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La guía completa de rodamientos
Un rodamiento es una pieza de precisión que logra un movimiento giratorio o lineal en un equipo y se utiliza para reducir la fricción entre las piezas móviles y aumentar la velocidad y la eficiencia de las piezas móviles. Al mismo tiempo, los rodamientos también están sujetos a diversas cargas de tensión para soportar otras partes de la máquina.
Cuando dos piezas metálicas entran en contacto dentro de una máquina, se crea mucha fricción, lo que con el tiempo provoca el desgaste del material. Los rodamientos reducen la fricción y facilitan el movimiento al tener dos superficies que ruedan una contra la otra.
El tipo de elementos rodantes en un rodamiento. Estas superficies pueden variar dependiendo de la aplicación real del rodamiento, pero generalmente un rodamiento consta de dos anillos o discos con pistas de rodadura, elementos rodantes como rodillos o bolas que ruedan sobre superficies metálicas y superficies metálicas exteriores. y jaulas que sujetan los rodillos y guían los elementos rodantes.
Al igual que las ruedas, los rodamientos tienen dos funciones clave en un sistema: transmiten movimiento al permitir que los componentes giren entre sí y transmiten fuerza al deslizarse o rodar. Dependiendo de la construcción del rodamiento, la carga que actúa sobre el rodamiento puede ser radial o axial.
El propósito de esta guía es familiarizarlo con los tipos más comunes de cojinetes, sus características de diseño y modos de operación, la forma en que manejan las fuerzas, los procedimientos adecuados de instalación y mantenimiento, y los problemas más comunes que pueden causar fallas en los cojinetes.
1. Clasificación de rodamientos
Los rodamientos se pueden clasificar según diferentes criterios como el diseño y modo de funcionamiento, el movimiento permitido o la dirección de la carga. Desde el punto de vista del diseño, los rodamientos se pueden dividir en:
Cojinetes lisos – También conocidos como casquillos o cojinetes lisos, son el tipo de cojinete más simple. Tienen forma cilíndrica sin partes móviles y generalmente se usan en máquinas con conjuntos de ejes giratorios o deslizantes. Los cojinetes lisos pueden estar hechos de metal o plástico y pueden usar un lubricante como aceite o grafito para reducir la fricción entre el eje y su orificio giratorio. Normalmente, se utilizan para movimientos deslizantes, giratorios, oscilantes o alternativos.
Tipos de elementos rodantes en rodamientos.
Rodamientos – Estos rodamientos tienen un diseño complejo y se utilizan para soportar cargas más elevadas. Consisten en elementos rodantes como bolas o cilindros colocados entre pistas giratorias y fijas. El movimiento relativo del anillo de asiento provoca el movimiento de los elementos rodantes, con menor fricción y menor deslizamiento. Los rodamientos se utilizan en aplicaciones giratorias para transferir cargas entre piezas de máquinas o para guiar elementos de máquinas como ruedas, ejes y ejes. Tienen baja fricción, alta precisión y son capaces de alcanzar altas velocidades de rotación con poco ruido, bajo calor y bajo consumo de energía. Los rodamientos son rentables, intercambiables y cumplen con los estándares dimensionales internacionales.
Según la forma de los elementos rodantes, estos rodamientos se pueden dividir en rodamientos de bolas y rodamientos de rodillos, y existen varios subtipos: rodamientos de rodillos cilíndricos, rodamientos de rodillos a rótula, rodamientos de rodillos cónicos, rodamientos de agujas y rodamientos de engranajes.
Rodamientos de fluidos – Como sugiere el nombre, estos rodamientos contienen una capa de líquido entre las superficies del rodamiento. El fluido puede ser un líquido o un gas presurizado y se distribuye en una capa delgada y de rápido movimiento entre los anillos interior y exterior. Dado que las superficies de los rodamientos no están en contacto directo, no hay fricción por deslizamiento en este tipo de rodamientos, por lo que la fricción y el desgaste general de estos componentes es mucho menor que en los rodamientos.
Rodamientos magnéticos – Estos rodamientos utilizan levitación magnética para soportar la carga, lo que significa que no hay contacto superficial dentro del rodamiento. Al eliminar la fricción y el desgaste del material, los rodamientos magnéticos brindan una vida útil más larga y pueden soportar las velocidades más altas de todos los tipos de rodamientos. Estos componentes suelen ser la primera opción para aplicaciones industriales como el refinado de petróleo, el procesamiento de gas o la generación de energía, pero también para aplicaciones de vacío y óptica de alta velocidad.
Analizaremos en detalle los tipos de rodamientos más comunes en los capítulos siguientes de esta guía, pero por ahora pasaremos a la clasificación de los rodamientos.
Dirección de carga del rodamiento
Otro criterio para clasificar los rodamientos es la dirección de la carga que pueden soportar. Desde este punto de vista, los rodamientos se dividen en tres categorías: rodamientos radiales, rodamientos axiales y rodamientos lineales.
El ángulo de contacto entre el rodamiento y el eje determina el tipo de rodamiento: el ángulo de contacto del rodamiento radial es inferior a 45°, mientras que el ángulo de contacto del rodamiento axial es superior a 45°.
Los rodamientos lineales guían las piezas móviles en línea recta. También se conocen como guías lineales y vienen en dos formas principales: redondas y cuadradas.
