Rótulas y cabezas de articulación SKF

Rótulas y cabezas de articulación

SKF

Rótulas

y

cabezas

de

articulación

S

K

F

Índice

Made by SKF®_{significa excelencia. Simboliza nuestro} empeño continuo por lograr la calidad total en todo lo que hacemos. Para los que utilizan nuestros productos, ”Made by SKF” representa tres ventajas principales. Fiabilidad – gracias a productos modernos y eficientes, basados en nuestros conocimientos de aplicaciones en todo el mundo, materiales optimizados, diseños que miran al futuro y las técnicas de producción más avanzadas. Rentabilidad de la inversión – como resultado de la favorable relación entre la calidad de nuestros productos, el servicio prestado, y el precio de compra del producto. Liderazgo del mercado – que usted podrá conseguir aprovechando las ventajas de nuestros productos y servicios. Mayor duración de servicio y menor tiempo improductivo, así como una mejor producción y calidad de los productos son la clave para una colaboración fructífera.

1

Cuando se requiere autoalineamiento ... 4

Cuando la flexibilidad merece la pena ... 6

Una gama incomparable ... 9

Rendimiento para múltiples aplicaciones... 12

2

Selección del tamaño de la rótula ... 16

Capacidades de carga ... 16

Duración... 17

Carga ... 18

Carga dinámica equivalente ... 18

Carga estática equivalente ... 20

Cargas admisibles para cabezas de articulación .... 20

Tamaño necesario de la rótula ... 21

Carga específica de la rótula ... 21

Velocidad media de deslizamiento ... 21

Duración nominal ... 24

Combinaciones de superficie de contacto que requieren mantenimiento: acero/acero y acero/bronce... 24

Combinación de superficie de contacto libre de mantenimiento: acero/compuesto bronce sinterizado ... 26

Combinación de superficie de contacto libre de mantenimiento: acero/tejido PTFE ... 27

Combinación de superficie de contacto libre de mantenimiento: acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio ... 28

Velocidad de deslizamiento y carga variables ... 29

Ejemplos de cálculo ... 30

Fricción ... 35

Aplicación de las rótulas ... 36

Fijación radial de las rótulas ... 36

Fijación axial de las rótulas ... 40

Obturaciones... 43

Diseño de la disposición de las rótulas para un fácil montaje y desmontaje ... 46

Lubricación ... 48

Rótulas que requieren mantenimiento ... 48

Rótulas libres de mantenimiento... 48

Cabezas de articulación que requieren mantenimiento .. 50

Cabezas de articulación libres de mantenimiento ... 50

Mantenimiento ... 51 Montaje ... 52 Rótulas ... 52 Cabezas de articulación... 54 Desmontaje ... 55 Rótulas ... 55 Cabezas de articulación... 55

1

2

3

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3

Rótulas radiales que requieren mantenimiento ... 58

General ... 58

Rótulas acero/acero con dimensiones métricas ... 62

con dimensiones en pulgadas ... 66

con aro interior prolongado... 70

Rótulas radiales libres de mantenimiento ... 72

General ... 72

Rótulas con superficie de contacto de acero/compuesto bronce sinterizado ... 76

acero/tejido PTFE ... 78

acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio ... 82

Rótulas de contacto angular ... 86

General ... 86

Rótulas libres de mantenimiento con superficie de contacto de acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio ... 90

Rótulas axiales ... 92

General ... 92

Rótulas libres de mantenimiento con superficie de contacto de acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio ... 94

Cabezas de articulación que requieren mantenimiento ... 96

General ... 96

Cabezas de articulación acero/acero con rosca hembra ...100

con rosca hembra para cilindros hidráulicos ...102

con rosca macho ...104

con vástago cilíndrico para soldar ...106

con vástago rectangular para soldar ...108

Cabezas de articulación acero/bronce con rosca hembra ...110

con rosca macho ...112

Cabezas de articulación libres de mantenimiento ...114

General ...114

Cabezas de articulación libres de mantenimiento con rosca hembra, acero/compuesto bronce sinterizado ...118

con rosca macho, acero/compuesto bronce sinterizado ...120

con rosca hembra, acero/tejido PTFE ...122

con rosca macho, acero/tejido PTFE ...124

con rosca hembra, acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio ...126

con rosca macho, acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio ...128

Soluciones especiales y productos relacionados ...130

Rótulas para automoción ...130

Rótulas para ferrocarriles ...130

Rótulas y cabezas de articulación para aplicaciones aeronáuticas ...131

Cojinetes de fricción cilíndricos y con pestaña ...132

Láminas y discos de fricción axiales ...133

El Grupo SKF – una compañía mundial ... 134

Información de los productos . . . 4

Recomendaciones . . . 16

Datos de los productos . . . 57

Rótulas radiales que requieren mantenimiento . . . 58

Rótulas radiales libres de mantenimiento . . . 72

Rótulas de contacto angular . . . 86

Rótulas axiales . . . 92

Cabezas de articulación que requieren mantenimiento . . . 96

Cabezas de articulación libres de mantenimiento . . . 114

Soluciones especiales y productos relacionados . . . 130

Ventajas para el usario Página ... 16 Página ... 57

Cuando se requiere

autoalineamiento

Los errores de alineación ya no son un problema

La fiabilidad de funcionamiento es muy elevada incluso cuando un diseño se hace más compacto: no se producirá sobrecarga ni tensión en las aristas

Fig.

Rótulas

Las rótulas son componentes mecáni-cos estandarizados y listos para ser montados que se auto-alinean y permi-ten la ejecución de movimientos de ali-neación multi-direccional. El aro inte-rior tiene un diámetro exteinte-rior convexo y el aro exterior presenta la correspon-diente superficie interior cóncava (➔fig. ). Las fuerzas que actúan en la rótula pueden ser estáticas o bien producirse cuando la rótula realiza movi-mientos oscilantes de inclinación o rotación a velocidades relativamente lentas.

Las ventajas inherentes en el diseño de las rótulas comportan que en la práctica:

• Los errores de alineación o desali-neación angular no son influyentes. • La deformación durante el

funciona-miento de los componentes que la rodean no afectan.

• No producen tensiones en las aristas ni exceso de tensión en los compo-nentes adyacentes.

• Se aumenta la fiabilidad de funciona-miento de las construcciones ligeras. • Unas tolerancias de producción razo-nablemente amplias permiten el uso de construcciones soldadas que favorecen los costes.

Ventajas para el usuario Página ... 16 Página ... 57

1

Las deformaciones causadas durante el funcionamiento no tienen influencia alguna

Cabezas de articulación

Las cabezas de articulación constan de una cabeza de biela con vástago integral formando un soporte y una rótula radial estándar (➔fig. ). Se utilizan principalmente en los extremos de un pistón o en cilindros hidráulicos y neumáticos para unir el cilindro a los componentes asociados.

Características del diseño Página ... 16 Página ... 57

Cuando la flexibilidad

merece la pena

SKF deberían constituir la primera elección para una economía de diseño total. Se trata de los productos con los últimos adelantos y una gran gama de diseños, series y dimensiones.

Tanto si se precisa una rótula muy grande como una cabeza de articula-ción pequeña, ambas las encontrará en SKF y le ofrecerán:

• Una larga duración. • Un mantenimiento simple.

• Una alta fiabilidad de funcionamiento. Su fácil sustitución también está ga-rantizada puesto que todas las rótulas y cabezas de articulación SKF son productos estandarizados. Ni que decir tiene que están disponibles en todo el mundo, gracias a la organización global de SKF.

No sólo las consideraciones econó-micas recomiendan las rótulas y cabe-zas de articulación de SKF sino tam-bién sus características de diseño sin igual. A continuación se apuntan algu-nas de las ventajas que ofrecen. Diseños robustos y reconocidos Las rótulas y cabezas de articulación de SKF ofrecen el rendimiento necesa-rio para satisfacer las exigencias de la aplicación. Se han seleccionado los diseños, materiales y calidad de fabri-cación para una larga duración y fiabi-lidad. SKF sigue la filosofía de ”Montar y olvidarse”.

