Metodología de Confiabilidad Weibull para el Diseño de Cojinetes de Bola en base a Esfuerzos de Hertz.
Fecha
2021-11-16
Autores
Baldomero Villa, Covarrubias
Título de la revista
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Título del volumen
Editor
Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Resumen
En la actualidad en el diseño de elementos mecánicos además de cumplir con factores de seguridad, se debe de cumplir con su confiabilidad. Un ejemplo de ello son los rodamientos de bolas. La mayoría de los fabricantes de rodamientos ofrecen sus productos con una confiabilidad del 90 %. El problema con la estimación de la confiabilidad de estos componentes se debe a que los fabricantes ofrecen una confiabilidad que es obtenida mediante pruebas de cientos de cojinetes en laboratorios usando cargas constantes. Muchos diseñadores o usuarios de maquinaria requieren conocer cuál es la confiabilidad real basada en las cargas que ellos usan en sus equipos.
Durante el siglo XX el desarrollo de la industria de los rodamientos tuvo grandes adelantos dirigidos a mejorar y hacer eficiente su funcionamiento. Los avances que ha tenido esta industria son basados en la mejora de los procesos de fabricación, el mejoramiento de nuevos materiales, la aplicación de conceptos de confiabilidad y la calidad. La selección de un rodamiento es un proceso que puede variar de diseñador a diseñador, es decir no existe una solución única que satisfaga la necesidad. Pero existe la necesidad de conocer cuál es la confiabilidad real en cierta aplicación.
La ecuación de vida L10 que continua vigente, fue desarrollada en los años 40 por Lundberg y Palmgren. La ecuación es aceptable, pero como se mencionó anteriormente, tal ecuación muestra la confiabilidad en pruebas de laboratorio en donde se usaron cargas constantes a velocidades angulares para conocer el tiempo de vida del rodamiento. Los datos obtenidos se ajustan a una distribución Weibull. En el pasado la ecuación fue criticada debido a que no considera el uso de los esfuerzos de contacto de Hertz generados debajo de la superficie. También fue criticada por que sus desarrolladores no tomaron en cuenta dos artículos publicados por el investigador Waloddi Weibull contemporáneo de ellos. Aún con las críticas mencionadas la ecuación es favorable y sigue rigiendo la industria de los rodamientos.
En esta investigación se formuló una metodología para conocer la confiabilidad real de un rodamiento en una aplicación. La metodología propuesta hace uso de la ecuación L10 y toma en cuenta los esfuerzos de contacto de Hertz y hace uso de la distribución Weibull, donde los parámetros Weibull η (eta) y β (beta) son dinámicos y son obtenidos en base a los esfuerzos de Hertz. La metodología es interesante para los diseñadores que necesitan conocer la confiabilidad en una aplicación de campo.
Descripción
En la actualidad en el diseño de elementos mecánicos además de cumplir con factores de seguridad, se debe de cumplir con su confiabilidad. Un ejemplo de ello son los rodamientos de bolas. La mayoría de los fabricantes de rodamientos ofrecen sus productos con una confiabilidad del 90 %. El problema con la estimación de la confiabilidad de estos componentes se debe a que los fabricantes ofrecen una confiabilidad que es obtenida mediante pruebas de cientos de cojinetes en laboratorios usando cargas constantes. Muchos diseñadores o usuarios de maquinaria requieren conocer cuál es la confiabilidad real basada en las cargas que ellos usan en sus equipos.
Durante el siglo XX el desarrollo de la industria de los rodamientos tuvo grandes adelantos dirigidos a mejorar y hacer eficiente su funcionamiento. Los avances que ha tenido esta industria son basados en la mejora de los procesos de fabricación, el mejoramiento de nuevos materiales, la aplicación de conceptos de confiabilidad y la calidad. La selección de un rodamiento es un proceso que puede variar de diseñador a diseñador, es decir no existe una solución única que satisfaga la necesidad. Pero existe la necesidad de conocer cuál es la confiabilidad real en cierta aplicación.
La ecuación de vida L10 que continua vigente, fue desarrollada en los años 40 por Lundberg y Palmgren. La ecuación es aceptable, pero como se mencionó anteriormente, tal ecuación muestra la confiabilidad en pruebas de laboratorio en donde se usaron cargas constantes a velocidades angulares para conocer el tiempo de vida del rodamiento. Los datos obtenidos se ajustan a una distribución Weibull. En el pasado la ecuación fue criticada debido a que no considera el uso de los esfuerzos de contacto de Hertz generados debajo de la superficie. También fue criticada por que sus desarrolladores no tomaron en cuenta dos artículos publicados por el investigador Waloddi Weibull contemporáneo de ellos. Aún con las críticas mencionadas la ecuación es favorable y sigue rigiendo la industria de los rodamientos.
En esta investigación se formuló una metodología para conocer la confiabilidad real de un rodamiento en una aplicación. La metodología propuesta hace uso de la ecuación L10 y toma en cuenta los esfuerzos de contacto de Hertz y hace uso de la distribución Weibull, donde los parámetros Weibull η (eta) y β (beta) son dinámicos y son obtenidos en base a los esfuerzos de Hertz. La metodología es interesante para los diseñadores que necesitan conocer la confiabilidad en una aplicación de campo.
Palabras clave
Análisis Weibull., Esfuerzos de Hertz., Rodamientos de Bola., Diseño Mecánico., Confiabilidad.