martes, 26 de enero de 2016

Rodamientos para aplicaciones vibratorias

Rodamientos de rodillos a rótula SKF Explorer para aplicaciones vibratorias

SKF ha desarrollado la gama de rodamientos de rodillos a rótula fuertes y robustos para aplicaciones vibratorias. Para máquinas con movimiento excéntrico tales como tamices vibratorios y compactadores. El rodamiento están disponibles en la serie 223 con agujero cilíndrico o cónico para diámetros de ejes de 40 al 240 mm. En los últimos años fueron reforzados con las especificaciones SKF Explorer.

Los rodamientos con el diseño básico actual han estado en servicio desde la década de 1990 y han demostrado reducir las temperaturas de funcionamiento y ampliado la vida útil de la maquinaria. Las temperaturas de operación se han observado llegan a ser de 5 a 10 º C más fría que los rodamientos con el diseño anterior con una o dos jaulas de latón. Vida útil de los rodamientos se han observado puede aumentar en un factor de dos.

La elección de los rodamientos de rodillos esféricos depende del nivel de vibraciones (g fuerza) desarrollada por la criba vibratoria, alimentador, o compactador.

• El rodamiento de rodillos a rótula SKF estándar de diseño E ha demostrado ser eficaz en los niveles de vibración más bajos, <5 g.

• Para los niveles más altos de vibración y aplicaciones exigentes se requiere que el rodamiento de rodillos a rótula SKF especialmente desarrollado para aplicaciones vibratorias, sufijo VA405 o VA406  

Los rodamientos de rodillos esféricos para aplicaciones vibratorias tienen dos jaulas de acero endurecido tipo ventana y un anillo guía flotante entre la hilera de rodillos. Esto permite el movimiento independiente de los rodillos para minimizar la fricción.
Los rodamientos de mayor tamaño, d> 70 mm, tienen un anillo exterior  guía centrado, este sirve para apoyar y guiar las jaulas. Esto proporciona menor fricción en los rodamientos.
Los rodamientos se fabrican con el diseño E en el rango de diámetros de 40 ≤ d ≤ 110mm - rodamientos más grandes se fabrican con el diseño CC.

Todos los rodamientos pertenecen a la clase de rendimiento SKF Explorer. Los rodamientos con d> 85 mm están hechos de material patentado SKF Xbite para una mayor vida útil, además de  una mayor resistencia al desgaste y a la abrasión.  Esta característica es especialmente importante en las cribas donde el ambiente es altamente contaminado. Se pueden sustituir los rodamientos por unos vibratorios que tienen aceros especiales o tratamientos de superficie, materiales de cementación y otros tratamientos térmicos especiales.

Diseño de los rodamientos
Las dimensiones principales y otros datos de catálogo para los rodamientos de rodillos esféricos para aplicaciones vibratorias son los mismos que los rodamientos estándar de la misma serie. Las características comunes de los rodamientos de la serie 223 para aplicaciones vibratorias son sus jaulas resistentes al desgaste, nitrocarburizados templadas en la superficie tipo ventana y anillo flotante guía, una precisión más alta que la estándar, y juego radial interno C4.

Los rodamientos de tamaño pequeño tiene un anillo guía centrado en el anillo interior, mientras que los rodamientos de tamaño mediano y grande tienen un anillo exterior (sufijo JA).

La precisión dimensional de los diámetros de agujero y externa de los rodamientos corresponde a tolerancias P5 y P6, respectivamente. La Lubricación efectiva es esencial para obtener la máxima vida útil de los rodamientos en maquinaria vibratoria. Es por esto que los rodamientos de rodillos a rótula SKF para aplicaciones vibratorias son, como norma, suministrados con una ranura y tres orificios de lubricación en el aro exterior - las características W33.

