El advenimiento de las computadoras electrónicas,
propició que diferentes programas de computación
basados en normas y procedimientos establecidos prácticamente, sustituyeran las tablas y reglas de cálculo
empleadas en el diseño de los engranajes durante años,
permitiendo un sustancial aumento de la rapidez y
precisión de los cálculos.
A pesar de ello, la relativa poca velocidad de los
procesadores matemáticos, el auge de
nuevos métodos de optimización. y las numerosas
combinaciones de variables que involucra el cálculo de
los engranajes, no permitían ver los complejos
procedimientos basados en cálculos numéricos como
técnicas efectivas en la determinación del engranaje
óptimo. Durante las décadas comprendidas entre los
años 50 y 60, muchos de los procedimientos para la
optimización de los engranajes empleaban como base el
método de la primera derivada de la función.
Leomar Marcano
17-06-2011 10:20
Durante las primeras dos décadas del pasado siglo, el
cálculo de transmisiones por engranajes consistía,
esencialmente, en la búsqueda de una combinación de
número de dientes y módulo, que proporcionara la
relación de transmisión deseada y la suficiente
resistencia de sus dientes mediante tablas
confeccionadas a tal efecto. Como podrá suponerse,
los diseños eran bastantes conservadores y basados
fundamentalmente en transmisiones que habían
mostrado suficiente capacidad de trabajo.
Posteriormente, entre 1925 y 1950, los trabajos en la
normalización geométrica y cálculo de la capacidad de
carga permitieron establecer las verdaderas bases para el
diseño racional de los engranajes.
Desde sus inicios, el desarrollo de las computadoras
electrónicas ha influido en gran medida en los
procedimientos de cálculo empleados en los engranajes.
Leomar Marcano
17-06-2011 10:17
A pesar de que la optimización y el diseño racional de los engranajes han sido temas de muchas investigaciones, aún siguen siendo del interés de muchos especialistas y estudiosos de los engranajes. Las razones fundamentales para este hecho están condicionadas en primer lugar a que el diseño de un engranaje es en extremo complejo debido al número de variables, limitaciones y relaciones que involucra, y por otro lado existe la particularidad de que para cada caso de optimización la función objetivo, las restricciones y las variables independientes son generalmente diferentes. En los últimos años los nuevos sistemas de computación para auxiliar al diseño (CAD) han sido empleados como alternativas para el cálculo de los engranajes, pero la variedad de sistemas y las amplias posibilidades de generación de modelos matemáticos empleados en la evaluación de esfuerzos y deformaciones requieren de una validación de sus resultados a partir de cotejarlos con los procedimientos y normas establecidos por la práctica y la experiencia de años. Es conocido que los resultados de los nuevos sistemas CAD con implementación del método de elementos finitos son generalmente muy dependientes de la forma de generación de los modelos de piezas y conjuntos diseñados por complicados procedimientos, que son tratados cuál una caja negra por los proveedores de estos potentes programas y sistemas en el mercado de la informática.
juan sucre
17-06-2011 09:17
Ante la necesidad de trabajar con estos elementos, es recomendable que se adquiera un catalogo de rodamientos de la marca que prefiera para conocer la numeración y dimensiones del rodamiento que desea indicar. En ese catalogo aparecen además valores de resistencia mecánica que son la base para los cálculos de vida útil. Estos valores ha sido obtenidos en bancos de prueba realizando numerosos ensayos y son los siguientes:
juan sucre
17-06-2011 09:08
Como regla general, si el rodamiento gira mas de 50% de su velocidad máxima de diseño, se debería llenar entre 30% a 50% del rodamiento y su mazo. Si la velocidad es menos que 50% de su diseño, se coloca mas grasa, llegando entre 50% a 65% del rodamiento y su mazo. Vemos este mismo problema en los rodamientos de los autos. Actualmente se debe engrasar los rodamientos y llenar como máximo 1/3 de la área del mazo y la tapa, dejando campo para que la grasa se expanda y permitiendo el ajuste correcto del rodamiento.
Cuando se llena el mazo con grasa, es difícil ajustar correctamente los rodamientos, y al rodar se derrite y chorrea por el reten. La prueba ASTM D-1264 de pérdida de grasa del rodamiento de vehículos utiliza 2 gramos de grasa en el rodamiento pequeño, 3 gramos en el grande y 30 gramos en el mazo.
