Foros de SóloIngeniería

- 05 Abr 2011, 15:30 #264021

Hola, buenas tardes, no recordaba que estaba registrado en este foro y estos días me ha surgido una duda que os la expreso para que me aconsejéis a respecto.

He de diseñar un eje que tiene que trasmitir una potencia mediante un piñón y está apoyado sobre dos rodamientos en los extremos, a distinta distancia del piñón. Se me da las revoluciones, la vida estimada en horas, los datos acordes al piñón (m,Z,b), las distancias a los rodamientos, los materiales de eje y piñón y un apunte que es que el piñón debe ir sujeto al eje no por chaveta sino con anillo de fijación.

Pues bien, yo en mi proceso de cálculo hago lo siguiente:

- Con la potencia a transmitir y las rpm calculo el par de transmisión
- Con los datos del piñón el diámetro primitivo
- Con el par de transmisión y el diámetro primitivo, la fuerza que produce el par torsional en el piñón
- Traslado la fuerza al eje (sin cálculos, es inmediato)
- Elaboro un diagrama de equilibrio como si el eje fuera una viga biapoyada con la "carga" que es la fuerza del piñón.
- Saco las reacciones en los apoyos-rodamientos, son diferentes porque las distancias son distintas, sólo hay carga radial.
- Los rodamientos serán de bolas (p=3)
- Al ser la velocidad constante, expreso la vida en millones de revoluciones
- En la ecuación de cálculo de la carga equivalente sobre el rodamiento, P=X·Fr+Y·Fa, como Fa es 0, igualo P=Fr
- Mediante la ecuación L10=(C/P)^p, despejo la Capacidad dinámica requerida por el rodamiento.

Hasta aquí creo que no hay problemas (por favor, avisenme en caso contrario).

Y donde empiezo a dudar es a partir de este momento. Estoy en la base de datos de SKF

- Elijo un rodamiento cuya Pu (carga límite de fatiga) sea superior a mi P (carga equivalente sobre rodamiento) y a su vez, que la Capacidad de carga dinámica sea mayor que la calculada (en este caso no tengo ningún problema, porque son mucho mayores)... y obtengo el diámetro interior, para el eje.

- Por tanto, tengo dos diámetros diferentes, el eje aumentará su sección en el centro y disminuirá en los extremos para alojar a sendos rodamientos.

Pero me gustaría saber ciertas cosas más, las siguientes:
- ¿Hasta qué diámetro engroso el eje? lo lógico sería un mínimo para que los rodamientos no se desplacen y queden haciendo tope, pero ¿cuánto es eso?
- No sé como calcular, si es que se calcula, el anillo de fijación del piñón con el eje. No veo restricción alguna, no tengo diámetro central de eje, ni diámetro interno del piñón.
- Para evitar concentración de tensiones me gustaría hacer "una muesca" en el escalón entre el diámetro del eje donde está el rodamiento alojado y donde cambia a un diámetro mayor. ¿Dónde puedo ver si esos radios están normalizados o algo?
- ¿Debería considerar el peso de eje y piñón en algo?


Eso es todo, me gustaría que me dieran su opinión sobre este proceso de diseño, si paso algo por alto, si no se hace así y cómo puedo obtener los demás datos que les comento. Tengo que reconocer que tengo mis lagunas en este tema, pues no soy de la especialidad de Diseño de máquinas, así que espero que me puedan ofrecer la máxima ayuda.

Muchas gracias por adelantado
Saludos

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- 05 Abr 2011, 18:41 #264059

Pero me gustaría saber ciertas cosas más, las siguientes:
- ¿Hasta qué diámetro engroso el eje? lo lógico sería un mínimo para que los rodamientos no se desplacen y queden haciendo tope, pero ¿cuánto es eso?
- No sé como calcular, si es que se calcula, el anillo de fijación del piñón con el eje. No veo restricción alguna, no tengo diámetro central de eje, ni diámetro interno del piñón.
- Para evitar concentración de tensiones me gustaría hacer "una muesca" en el escalón entre el diámetro del eje donde está el rodamiento alojado y donde cambia a un diámetro mayor. ¿Dónde puedo ver si esos radios están normalizados o algo?
- ¿Debería considerar el peso de eje y piñón en algo?


