05 Tolerancias y Ajustes

TOLERANCIAS Y AJUSTES

Definición de tole rancia s Dife rencia o desví o permisible de la medida nominal de una pie za. Por l o tanto, es el rango p ermi si ble dentr o del cual deberí an est ar l as d im ens io nes rea les de la pieza. Para cada pieza, hay:

C

CN Cm

CM

Cota nominal: CN Cota mínima: Cm Cota máxima: CM Magnitud de Tolerancia: T= CM - Cm

CN

Cm

Posic ione s de las tole rancia s

Como espe cif ica r la s tol eranci as ISO 1 2

Dim ens ió n Nom in al Ubicación

Eje Alojamiento

3

GradoIT

Ejemplos:

Ø 100 r6 Ø 45 M7

Letras Minúsculas LETRAS MAYÚSCULAS

Número

Represent ació n de to leranc ias Eje y agu jero (a ju st e y g rado de precisi ón )

6 f 0 5 φ

7 H 0 8 φ

Tolerancia

Cota mí nim a Cota má xim a

φ50f6

49,959

49,975

φ80H7

80,000

80,030

Grado s de to lera nc ias I SO

Según DIN ISO 286

Ajuste Acople o ensamble de dos o más piezas mecánicas

Tip os de aju st es 1. Ajuste de jue go (desliza nte), 2. Ajuste de apriete (inte rfe rencia ) y 3. Ajuste indete rminado (transici ón) Agujero max max min

línea cero

Juego máximo

min

Juego mínimo

Apriete mínimo max

max

min

min

max

Apriete máximo

max Juego

Apriete

min min

Eje

Sist emas d e aju stes Exis ten do s sis temas: Eje ún ico y Aguje ro ún ico

Eje único Tolerancia del eje: h

Agujero único Tolerancia del agujero: H

Ajustes para ejes y alojamientos y

y

Lo s mecá nico s gene ralmente desmon tan los ro damientos , verifi can e l esta do y medid as d e lo s eje s y aloj amient os , repara n si es nece sari o y r eempl azan si el dañor emínimo s mayor . contacto meta l-metal entr e Estánda p ara pi ezas ajus tadas: – Equipo nuevo: 95% – Equipo reparado: 80%

Fij aci ón d e lo s ro dami ent os Dependiendo d e su f un ci ón , lo s ro damientos s e fijan en su s asi ento s en lo s sentid os r adi al, tange nc ial y a xi al. Fijación radial y tangencial : mediante cierre de fuerza, ajuste de interferencia.

Fijaci ón axi al : mediante cierre de forma, tuercas, tapas, distanciadores, anillos elásticos, etc.

Fij aci ón d e lo s ro dami ent os El o bjetivo , después del mo ntaje, es q ue los aro s NO desli cen bajo l a apl ic aci ón d e un a carga. Esto s e con sig ue con u n ajuste apropiado. Si los aros de un rodamiento quedan apoyados en todas las

Fijación Axial

Fijación radial y tangencial

superficies de sus asientos se aprovechará al máximo su capacidad de carga dinámica (C). Un ajuste inadecuado ocasiona daños al rodamiento y a las piezas adyacentes.

Imp ortancia de l aju st e co rrect o Ajuste demasiado holgado: Riesgo de fractura de los aros.

y y

Permiten movimientos relativos entre las superficies de contacto (Creep). – – – – –

Calor Desgaste Corrosión de contacto Adherencias Incisiones

Imp ortancia de l aju st e co rrect o Ejempl o: Rod amiento 6217 co n c arga nor mal rot ativa para el aro i nt erior Diámetro del agujero del rodamiento:

d = 85,000 mm Diámetro del eje: ajuste holgado de 13 µm

d = 84,987 mm

Perímetr o =

π

*D

Diferencia= π *(Dagujero-Deje) = π *0,013 mm = 0,040 mm/rev Si n = 1800 RPM El giro relativo (arrastre) será de 72 mm/min ó 4,3 m/hr (103,2 m/día!)

Imp ortancia de l aju st e co rrect o Ajuste demasiado apretado: y y

y

Riesgo de fractura de los aros. Problemas de expansión térmica. Crean reducción del juego interior. – Aumenta la temperatura de operación. – Deterioro del lubricante. – Mayor esfuerzo para el montaje y desmontaje.