Superficies de contacto de fácil mantenimiento para cargas pesadas Las rótulas acero/acero de SKF cons-tan de superficies de contacto de alta resistencia de acero de rodamiento que se han fosfatado y tratado con un lubricante de puesta en marcha. Sus principales áreas de uso son las siguientes:

• Elevadas cargas estáticas • Elevadas cargas alternativas • Alta frecuencia de movimientos

osci-lantes o de alineación

También son relativamente insensibles a la contaminación y a las altas tempe-raturas. Estas ventajas tienen un pre-cio, en este caso la necesidad de man-tenimiento.

Sin embargo, para que resulte más fácil, están provistas de orificios y ranu-ras de lubricación tanto en el aro inte-rior como exteinte-rior de todas las rótulas (a excepción de unos tamaños peque-ños). Para mejorar aún más la lubrica-ción, todas las rótulas con un diámetro exterior de 150 mm y superiores incor-poran el ”sistema multi-ranura” en la superficie deslizante del aro exterior. Las cabezas de articulación acero/-bronce de SKF también requieren man-tenimiento, aunque las especificacio-nes son menos exigentes que en el caso de las cabezas acero/acero, pues-to que las propiedades de funciona-miento en casos puntuales son mejores. El sistema multi-ranura

Con el sistema de multi-ranura, SKF tiene la respuesta al problema de defi-ciente suministro de lubricante en rótu-las acero/acero, que predomina en rótu-las rótulas que deben realizar movimien-tos menores bajo cargas muy eleva-das de dirección constante. El sistema multi-ranura ofrece las siguientes ven-tajas:

• Mejora el suministro de lubricante a la zona de carga.

• Amplia el almacenamiento de lubri-cante en la rótula.

• Permite la relubricación bajo carga. • Permite intervalos de relubricación

más amplios.

• Ofrece espacio para que se deposi-ten los contaminantes y partículas de desgaste. Rótula radial Rótula de contacto angular Rótula axial Cabeza de articulación con rosca hembra Cabeza de articulación con rosca macho Cabeza de articulación con vástago para soldar

1

distribución de lubricante en la zona más cargada y por consiguiente pro-longa la duración y/o los intervalos de lubricación.

Superficies de contacto de larga duración y sin mantenimiento Toda libertad, incluso la libertad de mantenimiento, tiene un precio. En este caso se trata de un coste único: el precio de compra. Una vez instala-das, las rótulas y cabezas de articula-ción libres de mantenimiento compen-san con creces un precio inicial ligera-mente superior, puesto que los costes de mantenimiento serían muy superio-res a la diferencia de precio; pero no se requiere mantenimiento, o se redu-ce al mínimo. Para poder ofreredu-cer liber-tad de mantenimiento en el mayor número de aplicaciones, SKF produce rótulas y cabezas de articulación con distintas superficies de contacto (en parte depende del tamaño):

• Acero/compuesto bronce sinterizado • Acero/tejido PTFE

• acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio

En las dos primeras combinaciones, se trata de acero con revestimiento de cromo duro.

Los materiales libres de manteni-miento no son tan duros como el acero y en consecuencia se deforman más cuando se someten a cargas. Estas rótulas son más sensibles a las cargas alternativas o ”pulsatorias” (alta fre-cuencia), de modo que en tales circun-stancias deberían utilizarse rótulas acero/acero. Las rótulas y cabezas de articulación libres de mantenimiento se han diseñado para ser utilizadas cuan-do:

• Las cargas pueden ser pesadas y de dirección constante.

• La fricción sea baja y constante. • La relubricación sea imposible o no

deseable. Superficies de contacto de larga duración y sin mantenimiento Compuesto bronce sinterizado Tejido PTFE Poliamida reforzada con fibra de vidrio

Características del diseño Página ... 16 Página ... 57

Libre elección de materiales

Normalmente las rótulas SKF de acero de rodamiento son siempre la respuesta correcta, pero en condiciones medio-ambientales difíciles, puede que las rótulas SKF de acero inoxidable libres de mantenimiento sean más indicadas, o puede ponerse en contacto con el departamento de ingeniería de aplica-ciones SKF, el cual le asesorará sin ningún compromiso.

Con o sin obturaciones

SKF también le permite elegir en lo relativo a obturaciones. Los tamaños más populares de las rótulas estándar están disponibles con y sin obturacio-nes. Las rótulas con obturaciones le dan la oportunidad de solucionar muchos problemas de sellado simple-mente utilizando rótulas estándar, con lo que ahorra espacio y sobre todo gastos. En entornos normales, la obtu-ración de doble labio protege con efi-cacia las superficies de contacto frente a contaminantes. Si las condiciones medioambientales son complicadas, deberían tomarse en consideración las obturaciones SKF de alto rendimiento del diseño LS (➔página 44). La fiabili-dad de funcionamiento de la disposi-ción de las rótulas aumentará en gran medida en un beneficio para los fabri-cantes y para sus clientes.

Amplia gama de temperaturas de funcionamiento

Nada es imposible. Esta observación resultará evidente para cualquiera que crea tener un problema relacionado con la temperatura. El uso de las rótu-las y cabezas de articulación SKF solucionará casi todos los problemas, puesto que la gama es de –50 a +300 °C.

Mantenimiento mínimo

”Montar y olvidarse” se aplica a menu-do a las rótulas y cabezas de articula-ción SKF, pero no siempre. Puesto que muchas disposiciones de las rótulas están sujetas a cargas tan pesadas y circunstancias medioambientales difí-ciles, exigen mantenimiento. Con las rótulas SKF, dichas exigencias quizá no sean tan acuciantes. ¿Por qué? Porque hay cinco combinaciones dis-tintas de superficie de contacto y por-qué SKF también ofrece rótulas con obturaciones. Por si no fuera suficien-te, SKF también suministra los lubri-cantes adecuados y prácticamente todo tipo de obturaciones.

Amplia gama

La gama SKF empieza por rótulas con un diámetro de 4 mm y la gama de cabezas de articulación cubre casi todos los requisitos normales. En el apartado siguiente se presentará más información.

Libre elección de materiales Rótulas de acero de rodamiento para condiciones normales y, para ambientes difíciles, rótulas de acero inoxidable

Con o sin obturaciones

Muchos problemas de sellado pueden resolverse de manera económica y ahorran-do espacio con el uso de las rótulas con obturaciones estándar SKF –50 +300 N N N SKF

Amplia gama admisible de temperaturas de funcionamiento

Las rótulas sin obturaciones de acero/acero pueden operar a temperaturas desde –50 a +300 °C

Mantenimiento mínimo

El sistema de multi-ranura amplía extraordi-nariamente los intervalos de mantenimiento en el caso de las rótulas acero/acero

Visión global de los productos Página ... 16 Página ... 57

1

Una gama incomparable

Todos los productos que aparecen aquí pertenecen a la gama estándar de SKF.

• Rótulas radiales que requieren mantenimiento

• Rótulas libres de mantenimiento • Rótulas de contacto angular • Rótulas axiales

• Cabezas de articulación acero/acero que requieren mantenimiento

• Cabezas de articulación acero/bronce que requieren mantenimiento

• Cabezas de articulación libres de mantenimiento

Si la gama estándar no resulta ade-cuada, SKF puede producir rótulas especiales, siempre que las cantida-des requeridas permitan que su fabri-cación sea económica. Un diseño a medida para satisfacer las exigencias particulares de la aplicación. Nada supone excesivos problemas.