Eso es todo, me gustaría que me dieran su opinión sobre este proceso de diseño, si paso algo por alto, si no se hace así y cómo puedo obtener los demás datos que les comento. Tengo que reconocer que tengo mis lagunas en este tema, pues no soy de la especialidad de Diseño de máquinas, así que espero que me puedan ofrecer la máxima ayuda.

Muchas gracias por adelantado
Saludos

Sí tienes diámetro de pie de piñón. Si tienes el módulo y el diámetro primitivo tienes el diámetro de pie.

El diámetro que has de tener junto al rodamiento debería llegar al menos a la mitad del aro interior del rodamiento y nunca llegar al diámetro interior del aro exterior. Si es un rodamiento ZZ o RS nunca deberías sobrepasar el aro interior.

El peso del eje y del piñón has de sumarlos a las fuerzas que tienes en los rodamientos.

Lo de la "muesca" está normalizado, pero no me acuerdo de la norma.

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"Esto es teóricamente posible pero prácticamente improbable" Mecagüenlá dixit
"En teoría no hay diferencia entre teoría y práctica. En la práctica, sí"

- 05 Abr 2011, 19:34 #264065

Gracias por la respuesta.

No me refería al diámetro de pie de piñón, sino al diámetro interior del piñón, el diámetro con el que se acopla al eje. Veo que no tengo restricción por parte de la rueda dentada, y por parte del eje, sólo por lo que me acabas de responder de no llegar más allá de cierto diámetro del rodamiento.

Lo que si que quisiera por favor que me confirmárais es si el procedimiento de elección del rodamiento mediante tanto la Capacidad de Carga Dinámica como la Carga Limite de Fatiga. Ya que he visto otros diseños que se fijan solamente en la Capacidad de Carga, pero si hago eso, mi Carga Equivalente sobre Rodamiento es mayor que la Carga Límite de Fatiga. Entiendo que si lo selecciono con ambos valores, será más conservador el valor del diámetro.

Por último, la unión entre eje y rueda dentada es mediante anillo de fijación. ¿Cómo diseño este elemento?

Muchas gracias

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- 05 Abr 2011, 20:51 #264071

Creo que con anillo de fijación te refieres a esto, Los pares que son capaces de arrastrar están en tablas dentro del pdf. http://www.fuiberica.com/f_tec/anillos_ ... jacion.pdf

El diámetro del fondo del diente debes tenerlo en cuenta para sobre el dar la pared suficiente para que la dilatación que le provoca el anillo sea admisible.
No necesitas, alibiar las tensiones en la zona de apoyo de los rodamientos en este caso en concreto. (complicaras el mecanizado si no lo haces)conque el tope termine en un radio algo menor que el del rodamiento y como te han dicho antes el tope sea aproximadamente hasta la mitad del anillo del rodamiento es mas que suficiente, si hubiese empuje axial sería otro cantar.
El calculo de la vida estimada de los rodamientos se hace según la capacidad de carga dinamica, el engrase, suciedad del aceite, temperatura, revoluciones y otros factores.
Fag si no lo recuerdo mal estima que a partir de que la carga real es 8 veces menor que la Capacidad de carga estática el rodamiento pasa a tener vida infinita.
En la pagina de Skf en la sección de cálculos te da el problema resuelto.

Por cierto deberías tener en cuenta la flecha que se genera en el eje para ver si es admisible la desviación en el rodamiento hasta 4 minutos de grado no varia la vida estimada del rodamiento

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"La calidad perdura una vez olvidado el precio" Henry Royce

- 06 Abr 2011, 07:56 #264106

... el tope sea aproximadamente hasta la mitad del anillo del rodamiento es mas que suficiente, si hubiese empuje axial sería otro cantar.

Y habiendo empuje axial también. Normalmente las piezas de acero tienen la manía de ocupar un espacio y no dejar que otras piezas entren en él

Si intentas meter un eje una décima mayor que el agujero, la fuerza axial que hay que hacer es considerable. Con el mazo no vale desde luego. En el caso que nos ocupa, no hablamos de una décima, sino que ya son milímetros. Mucha fuerza axial hay que hacer. Con quedarte un par de décimas en diámetro por encima del radio de acuerdo del rodamiento, de hecho, debería ser suficiente. El tener mayor sección en dicho punto garantizará que, en caso de impacto, no se deforme la zona de contacto, pero ya hay que darle fuerte.

