Ajustes y Tolerancias
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Introducción El objetivo, después de un montaje, es que los aros NO se “patinen “patinen”” bajo la aplicación de una carga. La elección de un ajuste apropiado asegura el apoyo adecuado y la fijaci fij ación ón radia radiall del rod rodami amient ento. o. Cuando los aros de un rodamiento quedan apoyados en toda su superficie del agujero y del aro externo se aprovecha al máximo su capacidad de carga. Un ajuste inadecuado ocasiona da ños al rodamiento y a las piezas adyacentes. 200520 05-1111-09 09 ©SK ©SKF F Slide 2
Selección del ajuste REGL A GE REGL GENE NERA RAL L : El aro sometido a la carga rotativa lleva ajuste de interferencia.
Aro interior giratorio • Aro • Aro Aro exterior fijo •Dirección de la carga constante
1 4
2
Aro interior fijo • Aro Aro exterior giratorio • Aro •La carga gira con el aro exterior
3
Carga rotativa en el aro interior Carga fija en el aro exterior Aro interno con ajuste ajuste de interferencia
•Ej: Motor Eléctrico
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•Ej: Biela manivela
Selección del ajuste REGL A GE REGL GENE NERA RAL L : El aro sometido a la carga rotativa lleva ajuste de interferencia. 1
Aro interior fijo • Aro Aro exterior • Aro giratorio •Dirección de la carga constante
2
4
Aro interior giratorio • Aro Aro exterior fijo • Aro •La carga gira con el aro interior
3
Carga fija en el aro interior Carga rotativa en el aro exterior Aro externo con ajuste ajuste de interferencia
•Ej. Polea loca 200520 05-1111-09 09 ©SK ©SKF F Slide 4
•Ej. Criba vibratoria, equipo desbalanceado
Selección del ajuste A r o i n t er Ar erii o r g i r at ato orio Arr o ext A ex t er erii o r g i r at ato orio Arr o ex A extt er erii o r es estt ac acii o n ar arii o A Arr o i n t eri er i o r es estt ac acii o n ar arii o
La Condi ondición ción de giro define el aro que lleva el ajuste A TENCION: ATENCION: Cuando no se pue pu ede dete determ rmin ina ar la dirección direcció n de d e la carga:: Ambos aros carga llevan ajustes de interferencia
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Aro interior con interferencia interferencia Aro exterior con holgura holgura
Aro interior con holgura holgura Aro exterior con interferencia interferencia
Aro interior con holgura Aro exterior con interferencia interferencia
Aro interior con interferencia interferencia Aro exterior con holgura holgura
Selección del ajuste (2)
Juego Antes del montaje
Juego Después del montaje
Juego Interno:Un ajuste de interferencia producirá una deformación elástica en los aros Magnitud de la Carga: Las cargas generan fuerzas que hacen que los aros se expandan. Temperatura: En operación los aros alcanzan temperaturas mayores a los ejes y alojamientos Ej: Eje de acero :12x10-6, d: 45 mm, T:20°C,
d= λ. d. ∆T = 11 m (0,011mm)
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Frio
Reducción del juego
Caliente
Selección del ajuste (3) Exactitud de giro: La precisión dimensional deben ser apropiadas para evitar deformaciones elásticas y vibraciones. Material del eje y alojamiento: Alojamientos de aleaciones ligeras o ejes huecos requieren ajustes mas fuertes. Facilidad de montaje y desmontaje: Se prefieren ajustes flojos o el uso de manguitos Desplazamiento de un rodamiento libre: Para brindar libertad axial. 2005-11-09 ©SKF Slide 7
Precisión dimensional Para un buen desempeño del rodamiento, la forma de los asientos en su redondez, cilindricidad y perpendicularidad son un factor crítico Tolerancia dimensional: La precisión dimensional de los asientos cilíndricos en el eje debe ser como mínimo del grado IT6 y en el alojamiento del grado IT7 (igual que la precisión de los rodamientos utilizados). Para manguitos se pueden admitir grados IT9 ó IT10. Redondez
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Tablas de grados de Tolerancias
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Precisión dimensional Variación radial
Tolerancias de cilindricidad: La tolerancia para la forma cilíndrica debe ser de 1 a 2 grados IT mejor que la tolerancia dimensional reglamentaria (Ej: Si el eje tiene tolerancia m6 (IT6) la precisión de la forma cilíndrica debe ser IT5 ó IT4. Cilindricidad (conicidad)
Concentricidad
La cilindricidad es una medida de la variación del radio del cilindro (variación radial total) la tolerancia será IT5/2 La cilindricidad es una medida de la variación del radio del cilindro (variación radial total) la tolerancia será IT/2 2005-11-09 ©SKF Slide 10
Precisión dimensional Tolerancias de perpendicularidad: Los apoyos laterales deben tener una tolerancia de 1 grado IT mejor que la tolerancia dimensional reglamentaria. Rugosidad de las superficies: Cuanto mas lisa sea la superficie de apoyo, mayor precisión se obtendrá en el ajuste de interferencia deseado. (Ra: Rugosidad superficial media) Perpendicularidad del resalte.