GEG .. ES GEG .. ES-2RS GE .. E GEH .. ES GEH .. ES-2RS GEM .. ES GEM .. ES-2RS GE .. ES GE .. ES-2RS GEZ .. ES GEZ .. ES-2RS

Rótulas radiales que requieren mantenimiento

GE .. TGR

GE .. TG3A-2RS GEZ .. TE-2RS GE .. C GE .. CJ2 GE .. TE-2RS GE .. TA-2RS GEH .. C GEH .. TE-2RS GEP .. FS GEC .. TA-2RS GEC .. FSA

Rótulas radiales libres de mantenimiento

GAC .. F GAC .. T GAC .. SA GAZ .. SA

Rótulas de contacto angular

GX .. F GX .. T Rótulas axiales Bajo demanda Bajo demanda Bajo demanda Bajo demanda Visión global de los productos Página ... 16 Página ... 57

Visión global de los productos Página ... 16 Página ... 57 Caption heading

1

SIJ .. ES SIR .. ES SIQG .. ES SI(L)KAC .. M SA(L)KAC .. M

Cabezas de articulación con mango roscado que requieren mantenimiento

SC .. ES SCF .. ES

Cabezas de articulación con vástago para soldar que requieren manteni-miento SI(L)KB .. F SA(L)KB .. F SI(L)A .. TE-2RS SA(L)A .. TE-2RS SI(L) .. TE-2RS SA(L) .. TE-2RS SI(L) .. C SA(L) .. C

Cabezas de articulación con vástago libres de mantenimiento Identificación de combinaciones de superficie de contacto libres de mantenimiento

Sufijo Superficie de contacto

C compuesto bronce sinterizado

F poliamida reforzada con fibra de vidrio T tejido PTFE, incrustado en resina fenólica

o epoxídica

Áreas de aplicación Página ... 16 Página ... 57

Rendimiento para múltiples

aplicaciones

Larga duración, gran fiabilidad, mante-nimiento mínimo y una gran gama de productos son fuertes argumentos a favor de las rótulas y cabezas de arti-culación SKF. Puesto que beneficia tanto al cliente como al trabajador, se ha desarrollado una amplia gama de aplicaciones en todos los sectores de la industria. Pueden encontrarse clien-tes habituales de las rótulas y cabezas de articulación que requieran manteni-miento en:

• Industria del acero • Grúas

• Carretillas elevadoras • Cilindros hidráulicos • Estabilizadores

• Equipo de tratamiento de minerales • Equipos de laminación

• Sistemas articulados de todo tipo en maquinaria y equipos de movimiento de tierras y construcción.

Entre las áreas en las que se utilizan rótulas y cabezas de articulación libres de mantenimiento encontramos: • Cintas transportadoras • Robots industriales

• Maquinaria textil y de impresión • Máquinas de envasado, así como de

tratamiento de alimentos y bebidas • Finalmente, los múltiples usos en

puertas de segmentos, presas e instalaciones similares.

Las rótulas y cabezas de articula-ción SKF se utilizan en todo el mundo. En los ejemplos siguientes se presen-tan algunas aplicaciones ampliamente demostradas.

Techo suspendido

Las rótulas acero/acero SKF han esta-do en servicio durante casi 30 años en una aplicación poco habitual pero célebre en todo el mundo: la bóveda suspendida del Estadio Olímpico de Munich. Aunque este tipo de rótula re-quiere mantenimiento, no se ha apli-cado ninguno a éstas en particular.

El techo está formado por numero-sos cables de acero pretensado for-mando una red. En los puntos nodales libres de par de torsión de la red hay 255 rótulas acero/acero SKF comple-tamente normales que cumplen con su cometido. Los nudos están cargados estáticamente pero deben permitir oscilaciones ocasionales de la cons-trucción del techo.

¿Qué mejor prueba podría encon-trarse sobre robustez, larga duración y capacidad de resistencia?

Punto nodal de la construcción de bóveda suspen-dida

Áreas de aplicación Página ... 16 Página ... 57

1

cargadora

Se utilizan tres rótulas acero/acero con el sistema de lubricación de multi-ranu-ra pamulti-ranu-ra la disposición de las rótulas de la junta pendular articulada de esta cargadora. Dos rótulas garantizan la articulación. La tercera, junto con un cojinete de fricción cilíndrico en la junta pendular, sirve para compensar la desi-gualdad del terreno, de modo que las ruedas motrices se adhieran bien a la superficie.

El sistema de lubricación de multi-ranura de las rótulas SKF mejora el transporte de lubricante hasta la zona de carga y también prolonga el alma-cenamiento de lubricante en la rótula.

De este modo se han solventado los problemas que surgían anteriormente en caso de olvidar los períodos de re-lubricación, es decir, la falta de sumi-nistro de lubricante.

El rendimiento en trabajos pesados sin costes adicionales ofrece una dura-ción muy prolongada a pesar de los largos intervalos de mantenimiento.

Junta pendular articulada de una cargadora

Áreas de aplicación Página ... 16 Página ... 57

Soportes de doble eje en camión El propósito de la disposición de las rótulas en el soporte de doble eje de un camión consiste en garantizar una distribución igual de la carga entre los dos ejes en carreteras con baches o fuera de carretera. Eso significa que la disposición está sujeta a cargas pesa-das y, en función de las condiciones de la carretera/fuera de carretera, fuer-tes golpes y movimientos de desalinea-ción muy frecuentes. Las rótulas están ocultas detrás de los neumáticos y resulta difícil acceder a ellas. Ni que decir tiene que es preciso evitar a cualquier precio todo daño repentino en las rótulas que exija reparaciones inmediatas en el lugar en que se encuentre el vehículo.

Dos rótulas de contacto angular SKF contrapuestas garantizan que no se producirán tales emergencias. Pueden resistir todas las exigencias de los tra-bajos del camión, son fáciles de insta-lar y también de mantener.

Compuertas de presa Las compuertas de segmen-tos para presas son la aplica-ción típica de las rótulas libres de mantenimiento SKF de ta-maño grande. La lista de refe-rencias es extensa – hasta el momento se han registrado 3 000 aplicaciones.

Como las rótulas principales, com-pensan la no alineación de su aloja-miento, alteraciones en longitud como consecuencia de cambios de tempera-tura, deformación elástica de las puer-tas de presa, así como los cambios provocados por el asiento de la cimen-tación. Soportan las pesadas cargas radiales causadas por la presión del agua así como las cargas axiales pro-vocadas por la posición inclinada de los brazos sostenedores.

Las rótulas SKF no sólo actúan como rótulas de carga pesada en con-diciones estáticas, también se utilizan en los anclajes de los cilindros de ele-vación y émbolo frecuentemente utili-zados, así como en los flaps.

Puerta de presa

Áreas de aplicación Página ... 16 Página... 57

1

neumáticos e hidráulicos En este campo las cabezas de articula-ción acero/acero y acero/bronce ac-túan como enlace entre el cilindro y sus fijaciones.

Pue-den transmitir fuerzas mecánicas ele-vadas.

Los cilindros hidráulicos (por ejemplo, según DIN 24336) se equi-pan a menudo con cabezas de articu-lación acero/acero (compresibles) en un extremo y cabezas de articulación acero/acero con vástago para soldar en el otro. Estos cilindros hidráulicos se encuentran en todo tipo de equipos de construcción, maquinaria agrícola, equipamiento de elevación y compuer-tas, prensas de depósitos de reciclaje y otros equipos de maniobra con car-gas pesadas.

En lo relativo a cilindros neumáticos para presiones de funcionamientos de hasta 1 MPa, las cabezas de articula-ción acero/bronce se utilizan principal-mente, así como cabezas de articula-ción libres de mantenimiento en la arti-culación del pistón y en el otro extremo se colocan cabezas de articulación SKF con vástago para soldar.

Cinta transportadora de periódicos La velocidad es vital en la producción de periódicos, no sólo en la impresión sino también en el transporte. Por con-siguiente, el sistema de cinta transpor-tadora desde la impresión hasta el punto de distribución es importante si queremos que los periódicos salgan a tiempo.