Una vez fui a un campamento para ver un “problema” de la grasa que derretía y escurría del rodamiento de la camioneta del jefe. Era fácil observar que escurría del lado derecho mientras no escurría del lado izquierdo. Inicié un discurso con el mecánico y su ayudante. El ayudante insistía que se tiene que llenar el mazo con grasa, mientras el mecánico sabía que no se llena. Resulta que el ayudante había armado el lado derecho, utilizando tanta grasa que fue forzada a salir por el reten al calentarse.
juan sucre
17-06-2011 09:01
MARITEX es un material compuesto antifricción no metálico para cojinetes de fricción de características superiores.
MARITEX es apto para:
•Cojinetes lubricados por agua
•Cojinetes lubricados por aceite
•Cojinetes lubricados por aceite a muy alta velocidad
•Cojinetes de funcionamiento en seco (sin engrase)
•Cojinetes para vapor o agua extremadamente caliente
Los cojinetes de MARITEX tienen las siguientes ventajas:
•Duran hasta 10 veces más que el bronce fosforoso
•Reducen el desgaste del eje de acero en más de un 90%
•Resisten cargas compresivas muy elevadas
•Dimensionalmente estables
•No se funden al calor
•Resisten mas tiempo funcionando en seco
•Resisten vibraciones e impactos
•Se mecanizan con facilidad
MARITEX es un material antifricción superior a los elastómeros y polímeros de última generación. La composición del material incluye una armadura de fibras compuestas en combinación con resinas y lubricantes sólidos que proporciona resistencia y bajo coeficiente de rozamiento.
juan sucre
17-06-2011 08:50
Los rodamientos de los autos y equipos industriales están diseñados para proveer más de 65,000 horas de servicio sin falla cuando los lubricamos con la grasa correcta, en la cantidad correcta y en el momento correcto. En nuestros estudios de la industria siempre encontramos fábricas cerradas para mantenimiento. Cambian rodamientos por múltiples razones y pierden dinero.
En este resumen conoceremos las causas de fallas y explicaremos las diferencias de grasas que causan estas fallas.
• Ajuste: 16% de las fallas de rodamientos son causados por error de ajuste al instalar, revisar o hacer mantenimiento “preventivo”. Mucho de esto viene por la falta de un torquimetro, su conocimiento y su calibración. A veces el rodamiento no puede ser ajustado correctamente por exceso de grasa.
• Lubricación: 36% de las fallas de rodamientos son causados por mala lubricación. Esto puede ser por grasa inadecuada, exceso de grasa o falta de grasa. Los lúbricos que aprendieron a engrasar crucetas de camiones son los responsables de este constante problema porque se engrasa la cruceta hasta que salga la nueva grasa, pero no es correcto hacerlo con el rodamiento.
• Contaminación: 14% de las fallas de rodamientos son causadas por contaminación del medio ambiente o del trabajo. La falta o falla de retenes, la revisión luego de trabajar en el agua, la limpieza del área de trabajo y el exceso de polvo afectan la vida útil del equipo.
• Fatiga: 34% de las fallas de rodamientos son causadas por fatiga. En términos generales hablamos de los rodamientos sobrecargados, mal aplicados (rodamientos diseñados para ser usados en posición vertical e instalados horizontalmente) o falta de protección por la grasa de escasa resistencia Timken, poca adherencia, alta consistencia o pobre resistencia a los contaminantes (agua, temperatura, gases, etc.).
Daniel Lopez
17-06-2011 00:35
Tabla Factores de carga radial y empuje, para rodamientos de una hilera de bolas y ranura profunda
Daniel Lopez
17-06-2011 00:34
Tabla Duracion recomendada para Rodamientos
Daniel Lopez
17-06-2011 00:32
Selección de Rodamientos
Para la selección de un rodamiento se debe considerar la capacidad de carga. La geometría del rodamiento asegurará que se pueda instalar en forma adecuada en la máquina. Para seleccionar un rodamiento se debe tener en cuenta que uso o aplicación tendrá el mismo. Estos pueden ser:
Rodamientos que sólo resisten cargas radiales.
Rodamientos que a su vez soportan una combinación de cargas radial y de empuje.
Procedimiento para seleccionar un rodamiento de sólo carga radial.
l. Especificar la carga de diseño sobre el rodamiento, a la cual se le conoce como carga equivalente. El método para determinar la carga equivalente cuando sólo se aplica una carga radial R, considera si lo que gira es la pista interior o la exterior.
P=VR (14-S)
Al factor V se le denomina factor de rotación y tiene el valor 1.0, sí lo que gira es la pista interior del rodamiento, que es el caso normal, y V= 1.2, si lo que gira es la pista exterior.
