Informe Rodamientos

Andrés Camargo Cód: 1101220428

FUNDACIÓN CIDCA FACULTAD DE INGENIERÍA

ÁREA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA BOGOTÁ D.C.

2013

Informe Rodamientos

Andrés Camargo Cód: 1101220428

PRESENTADO A: Ingeniero: Luis Henry Parra

FUNDACIÓN CIDCA FACULTAD DE INGENIERÍA

ÁREA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA BOGOTÁ D.C.

2013

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 4

1 . ¿QUÉ ES UN RODAMIENTO? .......................................................................................................... 5

2. TIPOS DE RODAMIENTOS ................................................................................................................ 5

2.1 Rodamientos rígidos de bolas ....................................................................................................... 6

2.2 Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular .......................................................... 6

2.3 Rodamientos de agujas ................................................................................................................. 6

2.4 Rodamientos de rodillos cónicos .................................................................................................. 6

2.5 Rodamientos de rodillos cilíndricos de empuje ............................................................................ 7

2.6 Rodamientos axiales de rodillos a rótula ...................................................................................... 7

2.7 Rodamientos de bolas a rótula ..................................................................................................... 7

2.8 Rodamientos de rodillos cilíndricos .............................................................................................. 8

2.9Rodamientos de rodillos a rótula ................................................................................................... 8

3. MATERIALES USADOS PARA LOS RODAMIENTOS ......................................................................... 11

3.1 Aceros De Temple Total ............................................................................................................. 12

3.2 Aceros Templados Por Corrientes De Inducción ........................................................................ 12

3.3 Aceros De Cementación .............................................................................................................. 13

3.4 Aceros Inoxidables ...................................................................................................................... 13

3.5 Aceros Para Rodamientos Resistentes A Las Altas Temperaturas ............................................. 13

3.5.1 Cerámica ................................................................................................................................... 14

4. MATERIALES PARA LAS JAULAS ..................................................................................................... 14

4.1 Jaulas de chapa de acero ............................................................................................................. 14

4.2 Jaulas mecanizadas de acero ...................................................................................................... 14

4.3 Jaulas de chapa de latón ............................................................................................................. 15

4.3.1 jaulas mecanizadas de latón .................................................................................................... 15

4.4 Jaulas De Polímero ...................................................................................................................... 15

5. Materiales Usados Para Los Rodamientos – Recubrimientos ....................................................... 16

5.1 El Recubrimiento Superficial De Marca Nowearem .................................................................... 16

5.2 El Recubrimiento INSOCOAT SKF ................................................................................................ 16

6.1 VIDA DE UN RODAMIENTO SEGÚN SKF ...................................................................................... 17

INTRODUCCIÓN

Los rodamientos son un parte esencial que tenemos de un eje de motores u otros elementos de la mecánica, por lo cual es necesario dedicar un tiempo para la selección de rodamiento que necesita la pieza que queremos utilizar, con el objetivo de dar mayor eficacia la pieza en este trabajo se da a conocer las características, los tipos de rodamientos que podemos utilizar en diferentes ocasiones además debemos tener en cuenta condiciones de trabajo a la que será sometida la pieza ya que esto es fundamental puesto que este será el soporte de la carga del mecanismo que necesitamos utilizar.

1. ¿QUÉ ES UN RODAMIENTO?

Un Rodamiento es un tipo de cojinete, que es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento. El elemento rotativo que puede emplearse en la fabricación del rodamiento, pueden ser: de bolas, de rodillos o de agujas. En los rodamientos el movimiento rotativo, según el sentido del esfuerzo que soporta, pueden ser axiales, radiales y axiales-radiales. Un rodamiento radial es el que soporta esfuerzos radiales, que son esfuerzos de dirección normal a la dirección que pasa por el centro de su eje, como por ejemplo una rueda, es axial si soporta esfuerzos en la dirección de su eje, ejemplo en quicio, y axial-radial si los puede soportar en los dos, de forma alternativa o combinada. La fabricación de los cojinetes de bolas o rodamientos es la que ocupa en tecnología un lugar muy especial, dados los procedimientos para conseguir la esfericidad perfecta de la bola. Los mayores fabricantes de ese tipo de rodamientos emplean el vacío para tal fin. El material es sometido a un tratamiento abrasivo en cámaras de vacío absoluto. El producto final no es casi perfecto, también es atribuida la gravedad como efecto adverso.

