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Rod odam amie ient ntos os FAG en ampues ampuesas as de lamina laminaci ción ón

Prólogo

Durante más de 100 años, la marca Durante marca FAG ha sido el sinó sinónimo nimo de alta calidad cali dad en rodamientos rodamientos de todos los tipos tipos.. FAG inic inició ió muy muy pront prontoo el diseño dise ño y la producción producción de rodarodamientos mien tos para ampue ampuesas sas de lami laminanadores y ha recopi recopilado lado una ampli ampliaa experiencia en este sector. En este catálogo se informa de ello. Los fabri fabricante cantess de lami laminador nadores es pueden encontar en este catálogo loss fu lo funda ndame mento ntoss par paraa el el cál cálcul culoo y la selección de los rodamientos. Tambiénn el mon bié montaj tajee y el man manten tenimi imient entoo se explican con detalle. Para todos aquellos aquel los funda fundamento mentoss o cuesti cuestiones ones no incluidas incluidas en este catálogo, puedenn dirigir puede dirigirse se a los expert expertos os de Schaeffler Group Industrial. Lass di La dime mens nsio ione ness y lo loss da dato toss té técn cnic icos os de los rodami rodamientos entos para lamin laminación ación se indican en la publicación FAG WL 41 140/7 140/7.. Una selecci selección ón de publicaciones FAG sobre disposiciones cion es de rodami rodamientos entos en lamina lamina-dores dor es y fun fundam dament entos os gen genera erale less relacionados con la ingeniería ingeniería de los rodamientos, p. p. ej. dimensionado, montaje montaje y desmontaje, lubricación y mantenimiento, etc, está disponible en la página 68 de este catálogo.

Prólogo

Durante más de 100 años, la marca Durante marca FAG ha sido el sinó sinónimo nimo de alta calidad cali dad en rodamientos rodamientos de todos los tipos tipos.. FAG inic inició ió muy muy pront prontoo el diseño dise ño y la producción producción de rodarodamientos mien tos para ampue ampuesas sas de lami laminanadores y ha recopi recopilado lado una ampli ampliaa experiencia en este sector. En este catálogo se informa de ello. Los fabri fabricante cantess de lami laminador nadores es pueden encontar en este catálogo loss fu lo funda ndame mento ntoss par paraa el el cál cálcul culoo y la selección de los rodamientos. Tambiénn el mon bié montaj tajee y el man manten tenimi imient entoo se explican con detalle. Para todos aquellos aquel los funda fundamento mentoss o cuesti cuestiones ones no incluidas incluidas en este catálogo, puedenn dirigir puede dirigirse se a los expert expertos os de Schaeffler Group Industrial. Lass di La dime mens nsio ione ness y lo loss da dato toss té técn cnic icos os de los rodami rodamientos entos para lamin laminación ación se indican en la publicación FAG WL 41 140/7 140/7.. Una selecci selección ón de publicaciones FAG sobre disposiciones cion es de rodami rodamientos entos en lamina lamina-dores dor es y fun fundam dament entos os gen genera erale less relacionados con la ingeniería ingeniería de los rodamientos, p. p. ej. dimensionado, montaje montaje y desmontaje, lubricación y mantenimiento, etc, está disponible en la página 68 de este catálogo.

Rodamientos de las manguetas Condiciones para el diseño

Condiciones para el diseño Los rodamientos para las manguetas de los rodillos de laminación suelen estar fuertemente cargados y sujetos a elevadas presiones específicas. Por ello, para que estos rodamientos puedan soportar con seguridad dichas cargas, deben disponer de una elevada capacidad de carga. Por otro lado, el espacio constructivo, especialmente en dirección radial, está bastante restringido, ver figura 1. El diámetro exterior de los rodamientos está limitado por el diámetro de los rodillos de laminación, menos el material eliminado al mecanizar dichos rodillos y menos el espesor de pared de la ampuesa. Su agujero corresponde al diámetro de las manguetas de los rodillos. Si la carga es muy elevada, debe existir un compromiso, por un lado, entre el diámetro de la mangueta y su resistencia a la flexión y, por otro lado, entre la altura del rodamiento y su capacidad de carga. El espacio disponible de montaje se debe utilizar, sobre todo, para acomodar los rodamientos radiales ya que, comparadas con las cargas radiales, las cargas axiales son relativamente más reducidas. Los rodamientos de rodillos tienen una capacidad de carga mayor que los rodamientos de bolas. Por ello, los rodamientos de rodillos, como los rodamientos de rodillos cilíndricos, de rodillos cónicos u oscilantes de rodillos, son la mejor opción para absorber las cargas radiales. El material para los anillos y para los elementos rodantes es acero para rodamientos templado hasta el núcleo o, en algunos casos, acero cementado.

La selección de los rodamientos para cada aplicación específica está influenciada por la frecuencia de cambio de los rodillos de laminación. Normalmente, el espesor de pared de las ampuesas debe ser modificado al rectificar los rodillos de laminación. Esta operación es más difícil con los rodamientos no desmontables como, por ejemplo, los rodamientos oscilantes de rodillos, cuyo anillo interior está ajustado con interferencia en las manguetas. En el caso de los roda-

mientos de rodillos cilíndricos, la ampuesa, junto con el anillo exterior y la corona de rodillos, puede separarse del anillo interior, que permanece ajustado en la mangueta. Los rodamientos de cuatro hileras de rodillos cónicos, o bien los rodamientos oscilantes de rodillos dispuestos en parejas, se suelen montar con ajuste deslizante en las manguetas cilíndricas. De este modo, las ampuesas pueden ser fácilmente desmontadas; sin embargo, el campo de aplicación

Altura de los rodamientos

Material para rectificar

Diámetro de rodillo Material para rectificar

Espesor de pared de la ampuesa

1: Espacio de montaje disponible

α

α

a 2 2: El juego axial “a” como función del juego radial y del ángulo de contacto α.

4

a 2

Rodamientos de las manguetas Condiciones para el diseño · Rodamientos de rodillos cilíndricos

está limitado debido a los ajustes deslizantes. Si se utilizan rodamientos radiales de rodillos cilíndricos, las cargas axiales deben ser soportadas por un rodamiento axial adicional. Los rodamientos axiales proporcionan una excelente precisión de

guiado axial debido al muy pequeño, incluso nulo, juego axial con el que se montan estos rodamientos. Por otro lado, los rodamientos radiales que deben efectuar la doble función de guía radial y axial, deben tener siempre un juego axial mayor.

La figura 2 (página 4) muestra cómo, para un juego radial definido, el juego axial depende del ángulo de contacto α . La relación juego axial/juego radial es la mayor, para los rodamientos oscilantes de rodillos.

Rodamientos de rodillos cilíndricos

muy elevada. Esta característica es especialmente importante en rodamientos, montados en grandes laminadores, que están expuestos a fuertes aceleraciones y deceleraciones, p.ej. en rodillos de retorno. Para conseguir una precisión de rotación especialmente buena, se utilizan rodamientos de rodillos cilíndricos con las pistas de rodadura del anillo interior rectificadas previamente y posteriormente acabadas y pulidas junto con el rodillo laminador, cuando el anillo interior está montado en la mangueta. La figura 4 muestra dos rodamientos de dos hileras de rodillos cilíndricos, de la serie 49. Se utilizan, principalmente, en rodillos de trabajo. Con objeto de reducir las tensiones resultantes de los posibles momentos de vuelco, los anillos del rodamiento están separados mediante anillos distanciadores, interiores y exteriores.

La capacidad de carga de estos rodamientos no es lo más importante, ya que, principalmente, deben ser adecuados para elevadas velocidades de giro. Los rodamientos de rodillos cilíndricos de la figura 5 se utilizan, generalmente, en laminadores de chapa fina y de alambre. Tienen jaulas macizas de latón o de acero. Son adecuados, no sólo para elevadas velocidades (hasta 40 m/s), sino también para absorber elevadas cargas. La sección de acabado de este tipo de laminadores funciona con velocidades de los rodillos de hasta 100 m/s y más en una sola línea. Normalmente se utilizan rodamientos de una hilera de rodillos cilíndricos. La duración de funcionamiento que puede ser alcanzada con estos rodamientos es suficiente.

4 : Rodamientos de dos hileras de rodillos cilíndricos de la serie de dimensiones 49, con separadores en los anillos interior y exterior.

5: Rodamiento de cuatro hileras de rodillos cilíndricos con jaula maciza, para elevadas velocidades de los rodillos de laminación.

Cuando se dispone de volumen constructivo, con el rodamiento de rodillos cilíndricos se alcanza una capacidad de carga más elevada. Por ello, estos rodamientos son adecuados para absorber las más altas cargas radiales y, debido a su reducido rozamiento, también son aptos para las mayores velocidades. Para disponer del máximo número posible de rodillos, especialmente en rodamientos grandes, y para que éstos tengan la máxima capacidad de carga, los rodamientos se equipan con rodillos perforados, guiados por jaulas de pasadores, figura 3. Estas jaulas constan de dos anillos que retienen lateralmente los rodillos y están conectados mediante pasadores que pasan por el centro de los rodillos. Este tipo de jaula tiene una resistencia

3: Rodamiento de cuatro hileras de rodillos cilíndricos perforados y jaula de pasadores.

