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Lubrication of roller bearings
Tipos de elementos rodantes
ball spherical rollersymmetrical
spherical rollerasymmetrical
cylindrical roller
needle roller
conical roller
Lubrication of roller bearings
TIPOS DE RODAMIENTOSRODAMIENTOS DE BOLAS Rodamientos rígidos de bolas Rodamientos de bolas a ròtula o auto-alineantes Rodamientos de bolas de contacto angular Rodamientos axiales de bolas
RODAMIENTOS DE RODILLOS Roldanas ó rodillos de leva Soportes con rodamientos Y Rodamientos de rodillos cilíndricos Rodamientos de agujas Rodamientos de rodillos a rotula Rodamientos de rodillos cónicos Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos Rodamientos axiales de rodillos a rótula Rodamientos axiales de agujas
Lubrication of roller bearings
Tareas de los Rodamientos
Reducir fricciónTransportar carga
Guiar partes rodantes
Lubrication of roller bearings
Friccion en Rodamientos
Pequeña cantidad en el movimiento rodante
Pero considerable cantidad de fricciondeslizante en:
ArosCanastillasEntre los elementos rodantes
Lubrication of roller bearings
µ – 10 % = 1/2 E [AUS+BR+E+S]
„Although rolling friction is already very low, manufacturers of roller bearings and lubricants work continuously on further improvements..“
SKF— one of the world´s biggest manufacturer of
roller bearingsmade the following calculation:
If it can be managed to drop friction in all roller bearingsinstalled on the globe only by further 10%, the combined
total electricity consumption of the countriesAustralia, Brasil, Spain und Sweden
could be cut to a half !
Lubrication of roller bearings
Límite
Mixta
Hidrodinámica
Límite Mixta Hidrodinámica
Condiciones de Lubricación
Lubrication of roller bearings
Espesor de Pelicula
oh
22
21
: Espesor especifico>4=EHD 1< <4=Intermedia <1=Límite: Rugosidad Promedio1=Elemento rodante2=Pista de rodadura
Lubrication of roller bearings
1. Velocidad
mVF ..
El factor de velocidad permite definir el tipo de lubricación
FACTOR DE VELOCIDAD
Lubrication of roller bearings
2.CARGA
CARGA
RODAMIENTOS
BOLAS RODILLOS
LIGERA 0.07 0.08
NORMAL 0.07<P/C0.15 0.08<P/C0.18
ALTA >0.15 >0.18
MUY ALTA >0.25 >0.3
Lubrication of roller bearings
3.TEMPERATURA
•Altas temperaturasAceite•Temperaturas medias y bajas Grasas
calentamiento propio• calentamiento exterior a través del eje, de la caja o por radiación• superficie de refrigeración de la caja• efecto de ventilación de las partes vecinas• temperatura de la atmósfera circundante• tipo y cantidad de lubricante.
Lubrication of roller bearings
TIPO DE MAQUINA INCREMENTO DE TEMP.(ºC)fresadora de mesa 40sierra circular 40taladro de mesa 40tren de laminacion en frio 45cilindros de calandrinas 55tren de laminacion en caiente 55rectificadora plana 55molino de mandibulas 60molino de martillos 60husillo de torno 60tren de laminacion de alambre 65motor vibrante 70ruedas delanteras de un automovil 70cribadora vibratoria 80hélice de un barco 80zaranda 100variadores de velocidad 70-110bomba de agua en automoviles 120
Datos experimentales de T en maquinas comunes
Lubrication of roller bearings
Lubricantes Utilizados
90% by greases
9,5% by oils0,5% by solid lubricants only
Lubrication of roller bearings
Guia de Seleccion(Grasas Convencionales)
CONDICIONES DE TRABAJO GRASA ACEITE
Temperatura No apropiada para t>150ºC Apropiada para altas temperaturas (Puedeenfriarse por circulación)
VelocidadNo apropiada para velocidad. Varia segúnel tipo de rodamiento
Apropiada para alta velocidad (La limitación depende del sistema de suministro delaceite)
Carga Hasta cargas medias Apropiado para cargas pesadasConfiguracion del alojamiento delrodamiento
Sencilla Complicada (Especialmente por el sistemade sellado)
M antenimiento Fácil No fácil (Se requiere especial precaucioncontr a las perdidas de aceite)
Lubricación centralizada Posible Posible
Estanqueidad al polvo BuenaAdaptando un sistema de lubricación porcirculacion puede eliminarse el polvo porfiltracion
