Medición del desgaste y problemas de los rodamientos
La calidad de los rodamientos se evalúa en función de la suavidad del movimiento y la durabilidad. La suavidad del movimiento afecta directamente al rendimiento de ahorro de energía y a la precisión del movimiento, mientras que la durabilidad afecta directamente a la vida útil. A medida que avanzan los materiales, las estructuras, los métodos de lubricación y las propiedades de sellado de los rodamientos, también lo hacen los rodamientos libres de mantenimiento. Sin embargo, mientras los rodamientos contengan piezas deslizantes, ninguna estructura podrá evitar los problemas causados por el desgaste o los daños.
Esta sección presenta los problemas de los rodamientos, los métodos de medición de la precisión de los rodamientos, los problemas que plantean estos métodos y una solución a dichos problemas.
- Rodamientos
- Tipos de rodamientos y cargas
- Problemas de rodamientos
- Problemas en la medición convencional de rodamientos
- Solución de problemas en la medición de rodamientos
- Resumen: mejora integral de los problemas y mayor eficacia en la medición de la forma de los rodamientos
Rodamientos
Un rodamiento soporta un eje giratorio de tal manera que evita la desviación rotacional. Los rodamientos se utilizan en una amplia gama de campos incluyendo automóviles, bicicletas, electrodomésticos y aviones. Por lo tanto, es necesario que sean resistentes a la intemperie para soportar el uso a altas y bajas temperaturas y también duraderas para soportar grandes cargas y rotaciones a alta velocidad.
Tipos de rodamientos y cargas
La mayoría de los problemas de los rodamientos son desgastes y arañazos que se producen en las superficies de alta fricción entre las bolas, los rodillos, los ejes y las piezas que los soportan. Las causas incluyen golpes externos y fallos de montaje, así como el deterioro derivado del uso. Las contramedidas a estos problemas varían en función de la estructura del rodamiento y de la carga que se le aplique.
Tipos de rodamientos
Existen dos tipos principales de rodamientos: los rodamientos con elementos rodantes, como los rodamientos de rodillos y de bolas, y los rodamientos de deslizamiento que utilizan un lubricante en lugar de los elementos rodantes.
- Rodamientos de bolas, rodamientos de rodillos y rodamientos de agujas:
- Estos rodamientos soportan un eje con bolas o rodillos cilíndricos. Los que utilizan balines se denominan rodamientos de bolas. Los que utilizan rodillos se denominan rodamientos de rodillos o rodamientos de agujas. Los rodamientos de rodillos y de agujas tienen una gran capacidad de carga y pueden ser más delgados que los rodamientos de bolas.
- Rodamientos de deslizamiento:
- Los rodamientos de deslizamiento también se conocen como rodamientos lisos. A veces también se denominan rodamientos metálicos porque el eje entra en contacto directo con la superficie del rodamiento. Los rodamientos de deslizamiento contienen un lubricante para reducir la fricción. La película lubricante impide la rotación del eje al inicio de la rotación. Sin embargo, una vez que la rotación se ha estabilizado, la resistencia se reduce porque no hay contacto mecánico. Como no hay superficie de contacto mientras el eje gira, este tipo de rodamiento gira silenciosamente y tiene capacidad para soportar la rotación a alta velocidad y las cargas de choque.
- A
- Rodamiento de bolas
- B
- Eje
- B
- Eje
- C
- Rodamiento de deslizamiento
- D
- Lubricante
Cargas de rodamientos
Las fuerzas aplicadas a los rodamientos se clasifican en cargas radiales, axiales y de momento.
- Carga radial:
- Se aplica una carga radial en la dirección perpendicular a la línea central del rodamiento (la dirección circunferencial del cuerpo giratorio).
- Carga axial:
- La carga axial también se denomina carga de empuje, esta carga se aplica en la dirección paralela a la línea central del rodamiento (la dirección axial del cuerpo giratorio).
- Carga de momento:
- Esta carga se genera como resultado de la excentricidad en el rodamiento o eje. Cuando un rodamiento es sometido a un momento de carga, su vida útil se reduce drásticamente.
Problemas de rodamientos
Los problemas típicos de los rodamientos incluyen desgaste, descascarillado, excoriación y descamación. Otros problemas son las hendiduras causadas por impactos al instalar, dejar caer o sobrecargar un rodamiento; las manchas causadas por un juego insuficiente o una sobrecarga; y la corrosión electrolítica causada por una lubricación deficiente o un fallo de instalación. Las causas de estos problemas pueden identificarse midiendo y observando las superficies.
Esta sección presenta las condiciones de los daños, las causas y las contramedidas a los problemas típicos de desgaste, descascarillado, excoriación y descamación.
Desgaste
El desgaste puede deberse a muchos factores diferentes y manifestarse en una amplia gama de fenómenos en los rodamientos.