5

Rodamientos de las manguetas Rodamientos axiales

Rodamientos axiales Normalmente, la ampuesa del extremo del rodillo conducido está fijada en el bastidor. Dicha ampuesa trans mite las fuerzas axiales al bastidor. Como rodamientos axiales pueden utilizarse diferentes tipos constructivos. Para elevadas cargas axiales y velocidades de rotación medias, se recomienda el empleo de rodamientos axiales de rodillos cónicos

6: Rodamiento axial de rodillos cónicos, de doble efecto, con anillo separador

7: Rodamiento de doble hilera de rodillos cónicos con gran ángulo de contacto y anillos exteriores precargados axialmente mediante muelles

8: Pareja de rodamientos axiales oscilantes de rodillos, para absorber las cargas axiales en ambos sentidos

6

(fig. 6), rodamientos radiales de doble hilera de rodillos cónicos con un gran ángulo de contacto (fig. 7), o rodamientos axiales oscilantes de rodillos (fig. 8). El rodamiento axial de rodillos cónicos tiene un anillo separador entre los discosalojamiento, cuya anchura se mecaniza de acuerdo con el juego axial deseado. Los rodamientos axiales de rodillos cónicos, los radiales de doble hilera de rodillos cónicos y los axiales oscilantes de rodillos se emplean, principalmente, en laminadores de desbaste, en laminadores de palanquilla y en laminadores en caliente de fleje. Durante el funcionamiento, únicamente una hilera de rodillos está sometida a carga puramente axial. La otra hilera está descargada. Los discos-alojamiento de los rodamientos radiales de doble hilera de rodillos cónicos y de los rodamientos axiales oscilantes de rodillos, están precargados por ambos lados con una carga mínima, por medio de muelles (figuras 7 y 8). En los laminadores de fleje, en los rodillos de chapa fina y en los laminadores de alambre, las velocidades son tan elevadas que los rodamientos axiales de rodillos cónicos y los axiales oscilantes de rodillos no pueden ser utilizados. En estos casos, las cargas axiales son absorbidas por rodamientosa bolas de contacto angular o por rodamientos rígidos a bolas. En los cilindros de apoyo de los grandes laminadores cuarto de fleje y de láminas, para soportar las cargas axiales a menudo son suficientes los rodamientos rígidos a bolas, fig. 9. En lugar de estos rodamientos pueden utilizarse los rodamientos de doble hilera de rodillos cónicos con gran ángulo de contacto. La necesaria capacidad de

carga puede obtenerse con un rodamiento considerablemente pequeño. El pequeño rodamiento de doble hilera de rodillos cónicos hace posible utilizar componentes adyacentes más pequeños, de forma que los costes de la construcción anexa puedan ser reducidos. En los rodillos de trabajo de los laminadores cuarto de fleje y en los rodillos de los laminadores dúo de lámina y de alambre, normalmente se montan rodamientos a bolas de contacto angular (fig. 10) para absorber las cargas axiales. La ampuesa del extremo motriz de los rodillos no está fijada axialmente en el bastidor; está guiada por los rodamientos axiales montados en las manguetas. Ya que las fuerzas de guiado no son demasiado elevadas, en este punto se montan rodamientos rígidos a bolas. De este modo, el ancho de la rodadura no se incrementa excesivamente. En estas aplicaciones, los rodamientos rígidos a bolas y los rodamientos a bolas de contacto angular sirven sólo para absorber cargas axiales. Con objeto de prevenir que los anillos exteriores no transmitan ninguna fuerza radial, las ampuesas deben estar mandrinadas unos pocos milímetros en los asientos de los anillos exteriores de los rodamientos (ver también la tabla 50, página 39)

9

10

9: Rodamiento rígido a bolas 10: Rodamiento a bolas de contacto angular, de dos hileras

Rodamientos de las manguetas Rodamientos de rodillos cónicos

Rodamientos de rodillos cónicos Debido a la posición inclinada de los rodillos, los rodamientos de rodillos cónicos absorben, simultáneamente, cargas radiales y axiales. En los laminadores se montan rodamientos de cuatro y de dos hileras de rodillos cónicos, figura 11, a y b. Los rodamientos de rodillos cónicos son separables. A pesar de ello, no es posible, como sucede con los rodamientos de rodillos cilíndricos, montar primero el anillo interior sobre la mangueta, ajustar después el anillo exterior en la ampuesa y, finalmente, montar ésta sobre la mangueta. El rodamiento completo debe ser montado en la ampuesa y a continuación ésta, con el rodamiento montado, debe ajustarse sobre la mangueta. Esto significa que el anillo interior del rodamiento debe tener un ajuste deslizante en la mangueta aunque, a causa de la carga circunferencial,

técnicamente debería tener un ajuste con interferencia. El ajuste deslizante induce un arrastre entre al agujero del rodamiento y la mangueta. Ello conduce al calentamiento y al desgaste de las manguetas. Sin embargo, este desgaste puede ser minimizado lubricando las superficies de contacto del anillo interior y de la mangueta, ver también la página 44. Para disponer de suficiente espacio para la grasa y para mejorar la lubricación de la mangueta, en algunos casos se disponen ranuras en espiral en el agujero del rodamiento, figura 12. Estas ranuras sirven también para recoger las partículas de abrasión del montaje. Además, el mecanizado admisible de los rodillos de trabajo debe haber sido realizado antes de que el desgaste de las manguetas haya alcanzado un punto crítico para mantener el rendimiento del rodamiento. Los grandes rodamientos de rodillos cónicos,lo mismo que los de rodillos cilíndricos, se suministran con rodillos cónicos perforados y jaulas de pasadores. Esta ejecución de jaula es necesaria para laminadores reversibles, a causa de las elevadas fuerzas de aceleración y deceleración.

A causa, especialmente, de las elevadas velocidades y las altas cargas, es necesario un ajuste con interferencia para los anillos interiores de los rodamientos. En estos casos, normalmente son preferibles los rodamientos con agujero cónico, ajustados sobre manguetas también cónicas, figura 13. De esta forma, se obtiene fácilmente el ajuste fijo necesario. El anillo interior de la ejecución mostrada en la figura 13a consta de un anillo doble y de dos anillos simples, y el anillo exterior se compone de dos anillos dobles. La figura 13b muestra otro diseño con cuatro anillos exteriores simples, separados por tres anillos distanciadores. FAG fabrica rodamientos de cuatro hileras de rodillos cónicos, tanto en medidas métricas como en dimensiones y tolerancias en pulgadas.

a

a

b b 11: Rodamiento de rodillos cónicos a: de cuatro hileras; b: de dos hileras

12: Rodamiento de cuatro hileras de rodillos cónicos con ranuras en espiral en el agujero del anillo interior

13: Rodamiento de 4. hil. de rodillos cónicos, agujero cónico y jaula de pasadores. a: Anillo exterior de 2 anillos dobles; b: Anillo exterior de 4 anillos simples

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Rodamientos de las manguetas Rodamientos de rodillos cónicos

Rodamientos de rodillos cónicos de vari as hile ras, obtu rados

Las aplicaciones de rodamientos en los rodillos de trabajo de los laminadores de fleje en frío y en caliente deben ser especialmente obturadas de forma eficaz contra grandes cantidades de agua o mezclas de refrigerantes con suciedad. Generalmente, los rodamientos de los rodillos de trabajo se lubrican con grasa. Para ahorrar los costes de la grasa y proteger el medio ambiente, los usuarios intentan reducir el consumo de grasa. Se puede alcanzar una mayor duración de vida de los rodamientos mejorando la lubricación y la limpieza del lubricante en las zonas de contacto de rodadura. Para alcanzar estos objetivos, FAG ha desarrollado los rodamientos de cuatro hileras de rodillos cónicos con obturaciones integradas, figura 14.

14: Rodamiento de cuatro hileras de rodillos cónicos, obturado

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Estos rodamientos tienen las mismas dimensiones principales que los rodamientos no obturados. Se utiliza grasa para rodamientos de alta calidad, que no debe escapar de los rodamientos, y de la que se necesita tan solo pequeñas cantidades. Las obturaciones de alojamiento se suministran con una grasa obturadora sencilla y económica. Debido a la limpieza aumentada de la película lubricante en los rodamientos obturados, generalmente éstos tienen una duración de vida mayor que los rodamientos no obturados, aunque las obturaciones integradas limitan el espacio disponible para los rodillos y, por ello, se reducen las capacidades de carga. Los rodamientos de dos hileras de rodillos cónicos, obturados, se utilizan como rodamientos axiales en los rodillos de trabajo, figura 15.

15: Rodamiento de dos hileras de rodillos cónicos, obturado

Rodamientos de las manguetas Rodamientos oscilantes de rodillos · Rodamientos axiales de rodillos cónicos para husillos de presión

Rodamientos oscilantes de rodillos En los laminadores, los rodamientos oscilantes de rodillos se utilizan, principalmente, para aplicaciones en manguetas de baja velocidad de rotación y sin especiales exigencias para la precisión de guiado axial. Como el espacio de montaje está limitado en dirección radial, se utilizan con preferencia los rodamientos oscilantes de rodillos de la series 240 y 241. Estos rodamientos tienen una altura constructiva radial reducida, figura 16. Los rodamientos oscilantes de rodillos son autoalineables; pueden absorber cargas radiales y axiales. Como el juego axial es cuatro hasta seis veces el juego radial, la precisión de guiado axial es limitada. Los rodamientos oscilantes de rodillos pueden ser utilizados para velocidades de rotación bajas y medias. La velocidad de los rodillos de laminación no debe exceder los 12 m/s. A causa de las propiedades de autoalineación de los rodamientos, las ampuesas pueden ser aseguradas en el bastidor con mucha facilidad: las desalineaciones de las ventanas del bastidor y las flexiones de las manguetas son

compensadas por los rodamientos. Las propiedades de autoalineación son también ventajosas en laminadores con bastidores pre-tensados con tirantes que, lógicamente, no pueden alinearse libremente, por lo que se precisan rodamientos oscilantes de rodillos. En aplicaciones en las que se requiere un sencillo y rápido desmontaje de los rodamientos oscilantes de rodillos de las manguetas y en donde la velocidad de los rodillos de laminación es baja, los anillos interiores se montan con ajuste deslizante en las manguetas. Del mismo modo que los rodamientos de rodillos cónicos (ver figura 12), los rodamientos oscilantes de rodillos pueden suministrarse con ranuras en espiral en el agujero del anillo interior, para aportar lubricante a las superficies en contacto (figura 17). Si el anillo interior de los rodamientos oscilantes de rodillos tiene un ajuste forzado sobre las manguetas, el montaje y el desmontaje puede facilitarse si los rodamientos tienen el agujero cónico. El método hidráulico también simplifica el montaje. Los rodamientos oscilantes de rodillos son preferibles para las disposición de rodillos flotantes, ya que pueden

compensar las considerables flexiones que se presentan en dichos rodillos. A causa del relativamente gran juego axial, los rodillos perfilados deben disponer, adicionalmente, de un rodamiento axial.