Fij aci ón radial d e lo s r od ami ent os En g enera l, sólo es p os ib le obtene r un a fijació n radial satis factor ia y un apoyo adecuado cu ando los aros están mon tados co n un a in terfe renci a apr op iada . Si embargo , cu and o s e requ iere un mo ntaje y desmon taje fácil o un d esp lazamient o axi al co n un ro damiento li br e, no s iempre puede uti li zarse un a ju st e de in terfe renci a. En d etermin ado s casos en los qu e se emp lea un aju ste desli zant e, es nece sario ado ptar pr ecauci on es esp eci ales para li mitar el inevitable de sg ast e pr od uc id o po r el desli zamient o.

Toleranc ia de lo s asi ent os de ro damie ntos 11 0H 6

10 0

90 H7

m

0G 5 2

7

5 50 k6

80 r7

Toleranc ia de lo s asi ent os de ro damie ntos

Cond ici ones de gir o Carg a rot ativa Una carga es "rotativa" cuando el aro de un rodamiento tiene movimiento relativo respecto de la carga, de modo que todos los puntos del camino de rodadura están sometidos a la carga en el curso de una revolución. En ese caso el aro debe ir con ajuste de interferencia, pues tenderá a girar sobre su asiento.

Carg a fija Una carga es "fija" cuando el aro de un rodamiento y la carga no tienen movimiento relativo, de manera que la carga siempre se aplica en el mismo punto del camino de rodadura. En estas condiciones, el aro del rodamiento normalmente no girará sobre su asiento. Por lo tanto, no hace falta que lleve un ajuste de interferencia, a no ser que sea necesario por otros motivos.

Cond ici ones de gir o Carga indeterminada Las cargas de dirección "indeterminada" son las cargas externas variables, choques, vibraciones y el desbalanceo en máquinas de alta velocidad. Dan lugar a cambios en la dirección de la carga, que no pueden describirse de un modo preciso. En este caso es deseable que ambos aros estén montados con ajuste de interferencia. Para el aro interior se utiliza normalmente el ajuste recomendado para una carga rotativa. No obstante, cuando el aro exterior debe quedar libre axialmente en su alojamiento, y si la carga no es elevada, se puede utilizar un ajuste algo más flojo que el recomendado para una carga rotativa.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os La se lecci ón de un ajus te adecuado d epende de los s igu ientes fa cto res: 1. Condiciones de giro. 2. Magnitud de la carga. 3. Juego interno del rodamiento. 4. Temperatura de servicio. 5. Requisitos en cuanto a la precisión de servicio. 6. Diseño y material de los ejes y alojamientos. 7. Facilidad de montaje y desmontaje. 8. Desplazamiento del rodamiento libre.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 1. Cond ici ones de gir o Aro interior giratorio Aro exterior fijo Dirección de la carga constante. Carga rotativa en el aro interior, entonces debe ir necesariamente con ajuste de interferencia. Carga fija en el aro exterior, entonces puede ir con ajuste deslizante.

Ejemplo: Ejes de transmisión por correas

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 1. Cond ici ones de gir o Aro interior fijo Aro exterior giratorio Dirección de la carga constante. Carga fija en el aro interior, entonces puede ir con ajuste deslizante. Carga rotativa en el aro exterior, entonces debe ir con ajuste de interferencia necesariamente.

Ejemplo: Rodillos de transportadores, rodamientos de cubo de rueda para vehículos.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 1. Cond ici ones de gir o Aro interior giratorio Aro exterior La carga girafijo con el aro interior. Carga fija en el aro interior, entonces puede ir con ajuste deslizante. Carga rotativa en el aro exterior, entonces debe ir necesariamente con ajuste de interferencia.

Ejemplo: Aplicaciones vibratorias, zarandas vibratorias o motores.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 1. Cond ici ones de gir o Aro interior fijo Aro exterior giratorio La carga gira con el aro exterior. Carga rotativa en el aro interior, entonces debe ir necesariamente con ajuste de interferencia. Carga fija en el aro exterior, entonces puede ir con ajuste deslizante.

Ejemplo: Chancadoras giratorias, (mecanismos de transportadores continuos en circuitos cerrados).