La cadena transportadora sin fin es uno de estos sistemas. Consiste en una multitud de enlaces que conjunta-mente ofrecen la flexibilidad requerida. En el ejemplo que se presenta, se utilizan más de 1 000 rótulas libres de mantenimiento GEH 10 C. En la actua-lizad llevan muchos años de funciona-miento diario sin mantenifunciona-miento de ningún tipo.

Cilindros hidráuli-cos y neumátihidráuli-cos

Cinta transporta-dora de periódicos

Página ... 4 Capacidades de carga Página ... 57

Selección del tamaño de la rótula

Capacidades de carga

No hay un método estandarizado para determinar la capacidad de carga de las rótulas y cabezas de articulación, ni existe una definición estándar. Puesto que los distintos fabricantes definen la capacidad de carga de ma-nera diferente, no es posible comparar las capacidades de carga de las rótu-las producidas por un fabricante con las comercializadas por otro. Capacidad de carga dinámica Se utiliza la capacidad de carga diná-mica C, junto con otros factores influ-yentes, para determinar la duración de las rótulas y cabezas de articulación. Como norma, representa la carga máxima que una rótula o cabeza de articulación puede soportar a tempera-tura ambiente cuando las superficies de contacto están en movimiento rela-tivo (➔fig. ). La carga máxima admisible de cualquier aplicación indi-vidual debería tenerse en cuenta con

1

relación a la duración deseada. Las capacidades de carga dinámica cita-das en las tablas de productos se basan en el factor de carga específica K (➔ tabla , página 21) y la super-ficie de deslizamiento elegida. Capacidad de carga estática La capacidad de carga estática C0

representa la carga máxima admisible que puede aplicarse a una rótula cuan-do no hay un movimiento relativo de las superficies de contacto (➔fig. ).

En el caso de las rótulas la capaci-dad de carga estática representa la carga máxima que puede soportar la rótula a temperatura ambiente sin que su rendimiento se vea afectado con motivo de deformaciones inadmisibles, roturas o daños en las superficies de contacto. Las capacidades de carga estática para las rótulas SKF se basan en un factor de carga estática especí-fica K0(➔ tabla , página 21) y la

superficie de deslizamiento elegida. Se asume que la rótula está

correctamen-4

2 4

te alojada por los componentes aso-ciados de la disposición de la rótula. Con objeto de aprovechar totalmente la capacidad de carga estática de una rótula, en general es necesario utilizar ejes y alojamientos de materiales de alta resistencia. También hay que tener en cuenta la capacidad de carga estática cuando las rótulas se cargan dinámicamente si también están suje-tas a cargas pesadas adicionales por choque. La carga total en tales casos no debe superar la capacidad de carga básica estática.

En el caso de las cabezas de articu-lación es la resistencia del soporte (alojamiento) a temperatura ambiente bajo una acción de carga constante en la dirección del eje del vástago que es el factor determinante. La capacidad de carga estática representa un factor de seguridad de por lo menos 1,2 en relación con el límite de tracción del material de la cabeza de articulación sometida a las condiciones menciona-das. 1 Fig. Fig. 2 2 3 1 4 0 β ϕ 3 Fig.

Carga dinámica Carga estática Ángulo de oscilación

ϕ= ángulo de oscilación = 2 β.

Una oscilación completa va del punto 0 al punto 4 y = 4 β.

Página ... 4 Duración Página ... 57

2

Duración

Las rótulas pertenecen a la categoría de ”rodamientos de fricción en seco”, al contrario que, por ejemplo, las rótu-las hidrodinámicas, no puede formarse una película de lubricante que separe completamente las superficies de des-lizamiento. En consecuencia, bajo car-gas dinámicas se produce un descar-gas- desgas-te, con lo que aumenta el juego inter-no.

La duración de una rótula o una cabeza de articulación representa el período de funcionamiento bajo condi-ciones de prueba que termina cuando se alcanza uno de los criterios relacio-nados en la tabla para el final de la duración. La vida se expresa en horas de funcionamiento o en el número de movimientos de oscilación (➔fig. ). Se realiza una distinción entre la dura-ción nominal y la duradura-ción realmente alcanzada.

3 1

La duración es un valor guía que será alcanzado o superado por la ma-yoría de un gran número de las rótulas aparentemente idénticas bajo las mis-mas condiciones.

Se ha observado que difiere la dura-ción alcanzada por rótulas aparente-mente idénticas bajo condiciones de funcionamiento iguales. Se ha puesto de manifiesto en ensayos de laborato-rio pero también en condiciones nor-males de funcionamiento. Entre éstas se cuentan no sólo la magnitud y el tipo de carga sino también otros facto-res, como la contaminación, alta fre-cuencia y cargas de choque. Estos factores son difíciles e incluso impo-sibles de cuantificar.

Combinación de superficie Aumento Coeficiente de contacto del juego de fricción

de la rótula µ

– mm –

Acero/acero > 0,004 dk 0,20

Acero/bronce > 0,004 dk 0,25

Acero/compuesto bronce sinterizado

Carga de dirección constante 0,2 0,20

Carga de dirección alternativa 0,4 0,20

Acero/tejido PTFE

Carga de dirección constante 0,3 0,20

Carga de dirección alternativa 0,6 0,20

Acero/poliamida reforzada depende del diseño 0,25

con fibra de vidrio y el tamaño

1

Tabla

Cálculo de duración

Utilizando SKF Interactive Engineering Catalogue (Catálogo interactivo de ingeniería SKF) es posible realizar todos los cálculos necesarios para una selección de la rótula con un clic del ratón en los programas incorporados en el catálogo. Los datos sobre el pro-ducto necesarios para los cálculos se colocan automáticamente seleccionan-do una rótula o una cabeza de articula-ción en las tablas de productos. Enton-ces sólo es neEnton-cesario rellenar los cam-pos relativos a los datos de funciona-miento.

SKF Interactive Engineering Catalo-gue está disponible en CD-ROM en SKF o cualquier distribuidor autorizado de SKF, o puede accederse a él en línea en www.skf.com.

Página ... 4 Carga Página ... 57

Carga

Cuando se tiene en consideración la carga, se realiza una distinción entre: • Dirección de la carga

– Cargas radiales (➔fig. ) – Cargas axiales (➔fig. )

– Cargas combinadas (axiales y radia-les) (➔fig. )

• El modo en que actúa la carga – Cargas de dirección constante

(➔fig. ), es decir, la dirección en que se aplica la carga no cam-bia y la misma parte de la rótula (zona cargada) siempre esta some-tida a carga.

– Cargas alternativas (➔fig. ), la dirección cambia de modo que zonas cargadas en posiciones opuestas de la rótula son cargadas y descargadas continuamente • El tipo de carga

– Carga dinámica significa que se realizan movimientos deslizantes en la rótula bajo carga

– Carga estática significa que no hay movimiento en la rótula bajo carga

8 7

6

5 4

Carga dinámica equivalente

Si la carga actúa sobre:

• rótulas radiales y de contacto angular es puramente radial

• rótulas axiales es puramente axial • cabezas de articulación es

puramen-te radial y también en la dirección del eje del vástago

y es de magnitud constante, entonces la carga puede incluirse directamente en la fórmula para la carga específica de la rótula p (➔página 21). En todos los demás casos, es necesario calcu-lar la carga dinámica de la rótula P. Si la carga no es de magnitud constante, entonces debe seguirse el procedi-miento presentado en ”Velocidad de deslizamiento y carga variable” (➔página 29).