Rodamientos axiales de rodillos cónicos para husillos de presión Los rodamientos axiales de rodillos cónicos, de simple efecto, se montan frecuentemente entre el husillo de presión y la ampuesa superior, figura 18. Debido a su reducida fricción, estos rodamientos reducen las fuerzas de apriete del husillo. Esto es particularmente ventajoso en grandes bastidores y en laminadores en los que el espesor del material laminado varía con frecuencia.

a

b

16: Roda mie nto oscila nte de rodillos

17: Rodamiento oscilante de rodillos con ranuras en espiral en el agujero del anillo interior

18: Rodamientos axiales de rodillos cónicos para husillos de presión a: Ejecución sin disco de presión b: Ejecución con disco de presión

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Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Ampuesas autoalineables

La magnitud de las cargas sobre los rodamientos, hoy en dia generalmente se efectúa mediante programas de cálculo con ordenador. Especial influencia tienen el material a laminar, el tipo de rodillos de trabajo (para fleje, alambre o palanquilla) y el programa de cálculo específico. Por otra parte, las cargas de choque que se producen en la entrada de material entre los rodillos de trabajo, no se contemplan en el cálculo. La carga de los rodillos en la primera pasada puede ser más del doble que la carga constante. La magnitud de la carga punta de la primera pasada depende de la forma del material que pasa entre los rodillos y de la temperatura del mismo. Dicha carga punta de inicio es de corta duración. No obstante, no debería pasarse por alto que este tipo de tensiones pueden, ocasionalmente, afectar drásticamente la duración de vida de los rodamientos. La distribución de las cargas entre ambas posiciones de rodamientos depende del tipo de laminador, de las ampuesas y de la clase de material a laminar.

rodamientos de varias hileras, estén cargadas uniformemente, figura 19. El material a laminar pasa simétricamente entre ambas posiciones

de rodamientos y cada mangueta está cargada con 1 / 2 ~ P w. F r = 1 / 2 ~ P w

19: Ampuesas autoalineables

Fr

Ampu esas auto alineables Las ampuesas están apoyadas separadamente en el bastidor. Las cargas en los rodillos de laminación se transmiten al bastidor mediante la presión de los rodamientos (rodamientos axiales de rodillos cónicos) con superficie exterior abombada. Esto permite a las ampuesas adaptarse a la posición de las manguetas en caso de flexiones de los rodillos de laminación o de ajuste deficiente entre los mismos. Esto garantiza que todas las hileras de rodillos de los

10

Pw

20: Ampuesas autoalineables para laminadores de fleje

Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Ampuesas autoalineables

Rodillos perfilados

Es necesario distinguir entre rodillos laminadores con diferentes perfiles (p.ej. laminadores de palanquilla) y rodillos con los mismos perfiles (p.ej. laminadores de alambre). Con los rodillos con diferentes perfiles (figura 21), debe establecerse una secuencia indicando el porcentaje de tiempo y las cargas en cada perfil individual. Con ello se pueden determinar las cargas actuantes en ambas manguetas. El cálculo de la duración de vida a la fatiga se basa en las cargas medias que actúan en la mangueta más cargada.

Fr

Para los rodillos de laminar con idénticos perfiles (figura 22) las diferentes cargas en las manguetas pueden ser calculadas con el programa de laminación.

Laminador cuarto: carga máx. en la mangueta F r = 2,0 ~ P w.

Alternativamente, se pueden considerar los siguientes valores orientativos para las cargas máximas en las manguetas:

El cálculo de las cargas sobre los rodamientos para velocidades variables y diferentes cargas de laminación se describe en la página 22.

P w = carga en el rodillo laminador, relativa a un bastidor

Laminador simple: carga máx. en la mangueta F r = 0,67 ~ Pw Laminador dúo: carga máx. en la mangueta F r = 1,1 ~ P w

Fr

Pw

21: Ampuesa autoalineble: rodillos de laminación con diferentes perfiles

Pw

22: Ampuesa autoalineable: rodillos con idénticos perfiles

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Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Ampuesas rígidas

Ampuesas rígidas Ambos rodamientos están montados en alojamientos que están rígidamente conectados uno con el otro. Las flexiones de los rodillos de laminar, las desviaciones de las manguetas o las desalineaciones causan un vuelco mutuo entre los dos anillos del rodamiento. Esto no tiene influencia alguna en el cálculo del rodamiento, ya que las manguetas están apoyadas en rodamientos oscilantes de rodillos. Al utilizar rodamientos de dos o más hileras de rodillos cilíndricos, debe esperarse una distribución

Fr

desigual de la carga entre las hileras de rodillos. Mediante el procedimiento computerizado, desarrollado por FAG, para calcular la flexión del rodillo de laminar, puede determinarse con exactitud la carga individual en cada hilera de rodillos. Después, debe comprobarse si la hilera de rodillos más cargada alcanza una duración de vida a la fatiga suficiente. Las ampuesas rígidas se seleccionan, preferiblemente, para los rodillos de laminar perfilados. La distribución de las cargas de laminación entre ambas manguetas

Fr

Pw

23: Ampuesas rígidas

12

puede ser calculada como se indica en la página 11. Las ampuesas superior e inferior se precargan una contra otra de forma que no puedan adaptarse a ninguna desalineación. Esto puede causar, tanto una flexión del rodillo, como una desalineación entre ambas ampuesas relativa al eje del rodillo. La mayoría de estos bastidores están equipados con rodamientos oscilantes de rodillos (figuras 23 y 24). Si no se ha previsto un rodamiento axial separado, el rodamiento fijo es el que debe absorber las cargas axiales.

Pw

24: Bastidor precargado

Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Bastidores en voladizo

Bastidores en voladizo Los laminadores de perfiles de pequeña sección o los laminadores de alambre disponen de rodillos con un diámetro tan pequeño como sea posible. En algunos casos se utilizan los rodillos de laminar en voladizo, figura 25. Al utilizar rodamientos de varias hileras, las cargas actuantes sobre las mismas deben ser calculadas a partir de la curva elástica de flexión del rodillo: de esta manera, puede ser valorada la duración de vida a la fatiga de la hilera de rodillos más cargada. Las cargas del rodillo de laminar se distribuyen entre ambos rodamientos como sigue:

FrA

Pw

FrB

25: Rodillos en voladizo

F rA = Pw ~

a+b b Pw

F rB = F rA } P w a

b FrA

FrB

26: Esquema de cargas de la figura 25.

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Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Cálculo de la flexión de los rodillos de laminar y de las condiciones de carga en los rodamientos

Cálculo de las flexiones de los rodillos de laminar y de las condiciones de carga en los rodamientos El programa de cálculo BEARINX® puede ser utilizado para calcular el comportamiento a la flexión de diferentes rodillos de laminar elásticos, apoyados elásticamente. Las reacciones en los apoyos, las tensiones internas en los rodamientos, las tensiones equivalentes en las manguetas y otros datos importantes pueden ser impresos y representados gráficamente.

Las siguientes influencias pueden ser analizadas:

• Elasticidad de los rodillos de laminar planos o perfilados, macizos o huecos, de diferentes materiales, deformación debida a fuerzas transversales • Las cargas en las manguetas, procedentes de las fuerzas de laminado, los momentos de flexión y las fuerzas exteriores actúan sobre los rodamientos.

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• Se tienen en cuenta los apoyos de los ejes, en forma de rodamientos con elasticidad no lineal, la geometría de los rodamientos, el juego radial de los mismos, el perfil de los elementos rodantes y de las pistas de rodadura, así como las condiciones especiales de transmisión de las cargas. • Puede crearse y calcularse cualquier número de casos de carga (combinaciones carga/velocidad).

Ejemplo de cálculo de la flexión de los rodillos de laminar y de las condiciones de carga en los rodamientos

Los siguientes resultados de cálculo pueden ser impresos:

Los datos de entrada describen la forma exterior del rodillo. Las cargas en el rodillo pueden ser entradas como carga repartida o bien como cargas individuales divididas en componentes separados que, arbitrariamente distribuidos sobre la totalidad de la anchura del material a laminar, actúan sobre la tabla del rodillo. Las ampuesas se consideran sistemas que están expuestos a cargas y/o a momentos. Las propiedades autoalineables de las ampuesas deben ser tenidas en cuenta. Como rodamientos para los rodillos de laminar se emplean los rodamientos FAG de rodillos cilíndricos y los rodamientos de rodillos cónicos. Su característica elástica es no lineal.

La flexión y la inclinación del eje del rodillo en cualquier punto, las fuerzas transversales y los momentos de flexión, las tensiones, las fuerzas de reacción en los rodamientos, la elasticidad de los mismos, las condiciones de carga dentro de los rodamientos y la distribución de las tensiones en las áreas de contacto de los elementos rodantes. Basándose en las tensiones calculadas en el contacto de rodadura, BEARINX ® determina con gran precisión la duración de vida de los rodamientos.

Los sujetos del cálculo son los rodillos de trabajo y los rodillos de reenvío de un laminador cuarto en caliente. Carga: Carga en el rodillo

P w = 8 000 kN

Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Cálculo de las flexiones de los rodillos de laminar

27a: Disposición de rodamientos en el rodillo de trabajo y en el rodillo de reenvío

27b: Flexión resultante en el rodillo de reenvío en dirección YZ

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Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Cálculo de las condiciones de cargas y presiones (distribución de las presiones)

28a: Visualización de las presiones actuantes en el rodamiento de cuatro hileras de rodillos cilíndricos del rodillo de reenvío

28b: Distribución de cargas dentro del rodamiento de cuatro hileras de rodillos cilíndricos del rodillo de reenvío.

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Cálculo de las cargas sobre los rodamientos Cálculo de las condiciones de cargas y presiones (distribución de las presiones)

29a: Visualización de las presiones actuantes en el rodamiento de cuatro hileras de rodillos cónicos del rodillo de trabajo

29b: Distribución de cargas dentro del rodamiento de cuatro hileras de rodillos cónicos del rodillo de trabajo

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Dimensionado Rodamientos cargados estáticamente · Rodamientos cargados dinámicamente

El cálculo del dimensionado implica la comparación de la carga sobre el rodamiento con su capacidad de carga. Debe diferenciarse entre tensiones dinámicas y tensiones estáticas. La tensión estática implica que el rodamiento cargado es estacionario (sin movimiento relativo entre los anillos del mismo) o con rotación muy lenta. La mayoría de rodamientos están cargados de forma dinámica. Los anillos del rodamiento giran relativamente uno respecto al otro. El cálculo del dimensionado verifica la seguridad contra la fatiga prematura del material de las pistas de rodadura o de los elementos rodantes.

Rodamientos cargados estáticamente Con cargas estáticas, y como comprobación de que el rodamiento seleccionado tiene suficiente capacidad de carga, se calcula el factor estático f s . f s =

C0 P0

en donde f s Factor estático C0 Capacidad de carga estática [kN] P0 Carga estática equivalente [kN] El factor estático f s es un medida de la seguridad contra las excesivas deformaciones plásticas en las áreas de contacto de los elementos rodantes. Los rodamientos de los rodillos de laminación generalmente no están verificados frente a la seguridad estática. En este caso, sería conveniente: f s = 1,8...2 La capacidad de carga estática C 0 [kN] se indica en las tablas de medidas de los catálogos FAG para cada tipo de rodamiento. Esta carga

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(radial para rodamientos radiales y axial y centrada para rodamientos axiales) origina una presión superficial en el centro del área de contacto más cargada entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura de p0 = 4.200 N/mm2 para rodamientos a bolas, excepto rodamientos oscilantes a bolas p0 = 4.000 N/mm2 para todos los tipos de rodamientos de rodillos Bajo la carga C0 (corresponde a f s = 1), en la zona de contacto más cargada se produce una deformación permanente total, entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura, de aprox. 1/10 000 del diámetro del elemento rodante. La carga estática equivalente P0 [kN] es un valor teórico y es una carga radial para rodamientos radiales y una carga axial y centrada para rodamientos axiales. P0 provoca la misma solicitación en el centro de la zona más cargada, entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura, que la carga combinada real.

