente con la fórmula:
Por = XoFr + YoFa

Donde Xo = Factor de carga radial, Yo = Factor de carga axial y Por = Carga radial estática equivalente, en newtons.
Existen diferentes factores restrictivos a tener en cuenta en situaciones un poco más límites, entre ellos podríamos citar:
Factor de duración, de velocidad, de reducción por trabajo a altas temperaturas, de reducción por dureza de ejes y alojamientos, de impacto, de seguridad, etc...

os rodamientos son elementos de máquinas destinados a soportar cargas de ejes de árboles de transmisión originados por el propio peso, acciones de engranajes, correas, cadenas, etc., y a facilitar su giro.
En función de la tipología de cargas que existan en un determinado montaje, deberemos montar alguno de los numerosos tipos de rodamientos que existen.
Los rodamientos de rodillos cónicos, que fabrica FERSA, serán los apropiados para soportar empujes radiales y axiales o combinados, de cierta importancia.
Además, estos rodamientos y debido a su forma geométrica, se montarán siempre por parejas y contrapuestos.

Diseño

Los rodamientos cónicos constan de 4 componentes fundamentales:

Pista interior
Pista exterior
Rodillos cónicos
Jaula

Una característica singular de estos rodamientos, es que es posible separar el aro exterior del resto del conjunto, facilitando así el montaje de los mismos.
De la misma forma, el diseño interno del rodamiento, en el cual la prolongación de las generatrices de los caminos de rodadura del aro exterior y del aro interior convergen en un punto común del eje de rotación del rodamiento, lo cual permite un movimiento de rodadura sin deslizamientos de los rodillos sobre las pistas en todos puntos de contacto.

Material

En función de las solicitaciones a que podemos someter a los rodamientos de rodillos cónicos, necesitaremos un acero que tenga las siguientes características:

Alta resistencia a la rodadura
Alta dureza
Alta resistencia al desgaste
Alta estabilidad dimensional
Suficiente límite elástico

El tipo de acero que responde a todas estas solicitaciones, es un acero al cromo con alto contenido de carbono cuya denominación es:
F 1310 (100 Cr 6) (S/ISO 683/XVII)

Tras el tratamiento térmico de los componentes del rodamiento con este acero, obtenemos durezas comprendidas entre 59 y 64 HRc.
Las jaulas de los rodamientos que no soportan cargas y que sirven para distanciar los rodillos en unas posiciones determinadas, se fabrican con una chapa de acero de bajo contenido de carbono y especializada para embutición profunda, cuya denominación es:

Fe PO3 B (S/ en 10130)

En aplicaciones especiales, o bajo especificación del cliente, se fabrican jaulas con materiales alternativos (plásticos).

 Rodamientos, montaje


Instrucciones básicas

Los rodamientos manejados adecuadamente, pueden responder fiablemente a una amplia gama de condiciones de trabajo. Si lo consideramos como lo que es, un elemento de precisión de una máquina, puede dañarse con un manejo inadecuado aun antes de empezar a trabajar.
Deberemos tener en cuenta estos principios generales:

Conservar limpio el rodamiento y el ambiente que lo rodea, para lo cual esperaremos al último momento par extraerlo de su caja que lo contiene.

El rodamiento que está tratado térmicamente para alcanzar unos determinados niveles de dureza, se puede considerar Frágil ante impactos o fuerzas excesivas realizadas durante montajes o desmontajes poco cuidadosos.

No calentar los rodamientos a temperaturas superiores a 120ºC ya que podría llegar a reducirse su dureza y por lo tanto acortar su vida.

Utilizar herramientas adecuadas para cada dimensión de rodamiento.
Precauciones del Montaje

Deberemos tener en cuenta estas instrucciones básicas:

Elegir un lugar limpio.
Revisar el eje, alojamiento y radios de acuerdo en sus dimensiones, acabado y formas geométricas.
Limpiar el eje, alojamiento y radios.
Tener cuidado al tocar las superficies rectificadas del rodamiento para impedir posibles rastros de óxido.
Al montar los anillos interior y exterior por separado, aplicar fuerza también a cada uno por separado evitando montar, por ejemplo, el aro exterior golpeando el aro interior montado.

Una vez advertidos de las buenas maneras a utilizar en el montaje de rodamientos, pasemos a hablar del caso concreto de rodamientos de rodillos cónicos.
Los rodamientos de rodillos cónicos se montan ajustándolos contra otro rodamiento, generalmente del mismo tipo. Este ajuste se realizará con tuercas de apriete o discos de compensación entre otros métodos.
Estos ajustes suponen una precarga para los rodamientos, que deberá considerar la carga a soportar, una vez alcanzada la temperatura de funcionamiento deseada.
Este factor de temperatura en trabajo es importante considerarlo, ya que al calentarse el mecanismo, es diferente la disipación de calor en los ejes, los cubos y los componentes del rodamiento y por lo tanto el juego inicial puede verse muy reducido llegando incluso a bloquear el sistema.

 Rodamientos, prueba y desmontaje


Si hemos tenido en cuenta los pasos anteriormente citados, tendremos nuestro juego de rodamientos de rodillos cónicos montados. Para verificar el correcto funcionamiento del equipo, tendremos en cuenta los siguientes pasos:

Las máquinas pequeñas se probarán primero girando la parte móvil a mano, para posteriormente engancharle el motor.

En Las máquinas, que no sea posible esto, intentaremos girarlas a baja velocidad para incrementarla poco a poco.

El proceso de elevación de temperatura e progresivo, hasta alcanzar un máximo después de un tiempo determinado (1-2 horas según la aplicación). Una vez alcanzado este máximo y si el sistema de lubricación es el adecuado, la temperatura bajará y se estabilizará.

En las primeras vueltas, estar atento a posibles roces que impidan el libre giro de las partes móviles. Podría ser muy grande el ajuste realizado.

Si se notan pequeños golpes al girar, podríamos tener algo de suciedad o como mal mayor laguna pista de rodadura dañada.

Ante cualquier anormalidad surgida, es conveniente interrumpir la prueba funcional y atajar el mal funcionamiento (limpiando, lubricando más, cambiando el rodamiento, ajustando de otra manera, etc...).

Desmontaje de rodamientos


El desmontaje de rodamientos puede ser motivado por dos razones principalmente, o se desmonta debido a algún tipo de mantenimiento preventivo para volverlo a montar después, o se desmonta porque su vida útil ha terminado y su deterioro nos hace cambiarlo por otro.

En el primer caso, los cuidados que tendremos con el rodamiento serán los mismos que si fuese nuevo y por lo tanto seguiremos las recomendaciones hechas en este capítulo.
El segundo caso, los procedimientos pueden ser muy variados e incluso violentos, ya que el rodamiento no va a servir, ahora bien, intentaremos no dañar asientos y eje ya que en ellos montaremos otro rodamiento.
De todas las maneras y tanto en un caso como en otros, recomendamos el uso de utillajes específicos para el trabajo que estamos realizando.

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