Carga radial _{Fig. 4}

Carga axial _{Fig. 5}

Carga combinada _{Fig. 6}

Carga de

direc-ción constante Fig. 7

Carga de

Rótulas axiales Las rótulas axiales pueden soportar una carga radial Fr

además de la carga axial Fa. No

obstan-te, la carga radial no debe superar el 50 % de la carga axial que actúa al mismo tiempo (➔fig. ). Cuando la carga resultante es constante en magnitud, entonces: P = y Fa donde

P = carga dinámica equivalente de la rótula, N

Fa= componente axial de la carga, N

y = factor que depende de la relación de la carga radial con la axial Fr/Fa

(➔diagrama 4 )

10

Página ... 4 Carga Página ... 57

2,5 2 1,5 1 0 0,1 0,2 y F F a r 1,25 1,75 2,25 0,3 0,4 2 Diagrama

2

Las rótulas radiales pueden soportar una cierta cantidad de carga axial Fa

además de la carga radial Frque actúa

simultáneamente (➔fig. ). Cuando la carga resultante es de magnitud constante, puede obtenerse la carga dinámica equivalente de la rótula a partir de:

P = y Fr

donde

P = carga dinámica equivalente de la rótula, N

Fr= componente radial de la carga, N

y = factor que depende de la relación de la carga axial con la radial Fa/Fr

– para las rótulas que requieren mantenimiento (➔diagrama ) – para las rótulas libres de

mante-nimiento (➔diagrama 2 ) 1 6 Rótulas de contacto angular Cuando la carga resultante (fig. ) es constante en magnitud, enton-ces: P = y Fr donde P = carga dinámica equivalente de la rótula, N

Fr= componente radial de la carga, N

y = factor que depende de la relación de la carga axial con la radial Fa/Fr(➔diagrama 3 )

9

Rótula de contacto angular bajo carga combinada 9 Fig. Fig. 10 3 2,5 2 1,5 1 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 y F F a r 1 Diagrama

Factor y para rótulas radiales que requieren mantenimiento

Factor y para rótulas radiales libres de mantenimiento 2,5 2 1,5 1 0 0,5 1 y F F a r 1,25 1,75 2,25 1,5 2

Si Fa/Fr> 2, debe cambiarse por una

rótula axial o bien ponerse en contacto con SKF. 3 Diagrama 2 1,75 1,5 1,25 1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 y F F r a 4 Diagrama

Factor y para rótulas de contacto

angular Factor y para rótulas axiales

Si Fr/Fa> 0,5, debe cambiarse por

una rótula de contacto angular o bien ponerse en contacto con SKF. Otras series

Serie GEP .. FS

Rótula axial bajo carga combinada

Página ... 4 Carga Página ... 57

Carga estática equivalente

Si se someten a carga rótulas y cabe-zas de articulación en estado estacio-nario o cuando realizan sólo pequeños movimientos de alineación, en tales casos la carga admisible no se ve limi-tada por el desgaste, sino por la resis-tencia de la superficie de contacto o la resistencia del alojamiento de la cabe-za de articulación. Si la carga real es una combinación de carga radial y axial, entonces debe calcularse la carga estática de la rótula. Para ello puede seguirse una vía similar al cál-culo de la carga dinámica de la rótula, para rótulas radiales y de contacto angular mediante:

P0= y Fr

y para las rótulas axiales puede utili-zar:

P0= y Fa

donde

P0= carga estática equivalente de la

rótula, N

Fr = componente radial de la carga, N

Fa= componente axial de la carga, N

y = factor que depende de la relación Fa/Fr

– para las rótulas radiales que requieren mantenimiento (➔diagrama , página 19) – para las rótulas radiales libres

de mantenimiento

(➔diagrama , página 19) – para las rótulas de contacto

angular (➔diagrama , página 19)

y en la relación Fr/Fa

– para las rótulas axiales (➔diagrama 4 , página 19)

3 2

1

Cargas admisibles para cabezas

de articulación

Las cabezas de articulación están des-tinadas principalmente a soportar car-gas radiales que actúen en la dirección del eje del vástago. Si las cargas actú-an en ángulos rectos respecto al eje del vástago (➔fig. ), la carga máxi-ma admisible se verá reducida puesto que se produce un esfuerzo de flexión adicional en el vástago. Durante las comprobaciones, también debe pres-tarse atención al material del extremo de la cabeza de articulación (aloja-miento), que variará en función del diseño y el tamaño.

La carga dirigida en un ángulo o axialmente respecto a la cabeza de articulación (en la dirección del eje del vástago) nunca debe superar el valor de 0,1 C0. Si se dan cargas más

pesa-das, entonces debe elegirse una cabe-za de articulación más grande.

La carga máxima admisible para una cabeza de articulación en la direc-ción del eje del vástago puede calcu-larse a partir de:

Pperm= C0b2b6

donde

Pperm= carga máxima admisible, N

C0 = capacidad de carga estática, N

b2 = factor de temperatura

• para cabezas de articulación que requieren mantenimiento (➔tabla , página 24) • para cabezas de articulación

libres de mantenimiento con combinación de superficie de contacto

– acero/compuesto bronce sin-terizado (➔diagrama , página 26) – acero/tejido PTFE (➔diagrama , página 27) – acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio (➔diagrama , página 28)

b6 = factor para el tipo de carga

(➔tabla 2 ) 18 17 16 5 11

Cabeza de articulación bajo carga combinada

Factor b6según tipo de carga en

cabezas de articulación

11

Fig.

Tipo de carga Factor

(magnitud y dirección) b6

Constante

1 Cíclica (dirección única)

0,5 (0,35) Dirección alternativa 0,5 (0,35) 2 Tabla

Los valores entre paréntesis se aplican a cabezas de articulación con engrasador u agujero de engrase. + Fr

+ F_r

+ Fr – F_r

Página ... 4 Selección de la rótula Página ... 57

2

Tamaño necesario

de la rótula

Para determinar el tamaño necesario de la rótula (o de cabeza de articula-ción), es preciso conocer la duración requerida para esa aplicación concre-ta. La duración depende del tipo de máquina, las condiciones de funciona-miento y las exigencias relativas a fia-bilidad de funcionamiento.

Como primera aproximación, pue-den utilizarse los valores guía de la carga relativa C/P presentados en la tabla para obtener la capacidad de carga dinámica necesaria C. A conti-nuación puede seleccionarse una rótu-la o cabeza de articurótu-lación adecuada en las tablas de productos.

Después debe comprobar si el ta-maño elegido puede utilizarse en las condiciones actuales de carga y velo-cidad de deslizamiento utilizando el diagrama adecuado para la combina-ción de superficie de contacto de entre los que se muestran en las paginas

22 y 23 (diagramas a ambos

inclusive). La carga específica de la

10 5 3

Rótulas/cabezas Relación de articulación con de carga

combinación de C/P superficie de contacto Acero/acero 2 Acero/bronce 2 Acero/compuesto bronce sinterizado 1,6 Acero/tejido PTFE 1,75 Acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio GAC .. F 1,25 GX .. F 1,25 GEP .. FS 1,6 GEC .. FSA 1,6 Cabezas de articulación 1,25 3 Tabla

Valores guía para C/P

rótula p y la velocidad de deslizamien-to v necesarias para realizar esta com-probación pueden calcularse tal como se explica en las secciones siguientes.

Si, una vez revisado el diagrama pv, se observa que puede utilizar la rótula o cabeza de articulación, entonces se calcula la duración. Si la duración cal-culada es más corta de la requerida, debe elegir una rótula o cabeza de articulación mayor y repetirse los cálculos.

Por otra parte, si la primera verifica-ción muestra que se supera el margen pv, debe elegirse una rótula con una capacidad de carga superior.

El tamaño de la rótula (o la cabeza de articulación) suele venir dictado en mayor o menor medida por las dimen-siones de los componentes asociados. En tales casos, primero debe consul-tarse el diagrama pv para comprobar que puede utilizarse el producto.

Carga especefica de la rótula

La magnitud de la carga de la rótula puede determinarse mediante la fór-mula siguiente:

Factores de carga específicos

Combinación Factores de superficie de carga de contacto dinám. estát.

