Todo lo que debe saber sobre los cojinetes de empuje

Todo lo que debe saber sobre los cojinetes de empuje

Un rodamiento de empuje es un rodamiento giratorio que gira entre piezas para reducir la fricción y está diseñado para soportar cargas axiales (principalmente para aplicaciones de baja velocidad). Es un rodamiento axial que permite la rotación entre componentes. Los rodamientos de empuje se utilizan cuando las fuerzas axiales son demasiado altas para transmitirse mediante rodamientos de bolas radiales o cuando se requiere una guía rígida.

Como líder mundial en la industria de fabricación de rodamientos, AUB ofrece soluciones personalizadas de rodamientos de empuje para liderar su industria. Encontramos soluciones para conseguir los rodamientos que necesita y acortar sus plazos de entrega. Ya sea modificando, fabricando o reparando rodamientos según sus especificaciones, estamos aquí para ayudarle. En este artículo, analizamos los rodamientos de empuje, desde el diseño hasta las aplicaciones y.

Los cojinetes de empuje soportan fuerzas en la misma dirección que el eje. Se pueden dividir en dos categorías: rodamientos de bolas de empuje y rodamientos de rodillos de empuje. Los rodamientos axiales de bolas se utilizan para proporcionar un alto rendimiento, mientras que los rodamientos axiales de rodillos se utilizan a menudo en aplicaciones que requieren una gran capacidad de carga.

rodamientos de bolas de empuje
rodamientos de bolas de empuje
rodamientos de rodillos de empuje
rodamientos de rodillos de empuje

Cojinete de bolas de empuje

Los rodamientos axiales de bolas utilizan bolas como elementos rodantes y están diseñados para soportar cargas axiales. Los elementos rodantes de bolas les permiten soportar velocidades de rotación más altas, pero no pueden soportar cargas axiales elevadas en comparación con los elementos rodantes cilíndricos. Sus diferentes tipos de diseño son los siguientes:

Rodamientos axiales de bolas de una sola dirección

Un rodamiento axial de bolas de una sola dirección puede soportar cargas axiales solo en una dirección y puede ubicar un eje solo en la dirección axial. Sin embargo, no son adecuados para cargas radiales.

Los rodamientos axiales de bolas de una sola dirección tienen un eje y una arandela de alojamiento con una pista de rodadura y un conjunto de bolas y jaula, como se ve en la Figura 2. Las arandelas de alojamiento vienen con superficies de asiento planas o esféricas. Un rodamiento con una arandela esférica puede compensar la desalineación inicial si se utiliza con una arandela con asiento esférico. Estos rodamientos son separables y los componentes se pueden montar individualmente, lo que simplifica el montaje de los rodamientos.

Rodamientos axiales de bolas de una sola dirección

Los rodamientos axiales de bolas de doble dirección pueden soportar cargas axiales en ambas direcciones. Sin embargo, no son adecuados para cargas radiales. Los componentes de un rodamiento axial de bolas de doble efecto son una arandela de eje con pista de rodadura en cada cara, dos conjuntos con bolas y jaula y dos arandelas de alojamiento con pistas de rodadura. Las arandelas de la carcasa pueden ser planas o esféricas, según la aplicación. Los rodamientos con arandelas de alojamiento esféricas pueden compensar la desalineación inicial si se utilizan con arandelas de asiento que tengan una superficie esférica correspondiente.

Rodamientos axiales de bolas de doble dirección

Rodamientos axiales de bolas de complemento completo

Los rodamientos axiales de bolas sin jaula soportan cargas axiales pero no cargas radiales. Consisten en un anillo de eje con un diámetro interior ligeramente menor que la pista, una pista con un diámetro exterior ligeramente mayor que la pista y un juego completo de bolas. Un rodamiento sin accesorios significa que los elementos de bolas no están contenidos en la jaula. Esto permite colocar el máximo número de bolas entre las pistas. Esto permite una mayor capacidad de carga, pero las desventajas incluyen una velocidad máxima más baja y un mayor par de rotación debido a la fricción de bola a bola.

