Chuck Yung
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA
Existen ocasiones en las que una aplicación requiere que un motor soporte una carga radial para la que los cojinetes de deslizamiento no son adecuados. En casos como bajas revoluciones, carcasas inusuales, etc., puede ser conveniente convertir el motor del cliente montado sobre cojinetes de deslizamiento envés de obtener un motor de repuesto con rodamientos de bolas / rodillos. Este artículo contiene procedimientos sugeridos y advertencias sobre problemas potenciales relacionados con dichas conversiones.
Primero, inspeccione las tapas del motor para asegurarse de que tengan la rigidez mecánica suficiente para soportar la carga y suprimir la vibración (vea la Figura 1). Si las tapas carecen de rigidez, puede que sea necesario utilizar tapas nuevas fabricadas con un material más grueso. En otros casos, se puede utilizar un inserto para reforzar la tapa existente.
Modificando la Tapa
El procedimiento general consiste en mecanizar la carcasa del cojinete de deslizamiento y la cavidad de aceite y luego modificar la tapa de una de dos formas posibles. Un método se basa en rodamientos montados con brida, mientras que el otro requiere la fabricación de un alojamiento de rodamiento convencional. De las dos opciones, la del alojamiento de rodamiento convencional es la preferida.
El rodamiento de bolas / rodillos montado en brida requiere menos trabajo de mecanizado, aunque existe una mayor posibilidad de error al alinear la línea central del eje y los alojamientos de los rodamientos. Los niveles de vibración tienden a ser más altos que los de un diseño con alojamiento de rodamiento convencional. El tipo de rodamiento (bola o rodillo) que se puede utilizar con esta disposición varía. Si se está considerando esta modificación para una aplicación de carga radial, el eje debe tener el diámetro suficiente para aceptar un rodamiento de rodillos adecuado. Si se desea un rodamiento de rodillos, puede que sea necesario reemplazar el eje (por uno con diámetro adecuado para el rodamiento de rodillos).
La modificación con el alojamiento de rodamiento convencional requiere más trabajo de mecanizado, pero ofrece una mayor rigidez y una alineación más consistente de ambos alojamientos cuando es realizada correctamente.
Conversión Convencional
En una conversión en la que se fabrican alojamientos de rodamientos convencionales, el diámetro del eje limitará la elección del tamaño del rodamiento. Una vez que se ha elegido el tamaño del rodamiento, el diámetro exterior del rodamiento determina el tamaño del alojamiento. La conversión fabricando alojamientos convencionales se puede simplificar perforando la tapa para que acepte una placa de acero en forma de dona (rosco), lo suficientemente grande como para adaptarse a la elección del rodamiento. Cuando sea posible, El alojamiento rugoso debe estar centrado axialmente en la tapa de tal forma que sobresalga lo suficiente para soldarla a ambos lados. Las soldaduras de filete son esenciales. Dependiendo de la forma de la tapa, también se deben agregar refuerzos para aumentar la rigidez del alojamiento.
Si la tapa, es de acero, se debe someter a un tratamiento térmico en horno después de soldar para aliviar tensiones residuales. Esto evita deformaciones durante el proceso de mecanizado. A continuación, se pueden mecanizar las tapas de retención de grasa de los rodamientos. Debe haber un margen para espaciadores para poder ajustar el juego axial.
Idealmente, los alojamientos de los rodamientos se deben mecanizar mientras están instaladas en la carcasa. Esto permite al mecánico de máquinas y herramientas alinear el diámetro interior del estator, instalar las tapas y mecanizar las tapas concéntricas con el diámetro interior del núcleo. Cuando las limitaciones de tamaño lo impidan, normalmente es aceptable mecanizar cada alojamiento de rodamiento de la misma forma en la que se perfora y se encasquilla un alojamiento normal.
Medir y Hacer un Esquema
Una medición cuidadosa y un esquema del muñón del eje del rotor, en relación con el hierro del estator y la tapa modificada, permiten un posicionamiento preciso de los hombros del rodamiento requeridos en ambos alojamientos. La geometría de un eje para cojinetes de deslizamiento con muñones de diámetro relativamente pequeño y hombros de gran diámetro podría hacer que sea poco práctico, si no imposible, modificarlo para que acepte un rodamiento con elementos rodantes. Debería haber algún texto advirtiendo acerca de las posibles dificultades al tratar de convertir un cojinete de deslizamiento a rodamiento. Usando las tapas cubre grasa interiores y exteriores de los rodamientos, el motor se puede ensamblar parcialmente antes de mecanizar las tapas cubre grasa de los rodamientos, de modo que las ubicaciones deseadas de los hombros se puedan determinar con precisión.
Para el método de alojamiento convencional un hombro en el eje para aceptar el rodamiento y proporcionar posicionamiento axial es necesario. Es probable que los rodamientos que no cuenten con hombros de posicionamiento den como resultado niveles de vibración axial más altos y que se tenga menos certeza de la posición axial del rotor en relación con el estator cada vez que se desmonte y se vuelve a montar la máquina.
Los alojamientos también deben estar fijados a las tapas cubre grasa interior y exterior (retenedores). Ver Figura 2. Las tapas cubre grasa evitan que la grasa llegue a los devanados. También son necesarias para que el lado acoplamiento se pueda posicionar (es decir, mantenerse cautivo) para así evitar el movimiento axial del eje. El rodamiento del lado opuesto acoplamiento debe contar con el espacio necesario para la expansión térmica del eje a medida que el motor se caliente durante el funcionamiento. El crecimiento térmico del eje es mayor que el de la carcasa, ya que la temperatura del eje y del rotor son superiores a la de la carcasa en funcionamiento
Un Margen de Seguridad Razonable
La regla general es dejar 0.010” por pie (0.78mm / metro) de distancia entre muñones de eje para la expansión térmica. Esto es más de lo necesario para las temperaturas normales de operación e incluye un margen de seguridad razonable.
Es esencial que las tapas cubre grasa internas no apliquen presión al respaldo del rodamiento. Esto asegura que las tapas cubre grasa no empujen el rodamiento fuera del hombro interno del eje.
Advertencias
Finalmente, puede que encuentre alguien que se atreva a realizar esta modificación, así que estas son algunas de las cosas que podrían hacer mal:
- El método de rodamientos de bolas/rodillos montados con brida es más propenso a quedar desalineado. La vida del rodamiento será más corta. Si el desalineamiento es severo, existirán evidencias de tracking desigual en las trayectorias de los elementos rodantes.
- Emplear rodamientos de rodillos cónicos en motores eléctricos no es buena idea. Usados en tándem (con uno a cada lado del motor), los rodamientos de rodillos cónicos requieren de alguna precarga axial para prevenir el pivoteo del eje. Como el eje se expande térmicamente, la precarga aumenta. Dependiendo del tamaño del rodamiento, la velocidad de operación y otros factores, puede que sea imposible ajustar la precarga axial para mantener la precarga mínima dentro de los parámetros de diseño de los rodamientos. Cuando se usa un rodillo cónico de doble hilera en el lado acoplamiento, ajustar la precarga del rodamiento del lado opuesto acoplamiento puede ser difícil.
Existe una gran posibilidad de cometer errores que pueden dañar un rodamiento en poco tiempo. Si se encuentra con una modificación que utiliza rodamientos de rodillos cónicos, planee cambiarla a una disposición con rodamientos convencionales.
DISPONIBLE EN INGLÉS
ANSI/EASA AR100
More information on this topic can be found in ANSI/EASA AR100- Section 2: Mechanical repair
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