Resistencia a la rotación Moderada Pequeña
Lubrication of roller bearings
Seleccion con base en FVBAÑO GOTEO CIRCULACION PULVERIZACION CHORRO
Rigidos debolas 200 300 400(1) 600(4) 700 1000Oscilantes debolas 150 250 400(2)(1) - - -Bolas decontacto angular 200 300 400(1) 600(4) 700 1000Rodillos cilíndricos 150 300 400(2)(1) 600(4) 700 1000Rodillos cònicos 100 200 250(1) 300(4) - -Rodillos oscilantes 100 200 - 300(2) - -Axiales debolas 100 150 (2)(3) - 200(3)(2) - -
(2)Utilizar rodamientos con jaulas mecanizadas(3)Montar el rodamiento con un poco de carga(4)Utilizar con jaulas de gran precisión y alta velocidad
ACEITE GRASA
TIPO DE RODAMIENTO
(1)Utilizar rodamientos con precisión de grado 6 (NORMA JIS)
Lubrication of roller bearings
LUBRICACIÓN CON GRASA
1. Mejor Retención2. Sellamiento contra polvo, humedad, etc.3. Niveles de llenado entre 30 y 50%4. Soportes Y: Grasa empaquetada
Lubrication of roller bearings
EJEMPLOMAQUINA: CABLEADORAMECANISMO: RUEDA DE FRICCIÓN DEL TAMBOR PRINCIPAL.RODAMIENTO:SKF 6014DATOS TECNICOS DEL RODAMIENTOd=70mmD=110mmCo=31000NwC=37700Nw
CONDICIONES DE OPERACIÓNAmbiente medianamente polvoroso con polvo de PVC.Velocidad del rodamiento: entre 200 y 1000rpm.Temperatura: Hasta 150ºC.Fuerza radial: 10KNw(Aprox. 1Ton)Fuerza Axial: <1KNwVida requerida: 6 meses. 12 horas diarias 7 días/semana.
Lubrication of roller bearings
PARÁMETROS DE ANALISIS
1. Recomendaciones del Fabricante2. Velocidad3. Carga 4. Temperatura de trabajo5. Condiciones adicionales de trabajo
Lubrication of roller bearings
VELOCIDADPara desarrollar el análisis tribológico por
velocidad son necesarios 6 pasos básicos:1. Verificar las cargas sobre el rodamiento2. Comparar contra las cargas permisibles3. Calcular la vida útil del rodamiento4. Verificar el limite de velocidad5. Calcular el factor de velocidad6. Seleccionar la grasa.
Lubrication of roller bearings
1. Verificación de Cargas
ar YFXFP Carga dinámica equivalente
Valores de factores X e Y para rodamientos rígidos de bolas.Fa/Fre X=1^Y=0
En nuestro caso Fa/Co=10000/31000=0.3226, y Fa/Fr=1/10=0.1.Con estos valores en la tabla vemos que para Fa/Co=0.5, e=0.44, luego, dado que Fa/Fr<e, deducimos que los valore de X e Y son 1 y 0 respectivamente. Por tanto:
P=Fr=10000Nw.P=Fr=10000Nw.
Lubrication of roller bearings
2. Relación de Carga C/P
Dado que :C=37700Nw.C=37700Nw.P=10000Nw.P=10000Nw.Entonces:C/P=3.77C/P=3.77Luego la carga soportada por el rodamiento es perfectamente admisible ya que C>>P.
Lubrication of roller bearings
3. Calculo de la vida útil del rodamiento p
h PC
nL
601000000
10
El factor p tiene un valor de 3 para rodamientos de bolas y de 10/3 para rodamientos de rodillos.Por tanto:
horasL h 04.89377.31000*60
1000000 310
6 meses (27 semanas) a 12h/día y 7 días/semana nos arrojan 2268 horas, luego escasamente estamos obteniendo el 39% del tiempo requerido, luego debemos proceder a seleccionar un lubricante especializado para buscar alcanzar este tiempo.Aunque no podemos establecer que tanto podemos extender la vida misma del rodamiento, podemos calcular la vida del lubricante y por medio de inspección periódica evaluar el rodamiento.
Lubrication of roller bearings
4. Verificación de la Velocidad
Las tablas del rodamiento nos indican limites de velocidad recomendados de 6000 r.p.m. para lubricación con grasa y de 7000 r.p.m. para lubricación con aceite.
Dado que la velocidad de trabajo es de apenas 1000 r.p.m., el rodamiento esta dentro de los limites operacionales permisibles.
n/ng=1000/6000=0.167n/ng=1000/6000=0.167
Lubrication of roller bearings
5. Calculo del Factor de Velocidad
D = external bearing diameter [mm]d = internal bearing diameter [mm]n = revolution per minute [rpm]dm= medium bearing diameter [mm] = ———D + d
2
FV = ——— • nD + d2
En nuestro caso:
FV=((70+110)/2)*1000=90000.FV=((70+110)/2)*1000=90000.De acuerdo con esto se recomienda utilizar grasas con consistencia hasta NLGI3.