2. TIPOS DE RODAMIENTOS

Cada clase de rodamientos muestra propiedades características, que dependen de su diseño y que lo hace más o menos apropiado para una aplicación dada. Por ejemplo, los rodamientos rígidos de bolas pueden soportar cargas radiales moderadas así como cargas axiales pequeñas. Tienen baja fricción y pueden ser producidos con gran precisión. Por lo tanto, son preferidos para motores eléctricos de medio y pequeño tamaño. Los rodamientos de rodillos cilíndricos pueden soportar cargas radiales muy pesadas y son oscilantes, lo que les permite asumir flexiones del eje, entre dos rodamientos, que soportan un mismo eje. Estas propiedades los hacen muy populares para aplicaciones por ejemplo en ingeniería pesada, donde las cargas son fuertes, así como las deformaciones producidas por las cargas, en máquinas grandes es también habitual cierta desalineación entre apoyos de los rodamientos.

2.1 Rodamientos rígidos de bolas

Son usados en una gran variedad de aplicaciones. Son fáciles de diseñar, no separables, capaces de operar en altas e incluso muy altas velocidades y requieren poca atención o mantenimiento en servicio. Estas características, unidas a su ventaja de precio, hacen a estos rodamientos los más populares de todos los rodamientos.

2.2 Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular

El rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular tiene dispuestos sus caminos de rodadura de forma que la presión ejercida por las bolas es aplicada oblicuamente con respecto al eje. Como consecuencia de esta disposición, el rodamiento es especialmente apropiado para soportar no solamente cargas radiales, sino también grandes cargas axiales, debiendo montarse el mismo en contraposición con otro rodamiento que pueda recibir carga axial en sentido contrario.

2.3 Rodamientos de agujas

Son rodamientos con rodillos cilíndricos muy delgados y largos en relación con su menor diámetro. A pesar de su pequeña sección, estos rodamientos tienen una gran capacidad de carga y son eminentemente apropiados para las aplicaciones donde el espacio radial es limitado. Este tipo de rodamientos es comúnmente muy utilizado en los pedales para bicicletas.

2.4 Rodamientos de rodillos cónicos

El rodamiento de rodillos cónicos, debido a la posición oblicua de los rodillos y caminos de rodadura, es especialmente adecuado para resistir cargas radiales y axiales simultáneas. Para casos en que la carga axial es muy importante hay una serie de rodamientos cuyo ángulo es muy abierto. Este

rodamiento debe montarse en oposición con otro rodamiento capaz de soportar los esfuerzos axiales en sentido contrario. El rodamiento es desmontable; el aro interior con sus rodillos y el aro exterior se montan cada uno separadamente. Son los de mayor aplicación.

2.5 Rodamientos de rodillos cilíndricos de empuje

Son apropiados para aplicaciones que deben soportar pesadas cargas axiales. Además, son insensibles a los choques, son fuertes y requieren poco espacio axial. Son rodamientos de una sola dirección y solamente pueden aceptar cargas axiales en una dirección. Su uso principal es en aplicaciones donde la capacidad de carga de los rodamientos de bolas de empuje es inadecuada. Tienen diversos usos industriales, y su extracción es segura. y así de manera rápida y sencilla se pueden usar cualquier tipo y donde sea los requeridos rodamientos.

2.6 Rodamientos axiales de rodillos a rótula

El rodamiento axial de rodillos a rótula tiene una hilera de rodillos situados oblicuamente, los cuales, guiados por una pestaña del aro fijo al eje, giran sobre la superficie esférica del aro apoyado en el soporte. En consecuencia, el rodamiento posee una gran capacidad de carga y es de alineación automática. Debido a la especial ejecución de la superficie de apoyo de los rodillos en la pestaña de guía, los rodillos giran separados de la pestaña por una fina capa de aceite. El rodamiento puede, por lo mismo, girar a una gran velocidad, aun soportando elevada carga. Contrariamente a los otros rodamientos axiales, éste puede resistir también cargas radiales.

