Sígueme en:
Todo lo que debe saber sobre los rodamientos de bolas
Los rodamientos son uno de los componentes más críticos de cualquier maquinaria industrial. Estos componentes de alta precisión son fundamentales para reducir la fricción y transportar cargas durante el movimiento de rotación. Hay miles de tipos de rodamientos en el mercado, incluidos rodamientos de bolas, rodamientos de rodillos cilíndricos, Rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos de agujas y unidades de rodamientos. Si bien los rodamientos de bolas son los más comunes tipo de rodamiento, cada tipo tiene sus propias características y beneficios que lo hacen adecuado para determinados usos y aplicaciones y no para otros en entornos operativos.
Ahora, AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd. resume toda la información sobre rodamientos de bolas basada en años de experiencia en fabricación de rodamientos. Los rodamientos de bolas son rodamientos que utilizan bolas rodantes sostenidas entre pistas de rodadura internas y externas para soportar cargas radiales y axiales que actúan sobre ejes giratorios y alternativos. Estos rodamientos de bolas se utilizan para proporcionar un movimiento suave y de baja fricción en aplicaciones giratorias. Proporcionan alto rendimiento y larga vida, transfiriendo carga desde las bolas al aro interior. En este artículo, discutiremos el diferentes tipos de rodamientos de bolas.
Diseño de rodamientos de bolas
Los rodamientos de bolas constan de cuatro partes principales que son: 2 anillos/pistas, bolas (elementos rodantes) y retenedores (separadores de bolas).
El anillo exterior se fija y monta en la carcasa. El aro exterior también ayuda en la transferencia de cargas radiales desde el rodamiento al soporte. El anillo interior soporta y guía el eje durante la rotación y está montado en el eje giratorio. La función de los elementos rodantes es transportar cargas y distribuirlas por las pistas de rodadura.
Los elementos rodantes giran a una velocidad diferente que el anillo interior, pero giran alrededor del anillo interior. El portero actúa como una barrera que evita que las bolas choquen entre sí. Los rodamientos de empuje están sujetos a cargas paralelas al eje de rotación, llamadas cargas axiales. Los rodamientos axiales de bolas constan de dos anillos del mismo tamaño.
Tipos de rodamientos de bolas
Según el diseño y estructura del rodamiento de bolas, se puede dividir en varios tipos. A continuación se describen los diseños comunes de rodamientos de bolas. Siga leyendo para aprender sobre el diferentes tipos de rodamientos de bolas y sus usos.
Rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera
Rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera
Rodamientos de bolas de contacto angular de cuatro puntos
Rodamientos rígidos de bolas de una hilera
Rodamientos rígidos de bolas de dos hileras
Rodamiento axial de bolas de doble efecto
Doble rodamiento de bolas
Rodamientos de bolas de contacto angular están diseñados para que el rodamiento forme un ángulo de contacto entre las pistas y las bolas cuando el rodamiento esté en uso. La principal característica de diseño de este tipo de rodamiento de bolas es que el hombro de uno o ambos aros es más alto que el del otro. Para que estos rodamientos funcionen correctamente, se deben aplicar cargas de empuje durante el montaje. Esta carga (o precarga) crea una línea de contacto (o ángulo de contacto) entre el aro interior, las bolas y el aro exterior. La precarga se puede incorporar al rodamiento o se puede crear cuando el rodamiento se inserta en el conjunto. Los ángulos de contacto varían de 15° a 40° y se miden con respecto a una línea perpendicular al eje del rodamiento. Los rodamientos de bolas de contacto angular tienen pistas de rodadura de aro interior y exterior que están desplazadas entre sí en la dirección del eje del rodamiento. Esto significa que estos rodamientos están diseñados para soportar cargas combinadas, es decir, cargas radiales y axiales que actúan simultáneamente. Estos tipos de rodamientos de bolas están disponibles en diferentes estilos de diseño, con sellos o protectores. No sólo previenen la contaminación, sino que también actúan como retenedor de lubricantes. Estos cojinetes pueden estar hechos de acero inoxidable, híbrido cerámico o plástico y pueden estar cromados, cadmios u otros chapados. Además, pueden estar prelubricados, relubricados o tener capacidades de lubricación sólida. Los rodamientos de bolas de contacto angular se dividen a su vez en los siguientes subtipos:
Rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera
Estos rodamientos utilizan una gran cantidad de bolas para proporcionar una capacidad de carga relativamente alta, solo pueden soportar cargas axiales en una dirección, generalmente se ajustan para un segundo rodamiento y tienen anillos de rodamiento no separables.
Las ventajas de los rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera incluyen:
Alta capacidad de carga
Buen rendimiento en carrera
Rodamientos universalmente compatibles y fáciles de instalar.
Rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera
Con un diseño correspondiente a dos rodamientos de una sola hilera dispuestos espalda con espalda, pero donde dos rodamientos de una sola hilera ocupan demasiado espacio axial, pueden soportar cargas radiales y axiales en cualquier dirección y momentos de inclinación. Las ventajas de los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras incluyen:
Menos espacio axial
Acepta cargas radiales y axiales en cualquier dirección.
Se adapta a momentos de inclinación
Disposición de rodamientos rígidos
Rodamientos de bolas de contacto angular de cuatro puntos
Los rodamientos de bolas de contacto angular de cuatro puntos están diseñados para soportar cargas axiales en dos direcciones y tienen una alta capacidad de carga, pueden soportar cargas radiales limitadas para una carga axial determinada, utilizan menos espacio axial que los rodamientos de dos hileras y son separables.
Las ventajas de los rodamientos de bolas de contacto angular de cuatro puntos incluyen:
Adecuado para cargas axiales en ambas direcciones.
Menos espacio axial
Alta capacidad de carga
Diseño separado
Flujo de aceite mejorado
Deformación limitada del aro interior cuando se somete a altas fuerzas de sujeción
Los rodamientos rígidos de bolas son los más comunes. tipo de rodamiento de bolas y se pueden comprar en configuraciones selladas, blindadas y con anillos elásticos. Las dimensiones de las pistas en este tipo de rodamientos coinciden estrechamente con las dimensiones de las bolas contenidas. También son excelentes para soportar cargas pesadas. Los rodamientos rígidos proporcionan soporte radial y axial. Sin embargo, no hay manera de ajustar el ángulo de contacto para cambiar el nivel relativo de dicha carga. Los rodamientos rígidos de bolas se dividen a su vez en los siguientes subtipos:
Rodamientos rígidos de bolas de una hilera
Los rodamientos rígidos de bolas de una hilera son el tipo más común de rodamientos de bolas. Se utilizan muy ampliamente. Las ranuras de los anillos interior y exterior son arcos circulares con un radio ligeramente mayor que el de las bolas. Además de las cargas radiales, también se pueden aplicar cargas axiales en cualquier dirección. Debido a su bajo par, son ideales para aplicaciones que requieren alta velocidad y baja pérdida de potencia. Además, en el caso de los rodamientos abiertos, estos suelen estar equipados con protectores de acero o sellos de goma en uno o ambos lados y están prelubricados con grasa.
Rodamientos rígidos de bolas de doble hilera
Los rodamientos rígidos de bolas de dos hileras corresponden en diseño a los rodamientos rígidos de bolas de una hilera. Sus profundas y continuas ranuras de rodadura están estrechamente integradas con las bolas, lo que permite que los rodamientos resistan cargas radiales y axiales en ambas direcciones. Estos tipos de rodamientos de bolas son muy adecuados para disposiciones de rodamientos donde la capacidad de carga de los rodamientos de una hilera es insuficiente. Para el mismo diámetro interior y exterior, los rodamientos de dos hileras son ligeramente más anchos que los rodamientos de una hilera de las series 62 y 63, pero tienen una capacidad de carga mucho mayor. Los rodamientos rígidos de bolas de dos hileras solo se pueden utilizar como rodamientos abiertos (sin sellos ni protectores).
Rodamientos axiales de bolas están diseñados para cargas de empuje puras. Estos rodamientos pueden soportar poca o ninguna carga radial. Los elementos rodantes pueden ser bolas, agujas o rodillos. Las coronas giratorias o los cojinetes giratorios pueden soportar cargas axiales, radiales y de momento. No se montan en la carcasa ni en el eje, sino directamente en la superficie de la base. Tanto el anillo interior como el exterior tienen orificios de montaje. El aro interior, el aro exterior o ambos pueden tener engranajes integrales. Estos rodamientos se conocen como rodamientos de mesa, rodamientos de plataforma giratoria y coronas de orientación. Los rodamientos axiales de bolas ofrecen poco ruido, un funcionamiento suave y capacidad para aplicaciones de alta velocidad. Se pueden utilizar como rodamientos unidireccionales o bidireccionales, la elección depende de si la carga es unidireccional o bidireccional.