2. Determinar el diámetro aceptable del eje, que limitará el tamaño del barreno en el rodamiento.
3. Seleccionar el tipo de rodamiento, preferiblemente de acuerdo a la tabla de “Comparación de tipos de rodamientos” anexa.
4. Especificar la duración de diseño del rodamiento, mediante la tabla “Duración Recomendada para rodamientos” anexa.
5. Determinar el factor por velocidad y el factor por duración, si se cuenta con esas tablas para el tipo seleccionado de rodamiento.
6. Calcule la capacidad de carga dinámica básica requerida. Se puede realizar con la ecuación que relaciona la carga P de un rodamiento con su duración L:
L_2/L_1 =(P_1/P_2 )^k
Donde K=3.00 para rodamientos de bolas y
K=3.33 para rodamientos de rodillos
C=P_d 〖(L_d/〖10〗^6)〗^(1/k)
donde P_d es una carga de diseño dada y L_d es una duracion de diseño dada
7. Identificar un conjunto de rodamientos probables que tengan la capacidad de carga dinámica básica requerida.
8. Seleccionar el rodamiento que tenga las dimensiones más adecuadas, el cual también incluya su costo y su disponibilidad.
9. Determinar las condiciones de montaje, tal como el diámetro del asiento de montaje y la tolerancia en el eje, diámetro de barreno de la caja y tolerancia, medios para localizar el rodamiento en dirección axial, y necesidades especiales, como sellos o blindajes.
Procedimiento para seleccionar un rodamiento de cargas radial y de empuje.
l. Suponer un valor de Y, de la tabla “Factores de carga radial y empuje, para rodamientos de una hilera de bolas y ranura profunda” anexa.
El valor Y=1.50 es razonable ya que está más o menos a la mitad del intervalo posible.
2. Calcular P = VXR + YT
3. Calcular la capacidad de carga dinámica básica C el cual puede realizarse con las siguientes ecuaciones:
L_2/L_1 =(P_1/P_2 )^k
Donde K=3.00 para rodamientos de bolas y
K=3.33 para rodamientos de rodillos
C=P_d 〖(L_d/〖10〗^6)〗^(1/k)
donde P_d es una carga de diseño dada y L_d es una duracion de diseño dada
4. Seleccionar un rodamiento probable que tenga un valor de C, cuando menos, igual al valor requerido.
5. Para el rodamiento seleccionado, determine C0.
6. Calcule T/C0.
7. De lá tabla 14-5, determinar e.
8. Si T/R mayor que e, determine Y en la tabla 14-5.
9. Si el nuevo valor de Y es distinto del supuesto en el paso 1 repetir el proceso.
10. Si T/R menor que e emplee la ecuación P=VR para calcular P, y se procede como para una carga radial pura.
Consideraciones prácticas en la aplicación de los rodamientos.
Lubricación
Las funciones de la lubricación en una unidad con rodamientos son las siguientes:
l. Proporcionar una película de baja fricción entre los elementos rodantes y las pistas del rodamiento, y en los puntos de contacto con jaulas, superficies de guía y retenes, entre otros.
2. Proteger los componentes del rodamiento contra la corrosión.
3. Ayudar a disipar el calor de la unidad con rodamiento.
4. Alejar el calor de la unidad con rodamiento.
5. Ayudar a expulsar los contaminantes y la humedad del rodamiento
Los cojinetes con contacto de rodadura usualmente se lubrican con grasa o con aceite. En las temperaturas ambientes normales (aproximadamente 70°F. 20°C), y a velocidades relativamente bajas (menores que 500 rpm). la grasa es satisfactoria. A mayores velocidades o mayores temperaturas ambientes. Se requiere lubricación con aceite, aplicado en un flujo continuo y quizá con enfriamiento externo del aceite.
Los aceites que se usan para lubricar rodamientos suelen ser aceites minerales limpios y estables. Bajo cargas ligeras y velocidades bajas. se usa aceite ligero. Las cargas mayores y las altas velocidades requieren aceites más pesados hasta el SAE 30. Un límite superior recomendado para la temperatura del lubricante es de !60•f (70°C). La elección del aceite o la grasa correctos depende de muchos factores, y entonces se debe convenir cada aplicación con el fabricante del rodamiento. En general, se debe mantener una viscosidad cinemática de 13 a 21 centistokes a la temperatura de funcionamiento del lubricante, en el rodamiento. Se deben buscar las recomendaciones del fabricante.