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 2. Magn it ud de la ca rga Las cargas generan fuerzas que producen expansión de los aros. A mayor carga, se requiere mayor apriete o interferencia. La magnitud de la carga se define como: y

P

y

0,05 C < P

y

≤

0,05 C - carga ligera ≤

0,1 C - carga norma

0,1 C < P ≤ 0,15 C - carga pesada y P > 0,15 C - carga muy pesada.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 3. Juego inte rno : Un ajuste de interferencia producirá una deformación elástica en los aros (compresión o expansión).

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 4. Temperatura: En la mayoría de casos el aro interior se calienta más que el aro exterior, lo que genera disminución del juego interno. En general, en operación los aros alcanzan temperaturas más altas que el eje y el alojamiento, entonces en el aro interior se produce soltura y en el exterior dificultad para el desplazamiento axial.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os Efect o de la pr ecarg a en la vid a del rod amiento

Vida útil

Un ajuste apretado y los efectos de la temperatura reducen el juego interno. Esto puede conducir a una precarga del rodamiento, con la consiguiente prematura delfalla mismo. Precarga

0

Juego

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 5. Precis ión de funcio namiento: Las tolerancias dimensionales deben ser apropiadas para evitar deformaciones de los aros y vibraciones. Use ajustes más precisos (IT5 en ejes, IT6 en alojamientos) en aplicaciones que requieran giro preciso y silencioso

6. Materi al del eje y alo jami ento: Alojamientos de aleaciones ligeras o ejes huecos requieren ajustes más fuertes y mayor precisión para evitar que se deformen.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os 7. Facili dad de mont aje y desmon taje : Se prefieren ajustes flojos o el uso de manguitos.

8. Desp lazami ento de rod amient o l ib re: Para brindar libertad axial al rodamiento del lado libre.

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os Carg a est acion aria, aro in terior gi ra, aro ext erior no gi ra

Aro interior, apretado u holgado? Aro exterior, apretado u holgado? Ajuste apretado

Ajuste holgado

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os Carg a est aci on aria, aro in terior no gi ra, aro ext erior gira Aro interior, apretado u holgado? Ajuste holgado

Aro exterior, apretado u holgado? Ajuste apretado

Selecci ón de aju st es para ro damie nt os Aro interior, apretado u holgado? Ajuste apretado

Aro exterior, apretado u holgado? Ajuste apretado La acción del eje excéntrico no permite determinar la dirección de la carga. Se requiere un ajuste de interferencia para el eje y el alojamiento.

Toleranc ias: ejes

Tol eranci as: alo jamiento s

Tabl a de tolera ncias: e jes co n m ang ui tos y

y

Tolerancias menos estrictas para el eje.s Ejes meno costosos.

Tablas de tol eranci as y aju st es resul tante s Ejes Tolerancias CN: Cota nominal Cm: Cota mínima CM: Cota máxima El rango de tolerancia está determinado por: dm: desviación mínima dM: desviación máxima

Cm = CN + d m CM = CN + d M

Tablas de tol eranc ias y aju st es resul tantes Alojamientos Tolerancias CN: Cota nominal Cm: Cota mínima CM: Cota máxima El rango de tolerancia está determinado por: Dm: Desviación mínima DM: Desviación máxima

Cm = CN + Dm CM = CN + DM

Tablas de tol eranc ias y aju st es resul tantes Por ejempl o: 40j5 Cm = 40 – 0,005

Cm = 39,995 mm CM = 40 + 0,006

CM = 40,006 mm Entonces, el diámetro del asiento en el eje a fabricar, debe estar entre:

39,995 mm y 40,006 mm

Ejempl o 1 - Selecc ión de ajus te ¿Cuál debe ser l a tol eranc ia del eje (aju st e) para un rod amiento 63 09, que se rá ins talado e n un moto r eléct ri co medi ano (30 HP) en el lado d el ventil ador , so meti do amm un a, C=55 carg a300 radiN)?. al d e 5000 N (d=45 mm , D=100 mm, B=25

Ejempl o 1 - Selecc ión de ajus te y y

y y y

Rod ami ento radial. Carg a ro tativa sob re el aro i nterior.

Cargas no rm ales y elevadas: P > 0,05C. Aplicaciones en general, motor eléctrico. d = 45 mm 17 < d < 100 mm

Ejempl o 1 - Selecc ión de ajus te

Segú n la tabl a anteri or, la tol eranc ia adecu ada es k 5

Ejempl o 1 - Selecc ión de ajus te

Ejempl o 1 - Selecc ión de ajus te Ento nc es tene mo s 45k5 y según la ta bla a nte rior: Desviaciones: Dm = +0,013 mm y DM = +0,002 mm, para el agujero Cm = 45 + 0,002

Cm = 45,002 mm del eje CM = 45 + 0,013

Entonces, el diámetro del asiento en el eje debe estar entre: 45,002 mm y 45,013 mm.