K K0 – N/mm2 Acero/acero Tamaño métrico 100 500 Tamaño en pulgadas 100 300 Acero/bronce 50 80 Acero/compuesto bronce sinterizado 100 250 Acero/tejido PTFE 150 300 Acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio GAC .. F 50 80 GX .. F 50 80 GEP .. FS 80 120 GEC .. FSA 80 120 Cabezas de articulación 50 80 4 Tabla P p = K –– C donde p = carga de la rótula, N/mm2

K = un factor de carga que depende de la capacidad de carga dinámica (➔tabla ), N/mm2

P = carga dinámica de la rótula, N C = capacidad de carga dinámica, N

Velocidad media

de deslizamiento

La velocidad media de deslizamiento para un movimiento constante puede obtenerse a partir de:

v = 5,82 ×10–7dmβf

donde

v = velocidad media de deslizamien-to, m/s

Cuando el funcionamiento es intermitente (no continuo) la velo-cidad media de deslizamiento debe calcularse para un ciclo de funcionamiento.

dm= diámetro medio del aro interior

o arandela del vástago, mm dm= dken las rótulas radiales

dm= 0,9 dken las rótulas de

con-tacto radial

dm= 0,7 dken las rótulas axiales β = la mitad del ángulo de oscilación

(➔fig. , página 16), grados Para rotación β= 90°

f = frecuencia de oscilación, min–1, o velocidad de rotación, r/min En caso de movimiento intermitente, el ángulo de oscilación suele presentarse por unidad de tiempo. En este caso, la velocidad media de deslizamiento puede calcularse con la fórmula sigui-ente:

2 β v = 8,73 ×10–6dm–––

t donde

β= la mitad del ángulo de oscilación, grados

t = tiempo necesario para pasar por 2β(= todo el ángulo de oscilación)

3 4

Página ... 4 Selección de la rótula Página ... 57 0,00010,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 v m/s 5 10 20 50 100 200 p N/mm2 I II III 1,0 7

Diagrama Diagrama pv para la combinación de

superficie de contacto acero/compuesto bronce sinterizado

Véase la Nota 2 para una explicación sobre los márgenes de funcionamiento.

0,00010,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 v m/s 1 2 5 10 20 50 100 p N/mm2 I II III 0,0001 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 v m/s 1 2 5 10 20 50 100 200 p N/mm2 I II III IV 5

Diagrama Diagrama pv para la combinación de

superficie de contacto acero/acero Véase la Nota 1 para una explicación sobre los márgenes de funcionamiento.

6

Diagrama Diagrama pv para la combinación de

superficie de contacto acero/bronce Véase la Nota 1 para una explicación sobre los márgenes de funcionamiento.

Nota 1

Márgenes de funcionamiento pv I Margen en el que es válida la

ecua-ción de duraecua-ción.

II Margen casi estático: antes de utili-zar la fórmula de duración, contacte con SKF.

III Margen posible de uso, por ejemplo, con una lubricación muy buena; antes de utilizar la fórmula de duración, contacte con SKF. IV Margen ampliado en el que la

fór-mula de duración es válida siempre que la carga sea exclusivamente alternativa.

Página ... 4 Selección de la rótula Página ... 57

2

Diagrama pv para la combinación de superficie de contacto acero/tejido PTFE Véase la Nota 2 para una explicación sobre los márgenes de funcionamiento.

0,00010,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 v m/s 5 10 20 50 100 p N/mm2 I II III 0,00010,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 v m/s 5 10 20 50 100 120 p N/mm2 I II III 9 Diagrama

Diagrama pv para la combinación de superficie de contacto acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio, diseños FS y FSA

Véase la Nota 2 para una explicación sobre los márgenes de funcionamiento.

10

Diagrama

Diagrama pv para la combinación de superficie de contacto acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio, diseño F Véase la Nota 2 para una explicación sobre los márgenes de funcionamiento.

Nota 2

Márgenes de funcionamiento pv I Margen en el que es válida la

fór-mula de duración.

II Margen casi estático: la fórmula de duración tiene una validez limitada, véase ”Duración nominal”. III Margen posible de uso, por

ejem-plo, con una evacuación térmica muy buena; antes de utilizar la fór-mula de duración, contacte con SKF.

Página ... 4 Duración nominal Página ... 57 5 2 1 10 20 50 100 200 500 dkmm b3 11 Diagrama 5 2 1 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 v m/s b4 10 15 12 Diagrama Temperatura de Factor de funcionamiento temperatura desde incl. b2 °C – – 120 1,0 120 160 0,9 160 180 0,8 180 – Contactar con SKF 5 Tabla Factor de tempera-tura b2 Factor de desliza-miento b3 Factor de veloci-dad b4 Acero/bronce Acero/acero

Duración nominal

Combinaciones de superficie de

contacto que requieren

manteni-miento: acero/acero y acero/

bronce

Para la lubricación inicial:

330 Gh= b1b2b3b4b5–––––

p2,5v con relubricación periódica: GhN= GhfβfH

o bien GN= 60 f GhN

donde

Gh = duración nominal para

lubrica-ción inicial, horas de funciona-miento

GhN= duración nominal con

relubrica-ción regular, horas de funciona-miento

GN = duración nominal con

relubrica-ción regular, número de oscila-ciones

b1 = factor de dirección de carga,

b1= 1 para carga de dirección

constante

b1= 2 para carga de dirección

alternativa b2 = factor de temperatura (➔tabla ) b3 = factor de deslizamiento (➔diagrama ) b4 = factor de velocidad (➔diagrama )

b5 = factor para el ángulo de

oscila-ción (➔diagrama ), véase también la ”Nota”

f = frecuencia de oscilación, min–1 fβ = factor del ángulo de oscilación (➔diagrama ), véase tam-bién la ”Nota”

fH = factor de intervalo de

relubrica-ción (➔diagrama ) p = carga específica, N/mm2

(para valores de p < 10 N/mm2 utilice p = 10 N/mm2)

v = velocidad media de deslizamien-to, m/s 15 14 13 12 11 5

Los siguientes límites de temperatura, deben ser respetados:

80 °C Para las rótulas de la serie GEZ .. ES-2RS (obturaciones de poliuretano)

130 °C Para el resto de rótulas obturadas

(obturaciones de polielastómero)

Página ... 4 Duración nominal Página ... 57

2

Nota

Las rótulas acero/acero SKF con un diámetro exterior de 150 mm o superior se fabrican como están-dar con el sistema de multi-ranura en el aro exterior (➔página 6). Un depósito de grasa mayor de la rótula permite que dicho sistema sea muy ventajoso, en particular cuando la carga es de dirección constante, y permite prolongar tanto el intervalo de relubricación como la duración.

Estas ventajas deben tenerse en cuenta en el cálculo de la dura-ción con las zonas en color de los diagramas y de los facto-res para el ángulo de oscilación b5

y fb. Los valores de estos dos

fac-tores hasta el límite superior del área en color pueden utilizarse para rótulas con el sistema de multi-ranura. 14 13 10 5 2 1 5 10 20 45 b5 β° I 13

Diagrama Ángulo del factor

de oscilación b5 5 3 2 1 5 10 20 fβ β° 4 6 15 I 14

Diagrama Factor del ángulo

de oscilación fβ 5 3 2 1 30 10 20 f H H 4 6 1 40 0 50 15

Diagrama Factor de

relubri-cación fH Si β< 5°, el valor de b5para β = 5° debe utilizarse.

Si β< 5°, la mitad del valor de fbpara β = 5° debe utilizarse.

La frecuencia de relubricación H se define como la relación de la duración Gh

respecto al intervalo de relubricación N (en h), es decir H = Gh/N; si H < 5, pueden

utilizarse los valores indicados por la línea fragmentada.

Si no se satisface el requisito de dura-ción nominal, entonces el intervalo de relubricación N (➔diagrama ) debe reducirse o bien elegir una rótula de mayor tamaño.

