TOLERANCIA Y GRADO DE EQUILIBRADO

        Debemos tener en cuenta que definir el grado de precisión de equilibrado es esencial para que las máquinas funcionen correctamente, sin vibraciones, y con el menor coste posible; esto depende en gran medida del tipo de rotor y si éste es una pieza simple o un conjunto, además influyen las revoluciones de trabajo real y su tamaño y forma; en este mismo capítulo se presentan unas tablas de ejemplos para ayudar a seleccionar los grados de equilibrado que pueden aplicarse a los rotores que necesitemos equilibrar. Debemos tener en cuenta que el no ajustarse "a lo necesario" puede suponer que se quede corto en la calidad y el rotor vibre o bien que se pase de calidad lo cual será beneficioso para el rotor pero habrá tenido un coste muy alto sin ser necesario.

        Supongamos que debemos montar un rotor con unos rodamientos los cuales, según el fabricante, permiten una excentricidad de 10 micras; está claro que el desequilibrio admisible en el rotor no debe provocar un desplazamiento del eje superior a 10 micras; en este caso debemos entrar en una calidad de equilibrado Q que nos asegure este margen. El grado de calidad se representa mm/s que es la unidad que representa la velocidad de desplazamiento de la excentricidad, del eje del rotor, provocada por el desequilibrio. Este grado de precisión de equilibrado establecido comprende desde el G 0,4 mm/s hasta G 630 mm/s.

 

 

Ejemplo Nº1:

        Para calcular el desequilibrio de tolerancia de un rotor que pesa 500 Kg, el radio del lugar donde se añadirá peso es de 250 mm. y la velocidad de giro real (no la de la equilibradora) es de 1500 r.p.m. debemos proceder como sigue:

En primer lugar debemos seleccionar el grado de calidad en la tabla de la página siguiente; supongamos que deseamos equilibrar en el grado Q 6,3. (Al final del capítulo se presentan ejemplos para facilitar la selección del grado de equilibrado Q).

A continuación buscaremos, en la parte inferior de la tabla, las 1500 r.p.m. y desplazaremos la vista hacia arriba hasta encontrarnos con la línea inclinada de Q 6,3; desde este punto nos desplazamos hacia la izquierda donde encontraremos las umm. admisibles que son 40 (gr/mm . Kg).

Después realizamos el cálculo con la fórmula siguiente donde obtenemos como desequilibrio máximo admisible, 80 gramos en total; por tanto debemos equilibrar por debajo de esa cantidad. Los 80 gramos calculados se refieren al total del desequilibrio del rotor, es decir que la suma de los dos lados no debe superar los 80 gramos.

Ecuación 1

 

Si corresponden 40 gramos por cada plano, debemos equilibrar cada uno de ellos por debajo de esta cantidad, generalmente un 15% inferior al permitido calculado ya que a la hora de realizar una verificación, generalmente solo se permitirá un margen máximo del 15% superior a la cantidad calculada. Estos márgenes se contemplan para compensar las diferencias existentes entre utillajes especialmente si se realiza la verificación en una máquina diferente a la utilizada para equilibrar.

Ejemplo Nº2:

Tomando como ejemplo el rotor anterior vamos a calcular la fuerza alternativa en el eje que suponen los 80 gramos de desequilibrio residual.

1º g = 9,81 m.s5 = 9,81 . 103 mm.s5 (la aceleración de la gravedad).

2º L = 2 p r = 2 . 3,14 . 250 = 1570 mm. (Longitud de la circunferencia del rotor ).

v = 1500 r.p.m.= 25 rv/s . 1570 = 39250 mm/s

4º w = v/r = 39250 / 250 = 157mm/s (velocidad angular).

5º m=80gr / g = 0,080Kg / 9810mm. s = 8,154 . 10-6 Kg s5 = masa de los 80 gramos en Kg.

6ºEquación 2

 

 

La tolerancia de equilibrado, en el taller, es un dato que normalmente debe constar en los planos de construcción de cualquier rotor y normalmente se expresa en gramos/cm. o gramos /mm. y éste dato es el que debemos tener en cuenta en el momento de equilibrar.