NLGI DESIGNACION FV0 Grasa Fluida De 1 a 1'500,0000 y 1 Grasa Blanda Hasta 1'000,0002 Normal Hasta 800,0003 Normal Hasta 400,0004 Grasa Dura Hasta 50,000
CONCLUSION:Revisando la tabla de factores de velocidad de Revisando la tabla de factores de velocidad de las grasas OKS vemos que todas excepto la las grasas OKS vemos que todas excepto la OKS1140 cumplirían las requisiciones por OKS1140 cumplirían las requisiciones por velocidad.velocidad.
Lubrication of roller bearings
CARGARecordando que :P/C=10000/37700=0.265n/ng=1000/6000= 0.167Nos ubicamos en la zona II. Esta zona es de altas cargas.Requerimos grasas con
aditivosEP.
Esto nos reduce las grasas recomendables a 3: OKS 400, OKS Esto nos reduce las grasas recomendables a 3: OKS 400, OKS 410 Y OKS 4200. 410 Y OKS 4200.
Lubrication of roller bearings
TEMPERATURA
Esto nos lleva a concluir que la grasa adecuada es la OKS Esto nos lleva a concluir que la grasa adecuada es la OKS 4200. 4200.
Sabiendo que nuestra temperatura de operación puede subir hasta 150ºC, debemos verificar en la tabla de rangos de temperatura de las grasas OKS
CONDICIONES ESPECIALESEntre las condiciones de operación mas relevantes tenemos las altas vibraciones, lo cual genera la necesidad de utilizar grandes cantidades de EP. Adicionalmente hay que determinar que tipo de lubricante se estaba utilizando y verificar su compatibilidad con la OKS4200
Lubrication of roller bearings
Temperature Range of OKS Bearing Greases
with MoS2
with MoS2 + Mox - Active
with MoS2 with Mox - Active
with MoS2 + Mox - Activewith PTFE
with PTFE
with white solid lubricants
with PTFE
Lubrication of roller bearings
CANTIDAD DE LLENADO DEL RODAMIENTO
FV % Vol. Libre
Hasta 5000 90-100
Hasta 800000 30-50
Hasta 1'500000 30%
Dado nuestro FV=90000, podemos llenar entre un 30 y un 50% del volumen libre del rodamiento.Según la carta, para el 6014 la curva útil es la 6 (serie 60)Para d=70mm, la cantidad de llenado plena son 25g, luego utilizar entre 7.5 y 12.5g estaría en el rango recomendado.
Lubrication of roller bearings
VIDA ÚTIL DE LA GRASA
Dado que la OKS 4200 es una grasa especializada, utilizamos la grafica de grasas especializadas en vez de la de grasas normales. Sabemos que la OKS 4200 es una grasa con base en PAO,luego aplica la curva 4, y que la temperatura de operación será de 150ºC.
Nótese que al igual que en las grasas normales, variaciones de 15ºC en la temperatura de trabajo logran variaciones en factor 2 de los tiempos de relubricación.
Para nuestro caso puntual obtendríamos un valor inicial de 10000h, y debemos aplicar un factor de reducción por vibración de 0.5, para obtener 5000h5000h,lo cual duplica los requerimientos.
Recordemos que estos son tiempos de vida útil de las GRASAS, y no de los rodamientos, no obstante por lo general con buenas condiciones de lubricación, el rodamiento tiende a durar mas que el lubricante, pero no debemos olvidar que un rodamiento en un elemento sometido básicamente a FATIGA, y ese factor no depende de la lubricación.
Lubrication of roller bearings
Grease Life Forecastfor single track roller bearings under good environmental conditions
Li soap with mineral oil
polyurea with min. oilAl soap with mineral oil
polyurea with PAOPTFE with perfluorooil polyether oil
Reduction factors:long relubrication intervals x 0,5 - 0,7dust / humidity x 0,4 - 0,7vibration / oscillationx 0,4 - 0,7reduced air flow x 0,5 - 0,7strong air flow x 0,4 - 0,5other types of bearings
x 0,4 - 0,9
+15°C =1/2 service time
Lubrication of roller bearings
CANTIDADES DE RELUBRICACION
Cuando la vida útil del lubricante es inferior a la del rodamiento, es necesario efectuar relubricaciones, cuyos intervalos nunca han de ser superiores a 6 meses, y en ningún caso efectuar mas de tres relubricaciones sin cambiar por completo la grasa.
bdfm akk Periodos de relubricación fk
Diario o continuo 0.0003-0.001
Semanal 0.002
Mensual 0.003
Mk=0.003x110x20=6.6g
Lubrication of roller bearings
Grease pump
Contamination maycause bearing failures.Seals protect to a largeextent from outside contaminations. Frequent relubrication is required when
the hazard of grease contamination exists.Same applies if the grease should seal alsoagainst penetraiting moisture.