Rugosidad
La cilindricidad es una medida de la variación del radio del cilindro (variación radial total) la tolerancia será IT/2 2005-11-09 ©SKF Slide 11
Valores de rugosidad superficial media Diámetro del asiento
Asientos rectificados*: Valores Ra recomendados
d (D)
Tolerancia del diámetro para:
Mas de mm – 80 500
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inclusive mm 80 500 1250
IT7 µm 1,6 (N7) 1,6 (N7) 3,2 (N8)
IT6
IT5 µm
0,8 (N6) 1,6 (N7) 1,6 (N7)
µm 0,4 (N5) 0,8 (N6) 1,6 (N7)
Precisión dimensional
Características Superficie Simbolo de la característica
Zona de Tolerancia
Desviaciones Permisibles Rodamientos con clase de tolerancia1) Normal, CLN P6 P5
Explicación
Asi ent o Cil índr ico Cilindricidad Variación radial Total
t1
IT5/2
IT4/2
IT3/2
IT2/2
(t3)
IT5/2
IT4/2
IT3/2
IT2/2
t2
IT5
IT4
IT3
IT2
(t4)
IT5
IT4
IT3
IT2
Para exigencias Para exigencias especiales de normales exactitud de giro o incluso de apoyo
Resalte Plano Perpendicularidad Variación axial Total 1)
Para rodamientos de grán precisión (Clase de tolerancia P4, etc) vel el catálogo SKF “Rodamientos de Precision
La cilindricidad es una medida de la variación del radio del cilindro (variación radial total) la tolerancia será IT5/2 2005-11-09 ©SKF Slide 13
Ajuste Recomendados Las tolerancias para el agujero y el diámetro exterior de los rodamientos están normalizados internacionalmente (Normal, P6, P5, P4A, etc). Los ajustes de interferencia, holgura o transición se logran seleccionando la gama adecuada de tolerancias ISO para el eje y el alojamiento. Basados en la experiencia, solo se usan un numero limitado de tolerancias ISO para las aplicaciones de rodamientos.
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Ajuste Recomendados Recuerde que: Los rodamientos de agujero conico (K o K30) se montan sobre un eje de asiento cónico o un manguito y el ajuste se obtiene mediante el calado axial.