Rodamientos axiales de bolas de una sola dirección Consisten en un anillo de rodamiento en forma de arandela con ranuras de rodadura. El anillo conectado al eje se llama anillo del eje (o anillo interior) y el anillo conectado a la carcasa del rodamiento se llama anillo de asiento (o anillo exterior).
En un rodamiento axial de bolas de doble dirección, hay tres anillos y el anillo central (el anillo central) está fijado al eje. También hay rodamientos axiales de bolas con una arandela de asiento de alineación debajo de la arandela de la carcasa para compensar la desalineación del eje o errores de montaje. Las jaulas de acero estampado se utilizan normalmente para rodamientos más pequeños, mientras que las jaulas mecanizadas se utilizan para rodamientos más grandes.
Rodamiento de bolas dúplex
Una combinación de dos rodamientos de bolas de contacto angular forma un rodamiento dúplex. Las posibles combinaciones incluyen cara a cara, que tienen las caras del anillo exterior juntas (tipo DF), espalda con espalda (tipo DB) o ambas caras frontales en la misma dirección (tipo DT). Los rodamientos dúplex DF y DB son capaces de soportar cargas radiales y axiales en cualquier dirección. El tipo DT se utiliza cuando hay una carga axial fuerte en una dirección y es necesario imponer la carga por igual en cada rodamiento.
Ahora que se ha familiarizado con los diseños comunes de rodamientos de bolas, conozcamos los tipos de construcción de los rodamientos de bolas.
Rodamiento de bolas Conrad
Estos tipos de rodamientos de bolas se ensamblan colocando el aro interior en una posición excéntrica con respecto al aro exterior, con los dos aros en contacto en un punto, lo que da como resultado un gran espacio opuesto al punto de contacto. Las bolas se insertan a través del espacio y luego se distribuyen uniformemente alrededor del conjunto del rodamiento, lo que hace que los anillos se vuelvan concéntricos. El montaje se completa colocando una jaula en las bolas para mantener sus posiciones entre sí.
Los rodamientos Conrad pueden soportar cargas radiales y axiales, pero tienen la desventaja de una menor capacidad de carga debido al número limitado de bolas que se pueden cargar en el conjunto del rodamiento. Probablemente el rodamiento de bolas industrial más conocido sea el estilo Conrad de ranura profunda. El rodamiento se utiliza en la mayoría de las industrias mecánicas.
Rodamiento de bolas de relleno de ranura
En un rodamiento radial de relleno de ranura, las pistas interior y exterior tienen muescas en una cara de modo que cuando las muescas están alineadas, las bolas se pueden deslizar en la ranura resultante para ensamblar el rodamiento. Un rodamiento de ranura tiene la ventaja de que se pueden ensamblar bolas, lo que da como resultado una mayor capacidad de carga radial que un rodamiento Conrad de las mismas dimensiones y tipo de material. Sin embargo, un rodamiento con ranuras no puede soportar una carga axial significativa y las ranuras provocan una discontinuidad en las pistas que puede tener un efecto pequeño pero adverso en la resistencia.
Rodamiento de bolas autoalineable
Rodamientos autoalineables de bolas. Tienen dos filas de bolas, una pista de rodadura comúnmente esférica en el anillo exterior y dos ranuras profundas e ininterrumpidas en el anillo interior. Están disponibles abiertos o sellados. Estos tipos de rodamientos de bolas son insensibles a la desalineación angular del eje con respecto al soporte, que puede deberse, por ejemplo, a la desviación del eje.
Los beneficios de los rodamientos de bolas a rótula incluyen:
Acomodar la desalineación estática y dinámica
Excelente rendimiento a alta velocidad
Mantenimiento mínimo
Baja fricción
Excelente rendimiento de carga ligera
Los rodamientos de bolas a rótula pueden reducir los niveles de ruido y vibración, por ejemplo, en los ventiladores.
Rodamientos de bolas lineales
Los rodamientos lineales de bolas están diseñados para proporcionar movimiento libre en una dirección. Son la variedad de guías lineales más utilizada y garantizan un movimiento suave y preciso a lo largo de un diseño lineal de un solo eje. Con tecnología de autolubricación, estos rodamientos de bolas permiten un rendimiento y confiabilidad óptimos. Se componen de dos filas lineales de rodamientos de bolas, integradas en cuatro varillas en lados alternos de la base.
Rodamiento de bolas radial
Adecuados para una amplia gama de propósitos, los rodamientos radiales de bolas ofrecen niveles excepcionales de rendimiento. Estos tipos de rodamientos de bolas tienen capacidad para cargas radiales o axiales aplicadas al eje. Sin embargo, la aplicación combinada de tales cargas requiere un contacto angular axial. El ajuste del ángulo del rodamiento radial axial permite una distribución equitativa de las cargas axiales y radiales junto con los rodamientos de bolas de contacto angular.
Rodamiento de bolas de carrera aliviado
Los rodamientos de bolas con carrera aliviada se "alivian", como su nombre indica, reduciendo el diámetro exterior del aro interior en un lado o aumentando el diámetro interior del aro exterior en un lado. Esto permite ensamblar una mayor cantidad de bolas en la pista interior o exterior y luego ajustarlas a presión sobre el relieve. En ocasiones, el aro exterior se calentará para facilitar el montaje. Al igual que la construcción con relleno de ranura, la construcción de pista aliviada permite una mayor cantidad de bolas que la construcción Conrad, hasta incluir la dotación completa, y el recuento adicional de bolas proporciona una capacidad de carga adicional. Sin embargo, un rodamiento de pista aliviado sólo puede soportar cargas axiales significativas en una dirección.
Rodamiento de bolas de carrera fracturado
Otra forma de colocar bolas en un rodamiento de bolas radial es "fracturar" radialmente uno de los anillos por completo, cargar las bolas, volver a ensamblar la parte fracturada y luego usar un par de bandas de acero para sujetar el anillo fracturado. secciones juntas en alineación. Nuevamente, esto permite bolas, incluido el complemento completo de bolas; sin embargo, a diferencia de las construcciones de relleno de ranura o de pista aliviadas, puede soportar cargas axiales significativas en cualquier dirección.
Rodamientos con brida en el anillo exterior simplifican la ubicación axial. El alojamiento para este tipo de rodamientos de bolas puede consistir en un orificio pasante de diámetro uniforme, pero la cara de entrada del alojamiento debe mecanizarse verdaderamente normal al eje del orificio. Sin embargo, tales bridas son muy caras de fabricar. Una disposición rentable del aro exterior del rodamiento, con beneficios similares, es una ranura para anillo elástico en uno o ambos extremos del diámetro exterior. El anillo elástico asume la función de una brida.
Rodamiento de bolas enjaulado
Jaulas Por lo general, se utilizan para asegurar las bolas en un rodamiento de bolas estilo Conrad. En otros tipos de construcción de rodamientos de bolas, pueden disminuir el número de bolas dependiendo de la forma específica de la jaula y, por tanto, reducir la capacidad de carga. Sin jaulas, la posición tangencial se estabiliza mediante el deslizamiento de dos superficies convexas una sobre otra. Con una jaula, la posición tangencial se estabiliza mediante el deslizamiento de una superficie convexa en una superficie cóncava adaptada, lo que evita abolladuras en las bolas y tiene una menor fricción.
Rodamiento de bolas híbrido
Bolas de rodamientos cerámicos. Pueden pesar hasta un 40% menos que los de acero, según el tamaño y el material. Esto reduce la carga centrífuga y el deslizamiento, por lo que los rodamientos cerámicos híbridos pueden funcionar entre un 20% y un 40% más rápido que los rodamientos convencionales. Esto significa que la ranura de la pista exterior ejerce menos fuerza hacia adentro contra la bola a medida que gira el rodamiento. Esta reducción de fuerza reduce la fricción y la resistencia a la rodadura. Las bolas más ligeras permiten que el rodamiento gire más rápido y utilice menos energía para mantener su velocidad.
estos rodamientos Haz uso tanto de bolas de cerámica como de pista. Estos cojinetes son resistentes a la corrosión y rara vez requieren lubricación, si es que la necesitan. Debido a la rigidez y dureza de las bolas y la pista, estos rodamientos son ruidosos a altas velocidades. La rigidez de la cerámica hace que estos rodamientos sean quebradizos y propensos a agrietarse bajo carga o impacto. Debido a que tanto la bola como la pista tienen una dureza similar, el desgaste puede provocar que se rompan a altas velocidades tanto las bolas como la pista, lo que puede provocar chispas.
Materiales utilizados en rodamientos de bolas.