Rodamientos axiales de bolas de complemento completo

RODAMIENTOS DE BOLAS DE EMPUJE DE CONTACTO ANGULAR

A diferencia de los rodamientos axiales de bolas de simple efecto con pistas de rodadura ranuradas, las pistas de rodadura de los rodamientos axiales de bolas de contacto angular están diseñadas de manera que, bajo ciertos ángulos de contacto, las fuerzas se transfieren de una trayectoria de bola a otra. Debido al ángulo de contacto, un hombro de la arandela del eje y un hombro de la arandela de la carcasa se elevan. El ángulo de contacto del rodamiento garantiza una guía rígida de las bolas del rodamiento precargado axialmente. Para husillos de máquinas herramienta de alta velocidad donde se requiere una guía rígida, los rodamientos axiales de bolas de contacto angular de simple y doble acción son ideales.

RODAMIENTOS DE BOLAS DE EMPUJE DE CONTACTO ANGULAR

Rodamientos de rodillos de empuje

Los rodamientos axiales de rodillos tienen cilindros como elemento rodante y están diseñados para soportar cargas axiales. El elemento rodante cilíndrico les permite manejar una carga mayor que los rodamientos axiales de bolas, pero a velocidades más bajas. Los diferentes tipos de diseño de ellos se encuentran a continuación:

Los rodamientos axiales de rodillos cilíndricos de una sola dirección soportan cargas axiales en una dirección y no son adecuados para cargas radiales. Consisten en una arandela de eje con un diámetro interior menor que la arandela de la carcasa y la arandela de la carcasa tiene un diámetro exterior mayor que la arandela del eje. Las partes finales son los rodillos y la jaula.

Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos de simple efecto

Los rodamientos axiales de rodillos cilíndricos de doble dirección o de dos vías soportan cargas axiales en cualquier dirección, pero no son adecuados para cargas radiales. Se componen de una arandela de eje con un diámetro interior menor que la arandela de la carcasa, dos arandelas de la carcasa con un diámetro exterior mayor que la arandela del eje y dos conjuntos con rodillos y jaulas.

Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos de doble efecto

Para aplicaciones en las que el espacio es crítico, los rodamientos axiales de agujas son una buena solución y al mismo tiempo proporcionan un alto grado de rigidez. Estos rodamientos pueden soportar velocidades muy altas, pero sólo para fuerzas axiales. Los rodamientos de agujas suelen tener solo una pista de rodadura o ninguna; en cambio, las piezas adyacentes de la máquina actúan como pistas de rodadura, como en los conjuntos de engranajes. En consecuencia, el rodamiento no ocupa más espacio que una arandela. Debido a la pequeña desviación en el diámetro de los rodillos dentro de un conjunto, estos rodamientos son capaces de soportar cargas axiales y máximas pesadas. Generalmente se proporciona un ligero alivio en los extremos de los rodillos para modificar el área de contacto entre la pista de rodadura y los rodillos con el fin de evitar picos de tensión.

Cojinetes de agujas de empuje

Los rodamientos axiales de rodillos cónicos pueden ser de simple o doble dirección. Tienen una alta capacidad de carga por su pequeña sección transversal, larga vida útil y pueden soportar cargas radiales y axiales combinadas medianas y pesadas. Estas cualidades los hacen adecuados para una amplia gama de aplicaciones industriales y automotrices. Gracias a la forma cónica de los rodillos, la carga se distribuye uniformemente entre los rodillos. Además, la forma y el diseño de los rodillos reducen la fricción y la generación de calor.

rodamientos axiales de rodillos cónicos

Los rodamientos axiales con rodillos esféricos se utilizan ampliamente en aplicaciones que implican cargas axiales y radiales simultáneas pesadas. Son autoalineantes y pueden adaptarse a desalineaciones. Debido a su bajo coeficiente de fricción, los rodamientos axiales de rodillos a rótula requieren menos mantenimiento. Debido al diseño de la jaula y la conformidad entre los rodillos y las arandelas, estos rodamientos pueden funcionar a velocidades relativamente altas.