2.7 Rodamientos de bolas a rótula

Los rodamientos de bolas a rótula tienen dos hileras de bolas que apoyan sobre un camino de rodadura esférico en el aro exterior, permitiendo desalineaciones angulares del eje respecto al soporte. Son utilizados en

aplicaciones donde pueden producirse desalineaciones considerables, por ejemplo, por efecto de las dilataciones, de flexiones en el eje o por el modo de construcción. De esta forma, liberan dos grados de libertad correspondientes al giro del aro interior respecto a los dos ejes geométricos perpendiculares al eje del aro exterior. Este tipo de rodamientos tienen menor fricción que otros tipos de rodamientos, por lo que se calientan menos en las mismas condiciones de carga y velocidad, siendo aptos para mayores velocidades.

2.8 Rodamientos de rodillos cilíndricos

Un rodamiento de rodillos cilíndricos normalmente tiene una hilera de rodillos. Estos rodillos son guiados por pestañas de uno de los aros, mientras que el otro aro puede tener pestañas o no. Según sea la disposición de las pestañas, hay varios tipos de rodamientos de rodillos cilíndricos: Tipo NU: con dos pestañas en el aro exterior y sin pestañas en el aro interior. Sólo admiten cargas radiales, son desmontables y permiten desplazamientos axiales relativos del alojamiento y eje en ambos sentidos. Tipo N: con dos pestañas en el aro interior y sin pestañas en el aro exterior. Sus características similares al anterior tipo. Tipo NJ: con dos pestañas en el aro exterior y una pestaña en el aro interior. Puede utilizarse para la fijación axial del eje en un sentido. Tipo NUP: con dos pestañas integrales en el aro exterior y con una pestaña integral y dos pestañas en el aro interior. Una de las pestañas del aro interior no es integral, es decir, es similar a una arandela para permitir el montaje y el desmontaje. Se utilizan para fijar axialmente un eje en ambos sentidos. Los rodamientos de rodillos son más rígidos que los de bolas y se utilizan para cargas pesadas y ejes de gran diámetro.

2.9 Rodamientos de rodillos a rótula

El rodamiento de rodillos a rótula tiene dos hileras de rodillos con camino esférico común en el aro exterior siendo, por lo tanto, de alineación

automática. El número y tamaño de sus rodillos le dan una capacidad de carga muy grande. La mayoría de las series puede soportar no solamente fuertes cargas radiales sino también cargas axiales considerables en ambas direcciones. Pueden ser reemplazados por rodamientos de la misma designación que se dará por medio de letras y números según corresponda a la normalización determinada.

Rodamientos axiales de bolas de simple efecto El rodamiento axial de bolas de simple efecto consta de una hilera de bolas entre dos aros, uno de los cuales, el aro fijo al eje, es de asiento plano, mientras que el otro, el aro apoyado en el soporte, puede tener asiento plano o esférico. En este último caso, el rodamiento se apoya en una contra placa. Los rodamientos con asiento plano deberían, sin duda, preferirse para la mayoría de las aplicaciones, pero los de asiento esférico son muy útiles en ciertos casos, para compensar pequeñas inexactitudes de fabricación de los soportes. El rodamiento está destinado a resistir solamente carga axial en una dirección. Rodamientos de aguja de empuje Pueden soportar pesadas cargas axiales, son insensibles a las cargas de choque y proveen aplicaciones de rodamientos duras requiriendo un mínimo de espacio axial.

RODAMIENTO DE RODILLOS.

RODAMIENTO RIGIDO DE BOLAS.

RODAMIENTO AXIAL.

RODAMIENTO DE BOLAS A ROTULA.

RODAMIENTO DE RODILLOS CILÍNDRICOS DEL TIPO NUP.

3. MATERIALES USADOS PARA LOS RODAMIENTOS

Materiales usados para los aros y elementos rodantes de los rodamientos.