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- 06 Abr 2011, 09:35 #264139

Si intentas meter un eje una décima mayor que el agujero, la fuerza axial que hay que hacer es considerable. Con el mazo no vale desde luego. En el caso que nos ocupa, no hablamos de una décima, sino que ya son milímetros. Mucha fuerza axial hay que hacer. Con quedarte un par de décimas en diámetro por encima del radio de acuerdo del rodamiento, de hecho, debería ser suficiente. El tener mayor sección en dicho punto garantizará que, en caso de impacto, no se deforme la zona de contacto, pero ya hay que darle fuerte

De acuerdo como siempre contigo J, pero debemos tener en cuenta que a veces las pistas interiores por suciedades, falta de ajuste, o aceleraciones bruscas tienden a girar sobre sus ejes. Si en esos casos (por el trabajo que realice la maquina por ejemplo un piñón helicoidal) hay empuje axial, siempre sera mejor que haya la máxima superficie de contacto, para que se reparta entre ella la presión y el deslizamiento.
Eso si siempre que haya espacio claro.
No es nada raro encontrar grandes holguras laterales en ejes por esta historia.
Hay que prestarle atención al tema sobre todo cuando se trata de rodamientos cónicos.

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- 06 Abr 2011, 09:43 #264142

Si intentas meter un eje una décima mayor que el agujero, la fuerza axial que hay que hacer es considerable. Con el mazo no vale desde luego. En el caso que nos ocupa, no hablamos de una décima, sino que ya son milímetros. Mucha fuerza axial hay que hacer. Con quedarte un par de décimas en diámetro por encima del radio de acuerdo del rodamiento, de hecho, debería ser suficiente. El tener mayor sección en dicho punto garantizará que, en caso de impacto, no se deforme la zona de contacto, pero ya hay que darle fuerte

De acuerdo como siempre contigo J, pero debemos tener en cuenta que a veces las pistas interiores por suciedades, falta de ajuste, o aceleraciones bruscas tienden a girar sobre sus ejes. Si en esos casos (por el trabajo que realice la maquina por ejemplo un piñón helicoidal) hay empuje axial, siempre sera mejor que haya la máxima superficie de contacto, para que se reparta entre ella la presión y el deslizamiento.
Eso si siempre que haya espacio claro.
No es nada raro encontrar grandes holguras laterales en ejes por esta historia.
Hay que prestarle atención al tema sobre todo cuando se trata de rodamientos cónicos.

Tiene usted toda la razón caballero. Desde luego, se te nota la experiencia en taller cada vez que dices algo, y por supuesto para bien.

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- 06 Abr 2011, 19:29 #264297

Si intentas meter un eje una décima mayor que el agujero, la fuerza axial que hay que hacer es considerable. Con el mazo no vale desde luego. En el caso que nos ocupa, no hablamos de una décima, sino que ya son milímetros. Mucha fuerza axial hay que hacer. Con quedarte un par de décimas en diámetro por encima del radio de acuerdo del rodamiento, de hecho, debería ser suficiente. El tener mayor sección en dicho punto garantizará que, en caso de impacto, no se deforme la zona de contacto, pero ya hay que darle fuerte

De acuerdo como siempre contigo J, pero debemos tener en cuenta que a veces las pistas interiores por suciedades, falta de ajuste, o aceleraciones bruscas tienden a girar sobre sus ejes. Si en esos casos (por el trabajo que realice la maquina por ejemplo un piñón helicoidal) hay empuje axial, siempre sera mejor que haya la máxima superficie de contacto, para que se reparta entre ella la presión y el deslizamiento.
Eso si siempre que haya espacio claro.
No es nada raro encontrar grandes holguras laterales en ejes por esta historia.
Hay que prestarle atención al tema sobre todo cuando se trata de rodamientos cónicos.

Tiene usted toda la razón caballero. Desde luego, se te nota la experiencia en taller cada vez que dices algo, y por supuesto para bien.

Es lo que tiene la vida dedicada al apasionante mundo de la mecanica. Unas birras

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