Rodamientos cargados dinámicamente El método estándar de cálculo (DIN ISO 281) para los rodamientos cargados dinámicamente está basado en la fatiga de los materiales (formación de pitting) como causa de las averías. La fórmula de la duración de vida es: L10 = L =

Θ Ι C P

p

[10 6 revoluciones]

en donde L10 = L Duración de vida nominal [10 6 revoluciones] C Capacidad de carga dinámica [kN]

P

Carga dinámica equivalente [kN] p Exponente de duración de vida L 10 es la duración de vida nominal, en millones de revoluciones, que es alcanzada o sobrepasada por, al menos, el 90 % de una cantidad suficientemente grande de rodamientos iguales. La carga dinámica equivalente P [kN] es un valor teórico y es una carga, contante en módulo, dirección y sentido, radial para rodamientos radiales y axial y centrada para rodamientos axiales. P indica la misma duración de vida que el colectivo de cargas combinadas que actúa en la realidad. P = X ~ F r + Y ~ F a

[kN]

en donde P Carga dinámica equivalente [kN] F r Carga radial [kN] F a Carga axial [kN] X Factor radial Y Factor axial Los valores de X e Y, así como la información para el cálculo de la carga dinámica equivalente de los diferentes tipos de rodamientos, puede encontrarse en los catálogos FAG y en la publicación WL 41 140/7 “Rodamientos FAG para laminadores”. Mientras que las cargas radiales que actúan sobre las manguetas pueden ser determinadas con precisión, poco se sabe de las cargas axiales, que deben ser especificadas de forma estimada. En la práctica, se han encontrado satisfactorios y con suficiente seguridad, los siguientes valores:

Dimensionado Rodamientos cargados dinámicamente

para rodillos planos (en laminadores dúo y cuarto) Carga axial = 1...2 % del esfuerzo de laminado para rodillos perfilados Carga axial = 5...10 % del esfuerzo de laminado

L

Duración de vida nominal [1 0 6 revoluciones] n Velocidad de rotación (revoluciones por minuto) [min–1 ] Mediante la conversión de la fórmula se obtiene

rodamientos a bolas, ver la tabla, figura 32 y, para rodamientos de rodillos, ver la tabla de la figura 34.

Para rodamientos radiales que absorben únicamente cargas radiales, es P = F r .

L ~ 500 ~ 331 / 3 ~ 60 Lh = n ~ 60

f L =

Para rodamientos axiales de rodillos cónicos que, por razones de diseño, sólo absorben cargas axiales, es P = F a. Para una carga puramente radial o para F a /F r < e es válido P = F r (para una hilera). Para F a /F r > e, es válido P = 0,4 ~ F r + Y ~ F a (para una hilera). e es un valor auxiliar de cálculo, ver catálogo FAG. El exponente de duración de vida es diferente para rodamientos a bolas que para rodamientos de rodillos. p = 3 p ar a r od am ie nt os a b ola s p=

10 para rodamientos de 3 rodillos

Cuando la velocidad de rotación del rodamiento es constante, la duración de vida puede ser expresada en horas Lh10 = Lh =

L ~ 106 [h] n ~ 60

en donde L h1 0 = L Duración de vida nominal [h]

Lh = 500

Θ Ι

p

C P

en f L C P f n

1

~

33 / 3 n

o bien

Ί Ί p

Lh = 500

p

331 / 3 C ~ n P

en donde

f L =

Ί p

Lh 500

coeficiente dinámico,

f L = 1 para una duración de vida de 500 horas.

f n =

Ί p

331 / 3 n

La ecuación para la duración de vida puede verse de forma simplificada.

Factor de velocidad,

f n = 1 para una velocidad de 33 1 / 3 min –1 . Para los valores de f n para

C ~ f n P

donde Coeficiente dinámico Capacidad de carga dinámica [kN] Carga dinámica equivalente [kN] Factor de velocidad

Coeficiente dinámico f L

El valor f L , que se asigna a un rodamiento correctamente dimensionado, es un valor empírico, obtenido en aplicaciones prácticas reales idénticas o similares de rodamientos. Los datos usuales para el cálculo y los valores de f L se indican en la tabla, figura 30. Para la conversión de f L en la duración de vida nominal Lh , ver la figura 31 para rodamientos a bolas y la figura 33 para los rodamientos de rodillos.

30: Valores orientativos de f L y datos para el cálculo Punto de aplicación

Valores de f L

Datos para el cálculo

Laminadores

1...3

Reductores para laminadores Caminos de rodillos motorizados

3...4

Cargas medias de laminado; velocidad (valores de f L según el tipo de laminador y el programa) Momento nominal; velocidad nominal

2,5...3,5

Peso del material, choques; Velocidad de laminado

19

Dimensionado Coeficiente dinámico f L y factor de velocidad f n para rodamientos a bolas

31: Valores de f L para rodamientos a bolas Lh

f L

h

Lh

f L

h

Lh

f L

h

Lh

f L

h

Lh

f L

h

100 110 120 130 140

0,585 0,604 0,621 0,638 0,654

420 440 460 480 500

0,944 0,958 0,973 0,986 1

1 700 1 800 1 900 2 000 2 200

1,5 1,53 1,56 1,59 1,64

6 500 7 000 7 500 8 000 8 500

2,35 2,41 2,47 2,52 2,57

28 000 30 000 32 000 34 000 36 000

3,83 3,91 4 4,08 4,16

150 160 170 180 190

0,669 0,684 0,698 0,711 0,724

550 600 650 700 750

1,03 1,06 1,09 1,12 1,14

2 400 2 600 2 800 3 000 3 200

1,69 1,73 1,78 1,82 1,86

9 000 9 500 10 000 11 000 12 000

2,62 2,67 2,71 2,8 2,88

38 000 40 000 42 000 44 000 46 000

4,24 4,31 4,38 4,45 4,51

200 220 240 260 280

0,737 0,761 0,783 0,804 0,824

800 850 900 950 1 000

1,17 1,19 1,22 1,24 1,26

3 400 3 600 3 800 4 000 4 200

1,89 1,93 1,97 2 2,03

13 000 14 000 15 000 16 000 17 000

2,96 3,04 3,11 3,17 3,24

48 000 50 000 55 000 60 000 65 000

4,58 4,64 4,79 4,93 5,07

300 320 340 360 380

0,843 0,862 0,879 0,896 0,913

1 100 1 200 1 300 1 400 1 500

1,3 1,34 1,38 1,41 1,44

4 400 4 600 4 800 5 000 5 500

2,06 2,1 2,13 2,15 2,22

18 000 19 000 20 000 22 000 24 000

3,3 3,36 3,42 3,53 3,63

70 000 75 000 80 000 85 000 90 000

5,19 5,31 5,43 5,54 5,65

400

0,928

1 600

1,47

6 000

2,29

26 000

3,73

100 000

5,85

n

f n

32: Valores de f n para rodamientos a bolas n

f n

min –1

20

n

f n

min –1

min –1

n

f n

min –1

n

f n

min –1

10 11 12 13 14

1,49 1,45 1,41 1,37 1,34

55 60 65 70 75

0,846 0,822 0,8 0,781 0,763

340 360 380 400 420

0,461 0,452 0,444 0,437 0,43

1 800 1 900 2 000 2 200 2 400

0,265 0,26 0,255 0,247 0,24

9 500 10 000 11 000 12 000 13 000

0,152 0,149 0,145 0,141 0,137

15 16 17 18 19

1,3 1,28 1,25 1,23 1,21

80 85 90 95 100

0,747 0,732 0,718 0,705 0,693

440 460 480 500 550

0,423 0,417 0,411 0,405 0,393

2 600 2 800 3 000 3 200 3 400

0,234 0,228 0,223 0,218 0,214

14 000 15 000 16 000 17 000 18 000

0,134 0,131 0,128 0,125 0,123

20 22 24 26 28

1,19 1,15 1,12 1,09 1,06

110 120 130 140 150

0,672 0,652 0,635 0,62 0,606

600 650 700 750 800

0,382 0,372 0,362 0,354 0,347

3 600 3 800 4 000 4 200 4 400

0,21 0,206 0,203 0,199 0,196

19 000 20 000 22 000 24 000 26 000

0,121 0,119 0,115 0,112 0,109

30 32 34 36 38

1,04 1,01 0,993 0,975 0,957

160 170 180 190 200

0,593 0,581 0,57 0,56 0,55

850 900 950 1 000 1 100

0,34 0,333 0,327 0,322 0,312

4 600 4 800 5 000 5 500 6 000

0,194 0,191 0,188 0,182 0,177

28 000 30 000 32 000 34 000 36 000

0,106 0,104 0,101 0,0993 0,0975

40 42 44 46 48

0,941 0,926 0,912 0,898 0,886

220 240 260 280 300

0,533 0,518 0,504 0,492 0,481

1 1 1 1 1

0,303 0,295 0,288 0,281 0,275

6 500 7 000 7 500 8 000 8 500

0,172 0,168 0,164 0,161 0,158

38 000 40 000 42 000 44 000 46 000

0,0957 0,0941 0,0926 0,0912 0,0898

50

0,874

320

0,471

1 700

0,27

9 000

0,155

50 000

0,0874

200 300 400 500 600

Dimensionado Coeficiente dinámico f L y factor de velocidad f n para rodamientos de rodillos

