Selección del rodamiento

Otro punto fuerte de este software es que permite al cliente seleccionar directamente el producto del nuevo Catálogo de Rodamientos 17000, con la seguridad de que se han tenido en cuenta las últimas actualizaciones. Al igual que en los catálogos de productos de SKF, se puede ver inmediatamente si el rodamiento posee un rendimiento de la calidad del SKF Explorer o es un artículo popular. Esta última funcionalidad permite al cliente concebir una disposición basada en artículos comúnmente usados de grandes series de producción.

El acceso a la extensísima base de datos de SKF brinda al cliente numerosas opciones para diseñar una disposición óptima, lo mismo si se trata de un par de rodamientos en un eje que si el número requerido es mucho mayor.

Modelización de aplicaciones y análisis del rendimiento de rodamientos

Construir un modelo completo solo exige unos pocos pasos. Como ejemplo, se muestra un eje de transmisión para un compresor helicoidal. El funcionamiento de los compresores helicoidales a diversos niveles de potencia cambia el rendimiento de la máquina. Las variaciones en la velocidad y el par repercuten en las fuerzas que se producen en el dentado del engranaje. A su vez, esto afecta el rendimiento del rodamiento. A continuación, exponemos, paso a paso, cómo el SKF SimPro Quick puede ayudar a los diseñadores a optimizar la configuración de una disposición de rodamientos y reducir el plazo de ensayo por una gama de diversas condiciones operativas.

PASO 1 – Componentes

• eje
• selección del rodamiento
• engranajes
• muelles
• distanciadores

El primer paso (fig. 1) es construir el modelo de aplicación usando los componentes más comunes, como rodamientos, engranajes, muelles y distanciadores. Todos estos componentes se incorporan en el modelo mediante un proceso de arrastrar y soltar en el eje. Una vez que se ha definido el eje, los rodamientos se le añaden fácilmente con la función de arrastrar y soltar. Puede usarse un proceso gradual para seleccionar los rodamientos en función del diámetro de eje en el asiento del rodamiento, el tipo de rodamiento (rígido de bolas, de bolas de contacto angular, de rodillos cilíndricos, etc.) y de alguna designación parcial de rodamiento, si se conoce. El siguiente paso del proceso gradual define cómo se monta el rodamiento en el eje y en el soporte (fig. 2).

El arrastre en el software de un engranaje en el eje inicia un proceso gradual similar al de los rodamientos. En los engranajes, se define el tipo (chaflán, helicoidal, hipoide, de dentado recto o de tornillo sinfín); luego se pide al usuario que introduzca la geometría del engranaje. Finalmente, el usuario introduce la potencia del engranaje, un factor que se usa con la geometría para adecuar automáticamente diferentes fuerzas de engranaje. Los pasos para añadir un engranaje respaldan en gran medida el diseño y análisis de aplicaciones de ejes de caja de engranajes.

Los muelles tienen la capacidad de precargar los rodamientos contra una base (como el soporte) y de precargar también contra otro rodamiento. Esta facultad es útil en aplicaciones en las que los muelles se usen para ubicar un rodamiento o cumplir con los requisitos mínimos de carga para aplicaciones como bombas, compresores y motores eléctricos.

Los distanciadores proporcionan la posibilidad de establecer los valores definidos de la holgura axial, lo cual es útil para aplicaciones que tengan disposiciones de rodamientos espalda con espalda o cara a cara.

PASO 2 – Límites

• velocidad rotativa
• fuerzas externas (cargas)
• potencia (engranaje)
• momentos
• gravedad

El segundo paso consiste en las condiciones límite aplicables. La velocidad rotativa del eje, las fuerzas radiales y axiales, la potencia de entrada (engranaje) (fig. 3), la carga de momento y la gravedad pueden añadirse al modelo. De forma similar a los componentes, la fuerza, la potencia de entrada y el momento se aplican mediante arrastrar y soltar; los demás límites se introducen simplemente con un clic en un ícono. Todos los límites aplicables pueden variarse en la sección del programa “Análisis de variaciones”, a excepción de la gravedad. El método para aplicar la gravedad permite al usuario estudiar aplicaciones no solo en la posición horizontal, sino también en la vertical.

PASO 3 – Lubricación y juego del rodamiento

• lubricación
• ajustes y juego

En el tercer paso, se incluye la lubricación y las condiciones de ajuste. El SKF SimPro Quick permite definir el método de lubricación (grasa, baño de aceite o método de aceite y aire), la viscosidad del aceite y los niveles de contaminación (fig.4). Todas estas propiedades de lubricación inciden en parámetros que oscilan desde el intervalo de relubricación hasta la fricción del rodamiento.

