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Criba vibratoria

Este ejemplo muestra el proceso de selección de rodamientos aplicado a un caso de aplicación en el que un fabricante de cribas vibratorias selecciona los rodamientos para una nueva máquina.

Cada paso del ejemplo se describe en una sección ampliable/desplegable a continuación. Los pasos del ejemplo siguen la secuencia en el proceso de selección de rodamientos. Consulte el proceso de selección de rodamientos para obtener una descripción completa de cada paso del proceso.

Rendimiento y condiciones de funcionamiento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

La nueva máquina es una criba vibratoria con movimiento circular libre. La unidad vibratoria está compuesta por un eje con dos rodamientos y contrapesos. Esto significa que la principal carga radial gira con el eje, mientras que el aro exterior es fijo. El diagrama de la aplicación se muestra en la figura 1.

Los requisitos de rendimiento, las condiciones de funcionamiento y los parámetros de entrada correspondientes para la selección del rodamiento son:
  • masa de la caja de la criba sin carga: G = 6 100 kg
  • diámetro del eje: 140 mm
  • velocidad de giro: n = 756 r. p. m.
  • velocidad angular (n x 2π/60): ω = 79,2 rad/s
  • radio de vibración: r = 8,1 mm
  • distancia entre los centros de gravedad de los contrapesos y la línea central del eje: R = 80 mm
  • distancia entre los rodamientos: 3 m
  • método de lubricación: grasa
  • temperatura de funcionamiento de los rodamientos: T = 75 °C (165 °F)
  • entorno: la criba puede estar situada en el exterior, en condiciones difíciles, polvorientas y húmedas
  • vida nominal SKF requerida: 20 000 h
Tipo de rodamiento y disposición
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Se utiliza una disposición de rodamientos del lado fijo/libre. El rodamiento del lado de accionamiento es el rodamiento fijo. Esto limita el desplazamiento axial de la polea de transmisión, lo que ahorra energía y aumenta la vida útil de la correa. El rodamiento opuesto es libre para soportar el desplazamiento axial causado por la dilatación térmica del eje.

La distancia entre los rodamientos es de 3 metros y la estructura de la criba vibratoria está fabricada con piezas de acero soldadas y atornilladas. La flexión del eje y la desalineación de los soportes bajo carga requieren rodamientos que puedan compensar la desalineación.

Para esta nueva criba vibratoria, se seleccionan rodamientos de rodillos a rótula (fig. 2), que representan la solución típica. Tienen alta capacidad de carga y soportan la desalineación entre el aro interior y el aro exterior sin reducción de su vida útil.
Tamaño del rodamiento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Para transmitir el par requerido al eje y limitar su flexión, es necesario un diámetro de eje de 140 mm.

SKF suministra rodamientos de la serie 223 para aplicaciones vibratorias. Según el diámetro de eje requerido, se selecciona el rodamiento 22328 CCJA/W33VA405. Se comprobará su tamaño mediante la vida nominal SKF.

Datos del producto para 22328 CCJA/W33VA405 → detalles del producto.

Para las cribas vibratorias, la carga dinámica equivalente del rodamiento, P, se puede calcular con la siguiente fórmula:



= 186 kN

La relación de carga C/P = 1357/186 = 7,3.

Vida nominal SKF


 

1Condición de lubricación: la relación de viscosidad, κ

κ = ν/ν1

La viscosidad nominal ν1 = 10 mm2/s (diagrama 1).

Una relación de viscosidad, κ, de aproximadamente 4 está destinada al funcionamiento en condiciones de lubricación de película completa; por lo tanto, v debe ser aproximadamente 40 mm2/s.

Debe verificar la relación de viscosidad después de que haya seleccionado su lubricante.