33: Valores de f L para rodamientos de rodillos Lh

f L

h

Lh

f L

h

Lh

f L

h

Lh

f L

h

Lh

f L

h

100 110 120 130 140

0,617 0,635 0,652 0,668 0,683

420 440 460 480 500

0,949 0,962 0,975 0,988 1

1 700 1 800 1 900 2 000 2 200

1,44 1,47 1,49 1,52 1,56

6 500 7 000 7 500 8 000 8 500

2,16 2,21 2,25 2,3 2,34

28 000 30 000 32 000 34 000 36 000

3,35 3,42 3,48 3,55 3,61

150 160 170 180 190

0,697 0,71 0,724 0,736 0,748

550 600 650 700 750

1,03 1,06 1,08 1,11 1,13

2 400 2 600 2 800 3 000 3 200

1,6 1,64 1,68 1,71 1,75

9 000 9 500 10 000 11 000 12 000

2,38 2,42 2,46 2,53 2,59

38 000 40 000 42 000 44 000 46 000

3,67 3,72 3,78 3,83 3,88

200 220 240 260 280

0,76 0,782 0,802 0,822 0,84

800 850 900 950 1 000

1,15 1,17 1,19 1,21 1,23

3 400 3 600 3 800 4 000 4 200

1,78 1,81 1,84 1,87 1,89

13 000 14 000 15 000 16 000 17 000

2,66 2,72 2,77 2,83 2,88

48 000 50 000 55 000 60 000 65 000

3,93 3,98 4,1 4,2 4,31

300 320 340 360 380

0,858 0,875 0,891 0,906 0,921

1 1 1 1 1

100 200 300 400 500

1,27 1,3 1,33 1,36 1,39

4 400 4 600 4 800 5 000 5 500

1,92 1,95 1,97 2 2,05

18 000 19 000 20 000 22 000 24 000

2,93 2,98 3,02 3,11 3,19

70 000 80 000 90 000 100 000 150 000

4,4 4,58 4,75 4,9 5,54

400

0,935

1 600

1,42

6 000

2,11

26 000

3,27

200 000

6,03

n

f n

34: Valores de f n para rodamientos de rodillos n

f n

min –1

n

f n

min –1

min –1

n

f n

min –1

n

f n

min –1

10 11 12 13 14

1,44 1,39 1,36 1,33 1,3

55 60 65 70 75

0,861 0,838 0,818 0,8 0,784

340 360 380 400 420

0,498 0,49 0,482 0,475 0,468

1 800 1 900 2 000 2 200 2 400

0,302 0,297 0,293 0,285 0,277

9500 10000 11000 12000 13000

0,183 0,181 0,176 0,171 0,167

15 16 17 18 19

1,27 1,25 1,22 1,2 1,18

80 85 90 95 100

0,769 0,755 0,742 0,73 0,719

440 460 480 500 550

0,461 0,455 0,449 0,444 0,431

2 600 2 800 3 000 3 200 3 400

0,270 0,265 0,259 0,254 0,25

14000 15000 16000 17000 18000

0,163 0,16 0,157 0,154 0,151

20 22 24 26 28

1,17 1,13 1,1 1,08 1,05

110 120 130 140 150

0,699 0,681 0,665 0,65 0,637

600 650 700 750 800

0,42 0,41 0,401 0,393 0,385

3 600 3 800 4 000 4 200 4 400

0,245 0,242 0,238 0,234 0,231

19000 20000 22000 24000 26000

0,149 0,147 0,143 0,139 0,136

30 32 34 36 38

1,03 1,01 0,994 0,977 0,961

160 170 180 190 200

0,625 0,613 0,603 0,593 0,584

850 900 950 1 000 1 100

0,378 0,372 0,366 0,36 0,35

4 600 4 800 5 000 5 500 6 000

0,228 0,225 0,222 0,216 0,211

28000 30000 32000 34000 36000

0,133 0,13 0,127 0,125 0,123

40 42 44 46 48

0,947 0,933 0,92 0,908 0,896

220 240 260 280 300

0,568 0,553 0,54 0,528 0,517

1 200 1 300 1 400 1 500 1 600

0,341 0,333 0,326 0,319 0,313

6 500 7 000 7 500 8 000 8 500

0,206 0,201 0,197 0,193 0,19

38000 40000 42000 44000 46000

0,121 0,119 0,117 0,116 0,114

50

0,885

320

0,507

1 700

0,307

9 000

0,186

50000

0,111

21

Dimensionado Cálculo ampliado de la duración de vida modificada

Vel oc idad de rota ción y ca rga vari able s P2

Si, en rodamientos cargados dinámicamente, la velocidad de rotación y la carga varían con el tiempo, este efecto puede tenerse en cuenta al calcular la carga equivalente. Para estos casos, la carga dinámica equivalente P se obtiene de:

Ί 3

3

P = P1 ~

n1 q1 q 3 n + P2 ~ 2 ~ 2 ...[kN] ~ nm 100 nm 100

Carga P [ kN ]

P

P1

P4

nm

Velocidad n [ min-1 ]

3

n3 n2

q1

q2

q3

100%

q4 Porcentaje de tiempo q

q1 q + n2 ~ 2 + ...[ min–1] 100 100

Para simplificar, en la fórmula se ha indicado el exponente 3 tanto para rodamientos a bolas como para rodamientos de rodillos. Si la carga es variable pero la velocidad es constante: P=

n4

n1

y la velocidad media de rotación nm, de : nm = n1 ~

P3

3

P1 ~

q1 100

3

+ P2 ~

q2

Pmax P P Carga

Pmin

[ kN ] Tiempo

+ ... [ kN ]

100

A velocidad de rotación constante, si la carga aumenta de forma lineal de un valor P mín hasta un valor P máx : P=

Pmin + 2Pmax 3

[ kN ]

El valor medio de la carga dinámica equivalente no debe ser empleado para el cálculo de la duración de vida modificada (ver página 23). Los períodos, durante los cuales actúa el mismo tipo de cargas sobre los rodamientos, deben ser resumidos y las sumas parciales deben ser introducidas en el cálculo de L hnm . La duración de vida modificada puede, entonces, ser calculada mediante la fórmula de la página 28.

22

Cálculo de la duración de vida modificada La duración de vida nominal L o Lh puede desviarse más o menos de la duración de vida alcanzable de los rodamientos. La ecuación L = (C/P) p tiene en cuenta tan solo una de las condiciones de funcionamiento: la carga. Pero la duración de vida alcanzable depende también de un número de otras influencias como, p. ej. el espesor

de la película lubricante, la limpieza en dicha película, los aditivos y el tipo de rodamiento. Por ello, la norma DIN ISO 281:1993-01 ha introducido, adicionalmente a la duración de vida nominal, la duración de vida modificada , pero no se han indicado valores para el factor que considera las condiciones de funcionamiento.


Duración de vida modificada

Según DIN ISO 281, la duración de vida modificada L na puede obtenerse de la siguiente fórmula: L na = a 1 ~ a 2 ~ a 3 ~ L [10 6 revoluciones] o bien expresada en horas L hna = a 1 ~ a 2 ~ a 3 ~ L h [h ] en donde L na Duración de vida modificada [1 0 6 revoluciones] L hna Duración de vida modificada [h] a 1 Factor para la probabilidad de supervivencia a 2 Factor para el material a 3 Factor para las condiciones de funcionamiento, en especial la lubricación L Duración de vida nominal [1 0 6 revoluciones] L h Duración de vida nominal [h]

Factor a 1 para la probabilidad de supervivencia

Duración de vida nominal modificada y ampliada

Las averias producidas a causa de la fatiga están sometidas a leyes estáticas; por este motivo, debe ser tenido en cuenta el factor de supervivencia para el cálculo de la duración de vida a la fatiga. Normalmente se cuenta con el 90% del factor de supervivencia (corresponde a una probabilidad de avería del 10 %). La duración de vida L 10 es la duración de vida nominal. El factor a 1 se emplea cuando se desea obtener probabilidades de supervivencia entre el 90 % y el 99 %, ver tabla 35.

Diversas y sistemáticas investigaciones de laboratorio, así como la experiencia acumulada en múltiples experiencias prácticas, permiten hoy cuantificar el efecto de diferentes condiciones de funcionamiento sobre la duración de vida alcanzable de los rodamientos.

Factor a 2 para el material

El factor a 2 tiene en cuenta las características del material y de su tratamiento térmico. La norma permite factores a2 > 1 para rodamientos de acero con especialmente buena limpieza.

Factor a 3 para las condiciones de funcionamiento

El factor a 3 considera las condiciones de funcionamiento, especialmente el estado de la lubricación a la velocidad de servicio y la temperatura de funcionamiento. DIN ISO 281:1993-01 aun no indica valores para este factor.

35: Factor a 1 Probabilidad de supervivencia %

90

95

96

97

98

99

Factor a1

1

0,62

0,53

0,44

0,33

0,21

Los factores de duración de vida modificada a 2 y a 3, que tienen en cuenta las influencias de las características especiales de los materiales y del estado de la lubricación, fueron introducidos en DIN ISO 281 en 1977, per no fueron cuantificados. Por esta razón, muchos fabricantes de rodamientos han desarrollado su propio método para el cálculo de la duración de vida modificada. Estos métodos tienen en cuenta el hecho de que la influencia de las características del material y la lubricación son independientes. Hace algunos años, FAG publicó un método de cálculo del factor a 23 , para la determinación de la duración de vida alcanzable. Este método de cálculo muestra también que los rodamientos son resistentes bajo ciertas condiciones de funcionamiento. Para una estandarización y una mayor posibilidad de comparación con el cálculo de la duración de vida de otros fabricantes de rodamientos, FAG introdujo en DIN ISO 281, anexo 1, un proceso de cálculo con el cual la duración de vida modificada y ampliada L nm podía ser determinada.

23


Cáculo ampliado de la duración de vida mo difi ca da

El método de cálculo descrito en DIN ISO 281, hoja 1:2003-4 para determinar la duración de vida modificada y ampliada, se deriva de los diferentes métodos desarrollados por muchos fabricantes de rodamientos. La duración de vida modificaday ampliada se deduce de Lnm = a 1 ~ aDIN ~ L [1 06 revoluciones]

La carga límite de fatiga Cu tiene en cuenta la fatiga límite en el material de las pistas de rodadura. El coeficiente de contaminación e C describe el incremento de las tensiones causadas por la contaminación en el rodamiento. P es la carga dinámica equivalente.

Coificiente de duración de vida a DIN

El procedimiento de cálculo estandarizado para la comprobación de a DIN tiene en consideración las siguientes influencias: • la carga del rodamiento • el estado de la lubricación (tipo y viscosidad del lubricante, aditivos, velocidad, tamaño del rodamiento) • el límite de fatiga del material • el tipo de rodamiento • las condiciones ambientales (contaminación del lubricante)

P = X ~ F r + Y ~ F a [kN] en donde F r Carga radial [kN] F a Carga axial [kN] X Fa cto r r ad ia l Y Fact or ax ial La relación de viscosidades κ es la medida de la formación de la película de lubricante, ver página 26.

y a DIN = f (e C ~ C u /P, κ ) L hnm = a 1 ~ a DIN ~ L h [h] en donde a 1 Coeficiente para la probabilidad de supervivencia (ver tabla 35) a DIN Coeficiente para las condiciones de funcionamiento L Du ra ció n d e vid a n om in al [10 6 revoluciones] L h Duración de vida nominal [h]

t ν40 ν

n dm ν1 κ

P eC Cu

Cuando las influencias varían durante el tiempo de servicio, los valores de Lhnm deben ser determinados para cada período individual con condiciones de funcionamiento constantes. La duración de vida modificada y ampliada total debe calcularse, en base a estos valores, mediante la fórmula de la página 28.