Los ajustes del rodamiento son el último parámetro seleccionable. Los ajustes son un punto crucial en el proceso de diseño. La selección de los ajustes correctos es decisiva para obtener buenas condiciones operativas. Un clic en el ícono abre una subventana, que permite al usuario modificar los ajustes del eje y el soporte, el juego interno inicial del rodamiento y los valores de la temperatura del aro interior y exterior, todo lo cual incide en el juego operativo del rodamiento. La revisión de la reducción del juego es importante en aplicaciones con ajustes muy forzados o en aplicaciones en las que las temperaturas del aro interior sean significativamente superiores a las del aro exterior. Se trata de condiciones de aplicación típicas en las que el juego interno inicial puede ser insuficiente para superar la reducción del juego durante el funcionamiento y puede conducir a precarga. El usuario tiene la posibilidad de seleccionar una clase de juego diferente para obtener un juego (operativo) de rodamiento apropiado.

Análisis

Después de trabajar por los pasos iniciales y completar el modelo, se dispone de una opción para ejecutar un análisis de conjunto de datos individual (análisis individual) o ejecutar varias condiciones (análisis de ciclo de carga) en función de los límites operativos definidos (fig. 5). Mediante el uso de una interfaz de tabla, se definen condiciones múltiples. Se dispone de una opción para proporcionar una porción de tiempo ponderado en cada paso, lo cual es útil al determinar la vida útil del rodamiento en varias condiciones operativas diferentes.

Resultados

El resultado del análisis abarca varias tablas de datos e imágenes que permiten al usuario crear un patrón de configuración preferido para el informe. Las tablas típicas muestran, por ejemplo, cargas de rodamientos, juegos internos de funcionamiento, fricción, desalineación, desviación y vida nominal de SKF al igual que la vida nominal modificada según ISO/TS 16281:2008.

La vida nominal básica (L10), la vida nominal de referencia modificada (L10mr) según ISO/TS 16281:2008 y la vida nominal de SKF son las tablas usadas con mayor frecuencia al revisar aplicaciones y para la selección de rodamientos. Esto se debe, por lo general, a que en la industria se hace un gran hincapié en la vida a fatiga L10 para determinar el tiempo durante el que pueden funcionar los rodamientos. Con los resultados de la vida nominal de SKF, se obtiene un pleno efecto de SKF Explorer. No obstante, los resultados de SKF SimPro Quick llegan aún más lejos. También definen las condiciones en las que los rodamientos pueden experimentar una vida de servicio más corta, en comparación con la vida a fatiga L10 calculada. Una desalineación excesiva, carga insuficiente, sobrecarga y velocidad de trabajo excesiva son advertencias que se presentan si las condiciones operativas violan alguna de las condiciones recomendadas (fig. 6). Esto concientiza al usuario de condiciones que pueden perjudicar la vida de servicio e impedir que el rodamiento alcance la vida a fatiga L10 tradicionalmente usada.

Otras tablas del resultado proporcionan detalles importantes sobre los intervalos de relubricación, el juego de funcionamiento, las frecuencias de defectos en los rodamientos y las fuerzas de engranaje.

A los detalles de los resultados, hay que añadir imágenes de diagramas y animaciones. Se presentan diagramas polares de ángulos, deformaciones y cargas de contacto para indicar las condiciones de cada elemento giratorio del rodamiento (fig. 7). La comparación de diagramas polares de datos múltiples, por ejemplo, puede señalar una condición operativa que no sea satisfactoria, como una fuerte concentración de carga o un ángulo de contacto grande.

Un diagrama de desviación del eje muestra la desviación a lo largo del eje con las condiciones operativas dadas. El posible juego de contacto del sello, el movimiento del eje en relación con otros componentes (ejemplo: ubicación del impulsor con respecto al soporte) y la tensión de flexión del eje pueden derivarse de la curva de desviación (fig. 8).

Se incluye una animación tridimensional para examinar la distribución de la presión de rodadura en el rodamiento y el impacto de las condiciones límite en el movimiento del eje y del rodamiento (fig. 9). Esta herramienta visual la han usado los ingenieros de SKF para mostrar mejor la relación entre sí de la carga y la desviación de los componentes en el eje, al igual que de los aros y elementos rodantes del rodamiento.