2. Factor de contaminación, ηc

Dado que:
  • las condiciones de contaminación son típicas (es decir, rodamientos abiertos, sin filtrado, partículas de desgaste e ingreso de partículas desde el exterior y entorno difícil)
  • dm = 220 mm
entonces, mediante la tabla 1, ηc = 0,2

3. Factor de modificación de la vida útil, aSKF

Dado que:
  • κ = 4
  • ηc Pu/P = 0,2 x 132/186 = 0,14
  • 22328 CCJA/W33VA405 es un rodamiento SKF Explorer
entonces, mediante el diagrama 2 para rodamientos radiales de rodillos, aSKF = 1,3


= 1,3 x (106/(60 x 756))(7,3)10/3 = 21 500 h > 20 000 h

Conclusión

El rodamiento 22328 CCJA/W33VA405 SKF tiene un tamaño adecuado para satisfacer los requisitos de vida nominal.

Lubricación
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Selección de grasa o aceite

La tabla 2 en la sección Selección de grasa o aceite ofrece límites para el factor ndm , hasta los cuales la lubricación con grasa es normalmente una solución adecuada en términos de intervalos de relubricación a temperaturas normales.

Valores de entrada:
  • rodamiento de rodillos a rótula de la serie 223
  • C/P = 7,3
  • ndm = 756 x (140 + 300)/2 = 166 320
De la tabla 2, el límite recomendado de ndm para C/P ≈ 8 es 150 000, que es un tanto inferior al factor ndm . Las condiciones de funcionamiento se encuentran en los límites para los que la lubricación con grasa es adecuada, y puede esperar intervalos de relubricación cortos. Pero esto no es un problema para las cribas vibratorias, y puede seleccionar la lubricación con grasa.

Selección de la grasa

Puede encontrar una grasa SKF adecuada mediante la Tabla de selección de grasas para rodamientos SKF [PDF]. Los criterios de selección de grasas son:
  • temperatura: 75 °C (165 °F) → M
  • velocidad: ndm ≈ 166 000 → M a A
  • carga: C/P ≈ 8 → M
  • altos niveles de vibración
  • condiciones exteriores húmedas → buenas propiedades antioxidantes
SKF LGEP2 es una elección adecuada siempre que se confirme una relación de viscosidad, κ, de 4.

LGEP2 tiene las siguientes propiedades:
  • ν = 200 mm2/s a 40 °C (105 °F)
  • ν = 16 mm2/s a 100 °C (210 °F)
  • la viscosidad de funcionamiento a 75 °C (165 °F) es de aproximadamente 40 mm2/s, según el diagrama 3.
  • κ = ν/ν1 = 40/10 = 4 está confirmado

Intervalo de relubricación y cantidad

La experiencia sugiere relubricar los rodamientos de la criba vibratoria cada 75 h con 30 g de grasa. Los intervalos cortos son necesarios para empujar fuera la contaminación, mientras que la cantidad reducida limita la generación de calor originada por volúmenes elevados de grasa.

Si se utilizan los intervalos de relubricación estándares del diagrama 4 y los valores de entrada, se obtiene:
  • ndmbf = 166 320 x 2 ≈ 330 000
  • C/P ≈ 8
El intervalo de relubricación es de 1 700 h. Este se debe reducir, y se debe considerar la contaminación y la vibración (→ tabla 3), lo que confirma aproximadamente los valores utilizados para los rodamientos de cribas vibratorias determinados por la experiencia.

La cantidad de relubricación es:
Gp = 0,002 D B = 0,002 x 300 x 102 = 61 g

La relubricación estándar de los rodamientos cada 75 h con 30 g de grasa mantendrá una condición de lubricación adecuada.

Llenado inicial de grasa

El volumen libre en el rodamiento, que se debe llenar con grasa es, aproximadamente:



V = 3,14/4 x 102 x (3002 - 1402) x 10-3 - 36,5/0,0078 = 957 cm3

Para un nivel de llenado del 50%, necesita aproximadamente 430 g de grasa por rodamiento.
Temperatura y velocidad de funcionamiento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

La experiencia de aplicaciones similares es amplia y puede asumirse una temperatura de funcionamiento del rodamiento de 70 a 80 °C (de 160 a 175 °F).

La carga de la criba es a temperatura ambiente y no existen otras fuentes externas generadoras de calor. La velocidad es < 50% de la velocidad límite. Aunque la relación de carga C/P < 10, no es necesario un análisis térmico detallado.