P

Temperatura de servicio Viscosidad nominal Viscosidad de servicio Velocidad de servicio Diámetro medio Viscosidad de referencia Relación de viscosidades Carga dinámica equivalente Coeficiente de contaminación Carga límite de fatiga

Cu

eC

aDIN

36: Esquema para la determinación de aDIN

24

t

n

ν40

dm

ν

ν

1

κ = ν / ν1


Carga límite de fatiga C u

Coeficiente de contaminación e C

Según DIN ISO 281/A2 el coeficiente de duración de vida a xyz depende de la relación entre el límite de fatiga del material de las pistas de rodadura σ u y la tensión σ indicada. La tensión determinante para la fatiga en la pista de rodadura depende fundamentalmente de la distribución interior de la carga en el rodamiento y del desarrollo de la tensión en el contacto de máxima carga de la rodadura. Bajo condiciones ideales de contacto, se obtiene el límite de fatiga, para los aceros más usuales de los rodamientos, con una presión de Hertz de, aproximadamente, 2.200 N/mm 2. La determinación de C u se ha establecido en DIN ISO 281 hoja 1, basada en una presión de contacto de 1.500 N/mm2. Lo mismo que la capacidad de carga estática C0, según DIN ISO 76, la carga límite de fatiga C u ha sido definida como aquella carga bajo la cual se alcanza el límite de fatiga σ u del material del rodamiento, en el punto de contacto más cargado. De manera que la relación σ u/ σ puede ser determinada, en buena aproximación, como funciónde Cu / P. En la determinación de C u se ha de tener en cuenta: • el tipo constructivo, el tamaño y la geometría interior del rodamiento • el perfilado de los elementos r od an te s y d e l as p is ta s d e rodadura • la calidad de fabricación • el límite de fatiga del material

Cuando el lubricante se contamina con suciedad de partículas, el arrollado de las mismas puede producir indentaciones permanentes en las pistas de rodadura. En dichas huellas se crean elevadas sobretensiones locales que disminuyen la duración de vida de los rodamientos. Este efecto es tenido en cuenta mediante el coeficiente de contaminación e C.

Los valores de las cargas límite de fatiga se indican en la publicación FAG WL 41 140/7.

Para valores del coeficiente e C , ver la tabla 37. La reducción de la duración de vida causada por partículas sólidas en la

película lubricante depende de • el tipo, tamaño, dureza y cantidad de partículas • el espesor de la película lubricante (relación de viscosidades κ ) • el tamaño del rodamiento Las valores indicados son válidos para la contaminación con partículas sólidas. Otros tipos de suciedad, como p. ej. agua u otros fluidos, no pueden ser considerados en este caso . Con una elevada contaminación (e C → 0) pueden producirse fallos por desgaste ; la duración de vida del rodamiento estaría considerablemente por debajo de la duración calculada.

37: Coeficiente de contaminación e C

Grado de contaminación

Máxima limpieza

Coeficiente e C D pw < 100 mm

D pw ≥ 100 mm

1

1

0,8 hasta 0,6

0,9 hasta 0,8

0,6 hasta 0,5

0,8 hasta 0,6

0,5 hasta 0,3

0,6 hasta 0,4

0,3 hasta 0,1

0,4 hasta 0,2

0,1 hasta 0

0,1 hasta 0

0

0

Tamaño de partículas del orden del espesor de la película lubricante Limpieza elevada

Aceite filtrado mediante filtros muy finos Rodamientos obturados y engrasados Limpieza normal

Aceite filtrado mediante filtros muy finos Rodam. con tapas de protectoras y engrasados Ligera suciedad

Ligera suciedad en el aceite lubricante Suciedad típica

Rodamiento contaminado, con abrasión de otros elementos Fuerte suciedad

Entorno de los rodamientos muy sucio Rodamientos insuficientemente obturados Suciedad muy fuerte

D pw = Diámetro primitivo; en lugar de Dpw puede utilizarse el diámetro medio del rodamiento dm = (D + d)/2.

25


Relación de viscosidades κ

La relación de la viscosidades κ sirve como medida de la calidad de la película lubricante. κ es la relación entre la viscosidad cinemática ν del lubricante, a la temperatura de funcionamiento, y la viscosidad de referencia ν 1 . κ = ν / ν 1 La viscosidad de referencia ν 1 se obtiene del diagrama 38 en función del diámetro medio del rodamiento d m = (D + d)/2 y de la velocidad de funcionamiento n. La viscosidad de funcionamiento ν de un aceite lubricante, se obtiene del diagrama 39, V-T, en función de la temperatura de funcionamiento t y de la viscosidad (nominal) del aceite, a +40° C. En el caso de las grasas lubricantes, para ν se aplica la viscosidad de funcionamiento del aceite base. Recomendaciones para la viscosi-

dad del aceite y para la selección de aceites, ver página 31. En los rodamientos sometidos a grandes cargas, con grandes áreas deslizantes, la temperatura en el área de contacto de los elementos rodantes es 20 K más alta que la temperatura medible en el anillo estacionario (sin influencia de ningún calentamiento exterior).

Consideración de los aditivos-EP

Con una relación de viscosidades κ < 1 y un coeficiente de contaminación e C ≥ 0,2, se puede contar con el valor de κ = 1, utilizando lubricantes EP probados por su eficacia. La eficacia de los aditivos debe ser acreditada, bajo las condiciones de una suciedad elevada (coeficiente de contaminación e C < 0,2). La acreditación de dicha eficacia puede ser realizada en una aplicación real o en el banco

El coeficiente de duración de vida a DIN puede obtenerse de los diagramas 40 a hasta 40 d, en la página 27, para rodamientos radiales a bolas (arriba, izquierda), radiales de rodillos (arriba, derecha), axiales a bolas (abajo, izquierda) y axiales de rodillos (abajo, derecha). Para κ > 4 hay que considerar el valor κ = 4. Para κ < 0,1, este procedimientode cálculo no debe aplicarse.

2

500

5

120 110 100 90

1 0

1 - ]

i n m [ n

2

m s m

100

a i c n e r e f e r

e d d a d i s o c s i V

50

o i c i v r e s e d a r u t a r e p m e T

5 0 0 1 0 0 0

20

2 0 0 0 5 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 5 0 0 0 0 1 0

10 5

0 0 0 0

10

20

1 5 0 1 0 0 6 0 0

8

4 6 0

70 ] C ° [ t

2 0 0

3

3 0 2 2 0 2 1 0

60

5 1 0 0 0 6 8

50

4 6

40

3 2 2 2

30

1 5 1 0

20

10 50

100

200

Diámetro medio del rodamiento d m =

38: Viscosidad de referencia ν1

26

5 0

Viscosidad [mm2 /s] a 40 °C

80

2 0

1 0 0

1 ν

≤

Diagrama de valores para el coeficiente de duración de vida a DIN

1 000

200

comprobador de rodamientos FE 8, según DIN 51819-1. Cuando se cuenta con el valor κ = 1, en los aditivos-EP hay que limitar el coeficiente de duración de vida a DIN 3. Se puede contar con este valor, siempre que κ real del valor calculado aDIN ( κ ) sea mayor que 3.

500 1 000 D+d mm

4

6 8 10 20 30 40 60 100 Viscosidad de servicio ν [mm2 /s]

2

39: Diagrama V-T para aceites minerales

200 300


κ = 4

50

2

1

0,8

0,6

0,5

κ =4

50

aDIN

2

1

0,8

aDIN

20

0,4

10

20

0,6

10 0,3

5

5

2

2

0,5

0,2 1

0,4

1

0,5

0,15

0,3

0,5

0,2 0,2

0,2 0,1

0,1

0,005

0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

0,5

1

2

0,1

0,1

5

0,005

0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

0,5

1

2

5

eC · Cu

eC · Cu

P

P

a: a DIN para rodamientos radiales a bolas

b: a DIN para rodamientos radiales de rodillos

κ = 4

50

0,15

2

1

0,8

0,6

κ = 4

50

aDIN

2

aDIN

20

1

20 0,5

10

10

5

5

0,8

0,6

0,4

2

2 0,3

1

0,2

0,5

0,5

0,5

0,4 0,3

0,2

0,2

0,15 0,2

0,15 0,1

0,1

0,005

0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

c: a DIN para rodamientos axiales a bolas 40: Coeficiente de duración de vida aDIN

0,5

1

2

5

0,1

0,005

0,1

0,01

0,02

0,05

0,1

0,2

0,5

1

2

5

eC · Cu

eC · Cu

P

P d: a DIN para rodamientos axiales de rodillos

27


Cálculo ampliado de la duración de vida mo difi ca da pa ra cond icio ne s de funcionamiento variables

Para aplicaciones en las que la carga y otros parámetros de influencia en la duración de vida son variables, la duración de vida modificada y ampliada (Lhnm1 , L hnm2 ,...) puede ser calculada separadamente para cada período individual de funcionamiento q [%] con condiciones de servicio constantes. Para el tiempo total de funcionamiento, el cálculo ampliado de la duración de vida modificada se ef ectúa mediante la fórmula Lhnm =

100 q1 L hnm1

28

+

q2 q3 + + ... L hnm2 L hnm3

Límites para el cálculo de la duración de vida

Igual que el primer método de cálculo de duración de vida, el cálculo ampliado de la duración de vida modificada tiene en cuenta únicamente la fatiga del material como causa de las averías. La duración de vida modificada y ampliada obtenida puede corresponder a la duración de vida real sólo si la dur ación de vida del lubricante, la duración de vida de otros componentes (p.ej. las obturaciones) o la duración de vida limitada por el desgaste son, por lo menos, tan pr olongadascomo la duración de vida a la fatiga del rodamiento.

Cálculo de rodamientos con PC

El programa de cálculo B EARINX ® combina unas nuevas y amplias opciones de cálculo con una cómoda y sencilla interfaz de WINDOWS. Esto es particularmente provechoso debido al rápido análisis paramétrico y a la importación automática de datos entre los módulos individuales de cálculo, así como a una extensa base de datos de rodamientos. El cálculo con BEARINX® emplea la más alta precisión en las opciones de cálculo disponibles hoy que se describen, p. ej. en DIN ISO 281, hoja 4. El programa tiene en cuenta la influencia de las desalineaciones, el juego de funcionamiento y las cargas en los rodamientos.

Lubricación Lubricación con grasa

En los rodamientos de las manguetas, el lubricante (lo mismo que en otros rodamientos) debe formar una película con suficiente capacidad de carga, que prevenga el contacto metal-metal, entre los componentes del rodamiento, que podría dañar sus superficies. El espesor y la capacidad de carga de la película lubricante depende de la viscosidad del aceite, del tamaño y la velocidad de rotación del rodamiento y de las propiedades del lubricante. Además, el lubricante debe proteger los componentes del rodamiento contra la corrosión. También, debe lubricar los labios de las obturaciones (retenes obturadores) y rellenar los intersticios de las obturaciones de laberinto. Ya qu e la func ión del lu br ican te es diferente para las obturaciones que para los rodamientos, es recomen-

dable lubricar los rodamientos y las obturaciones por separado y seleccionar el lubricante adecuado para cada función. Sin embargo, en muchos casos esta solución no puede ser llevada a la práctica a causa del riesgo de equivocar una grasa con otra (peligro de mezclas), gestión de stocks más complicada, etc.