El Materiales utilizados para fabricar rodamientos de bolas. varían mucho, pero siempre se ha prestado especial atención al material de los anillos. Esto asegura una interacción coordinada de la jaula y los anillos exterior e interior. Esto suele ser importante cuando la aplicación implica calentar o enfriar el rodamiento. El rendimiento de funcionamiento de los rodamientos de bolas es importante; deben ser buenos. A continuación se muestra una lista de los materiales más comunes utilizados para fabricar rodamientos de bolas y cómo se relacionan con los materiales de los anillos:
Mayor dureza para una vida útil más larga
Costo más bajo
Bueno para temperaturas de 120°C constantes hasta 150°C intermitentes
Mala resistencia a la corrosión
Este es el acero estándar para la mayoría de los rodamientos de bolas. Es más duro que el acero inoxidable, lo que significa una mayor vida útil. También tiene cualidades de bajo nivel de ruido superiores al acero inoxidable estándar de grado 440. En realidad, el acero al cromo tiene un bajo contenido de cromo y no es resistente a la corrosión. El acero cromado puede tolerar temperaturas continuas de hasta 120°C. Por encima de esta temperatura sufre un mayor cambio dimensional y la dureza se ve afectada, reduciendo la capacidad de carga. Puede soportar hasta 150°C de forma intermitente, pero por encima de esta temperatura, la vida útil del rodamiento se reduce significativamente.
Acero inoxidable martensítico grado 440 (prefijo "S")
Buena resistencia a la corrosión por agua y muchos productos químicos débiles.
Adecuado para temperatura constante de -70 °C a 250 °C o temperatura intermitente de 300 °C
Ligeramente más blando que el acero cromado y, por tanto, con menores capacidades de carga.
Corrosión en agua salada o niebla salina, poca resistencia a ácidos y álcalis.
caro que el acero cromado
Resistente a la corrosión debido al mayor contenido de cromo y la adición de níquel, el acero inoxidable grado 440 se usa más comúnmente para rodamientos de bolas resistentes a la corrosión. El cromo reacciona con el oxígeno del aire para formar una capa de óxido de cromo en la superficie del acero, que se denomina película de pasivación. Se endurece mediante tratamiento térmico y tiene una buena combinación de resistencia y resistencia a la corrosión. A diferencia del acero austenítico grado 300, este acero es magnético.
La capacidad de carga del grado AISI440 es aproximadamente un 20% menor que la del acero cromado, por lo que la vida útil se reducirá ligeramente. Este grado exhibe una buena resistencia a la corrosión cuando se expone a agua dulce y algunos químicos más débiles, pero se corroe en ambientes de agua de mar o cuando entra en contacto con muchos químicos agresivos.
Acero inoxidable de grado KS440/ACD34/X65Cr13 con menor contenido de carbono, en comparación con el grado estándar AISI440C, tiene mayor resistencia a la corrosión, mayor capacidad de carga (aproximadamente 10% menos que el acero al cromo) y excelentes cualidades de bajo ruido. El acero inoxidable de grado 440 también puede soportar temperaturas más altas que el acero cromado, hasta 250 °C constantes y hasta 300 °C intermitentes, pero con una capacidad de carga reducida. Por encima de 300°C, la vida útil del rodamiento se reduce considerablemente.
Excelente resistencia a la corrosión del agua, agua salada y muchos productos químicos.
Adecuado para temperaturas de carga completa de hasta 500 °C
Adecuado para aplicaciones criogénicas hasta -250 °C
Respuesta insignificante a los campos magnéticos.
Caro que el grado 440 debido a su menor rendimiento.
Sólo apto para cargas muy bajas y velocidades bajas.
No apto para aplicaciones de bajo ruido.
Los cojinetes de acero inoxidable de grado 316 se utilizan para una mejor resistencia a la corrosión del agua de mar, niebla salina y ciertos ácidos/álcalis. Son adecuados para aplicaciones de temperaturas muy altas, ya que el acero se puede utilizar a temperaturas de hasta 500 °C. También se pueden utilizar en aplicaciones criogénicas, ya que el acero permanece dúctil hasta -250°C. A diferencia de los rodamientos de grado 440, los rodamientos de acero inoxidable 316 se clasifican como no magnéticos debido a su respuesta insignificante a los campos magnéticos, aunque el acero inoxidable 316 puede volverse magnético después del trabajo en frío.
El acero inoxidable de grado 316 no puede endurecerse mediante tratamiento térmico y solo puede soportar cargas y velocidades bajas. Los rodamientos de bolas de acero inoxidable 316 tienen índices de carga y velocidad significativamente más bajos que los rodamientos equivalentes de clase 440. El acero inoxidable de grado 316 exhibe una buena resistencia a la corrosión en ambientes marinos cuando se usa por encima de la línea de flotación o sumergido temporalmente cuando se lava con agua limpia. No es adecuado para inmersión permanente a menos que haya un flujo regular de agua a alta velocidad en el rodamiento. Esto se debe a que la película de pasivación sobre la superficie del acero inoxidable depende de la presencia de oxígeno para regenerarse. En ambientes marinos submarinos con bajo contenido de oxígeno, como agua de mar estancada o debajo de lodo/limo, el acero puede ser susceptible a la corrosión por picaduras o grietas. El acero inoxidable 316 es menos resistente al agua de mar cálida. La corrosión por picaduras es un riesgo en agua de mar por encima de 30°C, mientras que la corrosión por grietas puede ocurrir a 10-15°C. El grado 316 sigue siendo más resistente a la corrosión que el 440. Los rodamientos fabricados con acero inoxidable de grado 316 se pueden utilizar a altas temperaturas, siempre que se utilice un material de jaula adecuado o que el rodamiento esté completamente lleno. El polietileno, PEEK o PTFE se utilizan habitualmente para las jaulas de los rodamientos de acero inoxidable 316.
Plástico de ingeniería
Resina acetálica / POM-C (AC)
Excelente resistencia a la corrosión por agua, agua salada y productos químicos débiles.
no magnético
Sólo es posible una calidad de semiprecisión
Rango de temperatura de -40 ° C a + 110 ° C
Adecuado solo para cargas muy bajas y baja velocidad.
Ojeada (PK)
Excelente resistencia a la corrosión del agua, agua salada y la mayoría de los productos químicos.
Buen rendimiento a altas temperaturas
no magnético
Amplio rango de temperatura de -70°C a +250°C
Solo semiprecisión pero mayor resistencia, por lo que es adecuado para cargas y velocidades más altas que otros plásticos.
Polietileno (PE)
Excelente resistencia a la corrosión del agua, agua salada y muchos productos químicos.
Absorción de humedad extremadamente baja
no magnético
Rango de temperatura de -40 ° C a + 80 ° C
Adecuado solo para carga baja y baja velocidad y semiprecisión
PTFE (PT)
Excelente resistencia a la corrosión del agua, agua salada y la mayoría de los productos químicos.
Absorción de humedad extremadamente baja
Buen rendimiento a altas temperaturas
no magnético
Rango de temperatura muy amplio de -190°C a +200°C
Adecuado para cargas y velocidades más bajas que otros plásticos y solo de semiprecisión
PVDF (PV)
Excelente resistencia a la corrosión del agua, agua salada y la mayoría de los productos químicos.
Absorción de humedad extremadamente baja
Puede soportar temperaturas más altas que el acetal y el polipropileno.
no magnético
Rango de temperatura bastante amplio de -50°C a +150°C
Adecuado solo para carga baja y baja velocidad y semiprecisión
Los rodamientos resistentes a la corrosión de polímero estándar de AUB tienen anillos de resina de polioximetileno (POM-C), jaulas de nailon (PA66) y bolas de acero inoxidable 316 o vidrio. También son adecuados para aplicaciones alimentarias. Sin embargo, se corroen en presencia de ciertos productos químicos y las jaulas de PA66 absorben agua después de una exposición prolongada, lo que resulta en una pérdida de resistencia a la tracción. Existen muchos materiales alternativos para anillos, jaulas y bolas como polipropileno, PTFE, PEEK o PVDF.
Todos los rodamientos de plástico son rodamientos de semiprecisión y, al igual que los rodamientos de acero inoxidable 316, no deben usarse en aplicaciones de precisión. Debido al material más blando, aunque PEEK tiene una mejor capacidad de carga, no son adecuados para nada más que cargas bajas y velocidades bajas. Los materiales PTFE, PEEK y PVDF varían en resistencia a la corrosión para proporcionar la mejor resistencia química general.
Cuando se utilizan rodamientos de plástico a altas temperaturas, se debe tener cuidado al seleccionar el material correcto. Los rodamientos de acetal no deben usarse a temperaturas superiores a 110°C, el polipropileno solo hasta 80°C, pero otros materiales tienen buena resistencia a altas temperaturas, especialmente PTFE y PEEK, que son adecuados para temperaturas de hasta 250°C, a pesar de la menor carga. Clasificación de PTFE. En general, no se recomiendan los cojinetes de plástico para aplicaciones de vacío. La excepción es el PEEK, que tiene muy buenas propiedades de desgasificación.