Serie 223 E/VA405
Los rodamientos en el rango de tamaño de 22308 hasta 22314 tienen el mismo sufijo, diseño E/VA405. Tamaños 22308-10 fueron rediseñados recientemente e incorporan jaulas mejoradas de diseño tipo "C" las cuales optimizan el espacio de interno de los rodillos.
Los rodamientos E/VA405 poseen jaulas de Acero con superficies endurecidas (nitrocarburizados), tipo ventana y un anillo guía flotante entre las filas de rodillos.
Ejemplo de designación: 22311 E/VA405

Serie 223 EJA/VA405
Los rodamientos en el rango de tamaño de 22315 hasta 22322 tienen el diseño EJA/VA405 con jaulas de tipo ventana de acero nitrocarburizados templadas en la superficie además del anillo de guía flotante (sufijo JA), entre las jaulas y las dos filas de rodillos, centrada en el aro exterior.
Ejemplo de designación: 22320 EJA/VA405

Serie 223 CCJA/W33VA405
Los rodamientos del rango de 22324 hasta 22348 tienen el diseño CCJA con, jaulas de tipo ventana de acero nitrocarburizados templadas en la superficie, con el anillo guía flotante (Sufijo JA), entre las jaulas y las dos filas de rodillos centrada en el aro exterior. El anillo guía a los rodillos y los centros de las jaulas.
Ejemplo de designación: 22324 CCJA/W33VA405

Variante de la serie 223 con revestimiento de PTFE en el aro interno (sufijo VA406)
Los rodamientos de rodillos a rótula SKF para aplicaciones vibratorias se pueden suministrar opcionalmente con el diámetro interno cilíndrico recubierto con  PTFE (politetrafluoroetileno) sufijo VA406. En todos los demás aspectos, estos rodamientos son similares a los rodamientos con el sufijo VA405 y completamente intercambiables.
El revestimiento PTFE en el orificio añade ventajas de ahorro de costes debido a:
• Prácticamente elimina la corrosión de contacto,
• evita fuerzas axiales inducidas en la disposición de los rodamientos.

Datos de los rodamientos
Dimensiones y tolerancias
Las dimensiones principales de los rodamientos de rodillos a rótula SKF para maquinaria vibratoria de la serie 223 están en conformidad con la norma ISO 15 -1998 Los valores de las tolerancias están de acuerdo con ISO 492 a 2002.
Los Rodamientos de rodillos a rótula SKF Explorer para aplicaciones vibratorias, sin embargo, se producen con mayor precisión que las tolerancias ISO Normales:
• La precisión dimensional del agujero y el diámetro exterior está dentro de las clases de tolerancias P5 y P6.
• La precisión de funcionamiento es la clase de tolerancia P5.
Juego interno del rodamiento radial
Los rodamientos para aplicaciones vibratorias de la serie 223 se fabrican de forma estándar con el juego radial interno C4. Este espacio está incluido en las especificaciones VA405 y VA406. Para los rodamientos de la serie 222, es necesario especificar el juego interno del rodamiento. Se recomiendan rodamientos con un juego C4.
Los límites para el juego radial interno C4 están en conformidad con la norma ISO 5753 1991 y son válidos para los rodamientos antes de montar y sin carga.


Desalineación angular admisible
Los rodamientos de la serie 223 tienen una desalineación angular admisible de 3 ° (≈ 50 mrad) con dirección de la carga constante y condiciones de operación normales. La desalineación permitida se reduce para los rodamientos que operan con cargas rotatorias de balance y "desviación de rotación" del eje. En estos casos, la desalineación angular del anillo interior con respecto al anillo exterior no debe exceder normalmente de 0,1 °, debido a la mayor fricción del rodamiento y la generación de calor resultante. La desalineación tan alto como 0,2 ° - 0,3 ° es posible en función de las condiciones de lubricación y refrigeración.

