Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 18 Caso de estudio: transmisión de potencia 927
El resultado de este problema indica que todas las deflexiones se encuentran dentro de
los límites recomendados para cojinetes y engranes. Éste no es siempre el caso, y sería una
errónea decisión dejar fuera el análisis de deflexión. En una primera iteración de este estudio
de caso, con ejes más largos debido al uso de engranes con centros, las deflexiones fueron
más críticas que los esfuerzos.
18-9 Selección de cojinetes
La selección de cojinetes es sencilla ahora que las fuerzas de reacción y los diámetros interiores
de los cojinetes se conocen. Consulte el capítulo 11 para conocer detalles en general acerca
de la selección de cojinetes. Existen cojinetes de contacto rodante dentro de una amplia
gama de dimensiones y capacidades de carga, de modo que por lo regular no surge problema
alguno para hallar un cojinete adecuado que se encuentre cerca del ancho y diámetro interior
estimados.
ESTUDIO DE CASO PARTE 7
SELECCIÓN DE COJINETES
Continúe el caso de estudio con la selección de los cojinetes apropiados para el eje
intermedio, con una confiabilidad de 99%. El problema especifica una vida de diseño de
12 000 horas. La velocidad del eje intermedio es de 389 rpm. El tamaño de diámetro
interior estimado es de 1 pulgada, y la anchura estimada del cojinete es de 1 pulgada.
Solución
Del diagrama de cuerpo libre (vea el ejemplo 7-2, p. 361),
R Az = 115.0 lbf R Ay = 356.7 lbf R A = 375 lbf
R Bz = 1 776.0 lbf R By = 725.3 lbf R B = 1 918 lbf
Para una velocidad del eje de 389 rpm, la vida de diseño de 12 000 horas se correlaciona
con una vida de cojinetes de L D = (12 000 h)(60 min/h)(389 rpm) = 2.8 × 10 8 rev.
Comience con el cojinete B puesto que tiene las mayores cargas y probablemente presentará
algún problema oculto. De la ecuación (11-7), p. 558, suponiendo un cojinete de
bolas con a = 3 y L = 2.8 × 10 8 rev,
2.8 × 10 8 /10 6
1/3
F RB = 1 918
0.02 + 4.439(1 − 0.99) 1/1.483 = 20 820 lbf
Una verificación en internet en busca de cojinetes disponibles (www.globalspec.com es
un buen sitio para comenzar) muestra que esta carga es relativamente alta para un
cojinete de bolas con tamaño de diámetro interior alrededor de 1 pulgada. Pruebe con
un cojinete de rodillos cilíndricos. Al volver a calcular F RB con el exponente a = 3/10 para
cojinetes de bolas, se obtiene
F RB = 16 400 lbf
En este intervalo, los cojinetes de rodillos cilíndricos se encuentran disponibles en varias
fuentes. Se escogió uno en particular de SKF, un proveedor común de cojinetes, con las
especificaciones siguientes:
Cojinete de rodillos cilíndricos en el extremo derecho del eje
C = 18 658 lbf, DI = 1.181 1 pulg, DE = 2.834 6 pulg, W = 1.063 pulg
Diámetro del hombro = 1.45 pulg a 1.53 pulg, y un radio de entalle máximo = 0.043 pulg