Página ... 4 Duración nominal Página ... 57 2 t °C 20 40 60 80 100 120 140 160 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 b 16 Diagrama Tipo de carga Factor Carga de

b1 la rótula admisible1) – – N/mm2 Carga constante2) Sentido único 1 – Carga variable Alternativa o pulsatoria a una frecuencia de hasta 0,5 Hz 0,4 40 a 60 más de 0,5 hasta 5 Hz 0,2 25 a 40 6 Tabla Factor de direc-ción de carga b1

para una combina-ción de superficie de contacto acero/compuesto bronce sinterizado

Factor de tempera-tura b2para una

superficie de con-tacto acero/com-puesto bronce sinterizado

Combinación de superficie de

contacto libre de

manteni-miento: acero/compuesto

bronce sinterizado

G = duración nominal, número de oscilaciones

Gh = duración nominal, horas de

funcionamiento

b1= factor de dirección de carga

(➔tabla )

b2= factor de temperatura

(➔diagrama )

f = frecuencia de oscilación, min–1 p = carga específica, N/mm2 v = velocidad media de

desliza-miento, m/s

16 6

Nota

El cálculo de la duración nominal tiene en cuenta la influencia de la carga y la velocidad de desliza-miento. En caso de cargas muy ligeras y/o velocidades de desliza-miento lentas, las fórmulas pre-sentarán duraciones relativamente largas. Sin embargo, la influencia de los factores ambientales, como contaminación, vapor o humedad y corrosión aumentan en importan-cia cuanto más extenso sea el período de duración, de modo que pueden producirse desviaciones respecto a la duración calculada y en muchos casos no se alcanzará la vida que se ha pronosticado. 1)_{También hay que tener en cuenta las fuerzas de inercia.}

2)_{Para una carga constante, las frecuencias oscilantes superiores a 300 min}–1

y las distancias de deslizamiento muy cortas, b1= 1 ya no pueden utilizarse

debido a una posible fatiga del material; les rogamos que se pongan en contacto con SKF para obtener indicaciones.

Página ... 4 Duración nominal Página ... 57

2

b1 específica admisible1) – – N/mm2 Carga constante2) Dirección única 1 – Carga variable Alternativa o pulsatoria a una frecuencia de hasta 0,5 Hz 0,3 50 a 85 más de 0,5 hasta 5 Hz 0,1 30 a 50 7 Tabla Nota

El cálculo de la duración nominal tiene en cuenta la influencia de la carga y la velocidad de desliza-miento. En caso de cargas muy ligeras y/o velocidades de desliza-miento lentas, las fórmulas pre-sentarán duraciones relativamente largas. Sin embargo, la influencia de los factores ambientales, como contaminación, vapor o humedad y corrosión aumentan en importan-cia cuanto más extenso sea el período de duración, de modo que pueden producirse desviaciones respecto a la duración calculada y en muchos casos no se alcanzará la vida que se ha pronosticado.

Combinación de superficie de

contacto libre de

manteni-miento: acero/tejido PTFE

5 500 Gh= b1b2––––– p1,3v o bien G = 60 f Gh donde

G = duración nominal, número de oscilaciones

Gh= duración nominal, horas de

funcionamiento

b1= factor de dirección de carga

(➔tabla )

b2= factor de temperatura

(➔diagrama )

f = frecuencia de oscilación, min–1 p = carga específica, N/mm2 v = velocidad media de

desliza-miento, m/s

17 7

Factor de direc-ción de carga b1

para una combina-ción de superficie de contacto acero/tejido PTFE

Factor de tempera-tura b2para una

superficie de con-tacto acero/tejido PTFE

Para rótulas con obturaciones del diseño –2RS el margen de temperatura de funcionamiento se limita a de –30 a +130 °C.

1) _{También hay que tener en cuenta las fuerzas de inercia.}

2)_{Para una carga constante, las frecuencias oscilantes superiores a 300 min}–1

y las distancias de deslizamiento muy cortas, b1= 1 ya no pueden utilizarse

debido a una posible fatiga del material; les rogamos que se pongan en contacto con SKF para obtener indicaciones.

Tipo de la rótula Diámetro Factor de Constante

Serie de agujero

desliza-d miento Nominal b3 KM desde incl. – mm – – Rótulas radiales GEP .. FS – 180 1 1 055 180 440 1,15 1 055 440 – 1,35 1 055 GEC .. FSA – 440 1 1 055 440 – 1,15 1 055

Rótulas de contacto angular1)

GAC .. F – 60 1 480 60 – 1,5 480 Rótulas axiales GX .. F – 60 1 670 60 – 1,5 670 Cabezas de articulación 1 530 9 Tabla Factor de desliza-miento b3y

cons-tante KMpara una

superficie de con-tacto acero/polia-mida reforzada con fibra de vidrio

Página ... 4 Duración nominal Página ... 57

Combinación de superficie de

contacto libre de

manteni-miento: acero/poliamida

refor-zada con fibra de vidrio

KM Gh= b1b2b3––– pv o bien G = 60 f Gh donde

G = duración nominal, número de oscilaciones

Gh = duración nominal, horas de

fun-cionamiento

b1 = factor de dirección de carga

(➔tabla )

b2 = factor de temperatura

(➔diagrama ) b3 = factor de deslizamiento

(➔tabla )

KM = constante material (➔tabla )

f = frecuencia de oscilación, min–1 p = carga específica, N/mm2

v = velocidad media de deslizamien-to, m/s 9 9 18 8 2 t °C 20 40 60 80 100 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 b 18 Diagrama Tipo de carga Factor Carga de rótula

b1 específica admisible1) – – N/mm2 Carga constante2) Dirección única 1 – Carga variable Alternativa o pulsatoria a una frecuencia de hasta 0,5 Hz 0,25 25 a 40 más de 0,5 hasta 5 Hz 0,1 15 a 25 8 Tabla Factor de direc-ción de carga b1

para una combina-ción de superficie de contacto acero/poliamida reforzada con fibra de vidrio

Factor de tempera-tura b2para una

superficie de con-tacto acero/polia-mida reforzada con fibra de vidrio

Nota

1. La duración nominal calculada con la fórmula expuesta puede doblarse mediante una lubrica-ción inicial además de relubrica-ciones ocasionales, véase ”Lubricación y mantenimiento”. 2. El cálculo de la duración nominal

tiene en cuenta la influencia de la carga y la velocidad de desliza-miento. En caso de cargas muy ligeras y/o velocidades de desliza-miento lentas, las fórmulas pre-sentarán duraciones relativamen-te largas. Sin embargo, la influen-cia de los factores ambientales, como contaminación, vapor o humedad y corrosión aumentan en importancia cuanto más exten-so sea el período de duración nominal, de modo que pueden producirse desviaciones respecto a la duración nominal calculada y en muchos casos no se alcanzará la vida que se ha pronosticado.

1) _{También hay que tener en cuenta las fuerzas de inercia.}

2) _{Para una carga constante, las frecuencias oscilantes superiores a 300 min}–1

y las distancias de deslizamiento muy cortas, b1= 1 ya no pueden utilizarse

debido a una posible fatiga del material; les rogamos que se pongan en contacto con SKF para obtener indicaciones.

1) _{Para rótulas precargadas que no se puedan reajustar, b}

Página ... 4 Duración nominal Página ... 57 v p v p 1 _v 2 v3 _v 4 1 1 p₂ p_{3 p} 4 t t2 t3 t4 t a _T

Velocidad de deslizamiento

y carga variable

Si durante el funcionamiento se modifi-ca la modifi-carga y/o la velocidad de desliza-miento, primero es necesario calcular las duraciones nominales individuales para los períodos de carga constante y la velocidad de deslizamiento, antes de que pueda calcularse la duración nomi-nal. Si la carga y la velocidad de desli-zamiento se dan tal como se muestra en la fig. (a) las duraciones nomi-nales individuales pueden calcularse utilizando los valores constantes de p y v. No obstante, cuando la carga y la velocidad de deslizamiento no son constantes en la fig. (b) , primero es necesario calcular la duración nominal para los períodos individuales utilizando los valores medios de la carga y la velocidad constante para los períodos individuales. Una vez hecho esto, puede calcularse la duración nominal con la siguiente fórmula:

1 Gh= ––––––––––––––––––––––– t1 t2 t3 ––––– + ––––– + ––––– +… T Gh1 T Gh2 T Gh3 donde

Gh = duración nominal total, horas

de funcionamiento

t1, t2… = tiempo durante el cual rigen

p1y v1, p2y v2etc., h

T = duración total de un ciclo (= t1+ t2+ t3+ …), h

Gh1… = valores individuales de

dura-ción nominal para las condicio-nes p1y v1, p2y v2, etc., horas

de funcionamiento

12 12

2

Fig.