Influencia de la temperatura de funcionamiento en el material del rodamiento
Los rodamientos de rodillos a rótula SKF se someten a un tratamiento térmico especial, de modo que pueden operar a temperaturas de hasta 200°C sin que ocurran cambios dimensionales significativos. Este límite de temperatura también se aplica a las jaulas de acero en los rodamientos.
Capacidad de carga axial
Los diseños internos de los rodamientos de rodillos esféricos E y CC proporcionan una fricción más baja que otros rodamientos de rodillos esféricos con el mismo diseño, sobre todo al soportar cargas axiales. Esto permite que los rodamientos puedan soportar cargas axiales pesadas, con temperaturas de operación aceptables.
Aceleración admisible
Los rodamientos de rodillos a rótula SKF para aplicaciones vibratorias pueden operar con aceleraciones considerablemente más altas que los rodamientos estándar. La aceleración admisible depende del tipo de aceleración (giratoria o lineal) que se aplica a los rodamientos y cómo los cojinetes están lubricados (grasa o aceite). Aceleraciones más altas son posibles con lubricación de aceite y con las grasas que tienen una mayor consistencia NLGI.
 Aceleración giratoria
El rodamiento está sometido a una carga anillo exterior giratorio y un campo de aceleración de rotación. Esto genera cargas cíclicas en las jaulas por los rodillos no cargados. Ejemplos típicos son las cribas vibratorias y engranajes planetarios.
Aceleración lineal
El rodamiento está sometido a cargas de impacto y las aceleraciones lineales. Esto hace que aumente el martilleo en los alvéolos de la jaula por los rodillos no cargados. Se genera una aceleración lineal, por ejemplo, cuando las ruedas de ferrocarril están rodando sobre uniones de los carriles. Una aplicación análoga usando cojinetes para aplicaciones vibratorias es el rodillo de camino en el que el rodillo está vibrando contra una superficie relativamente dura. Apisonadoras están sujetas a una combinación de rotación y aceleraciones lineales.

miércoles, 13 de enero de 2016

Fuentes de Vibracion

Toda la maquinaria con partes móviles genera fuerzas mecánicas durante el funcionamiento normal. A medida que la condición mecánica de la maquina cambia debido al desgaste, los cambios en el entorno operativo, las variaciones de carga, etc. se generaran estas fuerzas. La comprensión de la dinámica de de maquinas y como las fuerzas crean componentes exclusivos de frecuencia de vibración, es la clave para entender las fuentes de vibración.

La vibración no solo sucede, hay una causa física, referida como una función de la fuerza, y cada componente de la vibración tiene su propia función. Los componentes que conforman una firma de vibración se como picos discretos en una FFT en una señal de dominio del tiempo.

El perfil de vibración que resulta del movimiento es el resultado de un desequilibrio de fuerzas. Por definición, el equilibrio se produce en los sistemas en movimiento cuando todas las fuerzas generadas por y que actúan en la maquina se encuentran en estado de equilibrio. En aplicaciones del mundo real, siempre hay cierto nivel de desequilibrio y todas las maquinas vibran en cierta medida.

MAQUINAS ROTATIVAS
Una maquina rotativa tiene uno o mas elementos que giran con un eje, tales como los elementos rodantes de los rodamientos, impulsores y otros rotores. En una maquina perfectamente equilibrada, todos los rotores giran sobre su eje central y todas las fuerzas son iguales. Sin embargo, en la maquinaria industrial, es común que un desequilibrio de estas fuerzas se produzca. Ademas de desequilibrio generado por un elemento giratorio, la vibración puede ser causada por la inestabilidad de los medios que fluyen a través de la maquina rotativa.

Desequilibrio del Rotor
Mientras el desequilibrio mecánico genera un perfil único de vibración, no es la única forma de desequilibrio que afecta a elementos giratorios. Desequilibrio mecánico es la condición en donde mas peso esta en un lado de una linea central de un rotor que en el otro. En muchos casos, el desequilibrio del rotor es el resultado de un desequilibrio entre las fuerzas centripetas generadas por la rotación. La fuente de vibración del rotor también puede ser un desequilibrio entre la sustentación generada por el rotor y la gravedad.

Las maquinas con elementos giratorios están diseñados para generar la elevación vertical de elementos cuando se opera dentro de parámetros normales. Esta elevación vertical debe vencer la gravedad para centrar correctamente el elemento giratorio en su estructura de apoyo. Sin embargo, la gravedad y la presión atmosférica varían con la altitud y la presión barométrica, el ascensor real no puede compensar las fuerzas de gravedad en ciertos ambientes. Cuando la desviación de la elevación real se aleja de la de diseño significativamente, un rotor no puede girar sobre su propia y verdadera linea central. Esta rotación de desplazamiento crea un desequilibrio y un nivel mensurable de vibración.