Cerámica
Circonio / ZrO2 (prefijo "CCZR")
Alta resistencia a la corrosión por ácidos y álcalis, pero puede degradarse después de una exposición prolongada al agua caliente o al vapor. También se han llevado a cabo estudios sobre la degradación del circonio a baja temperatura en presencia de humedad o agua. Hay evidencia de cierto debilitamiento de la superficie, pero el efecto sobre el rendimiento del rodamiento no es concluyente y no se cree que afecte gravemente a los rodamientos de circonio a bajas temperaturas o temperatura ambiente.
Amplio rango de temperatura de -190°C a 400°C sin jaula
No magnético y eléctricamente aislante.
Menor velocidad y carga que los rodamientos de acero.
No apto para aplicaciones de bajo ruido.
75% de la densidad del acero.
Mayor resistencia a la flexión y menor módulo elástico que otras cerámicas, por lo que es mejor para pequeñas cargas de impacto y ajustes de interferencia.
Expansión similar al acero cromado e igual que el acero inoxidable 440, por lo que no hay problema para usar con eje de acero a alta temperatura.
Muy buena resistencia a la corrosión por agua, agua salada, ácidos y álcalis.
Rango de temperatura muy amplio de -210°C a 800°C sin jaula
No magnético, aislante eléctrico y adecuado para uso en aplicaciones de alto vacío.
Menor velocidad y carga que los rodamientos de acero de precisión, pero las bolas de Si3N4 se utilizan en rodamientos híbridos de alta velocidad.
No apto para aplicaciones de bajo ruido.
40% de la densidad del acero.
Expansión térmica muy baja, por lo que debe considerar ajustes de eje/carcasa para aplicaciones de alta temperatura.
No recomendado para cargas de choque o ajustes de interferencia.
La mejor resistencia a la corrosión de la cerámica.
Mejor rendimiento a altas temperaturas hasta 1600°C sin jaula
no magnético
Conductor de electricidad
40% de la densidad del acero.
Expansión térmica muy baja, por lo que debe considerar ajustes de eje/carcasa para aplicaciones de alta temperatura.
Es muy frágil, por lo que no tolera cargas de impacto.
No suministrado desde stock
Los rodamientos totalmente cerámicos son mucho más caros que los rodamientos de acero y, por lo tanto, se utilizan a menudo en entornos demasiado hostiles para los rodamientos de acero. Tienen una resistencia a la corrosión de buena a excelente, según el material y los productos químicos encontrados, y normalmente se suministran sin lubricación. No son magnéticos y, a diferencia del carburo de silicio, son aislantes eléctricos. Los rodamientos totalmente cerámicos pueden tener jaulas de PTFE o PEEK o suministrarse como tipos completos, es decir, sin jaulas. Si se suministran como complemento completo, se pueden utilizar a temperaturas muy altas.
Como la cerámica es mucho más dura que el acero, es quebradiza. El acero puede soportar grandes impactos mediante deformación plástica, mientras que la cerámica es propensa a agrietarse. Por lo tanto, no se recomienda el uso de rodamientos totalmente cerámicos, especialmente de nitruro de silicio y carburo de silicio, donde es probable que se produzcan fuertes cargas de impacto. Debido a su mayor fragilidad, los rodamientos totalmente cerámicos pueden soportar aproximadamente entre el 65% y el 75% de la carga de los rodamientos de acero. La velocidad límite de los rodamientos totalmente cerámicos es solo aproximadamente el 25% de la velocidad del mismo rodamiento de acero, porque los anillos son menos redondos y existe un mayor riesgo de falla repentina debido a una menor resistencia a la flexión en comparación con el acero.
El uso de rodamientos de nitruro de silicio o carburo de silicio con ejes o soportes de acero en aplicaciones de alta temperatura puede causar problemas de ensamblaje debido a grandes diferencias en el coeficiente de expansión. Si no se tiene en cuenta la mayor dilatación del eje de acero en el aro interior cerámico a altas temperaturas, se pueden producir daños en los rodamientos. La circona es menos problemática porque el coeficiente de expansión es similar al del acero. Consulte la sección de ajuste del eje/carcasa para obtener más detalles.
Rodamientos híbridos (prefijo “CB” o “SCB”): El nitruro de silicio es el más popular para las bolas de los rodamientos híbridos, ya que tiene sólo el 40 % de la densidad del acero para rodamientos, pero es mucho más duro y proporciona una mayor resistencia al desgaste. Los rodamientos híbridos también son capaces de alcanzar velocidades más altas debido a la menor fuerza centrífuga generada por las bolas de cerámica. Sin embargo, debido a la menor elasticidad de las bolas, el área de contacto entre las bolas y la pista de rodadura es menor, lo que provoca una mayor presión de contacto. Esto puede hacer que las pistas de rodadura se desgasten más rápido. El aumento de velocidad para los rodamientos híbridos es aproximadamente del 30 al 40 % con una lubricación adecuada. Los rodamientos híbridos también pueden funcionar mejor con una lubricación limitada, pero se debe reducir la velocidad de funcionamiento. También están menos sujetos a patinar cuando la bola se acelera con poca carga.
Retenedores de rodamientos
Los retenedores de rodamientos distribuyen las bolas uniformemente alrededor de las pistas de rodadura para evitar el contacto entre bolas y permitir velocidades más altas. También ayudan a retener la grasa alrededor de las bolas y pistas de rodadura. Para mayor precisión y evitar fricción adicional, es importante no permitir demasiado movimiento radial del retenedor. Para ello, la jaula se guía mediante bolas o uno de los anillos.
Corona / Cinta de Metal
Estos retenedores estándar están fabricados en acero al carbono para rodamientos cromados y acero inoxidable de grado AISI304 o AISI420 para rodamientos inoxidables. A menudo se fabricaban de latón, que también ofrecía una capacidad de alta temperatura, pero esto es mucho menos común debido al mayor coste del latón y a los avances en la tecnología del acero.
Para temperaturas más altas, generalmente se recomienda el acero inoxidable. La jaula de corona y la jaula de cinta realizan la misma función, pero la jaula de corona se usa principalmente en rodamientos en miniatura más pequeños y rodamientos de sección delgada donde el espacio es limitado. Se prefieren las jaulas de acero para condiciones de funcionamiento difíciles y donde se experimentan altos niveles de vibración. Se pueden instalar jaulas de acero inoxidable 316 en rodamientos cerámicos completos con un diámetro de 8 mm en adelante.
Adecuado para velocidad media y baja
Puede soportar temperaturas más altas según el tipo de acero.
Tipo de corona: guiada por anillo interior
Tipo de cinta: principalmente guía de bolas
Corona de nailon reforzado (TW)
Esta jaula sintética reforzada con fibra de vidrio moldeada tiene mejores características de deslizamiento que las jaulas de acero y produce menores fluctuaciones del par de funcionamiento. Puede aumentar la velocidad máxima hasta en un 60 %, por lo que se utiliza a menudo en aplicaciones de alta velocidad y tiene buenas características de bajo ruido. Este retenedor no es adecuado para aplicaciones criogénicas ya que pierde su elasticidad por debajo de aproximadamente 30°C. En aplicaciones de vacío puede volverse quebradizo.
Alta velocidad y bajo ruido
Rango de temperatura aprox. –
30 hasta + 120 ° C guiado por bola
Corona de polietileno (PE)
Este retenedor de baja velocidad está hecho de polietileno de alta densidad (HDPE) y se utiliza en rodamientos de acero inoxidable 316. Tiene muy buena resistencia a la corrosión, por lo que puede utilizarse en presencia de agua de mar y muchos productos químicos.
Muy resistente a la corrosión
Rango de temperatura -40 a +80°C
Anillo interior guiado
Corona PEEK (PK)
Las jaulas de PEEK se utilizan comúnmente en rodamientos cerámicos, rodamientos de acero inoxidable 316 y rodamientos PEEK. Son altamente resistentes a la corrosión, tienen un amplio rango de temperatura y son adecuados para su uso en entornos de vacío.
Muy resistente a la corrosión
Baja desgasificación, por lo que es adecuado para uso en vacío.
Rango de temperatura -
70 hasta + 250 ° C Anillo interior guiado
Corona de PTFE (PT)
Esta jaula se utiliza para rodamientos cerámicos, rodamientos de acero inoxidable 316 y rodamientos de PTFE. Es muy resistente a la corrosión y tiene un rango de temperatura muy amplio.