- Condiciones del daño:
- La superficie se desgasta, lo que provoca cambios en las dimensiones. La superficie está rugosa o arañada.
- Causas:
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- Un material sólido extraño entró en el lubricante
- La lubricación es insuficiente
- No hay espacio suficiente entre las superficies engranadas.
- Contramedidas:
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- Filtrar el lubricante, mejorar la calidad del lubricante o el método de lubricación.
- Mejorar el rendimiento del sellado.
- Aumentar la interferencia.
Descascarillado
El descascarillado es un tipo de descamación. Este problema se produce en las superficies de las pistas de rodadura o en las superficies de rodadura cuando el rodamiento ha llegado al final de su vida útil. Sin embargo, cuando este problema se produce en una fase temprana, es necesario identificar inmediatamente la causa y aplicar algún tipo de contramedida.
- Condiciones del daño:
- Se desprenden trozos escamosos de toda la circunferencia de la pista de rodadura. Esto deja irregularidades en la superficie de la pista de rodadura en el paso de la bola.
- Causas:
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- Carga axial excesiva causada por fallo de montaje o hinchamiento del eje.
- Ha entrado un material extraño en el rodamiento o se ha producido corrosión.
- Contramedidas:
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- Revisar la precisión del montaje.
- Optimizar la carga. Aumentar la viscosidad del lubricante y mejorar el método de lubricación.
- Tomar medidas para evitar la corrosión cuando los rodamientos no se utilicen durante un periodo prolongado.
Escoriación
La escoriación es un fenómeno que provoca la adhesión localizada de superficies como resultado del calentamiento. Este problema se produce en la dirección axial.
- Condiciones del daño:
- Los daños provocan el agarrotamiento de la pista de rodadura y de las superficies de rodadura.
- Causas:
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- Manipulación incorrecta durante el montaje o desmontaje de los rodamientos.
- Lubricante insuficiente o lubricación insuficiente en las superficies de contacto causada por cargas axiales excesivas.
- Precarga excesiva. Deslizamiento de los elementos rodantes.
- Contramedidas:
-
- Mejorar los métodos de instalación y extracción.
- Disminuir la carga y mejorar el lubricante y el método de lubricación.
- Mejorar la estanqueidad
Descamación
Las superficies de las pistas de rodadura se desafilan como resultado de la fricción. Este problema se produce con mayor frecuencia en los rodamientos de agujas. La descamación también puede evolucionar a descascarillado.
- Condiciones del daño:
- La superficie se pela en un área amplia hasta una profundidad de unos pocos μm a 10 μm (0.0003").
- Causas:
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- Lubricante inadecuado.
- Material extraño en el lubricante.
- Lubricación insuficiente.
- Rugosidad de las superficies de las piezas en contacto.
- Contramedidas:
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- Seleccionar un lubricante adecuado.
- Filtrar el lubricante. Mejorar la rugosidad de la pieza.
Problemas en la medición convencional de rodamientos
En la mayoría de los casos, los problemas de los rodamientos se producen en las pistas de rodadura exterior e interior, las bolas y los rodillos. Por lo tanto, la aparición de desgaste, descascarillado, escoriación, descamación y otros problemas puede detectarse midiendo estas piezas.
La medición convencional de rodamientos utiliza sistemas de medición de perfiles. Sin embargo, como los rodamientos tienen formas complejas, esto implica los siguientes problemas de medición.
Problemas en la medición de rodamientos mediante un sistema de medición de perfiles
Un sistema de medición de perfiles mide y registra el perfil de un objetivo trazando su superficie con un lápiz óptico. En los últimos años, se han desarrollado sistemas de medición de perfiles que utilizan un láser en lugar de un lápiz óptico para medir formas complejas trazando el perfil sin contacto. Algunos modelos son incluso capaces de realizar mediciones tanto de la superficie superior como de la inferior.
Sin embargo, con un sistema de medición de perfiles, es necesario adquirir líneas de medición precisas para el problema de rodamiento que se va a medir.
Esto plantea los siguientes problemas.
- El trabajo de medición requiere mucho tiempo, incluido el tiempo necesario para fijar la muestra a una plantilla y nivelarla. Además, se requieren conocimientos y habilidades relacionados con el uso de un sistema de medición de perfiles para nivelar un objetivo con precisión.
- El lápiz óptico de un sistema de medición de perfiles se mueve hacia arriba y hacia abajo en un arco centrado en el fulcro del brazo del lápiz óptico, y la punta del lápiz óptico también se mueve en la dirección del eje X. Esto produce error en los datos del eje X.
- Trazar la línea deseada con el lápiz óptico es un trabajo extremadamente difícil, e incluso un ligero desplazamiento del lápiz óptico produce errores en los valores medidos.
- También es difícil aumentar el número de objetivos debido a la necesidad de señalar lugares específicos para la medición.
- Solo se puede medir una parte del objetivo, y no es posible evaluar toda la superficie.