Debe medirse la temperatura de funcionamiento real en la máquina real.

Las pérdidas por fricción del rodamiento son de 1 900 W por rodamiento, calculadas mediante SKF Bearing Calculator.
Interfaces del rodamiento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

La carga radial se convierte en fase con el aro interior giratorio, mientras que el aro exterior permanece inmóvil. Por lo tanto, el aro interior tiene una condición de carga fija y el aro exterior una condición de carga giratoria. Es necesario un ajuste de interferencia entre el aro exterior y el soporte. Puede utilizarse un ajuste flojo entre el aro interior y el eje.

La recomendación estándar para el ajuste es:

Tolerancia
dimensional
Tolerancia de
variación radial total
Tolerancia de
variación axial total
Ra
Ejeg6ⒺIT5/2IT51,6 µm
SoporteP7ⒺIT6/2IT63,2 µm

Existen razones para elegir tolerancias dimensionales que no sean los ajustes estándares:
  • Elija f6Ⓔ para un fácil desplazamiento axial del aro interior. Para reducir el riesgo de corrosión por contacto, considere endurecer el asiento del eje.
  • Seleccione P6Ⓔ (tolerancias más ajustadas) para mejorar el apoyo del aro exterior y la vida útil del rodamiento.


Otras recomendaciones

Se recomiendan los siguientes factores adicionales:
  • El centro del rodamiento debe alinearse con el centro del marco de la criba vibratoria (fig. 3).
  • El espesor de la pared del soporte debe ser mayor que el 40% del ancho del rodamiento.
  • Diseñar el soporte para que sea lo más simétrico posible, de modo que tenga el mismo espesor en ambos lados del marco de la criba vibratoria, con el fin de evitar la deformación del soporte (fig. 4).
  • Mecanizar roscas en el soporte para facilitar el desmontaje de este del cuerpo de la criba y el desmontaje del rodamiento del soporte mediante el uso de tornillos (fig. 5 y fig. 6).
Versión del rodamiento
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

El rodamiento seleccionado para esta aplicación es un rodamiento de rodillos a rótula para aplicaciones vibratorias. (→ Diseños y versiones)

Estos rodamientos se identifican con los sufijos de designación VA405 y VA406. Tienen un juego interno C4, que es necesario debido al ajuste de interferencia del aro exterior en combinación con la diferencia de temperatura entre los aros interior y exterior, especialmente durante las situaciones de puesta en marcha. Sus jaulas endurecidas de tipo ventana reducen la fricción y el desgaste del rodamiento cuando funcionan bajo carga giratoria del aro exterior y en condiciones de aceleración alta, lo que da lugar a una temperatura de funcionamiento más baja y mayor vida útil del lubricante.

La versión VA406 está diseñada para el apoyo del lado libre y tiene un agujero recubierto de PTFE. Esto ayuda a evitar la corrosión por contacto, que puede producirse debido al ajuste flojo y la vibración.
Sellado, montaje y desmontaje
Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

  • Las cribas vibratorias generalmente usan sellos laberínticos para proteger los rodamientos. Con este tipo de sello, es importante mantener una cantidad suficiente de grasa en los intersticios del laberinto para mantener la suciedad y la humedad fuera de los rodamientos. Las cantidades y los intervalos de relubricación deben ajustarse según las observaciones del operador.
  • Comprobar la variación radial total del asiento del soporte cuando se monta el soporte en el marco de la criba. Puede producirse una deformación inadmisible que requiera medidas correctivas.
Conclusiones generales
  • El rodamiento 22328 CCJA/W33VA405 satisface los requisitos de vida nominal.
  • La grasa SKF LGEP2 es adecuada para las condiciones de funcionamiento determinadas.
  • En este ejemplo, no se han incluido aspectos de mantenimiento ni de monitoreo de condición. Para obtener más información sobre las ofertas SKF para cribas vibratorias, consulte la sección Cribas vibratorias en Soluciones para la industria.
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