Muy resistente a la corrosión
Rango de temperatura -
190 hasta + 200 ° C Anillo interior guiado
Corona de nailon (PA)
Esto se utiliza principalmente en nuestros cojinetes de plástico acetálico. A diferencia de la jaula TW, esta no es una jaula reforzada, por lo que no es adecuada para altas velocidades. Es resistente a la corrosión, pero puede hincharse después de unos meses si se usa constantemente en agua o en un ambiente continuamente húmedo.
Resistente a la corrosión
Rango de temperatura -30 a +100°C
Anillo interior guiado
Complemento completo (F/B)
Un rodamiento de complemento completo (o de bolas) contiene bolas adicionales y no tiene retenedor. Se utiliza por su mayor capacidad de carga radial aunque la capacidad de carga axial es muy pequeña. Estos rodamientos sólo se pueden utilizar a bajas velocidades y el par del rodamiento aumenta debido a la fricción entre bolas. Las mejoras en el acero y las técnicas de endurecimiento han aumentado las capacidades de carga de los rodamientos con jaulas y el rodamiento sin jaula es mucho menos común ahora.
Mayor capacidad de carga radial
Velocidades mucho más bajas que el tipo enjaulado.
Carga axial baja
Mayor par de rodamiento
Cómo combatir los problemas comunes de los retenedores
Desde fallos de lubricación hasta desalineación, los fallos de los rodamientos se producen por diversas razones. Los retenedores, sin embargo, pueden sucumbir a dos problemas comunes:
aros
El fenómeno cuando el retenedor se tambalea como un hula-hoop provocando picos de torsión en el conjunto giratorio. El retenedor debe desplazarse en un plano circunferencial verdadero concéntrico con el diámetro de paso de las bolas.
Colgar (dar cuerda)
Cuando se aplica una carga axial a rodamientos estáticos que tienen el eje de su eje en modo horizontal, las bolas caen hacia abajo a una posición en la que están espaciadas de manera desigual antes de que se aplique la carga. Cuando se aplica la carga axial, aprieta las bolas entre las pistas de rodadura interior y exterior. Ahora que las bolas están sujetas de forma segura en posiciones espaciadas desigualmente, hacen que el retenedor se atasque. Esta unión se llama "colgar el retenedor". Una vez que comienza la rotación del rodamiento, el retenedor se estresa y algunas de las bolas pueden patinar causando daños que iniciarán una falla prematura del rodamiento.
Protectores y sellos de rodamientos
Los rodamientos tienen diferentes tipos de escudos y sellos, a menudo llamados cierres. Estos cierres no siempre son necesarios; sin embargo, los rodamientos blindados y sellados brindan una mejor protección contra la contaminación y ayudan a retener los lubricantes de los rodamientos.
Escudo (ZZ)
La mayoría de nuestros rodamientos tienen protectores metálicos. El protector está diseñado para evitar que entren partículas más grandes en el rodamiento mientras mantiene la grasa dentro del rodamiento. Pueden presionarse en el aro exterior del rodamiento (no extraíbles) o fijarse con anillos elásticos (extraíbles). Dado que la protección no hace contacto con la pista interior, no hay aumento en el par de arranque o funcionamiento. Las protecciones sobre cojinetes de acero inoxidable suelen estar hechas de acero inoxidable AISI 304.
Prevenir la contaminación por partículas más grandes
Reducir las fugas de lubricante
No aumente el torque
Amplio rango de temperatura, especialmente para acero inoxidable
Sello de contacto (2RS)
Los sellos de rodamiento estándar consisten en caucho de nitrilo/BUNA-N adherido a una arandela de metal. Las arandelas están hechas de acero laminado en frío SPCC para rodamientos de acero cromado o de acero inoxidable 304 para rodamientos de acero inoxidable. Algunos tamaños están disponibles con sellos de PTFE de alta temperatura (hasta 250 °C) o sellos de Viton (hasta 230 °C). El labio interior del sello roza contra el aro interior del rodamiento para proporcionar un sello eficaz contra partículas más pequeñas como polvo y humedad y al mismo tiempo evitar fugas de lubricante. Los sellos de contacto generan niveles mucho más altos de par de fricción que los sellos y reducirán la velocidad máxima del rodamiento. Por debajo de -40 °C, el nitrilo y el Viton se endurecen y proporcionan un sellado deficiente, por lo que se deben considerar sellos de PTFE o protectores metálicos para temperaturas muy bajas.
Buena protección contra la contaminación.
Reduce significativamente las fugas de lubricante.
Velocidad máxima reducida en aproximadamente un 40 %.
Par de rodamiento significativamente mayor
Temperatura. Rango –40°C/+110°C para NBR
Temperatura. Rango PE –50°C/+110°C
Temperatura. Gama Vitón –40°C/+230°C
Temperatura. Rango PEEK –70°C/+250°C
temperatura. Rango de PTFE –190°C/+250°C
Sello sin contacto (2RU)
Estos sellos también están hechos de caucho de nitrilo adherido a arandelas metálicas, pero no rozan contra la pista interna del rodamiento y, por lo tanto, tienen menos efecto sobre el torque y la velocidad máxima del rodamiento que los sellos de contacto y, por lo tanto, se pueden usar en aplicaciones de bajo torque y alta velocidad. . Proporcionan una mejor protección que el blindaje metálico, pero no sellan tan bien como el contacto.
Buena protección contra la contaminación.
Reducir las fugas de lubricante
Sin aumento de par
No afecta la velocidad máxima
Temperatura. Rango –40°C/+110°C para NBR
Temperatura. Rango PE –50°C/+110°C
Temperatura. Rango PEEK –70°C/+250°C
Temperatura. Rango de PTFE –190°C/+250°C
¿Necesita rodamientos protegidos contra alta contaminación?
Para aplicaciones en las industrias de alimentos y bebidas o farmacéutica, los equipos deben cumplir con estrictos estándares de higiene y seguridad. En estos entornos, la protección contra la contaminación es fundamental, por lo que resulta beneficioso elegir un sello de contacto para garantizar que no entre suciedad en el rodamiento. Para equipos que soportan lavados regulares, un sello de contacto también proporcionará una resistencia al agua eficaz. Esto evitará que la grasa salga del rodamiento, que el rodillo o la bola se deslice o se sobrecaliente. Muchos rodamientos de acero en esta industria requieren el suministro de lubricantes no tóxicos que cumplan con los estándares H1 o H2 de NSF.
¿Funcionará el rodamiento en condiciones de temperatura extremas?
Los rodamientos metálicos blindados generalmente pueden soportar temperaturas más altas que los rodamientos sellados. Para aplicaciones de alta temperatura, se pueden utilizar rodamientos de acero inoxidable de grado 440 a temperaturas de hasta 300 °C. Si se expone a condiciones extremas, el caucho o el plástico pueden derretirse, y si los desechos se derriten y entran en las pistas de rodadura, pueden provocar que el rodamiento falle. En estos casos se recomiendan rodamientos blindados.
¿A qué velocidad funcionará el rodamiento?
Para aplicaciones de alta velocidad como ciclismo y skate, los sellos sin contacto son la opción preferida. Ofrece una mejor protección contra la contaminación que las protecciones y los sellos sin contacto no afectan la velocidad máxima ni el torque del rodamiento.
El Capacidad de carga Es una guía para la carga que un rodamiento puede soportar en una aplicación y se utiliza en los cálculos de vida útil. Siempre expresamos la capacidad de carga de un rodamiento en Kgf (kilogramo de fuerza). Ésta es la fuerza que ejerce un kilogramo de masa sobre la superficie terrestre. En otros lugares, es posible que veas fuerzas expresadas en Newtons. Un Newton se define como la fuerza que acelera una masa de un kilogramo a razón de un metro por segundo (o 1 m/s²). Dado que la gravedad en la superficie de la Tierra es 9.80665 m/s², 1 Kgf = 9.80665 Newtons, pero para simplificar digamos 1 Kgf = 10 Newtons.
Clasificación de carga radial dinámica
La capacidad de carga radial dinámica se define oficialmente como: “90% de carga radial constante en un conjunto de rodamientos idénticos de acero cromado, con solo el aro interior girando, durante un millón de revoluciones antes de mostrar signos de fatiga”.
Un millón de rpm parece mucho, pero echemos un vistazo más de cerca. Si corre a unas 10,000 revoluciones por minuto (rpm) y aplica la carga dinámica máxima, el rodamiento sólo durará un poco más de una hora y media (100 minutos).
Estos números se utilizan para calcular la vida útil nominal, pero en aplicaciones normales los rodamientos no deben estar sujetos a tales cargas, a menos que no se espere que duren mucho tiempo.
Si se requiere una vida útil prolongada, es mejor limitar la carga real entre el 6% y el 12% de la capacidad de carga dinámica del rodamiento. Puede soportar cargas más pesadas, pero la vida se acortará.