Lubricación con grasa Cuando las condiciones de funcionamiento lo permiten, la grasa es el lubricante adecuado para los rodamientos de las manguetas, debido a su sencillez como obturador y a su facilidad para el reengrase. Las empresas de aceites minerales fabrican un gran número de grasas especiales para rodamientos.

Estas grasas difieren considerablemente en su composición y en sus propiedades, dificultando la selección de la grasa adecuada para cada aplicación. FAG ofrece una variedad de grasas especialmente apropiadas para rodamientos, bajo la marca “Grasas FAG Arcanol para rodamientos”. La tabla 41 muestra una selección de grasas para rodamientos y sus propiedades. Para aplicaciones específicas, recomendamos consultar los datos exactos de la grasa con el fabricante de la misma. Es conocida la idoneidad de las grasas FAG Arcanol para diferentes tipos de rodamientos. No obstante, el proveedor debe comprobar la idoneidad de grasas desconocidas. En caso necesario, FAG puede desarrollar pruebas de funcionamiento para nuestros clientes.

41: Selección de grasas para rodamientos y sus propiedades Tipo de grasa Espesante

Jabó n d e lit io

ConsisNotas especiales tencia y ejemplos de aplicación (clase NLGI)

3

gras a p ara roda mien tos universales, largo reengrase, p.ej. en motores eléctricos buena grasa obturadora

FAG

Rango de temperaturas

Idoneidad para la velocidad

Idoneidad ComportaPropiedades para miento frente antilas cargas al agua corrosivas

°C

Viscosidad del aceite base a 40° C mm 2/s

} 30...+140

80

media

media

estable muy buena hasta +90° C

Arcanol MULTI3

(L71V)

Jabó n de 2 litio/calcio con aditivos EP

cond icon es de ser vici o LOAD220 } 20...+140 difíciles, p.ej. en rodillos (L215V) de apoyo y rodillos de trabajo, espec. en rodam. de rodillos cónicos obturados

ISO-VG 220

alta

alta


Jabó n de lit io 2 con aditivos EP

cond icon es de ser vici o difíciles, especialm. altas velocidades, rodam. de rodillos cónicos obturados

MULTITOP } 40...+150

85

muy alta

alta


Jabó n de 2 litio/calcio con aditivos EP

cond ici ones de ser vici o muy difíciles, p.ej.para altas cargas de impactos

LOAD400 } 20...+140

400

media

muy alta


Jabó n d e 2 litio/calcio con aditivos E P

ext rema dame nte dif ícil es LOAD1000 } 20...+140 condiciones de servicio, (L223V) cargas muy a ltas de impactos, p.ej. plataformas elevadoras

ISO-VG 1000

baja

muy alta


(L135V)

(L186V)

29

Lubricación Lubricación con grasa

Selección de la grasa en función de la velocidad y de la carga

Las tensiones debidas a la velocidad pueden ser estimadas mediante el valor característico de velocidad k a ~ n ~ d m , en donde k a Factor de tipo de rodamiento (ver diagrama 42) n Velocidad de funcionamiento en min –1 d m Diámetro medio del rodamiento; d m = (D+d)/2 d A gu je ro d el r od am ie nt o [ mm ] D D iá me tr o e xt er io r d el rodamiento [mm] Una medida de la carga específica es la relación P/C, en donde P Carga dinámica equivalente [kN] (ver catálogos) C Capacidad de carga dinámica [kN] (ver catálogos) La tabla, figura 42, puede ser utilizada para determinar qué tipo de grasa es adecuada para cada condición de funcionamiento específica.

En aplicaciones que implican elevadas velocidades, junto con altas cargas, la temperatura puede verse incrementada, lo que requeriría una grasa particularmente resistente a la temperatura o bien medidas especiales de refrigeración. Deben tenerse en cuenta los límites superiores de la grasa lubricante para la carga y la velocidad; esta información puede obtenerse de los fabricantes del aceite mineral de base o consultando a FAG. Otras condiciones de funcionamiento

Para la selección de la grasa lubricante debe tenerse en cuenta también la posición del eje del rodillo. Con rodillos verticales o inclinados existe el peligro de que, a causa de la gravedad, la grasa escape de los rodamientos y de las ampuesas. Por este motivo, se recomienda disponer de placas deflectoras por debajo de los rodamientos y elegir una grasa particularmente adhesiva

Campo N

0,9

0,6

Condiciones de funcionamiento normales. Grasas para rodamientos K según DIN 51825

0,6

0,4

0,3

0,2

Campo HL

Cargas elevadas. Grasas para rodamientos KP según DIN 81825 u otras grasas adecuadas Campo HN

Elevadas velocidades. Grasas para rodamientos a alta velocidad. Para tipos de rodamientos con k a > 1 Grasas KP según DIN 51825 u otras grasas adecuadas Val ore s de k a

ka = 1 ka = 2 ka = 3

R od am ie nt os r íg id os a bo la s, ro da mi en to s a bo la s d e c on tacto angular, rodamientos de cuatro puntos de contacto, cargados radialmente, rodamientos de rodillos cilíndricos R od am ie nt os o sc il an te s d e r od il lo s, ro da mi en to s d e rodillos cónicos R od am ie nt os d e ro di ll os c il ín dr ic os q ue s op or ta n ca rg as axiales, rodamientos axiales de rodillos cónicos

e t n e m l a i d a r s o d a g r a c s o t n e i m a d o r a r a p C / P

HL 0,15

0,1

0,09

0,06 N 0,04

0,06 HN 0,03 0,02 50 000

0,02

e t n e m l a i x a s o d a g r a c s o t n e i m a d o r a r a p C /

100 000

42: Selección de grasas según la relación de cargas P/C y el valor característico de velocidad k a ~ n ~ dm

30

y resistente para este tipo de aplicación (clase de consistencia 3 o, mejor aun, clase 2) Otro criterio para la selección de la grasa es el reengrase . Si se necesitan grandes cantidades de grasa para los rodamientos y para las obturaciones, o si existen largos conductos de lubricación (p.ej. en sistemas de lubricación centralizada), deben seleccionarse grasas con un buen comportamiento de fluencia y que puedan ser bombeadas sin dificultades como, p.ej. las grasas de la clase de consistencia 1 o 2. En entornos húmedos y con largos períodos de parada, los rodamientos de las manguetas están expuestos a corrosión , debida al agua de condensación. Por ello, para estas aplicaciones las grasas empleadas deben tener especiales propiedades anticorrosivas. La tabla de la figura 43 muestra una vista general de los criterios antes mencionados.

200 000

400 000

0,013 P 1 000 000

Lubricación Lubricación con grasa · Lubricación con aceite

43: Criterios para la elección de una grasa lubricante Cr ite rios pa ra la elección de un a grasa lub rican te

Car ac te rís ticas d e la grasa lub rica nte

Esfuerzo del rodamiento

Valor característico de velocidad Relación de cargas

Selección de la grasa según el diagrama 42 y la tabla 41

Condiciones de funcionamiento

Posi ció n de l eje del r od ami en to

G rasa de la cla se de con sist en ci a 3, grasas más blandas requieren reengrases más frecuentes

Reengrase frecuente

Buena capacidad de bombeo, clase de consistencia 1 o 2 para sistemas de lubricación centralizada Grasa resistente al batanado, cuya duración de ser vicio y propiedades lubricantes son conocidas

Lubricación de por vida Condiciones ambientales

Temperaturas extremas

Grasa cuya duración de servicio se corresponde con la temperatura de funcionamiento; con reengrase continuo, pueden seleccionarse grasas que resistan las temperaturas de funcionamiento, al menos un corto período de tiempo, pero que no deban solidificarse

Contaminación por cuerpos extraños Corrosión a causa de agua de condensación

Grasa rígida, clase de consistencia 3 Grasas emulsionadas (p.ej. grasas de litio o litio/calcio)

Corrosión por salpicaduras de agua

Grasas repelente al agua (p.ej. grasas de complejo de calcio o litio/calcio)

Lubricación con aceite Requisitos para la viscosidad

En función de la velocidad de los rodamientos y de su tamaño, el aceite lubricante debe tener una cierta viscosidad, a la temperatura de funcionamiento, con objeto de formar una película lubricante con suficiente capacidad de carga y lograr alcanzar su duración de servicio. La viscosidad de referencia ν 1 se determina con la ayuda de la figura 38. Para una duración de servicio normal, los rodamientos con pequeñas porciones de movimientos deslizantes, la viscosidad de funcionamiento ν debe ser, al menos, igual a la viscosidad de referencia ν 1 . Los tipos de rodamientos con una cinemática desfavorable (rodamientos de rodillos cargados axialmente, grandes rodamientos con baja

velocidad y elevadas cargas) requieren siempre aditivos eficaces. Si la película lubricante formada en el rodamiento no es la adecuada, estos aditivos crean una película separadora límite en las áreas de cont act o entre elementos rodantes/pistas de rodadura, eleme ntos rodantes/jaula y elementos rodante s/bordes de guiado de los anillos. Otras características necesarias

La mayoría de aceites lubricantes para rodamientos son aceites minerales que contienen aditivos que mejoran sus propiedades. Estos aditivos aportan, por ejemplo, una mejor estabilidad frente a la oxidación, mejoran las propiedades anticorrosivas de los aceites y reducen la formación de espuma.

Los aditivos EP (extrema presión) son importantes cuando P/C > 0,15 y la viscosidad de funcionamiento ν es menor que la viscosidad de referencia ν 1. Para aplicaciones en las que los rodamientos están sometidos a grandes tensiones térmicas, existen aceites lubricantes resistentes a las altas temperaturas y al envejecimiento. En algunos aceites, que tienen un favorable comportamiento V-T, su viscosidad varía menos con la temperatura que la viscosidad de aceites normales. Para las extremadamente altas temperaturas se prefieren los aceites minerales, ya que éstos son más resistentes al envejecimiento. La idoneidad de los aceites para aplicaciones específicas debe ser verificada por comparación con experiencias prácticas o determinada en ensayos.

31

Lubricación Lubricación con aceite · Diseño del sistema de lubricación

Métodos de lubricación con aceite

La lubricación por circulación de aceite es el método de lubricación que permite, para el rango de velocidades normales de las manguetas, no solo una lubricación segura, sino también la refrigeración de los rodamientos y la evacuación de las partículas contaminantes y del agua de los rodamientos. En las rodaduras de las manguetas se ha previsto la refrigeración del lubricante en aplicaciones • con pérdidas de energía en el propio rodamiento, es decir con elevadas cargas y altas velocidades, • con calentamiento de las manguetas a través de fuentes externas de calor • o bien con una insuficiente disipación de calor. La lubricación por inyección de aceite, en la que el lubricante es inyectado a presión directamente en el rodamiento a través de inyectores laterales, es adecuada cuando el sistema de circulación de aceite no es suficiente para refrigerar los rodamientos. La lubricación por inyección de aceite permite extremadamente altas velocidades. Tanto este sistema de lubricación como la circulación de aceite requieren algunas inversiones en conexiones de entrada y de salida, bombas, filtros, cárter de lubricante y enfriadores de aceite. En la lubricación por baño de aceite, el reducido espacio lateral de las ampuesas permite acumular sólo pequeñas cantidades de aceite. A causa de esto, el aceite es solicitado fuertemente y envejece con rapidez. Por ello, o el aceite debe ser cambiado con frecuencia, o bien puede emplearse un aceite sintético estable al envejecimiento.