Problemas de medición con una máquina de medición de coordenadas
Cuando la superficie a medir es pequeña, por ejemplo 1 mm2 (0.0016 in2), resulta extremadamente difícil medir la forma con precisión o crear una superficie virtual con la sonda. También es difícil identificar la forma 3D exacta cuando se mide un área pequeña debido al reducido número de puntos de medición. También se trabaja mucho en tareas relacionadas, como tabular los datos de las mediciones y comparar los resultados con los planos.
Solución de problemas en la medición de rodamientos
Los sistemas de medición de perfiles plantean problemas como la imposibilidad de identificar la forma completa, ya que la medición de objetivos y áreas tridimensionales se realiza mediante el contacto de puntos o líneas, y la escasa fiabilidad de los valores de medición. Para resolver estos problemas de medición, KEYENCE ha desarrollado el perfilómetro óptico 3D de la Serie VR.
La Serie VR captura con precisión la forma tridimensional de toda la superficie del objetivo sin entrar en contacto con él. Esta herramienta permite al usuario medir con precisión toda una superficie en tan solo 1 segundo. El sistema establece automáticamente el intervalo y las condiciones de medición, garantizando mediciones cuantitativas precisas sin variaciones entre usuarios. Esta sección presenta algunas ventajas específicas de la Serie VR.
Ventaja 1: mide toda la superficie de la forma 3D.
La medición puede realizarse simplemente colocando el objetivo en la plataforma y presionando un botón. No se requiere un posicionamiento estricto ni ningún otro tipo de preparación. Esto permite realizar mediciones de gran precisión por operadores que no tienen conocimientos ni experiencia relacionados con los instrumentos de medición.
A diferencia de los sistemas tradicionales de medición de perfiles, la Serie VR extrae las características del objetivo en la plataforma y corrige automáticamente su posición. Esto hace posible que incluso un operador no familiarizado con la medición pueda realizarla de forma fácil e instantánea, sin necesidad de asignar a un operador especializado el trabajo de medición. La Serie VR también puede medir un área amplia de hasta 300 × 150 mm (11.81" × 5.91"), lo que permite medir simultáneamente varios objetivos en la plataforma.
Con la Serie VR, incluso un objetivo con una forma compleja, como un rodamiento, puede medirse con precisión simplemente colocándolo en la plataforma y presionando un botón.
Ventaja 2: una amplia variedad de herramientas de asistencia elimina la variación en la medición
Las líneas de perfil perpendiculares pueden trazarse con precisión utilizando herramientas en la pantalla del PC en las ubicaciones deseadas en los datos de forma 3D escaneados, eliminando la variación en los resultados de la medición.
La gran variedad de herramientas de ayuda permite una configuración sencilla de los contenidos de medición deseados. Por ejemplo, utilizando la herramienta de línea de base vertical, es posible decidir con facilidad y precisión la línea de medición del diámetro exterior del rodamiento.
Además de su fácil configuración, las herramientas de asistencia permiten que el sistema sea manejado fácilmente incluso por principiantes, haciendo posible que incluso los operadores que no estén familiarizados con la medición puedan medir formas con precisión en tan solo un segundo. Como resultado, se puede aumentar fácilmente el número de muestras no solo para prototipos y pruebas, sino también para la medición e inspección de productos.
Resumen: mejora integral de los problemas y mayor eficacia en la medición de la forma de los rodamientos
La Serie VR puede medir formas de objetivos 3D de forma precisa e instantánea mediante escaneado 3D de alta velocidad sin entrar en contacto con el objetivo. Incluso las mediciones difíciles, como la medición del desgaste de bolas, rodillos y superficies de rodadura, pueden realizarse en tan solo un segundo. La Serie VR resuelve todos los problemas que plantean los instrumentos de medición convencionales.
- Dado que se puede captar toda la superficie sin contacto, es posible medir secciones transversales a las que no llega un lápiz óptico. Incluso los rodamientos pequeños pueden medirse con facilidad y precisión.
- La gran variedad de herramientas de asistencia elimina la variación derivada de factores humanos, haciendo posible una verdadera medición cuantitativa.
- Sin necesidad de posicionamiento ni otro tipo de preparación, la medición puede realizarse simplemente colocando el objetivo en la plataforma y presionando un botón. Esto elimina la necesidad de asignar un operador especializado para los trabajos de medición.
- Las formas 3D pueden medirse fácilmente a altas velocidades con gran precisión. Esto permite medir un gran número de objetivos en poco tiempo, lo que contribuye a mejorar la calidad.
Este sistema también permite realizar comparaciones con datos de formas 3D y datos CAD anteriores, así como analizar fácilmente datos como la distribución dentro de las tolerancias. Puede utilizarse eficazmente para una amplia gama de fines, como el desarrollo de productos, el análisis de tendencias de fabricación y las inspecciones por muestreo.