Contamination penetrating throughlabyrinth channels.
Newly supplied grease pushes out bothused up and contaminated grease through the labyrinth packing.
Lubrication by greases
Lubrication of roller bearings
Lubrication by Oilis used at high speeds resp. at DN-factors exceeding1.000.000 and in case heat conduction is necessary.
Lubrication of roller bearings
Methods of Lubrication by Oil
Oil bath lubrication:
Suitable only for bearings with low speeds.During stand still the oil level should notquite reach the middle of the rolling elementat the bottom. .
Lubrication of roller bearings
Methods of Lubrication by OilCirculatory oil lubrication:
With increasing speed the service temperaturerises and accelerates the ageing of thelubricating oil.By circulatory lubrication the oil can be cooled and consequentlythe service temperature be dropped.
Cooling
pump
Lubrication of roller bearings
Methods of Lubrication by OilOil injection lubrication:
At high speed it becomes necessary, that the air turbulence circulating withthe bearing is penetrated by the oil.This is ensured by injecting oil underhigh pressure (min.15 m/s) from the sideinto the bearing.
Lubrication of roller bearings
Maximum Operational Temperatures
mineral oils
mineral oil super raffinates
synthetic. hydrocarbons
carbonic acid esters
polyglycols
polyphenyl ethers
phosphoric acid alkyl esters
phosphoric acid aryl esters
silicic acid esters, polysiloxanes
silicone oil
silanes
halogenated polyphenyls
perfluorocarbons
perfluoropolyglycols
90 – 120
170 – 230
170 – 230
170 – 180
160 – 170
310 – 370
90 – 120
150 – 170
180 – 220
220 – 270
170 – 230
200 – 260
280 – 340
230 – 260
130 – 150
310 – 340
310 – 340
220 – 230
200 – 220
420 – 480
120 – 150
200 – 230
260 – 280
310 – 340
310 – 340
280 – 310
400 – 450
280 – 340
temperature[+°C]
long time
temperature[+°C]
short time
Lubrication of roller bearings
GUIA PARA SELECCIONAR LA VISCOSIDAD DEL ACEITE
Carga Normal Carga Pesadao de impacto
de -30 a 0 Hasta valor especificado
18-35 30-60 Todos excepto oscilantes de rodillos
Hasta 15000 40-70 85-120 Todos excepto oscilantes de rodillos15000-80000 30-55 55-80 Todos excepto oscilantes de rodillos80000-150000 18-35 30-45 Todos excepto axiales de bolas y rodillos150000-500000 9,5-12 18-35 Rígidos de bolas y de rodillos cilíndricos
Hasta 15000 110-165 180-260 Todos excepto oscilantes de rodillos15000-80000 85-120 110-160 Todos excepto oscilantes de rodillos80000-150000 50-70 80-160 Todos excepto axiales de bolas y rodillos150000-500000 30-40 50-70 Rígidos de bolas y de rodillos cilíndricos
100-150 Hasta valor especificado
Todos excepto oscilantes de rodillos
0-60
60-100
VISCOSIDAD CINEMÁTICA cSt a 37.8ºC
ESCALA DE TEMP DE
TRABAJO (ºC)FV TIPOS DE RODAMIENTO A LOS QUE SE
PUEDE APLICAR
60-100
0-60
0-100
Hasta valor especificado
240-430
35-70
105-165Rodamientos oscilantes de rodillos
Lubrication of roller bearings
CALCULO DE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE
mdnkV
4500
1110001
11000
31
31
nk
an
ak
Una vez conocida la viscosidad requerida a la temperatura de trabajo se requiere conocer la viscosidad a 40ºC que es la temperatura de referencia para ISO. Para tal efecto se requiere conocer el índice de viscosidad del aceite en cuestión. La mayoría de los aceites de uso general tienen un IV 85, en cuyo caso es válido utilizar la siguiente carta.
Otro método muy practico lo ofrece el Electronic Handbook de SKF
Lubrication of roller bearings
Lubrication by Solid Lubricants onlyDeep groove ball bearings with increased clearance
required at:
high temperatures > + 200 °C
big temperature variations
slow speed
Lubrication of roller bearings
Lubrication by Solid Lubricants only
at temperatures > + 200 °COKS 230 MoS2-High Temperature Paste(for thin-film lubrication during assembly and maintenance)
in connection with
OKS 310 MoS2-High-Temperature Lubricant(for relubrication during operation)
The carrier fluid evaporates residue-free above 200°C.Dry MoS2 films remain over, which assure lubrication up to 450°C.
Example of application:Kiln-car bearings in the ceramics and brick industry
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