Inestabilidad de Flujo y Condiciones de Operación
Las maquinas rotativas sujetas al desequilibrio causado por el flujo turbulento incluyen bombas, ventiladores y compresores. Un buen diseño de este tipo de unidades incorpora las fuerzas dinámicas del gas o del fluido en la estabilización del elemento giratorio. La combinación de estas fuerzas y la rigidez del sistema del rotor de apoyo (es decir los rodamientos y sus soportes), determinan el nivel de vibración. La rigidez del apoyo del rotor es importante porque las fuerzas de desequilibrio resultantes de la inestabilidad de flujo pueden desviar elementos giratorios de su verdadera linea central, y la rigidez se resiste a la deformación.

las desviaciones de funcionamiento sobre una maquina pueden afectar la estabilidad de flujo, que afecta directamente el perfil de vibración. por ejemplo, el nivel de vibración de un compresor centrifugo es tipicamente bajo cuando se opera al 100% de carga con flujo de aire laminar a través del compresor. Sin embargo, un cambio radical en el nivel de vibración puede ser resultado de la disminución de carga. La vibración resultante de la operación a 50% de carga puede aumentar hasta en un 400%, sin cambios en la condición mecánica del compresor. Ademas, un cambio radical en el nivel de vibración puede ser resultado del flujo turbulento provocado por las restricciones, ya sea en la entrada o en la tubería de descarga.

Turbulencia o des balance de flujo (inestabilidad aerodinámica o hidráulica), no tiene el mismo impacto cuadrático sobre el perfil de vibración como el cambio de carga, si no se aumenta la energía total de vibración. Esto genera un perfil único que puede ser utilizado para cuantificar el nivel de inestabilidad presente en la maquina. El perfil generado por el flujo es visible en la paleta o de paso de la cuchilla a la frecuencia del elemento giratorio. ademas, el perfil muestra un marcado aumento en el ruido aleatorio generado por el flujo de gas o liquido a través de la maquina.

Movimiento Mecánico y Fuerzas
Un Claro entendimiento del movimiento mecánico de las maquinas y sus componentes es una parte importante del analisis de vibraciones. Esta compresión, junto con las fuerzas aplicadas por el proceso, son la base de la precisión diagnostica.

Casi cada frecuencia única que figura en la firma de vibración de un tren de maquinaria se puede atribuir directamente a un movimiento mecánico correspondiente dentro de la maquina. Por ejemplo, el juego longitudinal o axial constante generado por el elemento giratorio en un conjunto motor-generador genera una amplitud elevada en la fundamental (1x), segundo armónico (2x), y el tercer armónico (3x) de la velocidad de funcionamiento. Ademas, este movimiento aumenta la amplitud axial de la frecuencia fundamental (1x).

Las fuerzas resultantes del movimiento del aire o del liquido a través de una maquina también generan componentes de frecuencia única dentro de la señal de la maquina. En aplicaciones de flujo relativamente estables o laminares, el movimiento del producto a través de la maquina aumenta ligeramente la amplitud en la frecuencia de paletas o paso de alabes. En las aplicaciones mas severas de flujo turbulento, el flujo del producto genera una banda ancha, perfil de ruido blanco que se puede atribuir directamente a la circulación de producto a través de la maquina.

Otras fuerzas como la carga lateral creada por las transmisiones de correas en V, también generan frecuencias únicas o modifican frecuencias de componentes ya existentes. Por ejemplo la tensión excesiva de la correa aumenta la carga lateral en los ejes del tren de maquinaria. este aumento de la carga en los rodamientos, puede marcar un incremento en la frecuencia de rotación de la pista externa de los rodamientos.

La fuerza aplicada o las cargas inducidas también pueden desplazar los ejes en una maquina. como resultado el eje de la maquina gira fuera de su centro, lo que aumenta dramáticamente la amplitud en la frecuencia fundamental (1x)  de la maquina.