CM = 45,013 mm del eje Tambi én d e la tabla pod emos ver las desvi aci on es d el diáme tro del agujero d el r odamie nto : d m = 0,000 mm y d M = -0,012 mm

Ejempl o 1 - Selecc ión de ajus te Ento nc es para el rod amiento: Cm = 45 – 0,012

Cm = 44,988 mm CM = 45 + 0,000

CM = 45,000 mm 45.013 Eje Rodam .

45.002 45.000 44.988

0.002 0.025

Ejempl o 2 - Selecc ión de ajus te ¿Cuál d ebe ser la toleranci a del aloj amiento (a ju ste) para un r odamie nto 6309, que se rá ins talado e n un mo tor eléctr ic o m edi ano (30 HP) en el l ado del vent ado r, so metid o amm un a, carg radial de 5000 N (d=45 mm,ilD=100 mm, B=25 C=55a 300 N)?.

Ejempl o 2 - Selecc ión de ajus te y y

Rod amient o r adi al. Carg a fija sob re el aro exterio r.

y

Aplicación general, motor eléctric o.

y

Rod o fide jo ,mon perotaje con amient facil idad y desmon taje .

Ejempl o 2 - Selecc ión de ajus te

Segú n l a tabla anterio r, la tol eranc ia adecu ada es H7, pero H6 es m ás preci so , lo qu e permi te una opera ció n más sil enci osa

Ejempl o 2 - Selecc ión de ajus te

Ejempl o 2 - Selecc ión de ajus te Ento nc es tene mo s 100H6 y s egún la ta bla a nterior Desviaciones: Dm = 0,000 mm y D M = +0,022 mm, para el agujero Cm = 100 + 0,000

Cm = 100,000 mm del alo jamiento CM = 100 + 0,022

Entonces, el diámetro del asiento en el alojamiento debe estar entre: 100,000 mm y 100,022 mm.

CM = 100,022 mm del alo jamiento Tambi én d e la tabla pod emos ver las desvi aci on es d el diáme tro exterior del rodamie nto : Dm = 0,000 mm y D M = -0,015 mm

Revisando la efect ivid ad d el ajus te y

Desm on te y lim pi e su aveme nt e el r od ami ento . No lijar, usar materiales no abrasivos.

y

Observe la con dic ión de la s s uperfici es de contacto del a ro exte rio r y aro int erio r.

Revisando la efect ivid ad d el ajus te y

¿Hay c orr osi ón de contacto? – Color rojizo-marrón o negro. – Por lo general presente en el agujero o los manguitos. – Un mal ajuste y cargas rotativas producen el desprendimiento de pequeñas partículas metálicas, que combinadas con la humedad del aire generan una forma de oxido.

y

¿Hay d esl izamient o? ─

Busque la causa del problema.

Tol eranci as de fo rm a Cilindricidad (conicidad)

Resalte / Apoyos laterales (Perpendicularidad)

Rugosidad

Redondez (Ovalidad)

Concentricidad (Coaxialidad)

Tol eranc ias d e fo rm a ISO recom end adas El valor de la tolerancia 1t para la cilindricidad es t 1 = IT5/2. No obstante, la tolerancia t1 corresponde a la variación radial y por tanto 2xt 1 se aplica para el diámetro del eje.

Variación radial

Grado s de to lera nc ias I SO

Según DIN ISO 286

Tol eranc ias d e fo rm a ISO recom end adas

La re don dez será la difere nci a entre las medida s máxima y m íni ma de los diámetros 1 a 4 y d ebe se r menor a la tol erancia dim ens io nal recomendada . y

Por ejemplo: φ50k5, tolerancia dimensional recomendada:

y

IT5 (11µm). Entonces: aMax – amin

≤

11µm. y bMax – bmin

≤

11µm

Tol eranc ias d e fo rm a ISO recom end adas

La cili ndrici dad es la dife rencia de los di ámetros cor respo ndi entes medidos en l as s ecci ones a y b. E sta toleranci a debe se r 1 o 2 gr ado s IT menos qu e la dimensi on al r eco menda da, depe nd iendo de la e xigenci a. y

Por ejemplo: φ50 k5, que tiene IT5, una tolerancia 1 grado

y

IT menor será: IT4 (7µm). Significa que: a1-b1 ≤ 7µm, a2-b2 ≤ 7µm, a3-b3 a4-b4 ≤ 7µm.