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Terminología Los ajustes se identifican con una letra que define el tipo de ajuste y un número que define el grado IT de tolerancia Los ajustes en el eje usan letras en minúsculas ( j6,k6,m6,n6,etc) Los ajustes en el alojamiento usan letras en mayúscula (F7,G7,H7,J7,etc) A mayor avance alfabético de la letra, mayor será la interferencia del ajuste. Ej: m6 es mas apretado que k5 Entre mas pequeño sea el número después de la letra, menor será rango de la tolerancia 2005-11-09 ©SKF Slide 16
Ajustes en ejes y alojamientos La zona sombreada muestra la variación del diámetro interior y exterior
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Ajustes par a ejes mac izo s de ac er o Rodamientos radiales con agu jero cilíndrico (excepto rod amiento s de alta precisió n) Diámetro del eje en mm Condiciones de la aplicación
Ejemplos
Rodamientos2) Rodamientos Tolerancia Rodamientos1) cilíndricosy de CARB y de de bolas rodillos rodillos a rótula cónicos
Carga rotativa sobre el aro i nterior o di rección indeterm inada de la carga argas geras
≤
,
Cargas normales y elevadas (P > 0,06 C)
Transportadores, rodamientos poco cargados en reductores
(18) a 100 (100) a 140
40 (40) a 100
-
j6 k6
Aplicaciones de rodamientos en general, motores eléctricos, turbinas, bombas, motores de combustión interna, engranajes, máquinas para trabajar la madera
18 (18) a 100 (100) a 140 (140) a 200 (200) a 280 -
≤ 40 (40) a 100 (100) a 140 (140) a 200 (200) a 400 -
≤ 40 (40) a 65 (65) a 100 (100) a 140 (140) a 280 (280) a 500 > 500
j5 k5 (k6)3) m5 (m6)3) m6 n6 p6 r64) r74)
-
(50) a 140 (140) a 200 > 200
(50) a 100 (100) a 140 > 140
n64) p64) r64)
8 a 240 -
25 a 40 (40) a 140 (140) a 200 (200) a 500
-
js45) js4 (j5)5) k4 (k5)5) m55) n55)
argas muy e eva as y cargas e c oque a o condiciones de funcionamiento difíciles (P > 0,12 C)
Cajas de grasa para vehículos ferroviarios, motores motores de tracción, trenes de laminación
Es necesaria una gran precisión de giro con cargas ligeras ≤ ,
Máquinas herramienta
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≤
≤
Ajustes par a ejes mac izo s de ac er o Rodamientos radiales con agujero cilínd rico (excepto rod amiento s de alta precisión) Diám etro del eje en mm Condiciones de la aplicación
Ejemplos
Rodamientos2) Rodamientos Tolerancia Rodamientos1) cilíndricosy de CARB y de de bolas rodillos rodillos a rótula cónicos
Carga fija sobre el aro interior El aro interior debe poder desplazarse fácilmente sobre el eje
Ruedas sobre ejes f ijos (ruedas locas)
g66)
No es necesario que el aro interior pueda deslizarse fácilmente sobre el eje
Poleas tensoras, poleas para cables
h6
Cargas puramente axiales Aplicaciones de toda clase
250 > 250
≤
≤250 > 250
≤ 250 > 250
j6 js6
1)
Para rodamientos Y ver la sección "Rodamientos Y"
2)
Es válido para rodamientos de agujas con aro interior. Los ajustes para rodamientos de agujas sin aro interior podrán encontrarse en la sección "Rodamientos de agujas" 3) Las tolerancias entre paréntesis s uelen utilizarse para rodamientos de rodillos cónicos y de una hilera de bolas con c ontacto angular. También pueden emplearse para otros tipos de rodamiento si la velocidad es moderada y la influencia de la variación del juego interno no es de consideración. 4) Quizá sea necesario utilizar rodamientos con un juego interno mayor que el Normal 5)
Para los rodamientos de alta precisión, se aplican otras recomendaciones
6)
Para rodamientos grandes se puede adoptar la tolerancia f6, a fin de proporcionar un desplazamiento fácil sobre el eje
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A ustes
ara e es macizo s de acero Rod amientos axiales
Condi ciones de l a apl icación
Diám etr o d el Tolerancia eje en m m
Cargas puramente axi ales Rodamientos axiales de bolas Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos Conjuntos axiales de rodillo cilíndrico y jaula
-
h6 h6 (h8) h8
Cargas radiales y axiales combinadas que actúan sobre rod amientos axiales de rodillos a rótula Carga fija sobre la arandela de eje
Carga rotativa sobre la arandela de eje, o carga de sentido indeterminado
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250 > 250
j6 js6
200 (200) a 400 > 400
k6 m6 n6
≤
≤
Ejercicio Cual debe ser la tolerancia del eje (ajuste) para un rodamiento 6309, que será instalado en un motor eléctrico pequeño en el lado del ventilador sometido a una carga radial de 5000 N (d=45 mm, D=100 mm, B=25 mm, C=55300 N)
•Carga rotativa sobre el aro interior Cargas
normales y elevadas (P>0,06C)
Aplicaciones (18)
en general, motores eléctricos...