Los rodamientos axiales de rodillos a rótula tienen arandelas separables, lo que permite montar y desmontar la arandela del alojamiento independientemente de la arandela del eje y del conjunto de jaula y rodillo. También facilita mucho la realización de inspecciones rutinarias, permitiendo mantener un nivel de lubricación constante en todo momento.

Especificaciones de los rodamientos de empuje

La geometría del rodamiento, identificada en unidades métricas o imperiales, debe equivaler a la asignación de alojamiento de la aplicación.

  • Diámetro de la arandela del eje es la medida a través del orificio, que es la interfaz para un eje. Esto equivale al diámetro interior de un rodamiento no axial.

  • Diámetro de la arandela de la carcasa es la medida en línea recta entre las antípodas de este componente, en el que está grabada una pista de rodadura para elementos rodantes.

  • Ancho es la medida a través del lado del rodamiento que es paralelo al eje del eje; esto también puede verse como la "altura" del rodamiento.

Carga mínima

Para funcionar de manera estable a altas velocidades, el rodamiento debe tener una carga mínima aplicada a los elementos rodantes y a las pistas de rodadura. Esto evita daños a los componentes internos debido a una fricción excesiva. La siguiente tabla proporciona fórmulas para determinar esto para cada uno de los tipos de cojinetes de empuje básicos.

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Carga de empuje dinámica y estática.

La carga dinámica representa la carga mecánica sobre el rodamiento mientras está en funcionamiento, mientras que la carga estática es la carga que experimenta el rodamiento mientras está en reposo. En la mayoría de los casos, la carga de empuje aplicada es igual a la carga dinámica y estática. Ambas especificaciones son importantes para la selección de los rodamientos de empuje y también ayudan a determinar la vida útil esperada del rodamiento.

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Esperanza de vida

Después de determinar algunos de los valores de carga dinámica anteriores, se puede calcular la vida útil del rodamiento.

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Temperaturas de funcionamiento

La temperatura de funcionamiento aceptable está determinada por los requisitos del equipo, las posibles limitaciones de lubricación y servicio del rodamiento, los materiales del rodamiento y la vida útil esperada. La temperatura de equilibrio de un rodamiento es la temperatura bajo la cual se crea calor en el rodamiento al mismo ritmo que se agota. Sin embargo, esto es ideal y no práctico para muchas aplicaciones. El calor se acumula por la fricción en el rodamiento, la temperatura ambiente y otras maquinarias productoras de calor. El calor se disipa mediante los lubricantes, los materiales y masas del rodamiento, el área de la superficie del rodamiento y el intercambio de aire dentro de los componentes del rodamiento.

Las herramientas de precisión se verán muy afectadas por la expansión térmica, pero la mayoría de los equipos industriales son menos sensibles. Las condiciones transitorias alcanzarán temperaturas máximas antes de estabilizarse, debido al calentamiento desigual entre los componentes del rodamiento. Los rodamientos nuevos también producirán temperaturas muy altas antes de “asentarse”.

La mayoría de los aceros para rodamientos estándar no pueden soportar temperaturas superiores a 275 °F, pero los fabricantes templarán el acero para aplicaciones adecuadas, elevando el umbral de temperatura del acero a 800 °F. Por encima de esta temperatura, las aleaciones de cobalto expresan resistencia a los cambios térmicos y la oxidación.

Cálculo del calor del cojinete de empuje 2

BENEFICIOS/IMPORTANCIA DE LOS COJINETES DE EMPUJE

Los rodamientos axiales de bolas ofrecen muchos beneficios que los convierten en un componente importante en una amplia gama de aplicaciones. Sus beneficios incluyen:

  • Alta fiabilidad

  • Alta capacidad de carga

  • Resiste ambientes hostiles

  • Fácil montaje y desmontaje

  • Varios tipos para adaptarse a diferentes necesidades.

  • Alta disponibilidad

  • La fricción más baja de todos los rodamientos giratorios.

  • Funciona fresco a altas velocidades.