Los rodamientos de acero inoxidable AISI440C/KS440 soportarán aproximadamente entre el 80% y el 85% de las cifras de carga de los rodamientos de acero cromado. Las clasificaciones de carga de los cojinetes de empuje se basan en una carga axial constante de un millón de revoluciones. El equipo de expertos de AUB Bearings puede ayudar a proporcionar datos de vida nominal para una amplia gama de rodamientos diferentes.
Carga radial estática nominal
Las clasificaciones de carga radial estática son cargas radiales puras (o cargas axiales para rodamientos de empuje) que causan una deformación permanente completa de las bolas o pistas de rodadura.
Las cargas estáticas cercanas a este número pueden ser aceptables para algunas aplicaciones, pero no cuando se requiere suavidad o precisión. Las capacidades de carga estática de los rodamientos de acero inoxidable son aproximadamente del 75 % al 80 % de las de los rodamientos de acero cromado.
La capacidad de carga de un rodamiento puede estar limitada por el lubricante. Ciertos lubricantes sólo son adecuados para cargas ligeras, mientras que otros están diseñados para aplicaciones de carga elevada. Los rodamientos totalmente llenos tienen capacidades de carga más altas. La capacidad de carga axial de los rodamientos radiales de bolas se puede aumentar especificando un juego radial flojo.
Carga axial nominal
Los tipos de rodamientos de servicio pesado, como las series 6200 o 6300, pueden soportar cargas axiales de hasta el 50 % de la carga radial estática nominal. Debido a las pistas de rodadura poco profundas, los rodamientos rígidos de bolas de paredes delgadas solo pueden soportar cargas axiales entre el 10% y el 30% de la capacidad de carga radial estática del rodamiento.
Tenga en cuenta que estas cifras se basan en cargas axiales puras. Las cargas o momentos radiales adicionales (cargas de desalineación) afectarán la capacidad de carga axial. Exceder los límites totales recomendados para cargas combinadas tendrá un efecto adverso en la vida útil del rodamiento.
Los rodamientos de bolas sin jaula tienen una ranura de llenado mecanizada en los aros interior y exterior. Bajo cargas axiales, la ranura interfiere con la rotación de las bolas, por lo que no se recomiendan los rodamientos totalmente llenos para cargas axiales.
Teniendo vida
El calculado vida de un rodamiento se basa en su carga, velocidad de operación y factores ambientales. Los estándares de la industria generalmente requieren que el 90% de los rodamientos estén en servicio después de 1 millón de revoluciones y el 50% de los rodamientos después de 5 millones de revoluciones. Esto se conoce como vida de fatiga del rodamiento. A menudo se subestima la vida útil de los rodamientos (por razones de seguridad) y se utilizan las variables aplicables para calcular dicha vida.
También se puede hacer con la siguiente fórmula:
Juego interno del rodamiento de bolas
Juego interno o juego radial es la cantidad de holgura entre las bolas y las pistas de rodadura de un rodamiento.
El juego radial es el juego medido perpendicular al eje del rodamiento, o específicamente: el diámetro promedio de la pista de rodadura del anillo exterior menos el diámetro promedio de la pista de rodadura del anillo interior menos (2 x el diámetro de la bola).
El juego axial es el juego medido a lo largo del eje del rodamiento, llamado juego axial. El juego axial es aproximadamente 10 veces el valor del juego radial.
El juego radial de un rodamiento antes de su instalación puede denominarse juego radial “inicial”. El juego radial “residual” o “de funcionamiento” es lo que queda después de instalar el rodamiento. Idealmente, el juego radial residual en el rodamiento debería ser cero para minimizar el deslizamiento de las bolas y reducir el juego axial (juego axial), por lo que es muy importante elegir correctamente el juego radial inicial.
Durante la instalación, hay muchos factores que pueden cambiar el juego radial. Un ajuste apretado del eje (comúnmente llamado ajuste de interferencia o ajuste a presión) en el que el eje es ligeramente más grande que el aro interior del rodamiento estirará el aro interior, haciéndolo más grande. Esto reduce el juego radial del ajuste de interferencia hasta en un 80%. Puede ocurrir una situación similar si el anillo exterior encaja perfectamente con la carcasa. La diferencia entre la temperatura del eje y de la caja también puede ser un problema. Si el aro interior del rodamiento está más caliente que el aro exterior, se expandirá y reducirá el juego radial. Esto se puede calcular de la siguiente manera:
Acero al cromo: 0.0000125 x (temperatura del anillo interior – temperatura del anillo exterior °C) x diámetro de la pista de rodadura del anillo exterior* en mm.
acero inoxidable 440: 0.0000103 x (temperatura del anillo interior – temperatura del anillo exterior °C) x diámetro de la pista de rodadura del anillo exterior * (mm).
* El diámetro de la pista de rodadura del anillo exterior se puede calcular aproximadamente como: 0.2 x (d + 4D) donde d es el diámetro interior en mm y D es el diámetro exterior en mm.
También puede haber problemas, por ejemplo, el eje está hecho de un material diferente al de los cojinetes y la carcasa y se expande debido a un coeficiente de expansión diferente. En este caso, es posible que se requieran rodamientos con un juego radial más reducido.
El juego radial estándar suele ser adecuado y estos rodamientos están disponibles, pero a veces se recomienda un juego no estándar. Si la carga es puramente radial, un juego radial estrecho conduce a un bajo nivel de ruido, mayor rigidez y precisión de funcionamiento. Es deseable un juego radial más flojo para cargas axiales elevadas porque aumenta la capacidad de carga axial del rodamiento. También se adaptará mejor a la desalineación entre el eje y la carcasa.
Juego radial ajustado (MC1/MC2, PO2/P13, C2): Considerado para cargas puramente radiales y aplicaciones de bajo ruido y baja vibración. Tenga cuidado con las cargas axiales, las aplicaciones de alta velocidad, las vibraciones intensas y las aplicaciones de par muy bajo. No se debe utilizar un ajuste de interferencia.
Juego radial medio (MC3/MC4, P24/P35, CN): más utilizado y disponible como estándar, excepto para rodamientos completamente cerámicos con C3 como estándar.
Juego radial flojo (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Debido a una mayor capacidad de carga de empuje, considere cargas axiales más altas. Se pueden tolerar mayores ajustes de interferencia y desalineaciones del eje. También apto para cargas pesadas o cargas de choque. No recomendado para aplicaciones de bajo ruido a menos que no sean adecuados espacios radiales más ajustados.
Juego radial medio (MC3/MC4, P24/P35, CN): Los más utilizados y disponibles como estándar, excepto los rodamientos cerámicos completos con C3 como estándar.
Juego radial flojo (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): Debido a una mayor capacidad de carga de empuje, considere cargas axiales más altas. Se pueden tolerar mayores ajustes de interferencia y desalineaciones del eje. También apto para cargas pesadas o cargas de choque. No recomendado para aplicaciones de bajo ruido a menos que no sean adecuados espacios radiales más ajustados.
El juego radial no tiene nada que ver con la clase de precisión o la tolerancia. Un rodamiento flojo no significa necesariamente una baja precisión del rodamiento. Puede utilizar rodamientos de clase P4 (Abec7) con un juego radial más reducido, del mismo modo que puede utilizar rodamientos P0 (Abec1) con un juego radial más reducido; un juego excesivo indica la necesidad de un juego radial más ajustado o una precarga axial.
En aplicaciones de bajo ruido o alta velocidad, es deseable cero juego radial residual. Esto proporciona mayor rigidez, reduce el ruido, proporciona una mayor precisión de carrera y elimina el deslizamiento de la bola al acelerar. Esto se logra aplicando una precarga al rodamiento. Esta es la carga axial aplicada al aro interior o exterior para contrarrestar el efecto del aro exterior sobre el aro interior y eliminar el juego radial.
Precarga Generalmente se aplica mediante el uso de arandelas onduladas o arandelas de resorte y generalmente se aplica a un anillo estacionario que se supone que tiene un ajuste deslizante con el eje o carcasa para permitir el movimiento axial. Si el rodamiento está pegado al eje o a la carcasa, puede usar un peso para mantener el rodamiento precargado mientras se cura el adhesivo. La cantidad de precarga debe ser lo más pequeña posible. Una precarga excesiva dará como resultado un par de fricción alto y una falla rápida.