3.1 Aceros De Temple Total

El acero de temple total más comúnmente usado para los rodamientos es un acero al cromo, que contiene aproximadamente un 1 % de carbono y un 1,5 % de cromo según la normativa ISO 683-17:1999. A día de hoy, el acero al cromo rico en carbono es uno de los aceros más antiguos y más investigados, debido a que las exigencias de duración de los rodamientos son cada vez mayores. La composición de este acero para rodamientos ofrece un equilibrio óptimo entre la fabricación y el rendimiento de la aplicación. Normalmente, este acero recibe un tratamiento térmico martensítico o bainítico, durante el cual se endurece hasta un rango de 58 a 65 HRC. En los últimos años, los desarrollos en los procesos de producción han permitido unas especificaciones de pureza más estrictas, lo que ha tenido una significativa influencia en la consistencia y la calidad del acero para rodamientos. La reducción del oxígeno y de las inclusiones no metálicas perjudiciales ha mejorado significativamente las propiedades de los aceros para rodamientos.

3.2 Aceros Templados Por Corrientes De Inducción

El templado de la superficie por corrientes de inducción ofrece la posibilidad de templar de forma selectiva el camino de rodadura de un componente sin que el resto del componente se vea afectado por este proceso. El grado del acero y el proceso de fabricación empleados antes del proceso de templado por corrientes de inducción, determinan las propiedades del área no afectada, lo que significa que se puede conseguir una combinación de propiedades en un componente. Un ejemplo de esto sería una unidad de rodamientos para cubos de ruedas (HBU) con pestaña, donde las propiedades de la pestaña sin templar han sido diseñadas para resistir la fatiga estructural, mientras que el camino de rodadura ha sido diseñado para resistir la fatiga de contacto de rodadura.

3.3 Aceros De Cementación

Los aceros aleados al cromo-níquel y al cromo-manganeso según la normativa ISO 683-17:1999 con un contenido de carbono de aproximadamente el 0,15 % son los aceros más utilizados. En las aplicaciones en las que existen ajustes apretados de gran resistencia a la tracción y cargas de choque pesadas, se recomienda utilizar rodamientos con aros y/o elementos rodantes cementados.

3.4 Aceros Inoxidables

Los aceros inoxidables más utilizados para los aros y los elementos rodantes de los rodamientos son aquellos con un alto contenido de cromo X65Cr14, según la normativa ISO 683-17:1999 y X105CrMo17 según la normativa EN 10088-1:1995. Se debe advertir que, para ciertas aplicaciones, los recubrimientos resistentes a la corrosión pueden ser una buena alternativa al acero inoxidable.

3.5 Aceros Para Rodamientos Resistentes A Las Altas Temperaturas

Según el tipo de rodamiento, los rodamientos estándar hechos de aceros de temple total y de temple superficial tienen una temperatura de funcionamiento máxima recomendada, que varía entre 120 y 200 ºC. La temperatura de funcionamiento máxima está directamente relacionada con el tratamiento térmico aplicado a los componentes durante su fabricación.

Para temperaturas de funcionamiento de hasta 250 ºC, se puede aplicar un tratamiento térmico especial (estabilización). En estos casos se debe tener en cuenta una reducción de la capacidad de carga del rodamiento.

Para los rodamientos que funcionan a temperaturas elevadas (más de 250ºC) durante largos períodos de tiempo, se deben utilizar aceros hiperaleados como el 80MoCrV42-16, fabricado según la normativa ISO 683-17:1999, ya que

conservan su dureza y las características de funcionamiento del rodamiento, incluso bajo las temperatura más extremas.

3.5.1 Cerámica

La cerámica normalmente utilizada para fabricar los aros y los elementos rodantes de los rodamientos es un material de nitruro de silicio con calidad para rodamientos.

Está formado por granos alargados de nitruro de silicio beta en una matriz vítrea. Ofrece una combinación de propiedades favorables para los rodamientos, como una gran dureza, baja densidad, baja dilatación térmica, gran resistencia a la electricidad, baja constante dieléctrica y no se ve afectada por los campos magnéticos.

4. MATERIALES PARA LAS JAULAS

4.1 Jaulas de chapa de acero

La mayoría de las jaulas embutidas de chapa de acero están hechas de chapa de acero con un bajo contenido de carbono, laminado en caliente según la normativa (DIN) EN 10111:1998. Estas jaulas ligeras tienen una resistencia relativamente alta, y su superficie puede ser tratada para reducir en mayor medida la fricción y el desgaste.