mm < d < 100 mm
Ajuste
k5
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Tablas de ajustes para ejes
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Resultados según las tablas
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Juego Interno en rodamientos rígidos de Bolas
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Ajustes para soportes de fundición y de acero - Rodamientos radiales (excepto rodamientos de alta precisión) en sopor tes de dos piezas o enterizos Condiciones de la aplicación
Ejemplos
Desplazamiento del aro exter ior
Tolerancia
Carga fija sobre el aro exterior Cargas de todas clases
Aplicaciones en general, cajas
H71)
Es posible
H8
Es posible
G72)
Es posible
de grasa para material ferroviario Cargas ligeras y normales
Construcciones mecánicas
(P ≤ 0,12 C) con condiciones de
en general
funcionamiento sencillas Transmisión de calor
Cilindros secadores, grandes
a través del eje
máquinas eléctricas con rodamientos de rodillos a rótula
Funcion ami ento preciso o silencioso 3) Rodamientos de bolas
Motores eléctricos pequeños
J64)
Es posible
Rodamientos de rodillos cónicos
Con ajuste en el aro exterior
JS5
-
Aro exterior f ijado axialmente
K5
-
M5
-
Carga rotativa sobre el aro exterior 1)
Para rodamientos grandes (D > 250 mm) y diferencias de temperatura entre el aro exterior y el soporte > 10 °C,
G7 deberá utilizarse en lugar de H7 2)
Para rodamientos grandes (D > 250 mm) y diferencias de temperatura entre el aro exterior y el soporte > 10 °C,
F7 deberá utilizarse en lugar de G7 Para rodamientos de alta precisión (clase de tolerancia P5 o superior) se aplican otras recomendaciones
3) 4)
Cuando se precise que el aro exterior pueda desplazarse fácilmente, se debe usar H6 en lugar de J6
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Ajust es para soportes de fundición y de acero - Rodamientos radiales (excepto rodamientos de alta precisión) en sopor tes de dos piezas o enterizos Condi ciones de la apl icación
Ejemplos
Tolerancia
Desplazamiento del aro e xterior
Carga rotati va sobre el aro exterior Cargas elevadas sobre rodamientos en Cubos de rueda con rodamientos de en soportes de paredes delgadas, rodillos, cabezas de articulación cargas de choque elevadas (P > 0,12 C)
P7
No es posible
Cargas normales y elevadas (P > 0,06 C)
Cubos de rueda con rodamientos de bolas, cabezas de articulación, ruedas de translación en grúas
N7
No es posible
Cargas ligeras y variables (P ≤ 0,06 C)
Rodillos transportadores, poleas para cables, poleas tensoras
M7
No es posible
Sentido indeterminado de la carga Cargas ligeras y normales (P ≤ 0,12 C), es deseable que el aro exterior pueda desplazarse axialmente
Máquinas eléctricas de tamaño medio, bombas, rodamientos para cigueñales
J7
Es posible
Cargas normales y elevadas (P > 0,06 C), no es necesario que pueda desplazarse el aro exterior
Motores eléctricos, bombas, rodamientos para cigüeñales
K7
No es posible
Cargas de choque elevadas
Motores eléctricos de tracción
M7
No es posible
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Ajustes para soportes de fundición y acero Rodamientos axiales (excepto rodamientos de alta precisión) Condiciones de la aplicación
Tolerancia
Obs ervaciones
Cargas puramente axiales Rodamientos axiales de bolas Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos Conjuntos axiales de rodillo cilíndrico y Jaula Rodamientos axiales de rodillos a rótula, cuando se usa otro rodamiento para la fijación radial
H8
Para aplicaciones menos precisas puede haber un juego radial de hasta 0,001 D
H7 (H9) H10 -
La arandela de alojamiento debe montarse con un juego radial adecuado de modo que ninguna carga radial pueda actuar sobre los rodamientos axiales
Cargas radiales y axiales combinadas en rodamientos axiales de rodillos a rótula Carga fija sobre la arandela de alojamiento Carga rotativa sobre la arandela del alojamiento
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H7 M7
Ejercicio Cual debe ser la tolerancia del alojamiento (ajuste) para un rodamiento 6309, que será instalado en un motor eléctrico pequeño en el lado del ventilador sometido a una carga radial de 5000 N (d=45 mm, D=100 mm, B=25 mm, C=55300 N)
•Rodamiento radial •Carga fija sobre el aro exterior ....Giro
exacto y silencioso
Aplicaciones
Ajuste J62).....H6
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en motores eléctricos pequeños
Tabla de ajustes para alojamientos
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Resultados según las tablas
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Verificacion de las tolerancias dimensionales Eje
Posición
a
Posición b
Alojamient o
Medida 1
Medida 1
Medida 2
Medida 2
Medida 3
Medida 3
Medida 4
Medida 4
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Posición a
Posición b
Tablas de grados de Tolerancias
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Ejercicios Determine el tipo de ajuste en el eje y los valores para las siguientes aplicaciones: 1.