Precargas de guía
Categoría de precarga | Cantidad de precarga Rodamientos miniatura y pequeños (Cr = Clasificación de carga dinámica básica) | Cantidad de precarga Rodamiento estándar (Cr = Clasificación de carga dinámica básica) | Características |
| Ligera precarga | 0.50% x Cr | 0.15% x Cr | No se requiere rigidez del rodamiento. Énfasis en el bajo par. |
| Precarga ligera | 1.25% x Cr | 0.58% x Cr | Se requieren rigidez del rodamiento y un par bajo. |
| Precarga media | 1.75% x Cr | 1.28% x Cr | Énfasis en la rigidez del rodamiento. Par relativamente alto. |
| Precarga pesada | 2.50% x Cr | 2.64% x Cr | Énfasis en la rigidez del rodamiento. Alto par. |
Velocidad máxima del rodamiento de bolas
Varios factores afectan la limitación de velocidad de los rodamientos de bolas, como la temperatura, la carga, la vibración, el juego radial, el retenedor, el lubricante, el material de las bolas y los cierres.
Las velocidades citadas en nuestros dibujos técnicos son sólo aproximadas y válidas para rodamientos utilizados en un eje horizontal con jaula metálica, grado de tolerancia estándar y juego radial, carga media, aro interior giratorio y lubricante adecuado (ver más abajo). Las aplicaciones de eje vertical requerirán una reducción de velocidad máxima de aproximadamente el 20 por ciento debido a una guía de jaula reducida y una retención de lubricante menos efectiva.
Las temperaturas excesivas y las cargas más altas también requerirán velocidades más lentas. Los rodamientos equipados con sellos de contacto no pueden alcanzar la misma velocidad debido al aumento de la fricción entre el labio del sello y el aro interior del rodamiento. La elección del lubricante también puede tener un impacto significativo en la velocidad nominal. La velocidad máxima a la que un lubricante puede funcionar eficazmente varía según el tipo.
Los siguientes factores de ajuste son aproximados y se basan en rodamientos con coronas metálicas o jaulas de cinta. Si se utiliza un lubricante adecuado, la velocidad máxima del rodamiento se puede aumentar utilizando jaulas de nailon o fenólicas. El uso de bolas de cerámica puede aumentar la velocidad del rodamiento hasta en un 40%, pero las bolas de cerámica también reducen la capacidad de carga del rodamiento debido a la mayor tensión en los anillos del rodamiento causada por las bolas de cerámica más duras.
Tabla de reducción de velocidad:
| Anillo interior giratorio | Anillo exterior giratorio | ||
|---|---|---|---|---|
Abierto/ZZ | 2RS | Abierto/ZZ | 2RS | |
Aceite de petroleo | Reducción nula | 40% de reducción | 20% de reducción | 40% de reducción |
Aceite sintético | Reducción nula | 40% de reducción | 20% de reducción | 40% de reducción |
Aceite de silicio | 30% de reducción | 40% de reducción | 50% de reducción | 50% de reducción |
Grasa estándar | 30% de reducción | 40% de reducción | 50% de reducción | 50% de reducción |
Grasa de alta velocidad | Reducción nula | 40% de reducción | 20% de reducción | 40% de reducción |
Grasa de silicona | 30% de reducción | 40% de reducción | 50% de reducción | 50% de reducción |
Par de fricción del rodamiento de bolas
El par de fricción afecta el libre funcionamiento del rodamiento. Los rodamientos que contienen grasa dura tendrán dificultades para girar. Esto significa que tiene un momento de fricción relativamente alto. Un rodamiento que no está lubricado girará libremente, lo que significa que tiene un par de fricción bajo. La fuerza necesaria para hacer girar un rodamiento depende en gran medida de la redondez del rodamiento, la carga aplicada, la lubricación y el cierre. La mejor redondez y acabado superficial de las bolas y pistas de rodadura significa que se requiere menos fuerza para hacer girar el rodamiento. Cuanto mayor es la carga, mayor es la deformación de los componentes del rodamiento, lo que resulta en una mayor resistencia.
En cuanto a la lubricación, los aceites para manómetros generalmente producen niveles de torsión más bajos, especialmente a velocidades muy bajas, pero la diferencia entre estos aceites y muchas grasas de torsión baja puede ser muy pequeña, especialmente si se utilizan rellenos bajos de grasa. Los lubricantes de alta viscosidad pueden aumentar significativamente el torque del rodamiento debido a una mayor resistencia al lubricante. Los rodamientos engrasados experimentan breves picos en los niveles de torsión ya que la grasa tarda poco en “asentarse” o distribuirse dentro del rodamiento. Los sellos de contacto aumentarán considerablemente los valores de torsión. La fuerza necesaria para girar un rodamiento desde el reposo (par de arranque) es ligeramente mayor que la fuerza necesaria para mantenerlo girando (par de funcionamiento).
Puede calcular cifras aproximadas para el par de fricción utilizando esta sencilla fórmula:
Rodamientos radiales de bolas: 0.5 x 0.0015 x carga radial en Newtons* x diámetro interior del rodamiento (mm)
Rodamientos axiales de bolas: 0.5 x 0.0013 x carga axial en Newtons* x diámetro interior del rodamiento (mm)
Esto sólo es válido si el rodamiento tiene un llenado estándar de lubricación de bajo par, no tiene sellos de contacto y está sujeto a baja velocidad y carga. Para los rodamientos radiales de bolas, la carga axial debe ser inferior al 20 por ciento de la carga radial, mientras que la carga debe ser puramente axial para los rodamientos axiales. Contáctenos si necesita cifras precisas teniendo en cuenta la velocidad y la viscosidad del lubricante.
Las medidas están en Newton milímetros (Nmm). Se trata de una unidad compuesta de par que corresponde al par de una fuerza de un newton (aproximadamente 0.1 kgf) aplicada sobre un brazo de distancia de un milímetro.
Ruido y vibración de los rodamientos de bolas
La vibración excesiva aumenta el ruido de los rodamientos y puede reducir significativamente su vida útil. Los anillos y las bolas de los rodamientos no son perfectamente redondos, y las bolas y las pistas de rodadura, incluso después de un esmerilado y pulido minucioso, no son perfectamente lisas. El mecanizado de imperfecciones en forma de superficies rugosas o desiguales puede hacer que un anillo se mueva o se tambalee radialmente con respecto al otro, provocando vibraciones y ruidos en los rodamientos. La suavidad o el silencio del rodamiento se puede comprobar con un acelerómetro que mide las vibraciones del rodamiento en el aro exterior; normalmente el aro interior gira a 1800 rpm. Para comprender cómo medir la vibración de los rodamientos, es importante comprender cómo funciona la vibración.
La cantidad de oscilación en un objeto que vibra se llama desplazamiento. Cuando el aro exterior de un rodamiento vibra, la superficie exterior se moverá hacia arriba hasta el límite superior, luego hacia abajo hasta el límite inferior y luego de regreso al punto inicial. La medición entre el límite superior e inferior se denomina desplazamiento de pico a pico. Todo el movimiento de oscilación desde el punto inicial hasta los límites superior e inferior y de regreso al punto inicial se llama de instrumentos. Este ciclo de vibración se repetirá mientras el rodamiento esté girando. También podemos medir el número de estos ciclos en un tiempo determinado. Esto nos da la cadencia. La frecuencia se expresa más comúnmente como ciclos por segundo (CPS) o Hercios (Hz), que es lo mismo.
La vibración puede aumentar la tasa de fatiga y acortar la vida útil del rodamiento. Las mediciones de desplazamiento no nos dicen lo suficiente. La vibración en un rodamiento o una máquina normalmente ocurrirá a muchas frecuencias diferentes y todas contribuyen a la fatiga, por lo que debemos tener en cuenta todas estas frecuencias de vibración en nuestras mediciones de vibración. Podemos lograr esto midiendo la velocidad de vibración.
Velocidad de vibración (desplazamiento x frecuencia) nos da una buena indicación de la gravedad de la vibración. Si un componente de un rodamiento se mueve una distancia particular (desplazamiento) a una velocidad particular (frecuencia), debe moverse a una velocidad determinada. Cuanto mayor sea la medición de la velocidad de vibración, más ruidoso será el rodamiento. La velocidad de vibración se mide en un probador de vibraciones de rodamientos en micrones por segundo o en un medidor Anderon en Anderons. Un Anderon equivale a 7.5 micrones por segundo. Las lecturas se separan en tres bandas de frecuencia: baja (50 a 300 Hz); media (300 a 1800 Hz) y alta (1800 a 10000 Hz). Aunque la velocidad de vibración muestra el potencial de fatiga, la fuerza de vibración puede causar deformación en bolas y anillos y puede ser muy dañina a altas frecuencias donde las lecturas de velocidad pueden ser bastante bajas. Por este motivo también medimos la aceleración de las vibraciones.
Aceleración de la vibración es una indicación de la fuerza vibratoria (fuerza = masa x aceleración) y dado que la fuerza es dañina a frecuencias más altas, la aceleración de la vibración es una medida útil cuando un rodamiento experimentará frecuencias de vibración superiores a 2000 Hz. La aceleración de la vibración se mide en G (9.81 m/s²), pero a menudo verás estas medidas convertidas a decibelios (dB).