Las jaulas embutidas normalmente utilizadas en los rodamientos de acero inoxidable están hechas de acero inoxidable X5CrNi18-10 según la normativa EN 10088-1:1995.

4.2 Jaulas mecanizadas de acero

Normalmente, las jaulas mecanizadas de acero están fabricadas con acero para construcciones sin aleación del tipo S355GT (St 52) según la normativa

ENల5:1990 + A: 1993.

Con el fin de mejorar las propiedades de deslizamiento y de resistencia al desgaste, la superficie de algunas jaulas mecanizadas de acero lleva un tratamiento.

Las jaulas mecanizadas de acero se usan para los rodamientos de gran tamaño, o en aplicaciones en las que existe el riesgo de que se produzca una rotura por corrosión inter granular, causada por una reacción química si se usa una jaula de latón. Las jaulas de acero se pueden utilizar a temperaturas de

funcionamiento de hasta 300যrdm;C.

Estas jaulas no se ven afectadas por los lubricantes con base de aceite mineral o sintético que normalmente se utilizan en los rodamientos, ni por los disolventes orgánicos usados para limpiar los mismos.

4.3 Jaulas de chapa de latón

Las jaulas de chapa de latón se usan en algunos rodamientos pequeños y medianos. El latón utilizado en estas jaulas cumple con la normativa EN 1652:1997. En las aplicaciones en las que se pueda producir una rotura por corrosión intergranular en la chapa de latón, como por ejemplo en los compresores para refrigeración que utilizan amoniaco, se deben utilizar en su lugar jaulas mecanizadas de latón o de acero.

4.3.1 jaulas mecanizadas de latón

La mayoría de las jaulas de latón están mecanizadas de latón fundido o forjado CW612N según la normativa EN 1652:1997. Estas jaulas no se ven afectadas por los lubricantes más comunes para rodamientos, incluyendo los aceites y grasas sintéticos, y se pueden limpiar usando disolventes orgánicos normales. Las jaulas de latón no se deben utilizar a temperaturas superiores a 250 ºC.

4.4 Jaulas De Polímero

Para la mayoría de las jaulas moldeadas por inyección se utiliza la poliamida 6,6. Este material, con o sin refuerzo de fibra de vidrio, se caracteriza por una combinación favorable de resistencia y elasticidad.

Las propiedades mecánicas de los materiales poliméricos, como la resistencia y la elasticidad, dependen de la temperatura y están sometidas a cambios permanentes bajo las condiciones de funcionamiento, a lo que se denomina envejecimiento. Los factores más importantes que participan en el envejecimiento son la temperatura, el tiempo y el medio (lubricante) al que se ve expuesto el polímero.

5. Materiales Usados Para Los Rodamientos – Recubrimientos

El uso de recubrimientos es un método reconocido para mejorar los materiales y proporcionar a los rodamientos unas características adicionales para las condiciones específicas de las aplicaciones. Existen dos métodos de recubrimiento diferentes desarrollados por SKF, que han sido probados con éxito en muchas aplicaciones.

5.1 El Recubrimiento Superficial De Marca Nowearem

Aplica un recubrimiento cerámico de baja fricción sobre las superficies interiores del rodamiento, que le permite soportar, por ejemplo, largos períodos de funcionamiento con una lubricación mínima. Puede encontrar más detalles en la sección "Rodamientos NoWear q uot

5.2 El Recubrimiento INSOCOAT SKF

Que se puede aplicar a las superficies externas de los aros exteriores del rodamiento, ofrece resistencia a los daños causados por el paso de la corriente eléctrica a través del rodamiento. Puede encontrar más detalles en la sección "Rodamientos INSOCOATuot.

Otros recubrimientos, como por ejemplo el cromato de zinc, pueden ofrecer una alternativa al acero inoxidable en un entorno corrosivo, especialmente para las unidades de rodamientos listas para montar.

6.1 VIDA DE UN RODAMIENTO SEGÚN SKF