Un ventilador desbalanceado con rodamientos 22217 E (Fradial=20 kN, Frotativa=10 kN, Fm=0,77 (20+10) = 23.1 kN)
2.
Una polea tensora con eje estacionario equipada con rodamientos 4220 A
3.
El rodillo de una banda transportadora poco cargada con rodamientos 6318 (gira el aro interior, Fr=8 kN)
4.
Un transportador de tornillo con rodamiento 29412 E en la punta. La carga es axial centrada y uniforme.
5.
Un tren de laminacion de acero especial girando sobre rodamientos 30219 J2/Q
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Respuestas 1.
Un ventilador desbalanceado con rodamientos 22217 E (Fradial=20kN, Frotativa=10kN)) Fm=0,77(20+10)=23.1 kN.......P=0.08C
m6 (+35,+13). d=85,013 mm a 85,035 mm 2.
Una polea tensora con eje estacionario con rodamientos 4220 A
h6 (+0,-22). d=100,000 mm a 99,978 mm 3.
El rodillo de una banda transportadora poco cargada con rodamientos 6318 (gira el aro interior, Fr=8 kN)
j6 (+13,-9). d=90,013mm a 89,991 mm
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Respuestas 4.
Un transportador de tornillo con rodamiento 29412 E en la punta. La carga es axial centrada y uniforme.
j6 (+12,-7). d=60,012 mm a 59,993 mm 5.
Un tren de laminacion de acero especial girando sobre rodamientos 30219 J2/Q
n6 (+23,+45). d=95,023mm a 95,045 mm
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Movimiento relativo debido a un ajuste suelto Ejemplo: Rodamiento 22217 E con carga normal rotativa para el aro interior Diametro del Agu jero:
d=85,000 y 84,980 mm, Promedio: 84,990 mm Diametro del Eje: El ajuste debería ser m6, pero se ha fatigado!
g6=84,988 y 84,966 mm, Promedio:84,977 mm Perímetro= π *D m6: +13, +35 m g6: -12, -34 m
g6 -0.020 -0.000
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Diferencia= π *(Dagujero-Deje) = π *0,013 mm = 0,040 mm/rev Si n=1800 RPM
El giro relativo (arrastre) será de 72 mm/min ó 4,3 m/hr (103,2 m/dia!)
Ejes Huecos •Sobre ejes huecos se requiere un mayor apriete que sobre ejes macizos •Para seleccionar el ajuste use las relaciones de diámetros Ci y Ce •Solo cuando Ci>=0,5 el ajuste hallado para eje macizo debe modificarse
Ci
di
=
d
Ce =
d de
Si de no es conocido, use la otra relación
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d =
k ( D − d ) + d
k
=
0 , 25
k = 0,30
En SABB de 22 y 23 y CRB
Todos los demás
Ejes Huecos Conociendo la interferencia mas probable de un ajuste (∆V ) sobre un eje (∆ H ) macizo, se puede calcular la interferencia necesaria sobre un eje hueco Procedimiento: 1.
Identifique el ajuste sobre eje macizo apropiado para el rodamiento
2.
Calcule la interferencia mas probable: ∆V =
. probables Σ.valores
2
3.
Obtenga los valores de las relaciones de diámetros Ci y Ce
4.
Lea la relación
5.
Despeje el valor de la interferencia ∆ H
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∆ H ∆V
de la tabla.