Se logra un bajo índice de ruido/vibración prestando especial atención al acabado superficial de las pistas y bolas, la redondez de los anillos y bolas y el diseño correcto de la jaula. También se pueden utilizar grasas silenciosas finamente filtradas. Estos contienen menos partículas sólidas y más pequeñas que generan ruido cuando pasan entre las bolas y la pista de rodadura.
Los factores externos, como la vibración ambiental, pueden afectar el ruido de los rodamientos. Otro problema, particularmente con rodamientos más pequeños y de sección delgada, es la deformación del anillo causada por una mala redondez del eje o del alojamiento. La contaminación por suciedad o polvo también aumentará los niveles de ruido y vibración. A veces, la culpa es de una mala práctica de montaje o de un manejo incorrecto, lo que provoca cargas de choque que, a su vez, crean rayones o abolladuras en la pista de rodadura.
Lubricantes para rodamientos de bolas
Lubricación adecuada es fundamental para el rendimiento del rodamiento. La lubricación crea una película delgada entre las áreas de contacto del rodamiento para reducir la fricción, disipar el calor e inhibir la corrosión de las bolas y pistas de rodadura. Los lubricantes afectan las velocidades y temperaturas máximas de funcionamiento, los niveles de torsión, los niveles de ruido y, en última instancia, la vida útil de los rodamientos. Los lubricantes de base mineral o sintética son los más utilizados. Hay muchos tipos diferentes diseñados para uso general o de alta velocidad, aplicaciones de bajo ruido, impermeabilización o temperaturas extremas.
Lubricantes de silicona tienen un amplio rango de temperatura y exhiben menos cambios en la viscosidad con la temperatura. También son resistentes al agua y seguros de usar con la mayoría de los plásticos. No son adecuados para cargas elevadas y altas velocidades.
Lubricantes perfluorados o PFPE no son inflamables, compatibles con el oxígeno y altamente resistentes a muchos productos químicos. No reaccionarán con plásticos o elastómeros. Muchos tienen baja presión de vapor y son adecuados para aplicaciones de vacío o salas limpias, mientras que algunos pueden soportar temperaturas superiores a 300°C.
Lubricantes Secos Para uso donde los lubricantes estándar pueden causar contaminación, como en entornos de vacío. Los materiales populares, como el disulfuro de molibdeno o el disulfuro de tungsteno, se pueden pulir o pulverizar sobre las bolas y pistas de rodadura para proporcionar un funcionamiento suave y velocidades de funcionamiento más altas que los rodamientos sin lubricar.
Lubricantes de polímeros sólidos Consisten en un polímero sintético impregnado con aceite lubricante, que llena la mayor parte del espacio interno del rodamiento. Este tipo de lubricante se utiliza normalmente en entornos polvorientos o en rodamientos sellados donde no se pueden tolerar fugas de lubricante, como entornos limpios y aplicaciones de eje vertical. Los lubricantes sólidos tienen una excelente resistencia al agua y pueden soportar lavados regulares. También pueden soportar altas vibraciones y fuerzas centrífugas.
Grasas humectantes Se utilizan ampliamente en piezas de automóviles para evitar traqueteos y chirridos. También se utilizan para dar una sensación de “calidad” a interruptores, correderas, roscas y engranajes. Se pueden utilizar en rodamientos de rotación lenta, por ejemplo, en potenciómetros por el mismo motivo.
lubricantes grado alimenticio son necesarios para que las industrias de alimentos y bebidas cumplan con estrictas normas de higiene. Se requieren lubricantes aprobados por HI para rodamientos donde pueda haber contacto incidental con alimentos y grasas aprobadas por H2 se usan donde no hay contacto. Estas grasas también están diseñadas para ser altamente resistentes al lavado mediante procesos de limpieza.
Viscosidad del lubricante
Los aceites y grasas de baja viscosidad se utilizan donde se requiere una baja resistencia al lubricante, como en instrumentos sensibles. Se pueden especificar lubricantes de mayor viscosidad para aplicaciones de carga alta, alta velocidad o eje vertical. Los aceites de baja viscosidad (o grasas con aceites base de baja viscosidad) se prefieren para aplicaciones de alta velocidad ya que generan menos calor. Aunque las grasas suelen proporcionar una resistencia mucho mayor que los aceites, muchas grasas modernas de bajo torque pueden producir cifras de torque similares a las de algunos aceites, particularmente cuando se utiliza un llenado bajo de grasa.
Aceites
La mayoría de los aceites mantienen bien su consistencia en un amplio rango de temperaturas y son fáciles de aplicar. Para aplicaciones de torque muy bajo, se debe especificar un aceite ligero para instrumentos. Es posible alcanzar velocidades de funcionamiento más altas con aceite pero, como tiende a no permanecer en su lugar, se debe aplicar una lubricación continua mediante chorro de aceite, baño de aceite o niebla de aceite, a menos que las velocidades sean bajas o la rotación sea por períodos cortos. Un retenedor fenólico impregnado de aceite o un retenedor sintético fabricado con un material con un coeficiente de fricción muy bajo como el Torlon no necesitan lubricación externa continua. Estos tipos de retenedores se utilizan a menudo en cojinetes dentales de alta velocidad y bajo par.
grasas
Las grasas son simplemente aceites mezclados con un espesante para que permanezcan dentro del rodamiento. Las grasas son generalmente adecuadas para cargas pesadas y tienen la ventaja obvia de proporcionar una lubricación constante durante un largo período sin mantenimiento.
Sorprendentemente, demasiada grasa puede ser perjudicial para un rodamiento. Un alto nivel de grasa significará una mayor resistencia a la rodadura (mayor par), lo que puede no ser adecuado para muchas aplicaciones, pero peor aún es el riesgo de acumulación de calor. El espacio libre dentro de un rodamiento es importante para permitir que el calor se irradie desde el área de contacto entre las bolas y la pista de rodadura. Como resultado, demasiada grasa puede provocar fallas prematuras a menos que las velocidades sean bajas. El relleno estándar es del 25 % al 35 % del espacio interno, pero puede variar si es necesario. Se puede especificar un porcentaje menor para una aplicación de alta velocidad y bajo torque, mientras que puede ser aconsejable un llenado mucho mayor para una aplicación de baja velocidad y alta carga.
Clasificación de velocidad de grasa
Las grasas tienen clasificaciones de velocidad, a veces denominadas clasificaciones "DN". El cálculo del “DN” de una solicitud es el siguiente:
Velocidad en rpm x (diámetro interior del rodamiento + diámetro exterior del rodamiento) ÷ 2
Suponga que un rodamiento gira a 20,000 rpm. El diámetro interior del rodamiento es de 8 mm y el diámetro exterior es de 22 mm. La fórmula anterior produce un DN de 300,000, por lo que la grasa debe tener una clasificación superior a esta cifra. Muchas grasas modernas son adecuadas para altas velocidades y algunas tienen una clasificación de 1 millón de DN o .
Los fabricantes pueden adoptar varios enfoques para garantizar una vida útil larga y exitosa de los rodamientos. El primer paso es limitar las cargas radiales entre el 6% y el 12% de la capacidad de carga dinámica del rodamiento. Aunque el rodamiento puede soportar cargas más elevadas, su vida útil se acortará.
El siguiente paso es elegir el material adecuado. Seleccionar el tipo correcto de rodamiento también puede desempeñar un papel importante, según la experiencia de AUB Bearings como especialistas en rodamientos de sección delgada, resistentes a la corrosión, en miniatura y rodamientos cerámicos. Si bien todos los rodamientos de bolas radiales tienen cierta capacidad de carga de empuje, si hay cargas de empuje mayores, generalmente es mejor usar rodamientos pesados con pistas de rodadura profundas, ya que pueden soportar hasta el 50% de la carga radial estática nominal en la dirección axial.
Aunque los rodamientos de sección delgada (la diferencia entre el diámetro interior y exterior del rodamiento es pequeña) son muy adecuados por su compacidad y reducción de peso. Debido a las pistas de rodadura poco profundas, solo pueden soportar cargas axiales entre el 10% y el 30% de la capacidad de carga radial estática del rodamiento. Las cargas radiales o de momento adicionales reducirán aún más la capacidad de carga de empuje. Las cargas de empuje excesivas en rodamientos de sección delgada pueden hacer que las bolas se acerquen peligrosamente a la parte superior de la pista de rodadura.
By seleccionar el rodamiento apropiado tipo y teniendo en cuenta los factores clave que rigen las cargas radiales y de empuje, los ingenieros pueden asegurarse de continuar innovando y al mismo tiempo ofrecer los más altos niveles de precisión, suavidad y vida útil de los rodamientos.