≤

7µm,

Rug os id ad sup erfi ci al media Valo res orientativo s Para rodamientos que requieren precisión de giro, se recomienda no exceder los valores de Ra que se presentan en esta tabla. y

En aplicaciones no críticas, se permiten mayores valores de

rugosidad superficial. y Cuando use el método de inyección de aceite, Ra no debe exceder 1,6 µm.

Rug os id ad sup erfi ci al media El mole teado no sop ort a carga

Ajustes referenciales en ventiladores Nor malm ent e balancea do s Carg a ro tativ a en el aro in terio r : Use ajuste de interferencia. Si usa manguito, use ajuste holgado h9 o h10 para el eje. Carga “ fija ” en el aro exte rior : Puede usar ajuste holgado.

h9/G7 h9/H7

Estándar de soportes SNL

Ajustes referenciales en ventiladores Normalmente desbalanceados Carg a ro tativ a en el aro in terio r: Usar ajuste de interferencia Si va con manguito, usar ajuste holgado h9 o h10 Carg a ro tativ a en el aro exterio r: Usar ajuste de interferencia. Usar soportes con ajuste K7 y un rodamiento CARB en el lado libre h9/K7

Soportes SNL 5xx K7

El desbalanceo SOLO afecta al ajuste del alojamiento

Ajustes referenciales en ventiladores Normalmente desbalanceados La tolerancia estándar G7 de los soportes SNL de SKF permite el desplazamiento axial del rodamiento libre. Pero si hay presencia de desbalanceo existe el riesgo de que el aro exterior gire respecto al alojamiento causando desgaste y vibración.

Fijaci ón axi al d e lo s r od amient os Un ajuste de int erfere nci a, por sí sol o, no f ija a xialme nte el aro d e un rod ami ento . Se nece si ta otro s s is temas d e fij ació n axia l.

Los aros de los rodamientos fijos deben fijarse axialmente a ambos lados.

Fijaci ón axi al d e lo s r od ami ento s Los rod amientos l ibr es de dise ño n o desmontable se fijan a xi alm ent e en u n aro; el otr o q ueda li br e para mov erse a xialme nte e n su asiento, sa lvo los CARBs en lo s q ue ambo s aros d eben fij ars e axialm ente.

Fijaci ón axi al d e lo s r od ami ento s En l os rod amientos lib res d e dise ño desmo ntable , por ejemplo los r odamie ntos d e rod ill os ci líndr ico s, ambo s aro s van fi jados axialmente.

Fijaci ón axi al d e lo s r od amient os Las d ispos icion es t ipo " fija ción cruz ada" , sólo requie ren fij ar axia lmente los aros de los r odamie nto s en un lado.

Fijaci ón axi al d e lo s r od amient os Acuerdos y resaltes Las dimensiones de los componentes adyacentes al rodamiento (resaltes de ejes y alojamientos, distanciadores, etc.) deben proporcionar un apoyo suficientemente grande para los aros del rodamiento, sin contacto alguno entre las partes giratorias del rodamiento y los componentes estacionarios.

Fijaci ón axi al d e lo s r od amient os Acuerdos y resaltes Cuanto mayor sea el radio del resalte, mejor será la distribución de esfuerzos en el eje. Por eso, en ejes muy cargados se requiere normalmente un radio mayor.

El radio del resalte debe ser menor que el radio del borde del rodamiento

Fijaci ón axi al d e lo s r od amient os Acuerdos y resaltes La transición entre el asiento del rodamiento y el resalte del eje o del alojamiento puede tener la forma de un acuerdo sencillo, o bien la de un rebaje.

Preci si ón d e lo s ro dami ento s ¿Cuánto es una µ?

Cabello Humano

75 mm Rodamientos de alta precisión

Rodamientos de precisión

Normal

1µ 0,06 mm

Estándar

0/-15 µm

P6

0/-12 µm

P5 SP

0/-9 µm

P4A UP 0/-7 µm

PA9A PA9B 0/-2,5 µm

Clases de Tolerancias