32

En la lubricación por niebla de aceite, una corriente de aire comprimido transporta el aceite pulverizado hasta la boquilla, junto al rodamiento. Allí, las partículas de aceite, en forma de gotas, son introducidas en el rodamiento. Ello asegura que durante el arranque del rodamiento y/o en caso de breves disfunciones del sistema de lubricación, todas las áreas funcionales serán suministradas adecuadamente de aceite. Con rodillos horizontales, la posición de los agujeros de drenaje de aceite en la ampuesa se selecciona de tal manera que el elemento rodante más bajo quede sumergido hasta la mitad en el baño de aceite. La constante sobrepresión creada por la corriente de aire en la ampuesa y las fugas de aire a través de las obturaciones incrementa el efecto obturador. Las fugas de aire normalmente contienen partículas de aceite pulverizado, que pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. Con la lubricación aire-aceite, el lubricante es introducido intermitentemente por una unidad de dosificación en el conducto de lubricación y transportado al interior del rodamiento mediante una corriente de aire. El aceite no está pulverizado. Por ello, pueden utilizarse aceites para engranajes, con elevada viscosidad y con aditivos EP. Lo mismo que la lubricación por niebla de aceite, la corriente de aire mejora la eficacia de las obturaciones. El volumen de aire puede seleccionarse entre amplios límites. Para la lubricación aire-aceite también es necesario disponer un cárter de aceite.

Diseño del sistema de lubricación Cantidad de grasa

Los rodamientos y los soportes deben ser engrasados de la siguiente forma: • Los rodamientos deben rellenarse de grasa en su totalidad, para asegurar que todas las áreas funcionales tienen grasa. • En los soportes, el espacio junto a los rodamientos debe rellenarse de grasa, de forma que la grasa que escape del rodamiento puede acomodarse fácilmente en ese espacio. De esta manera, una cantidad no excesiva de grasa circula a través del rodamiento. • Para rodamientos con baja velocidad (n ~ d m < 50 000 min–1 ~ mm), los alojamientos deben llenarse completamente de grasa. El rozamiento del lubricante es, en este caso, insignificante. Peeríodos de reengrase para lubricación con grasa

El período exacto de relubricación o de renovación de la grasa dependen de las tensiones soportadas por el lubricante a causa del rozamiento en el rodamiento o de la velocidad de funcionamiento. No obstante y, especialment e en las aplicaciones enlas manguetas, debe prestarse mucha atención a las condiciones ambientales y a la eficacia de las obturaciones. Si las obturaciones no son las adecuadas, la humedad, las salpicaduras de agua y otras partículas de suciedad podrían exigir una drástica reducción de los períodos de reengrase.

Lubricación Diseño del sistema de lubricación

Conducciones de lubricante

Para una lubricación efectiva, es de gran importancia la conducción de la grasa o del aceite. El lubricante debe alcanzar con seguridad las zonas de contacto y de rodadura del rodamiento. En la lubricación con grasa, la excesiva cantidad de la misma debe poder escapar con facilidad. Las obturaciones también deben ser lubricadas con efectividad. Lubricación con grasa

Los rodamientos de cuatro hileras de rodillos, que soportan los cilin-

dros horizontales, deben suministrarse de lubricante en dos puntos, figura 44. Los rodamientos a bolas que soportan las cargas axiales (figura 44 a, derecha) pueden ser integrados en el sistema general de lubricación, aunque también pueden ser lubricados separadamente. Los rodamientos axiales de rodillos cónicos (figura 44 a, izquierda) deben lubricarse por separado y sus requisitos de lubricación son más exigentes. Los rodamientos a bolas de contacto angular de dos hileras también deben ser lubricados separadamente. Si las ampuesas no deben ser desmontadas para el rectificado de los

rodillos de laminación (ajuste librede los anillos interiores), los rodamientos pueden reengrasarse a través de las manguetas. Los rodamientos de rodillos cónicos de varias hileras, obturados, están embalados en origen y lubricados con la grasa más adecuada para cada aplicación específica. Con la correcta cantidad y distribución de grasa en el rodamiento, se puede alcanzar una muy larga duración de servicio. Recomendamos disponer de agujeros de drenaje en ambos lados del rodamiento, para que las obturaciones del mismo estén expuestas a la humedad lo menos posible.

a) Manguetas con disposición de rodamientos de cuatro hileras de rodillos cilíndricos, con rodamientos axiales

b) Manguetas con disposición de rodamientos de cuatro hileras de rodillos cónicos 44: Diseño del sistema de lubricación para rodamientos de cuatro hileras de rodillos (lubricación con grasa)

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Lubricación por niebla de aceite, lubricación aire-aceite

Lubricación por niebla de aceite o aire-aceite

Lubricación por niebla de aceite o aire-aceite Ventilación

Ventilación


Nivel de aceite

45: Sistema de lubricación por niebla de aceite o aire-aceite para ampuesas con rodamientos de cuatro hileras de rodillos cilíndricos y rodamientos axiales

Lubricación por niebla de aceite o aire-aceite Ventilación

Ventilación

Nivel de aceite


Nivel de aceite

46: Sistema de lubricación por niebla de aceite o aire-aceite para ampuesas con un rodamiento de cuatro hileras de rodillos cónicos

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Lubricación por circulación de aceite o por inyección de aceite

47: Entrada y salida del aceite para la lubricación por circulación del mismo

48: Entrada y salida del aceite para la lubricación por inyección del mismo

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Tolerancias de los rodamientos para laminadores

Tolerancias de los rodamientos para laminadores Tolerancias de los rodamientos axiales y radiales en medidas métricas (tolerancias normales)

Medida nominal mm

Tolerancias μm Anillo int eri or Vdmp

Anillo ext eri or

Anillo s int eri or y ext eri or VBs = V Cs

V Dmp

Rodamientos radiales

Rodamientos axiales

más de más de más de

50 hasta 80 hasta 120 hasta

80 120 150

0 0 0

–15 –20 –25

0 0 0

–13 –15 –18

0 0 0

–19 –22 –25

0 0 0

–150 –200 –250



180 250 315

0 0 0

–25 –30 –35

0 0 0

–25 –30 –35

0 0 0

–25 –30 –35

0 0 0

–250 –300 –350



400 500 630

0 0 0

–40 –45 –50

0 0 0

–40 –45 –50

0 0 0

–40 –45 –50

0 0 0

–400 –450 –500

más de 630 hasta 800 más de 800 hasta 1 000 más de 1 000 hasta 1 250

0 0 0

–75 –100 –125

0 0 0

–75 –100 –125

0 0 0

–75 –100 –125

0 0 0

–750 –1 000 –1 250

más de 1 250 hasta 1 600 más de 1 600 hasta 2 000

0 0

–160 –200

0 0

–160 –200

0 0

–160 –200

0 0

–1 600 –2 000

Tolerancias de los rodamientos de cuatro hileras de rodillos cónicos con medidas en pulgadas (tolerancias normales)

Medida nominal mm

Tolerancias μm Anillo int eri or V dmp

más de 76,2 más de 304,8 más de 609,6 más de 914,4 más de 1 219,2

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hasta 304,8 hasta 609,6 hasta 914,4 hasta 1 219,2

0 0 0 0 0

Anillo ext eri or V Dmp

+25 +51 +76 +102 +127

0 0 0 0 0

+25 +51 +76 +102 +127

Anillos int eri or y ext eri or VBs = VCs

±1 524 ±1 524 ±1 524 ±1 524 ±1 524

Tolerancias de los rodamientos para laminadores · Partes adyacentes Ajustes

Símbolos de tolerancia

Diámetro exterior

An cho

D

B s, C s Anchura medida en un punto de los anillos interior y exterior V Bs = B s - B, V Cs = C s - C Desviación de la anchura simple de los anillos interior y exterior respecto a la medida nominal

DIN ISO 1132, DIN 620 Diámetro del agujero

Ds Diámetro del agujero d Medida nominal diámetro del agujero ds Diámetro simple del agujero dmp =

dpsmax + d psmin 2

Diámetro medio del agujero en un plano radial dpsmáx Diámetro máximo del agujero en un plano radial dpsmin Diámetro mínimo del agujero en un plano radial Vdmp = d mp - d Desviación del diámetro medio del agujero respecto a la medida nominal

Ajustes Rodamientos radiales

Los anillos interiores de los rodamientos radiales están sometidos a carga circunferencial durante el funcionamiento. Por ello, dichos anillos interiores deben montarse sobre las manguetas, si es posible, con ajuste forzado. Por razones de montaje, esto no es posible con los rodamientos de cuatro hileras de rodillos cónicos con agujero cilíndrico, que deben montarse con ajuste deslizante. También los anillos interiores de los rodamientos oscilantes de rodillos y de rodillos cilíndricos deben montarse con ajuste deslizante, si la velocidad de los rodillos de

Dmp =

Medida nominal del diámetro exterior Diámetro exterior simple Dpsmax + Dpsmin 2

Diámetro exterior medio en un plano radial Dpsmáx Diámetro exterior máximo en un plano radial dpsmin Diámetro exterior mínimo en un plano radial VDmp= D mp - D Desviación del diámetro exterior medio respecto a la medida nominal

laminación es reducida y se desea una sencilla extracción de los rodamientos de las manguetas. Los anillos exteriores de los rodamientos radiales están sometidos a una carga puntual. En estos casos no es es necesario un ajuste forzado y los anillos pueden montarse en las ampuesas con ajuste deslizante. Los anillos exteriores quedan fijados en dirección axial mediante las tapas de las ampuesas.

Rodamientos axiales

Los rodamientos, dispuestos para el guiado axial tanto de los rodillos de laminación como de las ampuesas, están sujetos a cargas axiales

de forma que los anillos interiores pueden ser montados con ajuste deslizante sobre las manguetas. En algunas aplicaciones, los rodamientos axiales se ajustan en un casquillo para facilitar el montaje. En estos casos, es suficiente un ajuste ligero. Los discos-alojamiento de los rodamientos axiales de rodillos cónicos están ligeramente ajustados en las ampuesas. Los anillos exteriores de todos los demás rodamientos que deban aportar una fijación axial, deben estar montados libremente en dirección radial. Por ello, al agujero del alojamiento debe ser mayor que el diámetro exterior del anillo exterior de estos rodamientos.

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