        Generalmente las máquinas equilibradoras de montantes blandos permiten un ajuste previo para cada tipo de rotor de forma que la indicación de la electrónica se puede expresar en cualquier unidad como pueden ser: gr/mm., gramos, arandelas, mm. de profundidad de broca, etc.etc. Supongamos que tenemos una serie de 1000 rotores preparados para equilibrar, cuya tolerancia es de 50 gr./mm. y debemos realizar taladros a 100 mm. de radio y además deseamos que la electrónica nos indique el desequilibrio en gramos.

1) En primer lugar poner un rotor patrón (equilibrado) igual a los de la serie; si no está equilibrado utilice la puesta a cero de la electrónica.

2) Coloque un peso conocido, por ejemplo de 10 gramos, en el radio de compensación, en este caso a 100 mm. del centro.

3) Ahora debe realizar la medida del desequilibrio y la electrónica de medición debe indicar 10 gramos ya que como hemos dicho antes el rotor patrón está equilibrado. En caso de no indicar 10 gramos debemos regular el ajuste de magnitud hasta que nos indique 10 gramos; comprobar además que la indicación de ángulo es correcta.

4) Sacar el rotor patrón y el peso de prueba; ahora la máquina está preparada para la indicación en gramos directamente.

        Ahora solo nos falta saber cual es la indicación máxima con la que quedarán equilibrados los rotores y para ello utilizaremos el dato del plano que nos dice que la tolerancia es de 50 gr/mm ( o gramos/cm) lo cual significa que en el primer mm. de radio es permitido dejar 50 gramos residuales, en el segundo mm. de radio 25 y así sucesivamente; para saber cuanto nos es permitido dejar a un radio de 100 mm que es el caso de nuestro rotor debemos dividir 50/100 y obtendremos 0,5 gramos que es la tolerancia máxima admisible. En el caso de máquinas con montantes duros el sistema es diferente pues este tipo de máquina indica directamente los gramos de desequilibrio en el radio de compensación seleccionado. Para saber el grado de equilibrado Q, en el que debemos incluir nuestro rotor, podemos observar los ejemplos de diferentes rotores que se muestran en la tabla siguiente y que nos facilitaran la selección del grado requerido.

Q 630 Cigüeñal de motores de dos tiempos montados en cojinetes rígidos.
Q 250 Cigüeñal de motores grandes de cuatro tiempos, montados en cojinetes rígidos y cigüeñales de motores diesel marinos en cojinetes elásticos.
Q 100 Cigüeñales de motores rápidos diesel de cuatro cilindros, montados en cojinetes rígidos.
Q 40 Llantas y ruedas de automóviles. Cigüeñales en cojinetes rígidos de motores rápidos de 6 cilindros. Motores de locomotoras, turismos y camiones.
Q 16 Ejes articulados, transmisiones. Cigüeñales de motores de cuatro tiempos, en cojinetes rígidos, de 6 ó mas cilindros y cigüeñales de locomotoras, turismos y camiones.
Q 6.3 Ejes articulados especiales, rotores de motores eléctricos, piezas rotatorias de máquinas herramientas, tambores centrífugos, ventiladores, volantes. Piezas sueltas de cigüeñales de motores de locomotoras, turismo y camión. Cigüeñales de motores especiales de 6 ó mas cilindros.
Q 2.5 Turbogeneradores, rotores de motores pequeños, motores eléctricos especiales, turbinas de vapor y gas, ventiladores, ejes de máquinas herramientas. Piezas sueltas de cigüeñales especiales.
Q 1
precisión
Accionamientos de rectificadoras, rotores de motores pequeños especiales, turbopropulsores, Accionamientos de magnetófonos y vídeos.
Q 0,4 alta precisión Rotores para rectificadoras de alta precisión, ejes de discos y rodetes.

Figura 11


Sección 3 - Rotores rígidos y elásticosSección 5 - Máquinas de soportes oscilantes y rígidosContenido