APLICACIONES/INDUSTRIAS DE RODAMIENTOS DE EMPUJE

Una variedad de aplicaciones e industrias dependen de los cojinetes de empuje, como centrífugas y diversos equipos médicos. Otras aplicaciones comunes incluyen:

  • Automotriz. Los cojinetes de empuje se utilizan en vehículos para soportar fuerzas axiales causadas por engranajes helicoidales en las cajas de cambios de vehículos modernos. También son ideales para aplicaciones automotrices de mayor velocidad que requieren lubricación con aceite.

  • Transporte. Los cojinetes de empuje son muy importantes para la industria del transporte, ya que permiten motores y hélices potentes y mejorados.

  • Generadores y turbinas de agua. Ciertos tipos de cojinetes de empuje son capaces de reducir la fricción y la resistencia, lo que los hace ideales para generadores y turbinas hidráulicas.

  • Maquinaria Pesada. Los rodamientos de empuje con altas capacidades de carga son adecuados para maquinaria pesada, como taladros y grúas.

  • Maquinaria industrial. Varios tipos de maquinaria industrial necesitan ejes giratorios, lo que hace que los cojinetes de empuje sean un componente crucial.

  • Minería y Construcción. Los rodamientos de empuje generalmente se fabrican con materiales resistentes a la corrosión, lo que les permite soportar cargas axiales en equipos utilizados en entornos exigentes de minería y construcción.

Causas de fallas en los cojinetes de empuje y cómo evitarlas

Cuando un rodamiento falla, es fundamental determinar la causa exacta para poder realizar ajustes. Las tres causas más comunes de falla de los cojinetes de empuje son la contaminación, la desalineación y la sobrecarga.

1. Contaminantes – Los contaminantes son una de las principales causas de fallo de los rodamientos. Lo que encontrará con mayor frecuencia es polvo, suciedad, arena y agua en suspensión en el aire, pero los productos químicos y las sustancias cáusticas también pueden dañar los rodamientos.

Cosas a tener en cuenta: Tenga cuidado con las abolladuras en los elementos rodantes y las pistas de rodadura que pueden provocar vibraciones.
Filtre lubricantes y limpie áreas de trabajo, herramientas, accesorios y manos para reducir el riesgo de contaminación.

2. Desalineación – La desalineación puede causar vibraciones y cargas excesivas.

Las causas más comunes de desalineación incluyen: eje doblado, suciedad o rebabas en el eje o en el hombro de la carcasa, las roscas del eje no están en ángulo recto con el asiento del eje y las caras de las contratuercas no están en ángulo recto con el eje roscado.

Para evitar desalineaciones, existen algunas prácticas recomendadas que puede tener en cuenta. Asegúrese de revisar el eje y la carcasa con regularidad, utilice contratuercas de precisión y calce la carcasa según sea necesario.

3. Sobrecarga – La aplicación de cargas excesivas a los rodamientos es otra causa común de falla.

Esto puede parecer una fatiga normal. Es posible que vea trayectorias onduladas de desgaste de los elementos rodantes, signos de sobrecalentamiento y extensas áreas de fatiga. Reduzca la carga o considere rediseñar con rodamientos de mayor capacidad. Cuando los rodamientos fallan, puede afectar negativamente a sus instalaciones, su reputación y sus resultados. Las medidas preventivas periódicas pueden mantener el mejor rendimiento de sus rodamientos durante el mayor tiempo posible, ahorrando tiempo y dinero a su empresa.

Hay algunas precauciones que puede tomar para prolongar la vida útil de sus rodamientos y evitar su desgaste indebido.

Rodamientos axiales de bolas Soporta cargas axiales y reduce la fricción en una amplia gama de aplicaciones, incluidas automoción, maquinaria pesada y. Hay varios tipos de cojinetes de empuje disponibles según sus necesidades específicas. En AUB somos un fabricante líder de rodamientos de precisión, incluidos los rodamientos axiales. Nuestros rodamientos axiales de bolas están disponibles con o sin pistas de rodadura y están disponibles en varios tamaños y capacidades de carga para satisfacer las necesidades de diferentes aplicaciones. Para conocer nuestra serie de rodamientos de empuje, contáctenos hoy o solicite una cotización para comenzar.

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