Carga alternativa y velocidad de deslizamiento variable v p v p 1 v_{2 v} 3 1 1 p₂ p₃ t t2 t3 t b T 12

Página ... 4 Ejemplos de cálculo Página ... 57

Ejemplos de cálculo

Los ejemplos de cálculo que se pre-sentan a continuación sirven para ilustrar los métodos utilizados para cal-cular el tamaño de la rótula necesario o la duración nominal para rótulas y cabezas de articulación.

Con el SKF Interactive Engineering Catalogue que incorpora programas para realizar estos cálculos y muchos más, los resultados se obtienen con rapidez y precisión. Además, los pro-gramas pueden ejecutarse todas las veces que sea necesario para permitir obtener la mejor solución posible.

El SKF Interactive Engineering Catalogue está disponible como CD-ROM de SKF o de cualquier distribui-dor autorizado. También puede obte-nerlo en línea en www.skf.com.

Ejemplo 1

Biela en un transportador de hormigón

A partir de:

Carga puramente radial (dirección alternativa): Fr= 12 000 N

Semiángulo de oscilación: β= 15° (➔Fig. , página 16)

Frecuencia de oscilación: f = 10 min–1 Temperatura máxima de funcionamiento: +80 °C

Especificación

Una rótula con una duración nominal de 7 000 h.

Puesto que la carga es alternativa, una rótula acero/acero es la elección adecuada. Se intenta relubricar la rótu-la después de cada 40 horas de fun-cionamiento.

Si, en la primera comprobación, se utiliza un valor de orientación de 2 para la carga relativa C/P (➔tabla , página 21), la capacidad de carga dinámica C para la rótula será de: C = 2 P = 24 000 N

Se ha elegido la rótula GE 20 ES con C = 30 000 N y un diámetro de esfera dk= 29 mm en la tabla de productos,

página 62.

Para poder comprobar la idoneidad de la rótula utilizando el diagrama pv , página 22, primero es preciso cal-cular la carga específica de la rótula utilizando K = 100 de la tabla , página 21

P 12 000

p = K –– = 100 ×–––––– = 40 N/mm2

C 30 000

La velocidad de deslizamiento v utili-zando dm= dk= 29 mm, β= 15° y

f = 10 min–1

v = 5,82 ×10–7dmβf

= 5,82 ×10–7×29 ×15 ×10 = 0,0025 m/s

Estos valores para p y v se encuentran dentro del margen de funcionamiento admisible I del diagrama pv , pági-na 22, para rótulas acero/acero. Para

5 4 5

3 3

calcular la duración nominal para el lubricante inicial, los valores aplicables son los siguientes:

b1= 2 (carga de dirección alternativa)

b2= 1 (temperatura de funcionamiento

< 120 °C de la tabla , página 24)

b3= 1,5 (del diagrama , página 24,

para dk= 29 mm)

b4= 1,1 (del diagrama , página 24,

para v = 0,0025 m/s)

b5= 3,7 (del diagrama , página 25,

para β= 15°) p = 40 N/mm2 v = 0,0025 m/s En consecuencia: 330 Gh= b1b2b3b4b5 ––––– p2,5v 330 = 2×1×1,1×1,1×3,7×––––––––––– 402,5×0,0025 ≈160 horas de funcionamiento La duración nominal de la rótula que debe relubricarse regularmente puede calcularse utilizando

f_β= 5,2 (del diagrama , página 25) fH= 1,8 (del diagrama , página 25,

para una frecuencia de relubrica-ción H = Gh/N = 160/40 = 4 con el

intervalo de relubricación de 40 h) GhN= GhfβfH= 160 ×5,2 ×1,8

≈1 500 horas de funcionamiento Puesto que esta duración es más breve que la requerida, de 7 000 h,

15 14 13 12 11 5

Página ... 4 Ejemplos de cálculo Página ... 57

debe seleccionarse una rótula mayor y repetir los cálculos.

Se elige la rótula GE 25 ES con C = 48 000 N y dk= 35,5 mm. Los valores

para la carga específica de la rótula son:

12 000

p = 100 ×–––––– = 25 N/mm2 48 000

Y la velocidad de deslizamiento es: v = 5,82 ×10–7×35,5 ×15 ×10

= 0,0031 m/s

Se encuentra dentro del margen de funcionamiento admisible I del diagra-ma pv , página 22. Como antes: b1= 2, b2= 1, b5= 3,7

Y ahora

b3= 1,6 (del diagrama , página 24,

para dk= 35,5 mm)

b4= 1,3 (del diagrama , página 24.

para v = 0,0031 m/s)

En consecuencia, la duración nominal para la lubricación inicial es:

330 Gh= 2×1×1,6×1,3×3,7× –––––––––––

252,5×0,0031

≈520 h

Con f_β= 5,2 (del diagrama , pági-na 25) y fH= 3,1 (del diagrama ,

página 25 para H = 520/40 = 13), la duración nominal para la relubricación regular (N = 40 h) es:

GhN= 520 ×5,2 ×3,1

≈8 300 horas de funcionamiento Esta rótula más grande satisface el requisito de duración. 15 14 12 11 6

Ejemplo 2

Frecuencia de oscilación: f = 15 min–1 Frecuencia de la carga: 2–5 Hz Temperatura máxima de funciona-miento: +75 °C

Especificación:

Una rótula que tenga una duración nominal correspondiente a una distan-cia de conducción de 100 000 km con una velocidad media de 65 km/h sin mantenimiento.

Por motivos de diseño, se propone la rótula GE 20 C con la combinación de superficie deslizante acero/com-puesto bronce sinterizado. A partir de la tabla de las rótulas, página 76, la capacidad de carga dinámica C = 31 500 N y el diámetro de esfera dk= 29 mm.

Primero debe determinarse la carga dinámica equivalente de la rótula: Fa/Fr= 700/7 000 = 0,1

Con los que se obtiene el factor y = 1,4 del diagrama , página 19. Por consiguiente, la carga dinámica equi-valente de la rótula es:

P = y Fr= 1,4 ×7 000 = 9 800 N

Una primera comprobación del tamaño de la rótula utilizando el diagrama pv

, página 22, muestra que los valo-res para la carga específica de la rótu-la (K = 100 de rótu-la tabrótu-la , página 21) P 9 800 p = K –– = 100 ×–––––– = 31 N/mm2 C 31 500 y la velocidad de deslizamiento (dm= dk= 29 mm) v = 5,82 ×10–7dmβf = 5,82 ×10–7×29×8×15 = 0,002 m/s 4 7 2 3

De modo que se encuentra dentro del margen admisible I del diagrama pv. Utilizando:

b1= 0,2 (del tabla , página 26, para

una frecuencia de carga de 0,5 Hz y 25 < p < 40 N/mm2) b2= 1 (del diagrama , página 26,

para temperaturas de < 80 °C) La duración nominal para la rótula GE 20 C con la combinación de super-ficie de contacto acero/compuesto bronce sinterizado es:

1 400 Gh= b1b2 –––––– p1,3v 1 400 = 0,2×1×––––––––––– 311,3×0,002 ≈1 600 h

Esta duración nominal corresponde a una distancia (con una velocidad media de 65 km/h) de 1 600 ×65 = 104 000 km.

16 6