Ejes Huecos Ejemplo: Un rodamiento 6208 de un motor eléctrico será montado en un eje hueco con agujero de 32 mm. Halle la interferencia requerida y las tolerancias del eje. 1- Ajuste sobre eje macizo?: 2- Valor de la interferencia mas probable?: 3- Valor de las relaciones Ci y Ce?:
k5 ∆V =
Ci =
Ce = Ce =
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22 + 5 2
di
32
=
de
=
40
d
d
= 13,5µ m
40
=
0,8 =
52,6 d
k ( D − d ) + d
0,76 =
40 0,3(80 − 40) + 40
=
0,769
Ejes Huecos Ejemplo: Un rodamiento 6208 de un motor eléctrico será montado en un eje hueco con agujero de 32 mm. Halle la interferencia requerida y las tolerancias del eje. ∆V = 13,5µ m
Ci = 0,8 Ce = 0,76 4- Valor de la relación
∆ H ∆V
?
1,7
5- Valor de la interferencia ∆ H ?
∆ H = 1,7 x13,5 = 23µ m
Un ajuste tipo m6 es el apropiado: +9 y +25 2005-11-09 ©SKF Slide 40
Tablas de ajustes para ejes
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Ajustes y Tolerancias en ejes para montajes con manguito Eje Dia me tro Nominal
Tole rancias para el diám etro y la forma
d en mm más de hasta/incl.
IT51)
h9 alto
bajo
máx
h10 alto
bajo
IT71) máx
Desviación en µm
Desviación en µm
10 18 30
18 30 50
0 0 0
-43 -52 -62
8 9 11
0 0 0
-70 -84 -100
18 21 25
50 80 120
80 120 180
0 0 0
-74 -87 -100
13 15 18
0 0 0
-120 -140 -160
30 35 40
180 250 315
250 315 400
0 0 0
-115 -130 -140
20 23 25
0 0 0
-185 -210 -230
46 52 57
400 500 630
500 630 800
0 0 0
-155 -175 -200
27 32 36
0 0 0
-250 -280 -320
63 70 80
800 1 000
1 000 1 250
0 0
-230 -260
40 47
0 0
-360 -420
90 105
1)
La recomendación es para IT5/2 o IT7/2, ya que la zona de tolerancia t es un radio, sin embargo en la tabla los valores se relacionan con un 2005-11-09 ©SKF Slide 42
•Tolerancias menos estrictas para el eje •Ejes menos costosos
Efecto de la precarga en la vida de un rodamiento
Vida util
Precarga 2005-11-09 ©SKF Slide 43
Holgura
Marcas características de un ajuste excesivo
Carga unidireccional, aro interno giratorio, aro externo estacionario 2005-11-09 ©SKF Slide 44
Cómo comienza el fallo?
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Porque fallan los rodamientos
Ajustes ligeramente holgados y altas cargas producen micro-movimientos relativos entre los aros del rodamiento y las superficies de contacto (ejes-alojamientos). Las superficies desgastadas se oxidan; esto se conoce como corrosión de contacto
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Ajustes demasiados Holgados
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Porque fallan los rodamientos
Ajustes muy holgados permiten que se formen delgadas películas de óxidos que comenzarán a penetrar en el metal (Corrosión)
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Porque fallan los rodamientos
Las fracturas y el desconchado pueden también ser consecuencia de un ajuste excesivo
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Recomendaciones generales Un ajuste k5/H6 es el recomendado general para motores eléctricos pequeños. Cuando la carga es indeterminada; por ejemplo en los ventiladores donde debido a un desbalanceo la carga rotativa puede tener la misma magnitud que la carga fija (eje+aspas), ambos aros deberán tener ajuste de interferencia.... use un rodamiento CARB en el lado libre!!! La temperatura influye en la selección del ajuste. A mayores diferencias de temperaturas (Eje-Aro) mayor probabilidad habrá de que el ajuste de afloje. ej: Eje de acero :12x10-6, d: 45 mm, T:20°C,
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d= λ.d. ∆T = 11 m)
CARB en Ventiladores
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Recomendaciones generales En general, para rodamientos de bolas con juego Normal o C3 no se deben usar ajustes mas fuertes que los siguientes: j5
para d <= 18 mm k5 para 18 mm < d <= 100 mm m5 para 100 mm < d <= 140 mm
La precisión dimensional de los asientos cilíndricos en el eje deben ser como mínimo del grado IT6 y en los alojamientos del grado IT7. Para manguitos de montaje y desmontaje se pueden admitir precisiones dimensionales IT9 ó IT10. 2005-11-09 ©SKF Slide 52