Los rodamientos radiales pueden soportar cargas que caen verticalmente sobre el eje. Dependiendo del diseño, también pueden soportar algunas cargas axiales en una o ambas direcciones. Los cojinetes radiales se montan perpendicularmente al eje del eje. Los cojinetes lisos, también conocidos como cojinetes lisos, se utilizan comúnmente como rodamientos radiales.
Los rodamientos de empuje experimentan cargas paralelas al eje del rodamiento, por lo que están diseñados para soportar fuerzas en la misma dirección que el eje (carga axial).
Dependiendo de su diseño, estos rodamientos pueden soportar cargas puramente axiales en una o ambas direcciones y, a veces, algunas cargas radiales, pero a diferencia de los rodamientos radiales, estos componentes no pueden soportar velocidades muy altas.
Nota: Dado que tanto los rodamientos como los rodamientos pueden transmitir cargas en dirección radial y axial, la elección del diseño del rodamiento depende de los requisitos de la aplicación.
2. Diseño y aplicaciones de cojinetes lisos
Como se mencionó anteriormente, existen dos tipos principales de estructuras portantes: cojinetes lisos y rodamientos. Veamos cuáles son los subtipos más comunes de estas categorías y qué los diferencia en cuanto a diseño, material y aplicación.
Cojinete liso
Los cojinetes lisos se fabrican a partir de una única superficie de apoyo y no tienen piezas rodantes. El diseño depende del tipo de movimiento requerido y de las cargas que debe soportar el rodamiento. Estas piezas de máquinas tienen un funcionamiento más silencioso que los rodamientos, cuestan menos y requieren menos espacio.
Por otro lado, tienen una mayor fricción entre sus superficies, lo que conduce a un mayor consumo de energía de la máquina y es propensa a dañarse si entran impurezas en el lubricante.
Los cojinetes lisos pueden estar hechos de diferentes materiales, pero deben ser duraderos, de bajo desgaste y fricción, resistentes a altas temperaturas y corrosión. Normalmente, la superficie de apoyo está hecha de al menos dos componentes, uno más blando y otro más duro. Los materiales comunes incluyen babbitt (un material dual que consta de una carcasa de metal y una superficie de soporte de plástico), hierro fundido, bronce, grafito, así como cerámica y plástico.
Aunque los cojinetes lisos generalmente requieren lubricación, son, al menos en teoría, capaces de funcionar indefinidamente, por lo que pueden usarse en aplicaciones donde la falla de estos componentes tendría consecuencias graves. Los ejemplos incluyen grandes turbinas industriales, como turbinas de vapor en centrales eléctricas, compresores que funcionan en aplicaciones críticas, motores de automóviles, aplicaciones marinas, etc.
En cuanto a los principales tipos de cojinetes de fricción, existen tres categorías importantes desde el punto de vista estructural: manguitos o casquillos, cojinetes macizos y cojinetes de deslizamiento de dos piezas. Otra clasificación de los cojinetes lisos los divide en hidrodinámicos e hidrostáticos.
Rodamientos lisos esféricos
Las rótulas tienen un aro interior con una superficie exterior convexa y un aro exterior con una superficie interior cóncava. Los dos anillos encajan entre sí de modo que no haya elementos rodantes entre ellos. Sin embargo, dependiendo del material utilizado para el anillo, se puede aplicar un recubrimiento para reducir el desgaste.
Los rodamientos con ambos aros de acero requieren mantenimiento porque tienen superficies de contacto deslizantes endurecidas en ambos aros. Están recubiertos con materiales como disulfuro de molibdeno, cromo duro o fosfato para aumentar la resistencia al desgaste y la corrosión. Para facilitar la relubricación, estos rodamientos tienen orificios de lubricación y ranuras anulares.
Cojinetes esféricos (acero sobre acero) requiere mantenimiento son adecuados para aplicaciones que implican cargas pesadas en direcciones alternas, cargas estáticas pesadas o cargas de choque.
Cojinetes esféricos libres de mantenimiento son adecuados para aplicaciones que requieren una vida útil prolongada y sin mantenimiento, como máquinas y componentes que son difíciles de relubricar. Estos rodamientos suelen estar fabricados de materiales como acero y compuestos de PTFE, tejidos de PTFE o aleaciones de cobre. La capacidad de soportar cargas dinámicas es mayor que la de los rodamientos de acero sobre acero y, debido a los materiales utilizados, estos rodamientos tienen una menor fricción.
Dependiendo del material, el anillo exterior puede estar presionado alrededor del anillo interior o puede tener hendiduras radiales que se mantienen unidas mediante tornillos. Las superficies de contacto se pueden recubrir con cromo, PTFE o fosfato para aumentar la resistencia al desgaste y la corrosión. En algunos diseños, se pueden agregar sellos para reducir la contaminación y extender la vida útil del rodamiento.
Las cojinetes lisos esféricos se utilizan en aplicaciones donde se debe acomodar el movimiento alineado entre el eje y la carcasa. Cuando pueden soportar cargas pesadas e impactos, también se les llama rótulas de alta resistencia.
Extremos de varilla
Extremos de varilla Constan de una cabeza de ojo con vástago integral, que sirve como alojamiento para rótulas. Las roscas internas suelen ser zurdas o internas, mientras que las externas son externas.
El rodamiento está fijo dentro de la carcasa, por lo que, a diferencia de los cojinetes lisos esféricos que proporcionan capacidad de desalineación, los extremos de las varillas no tienen esta característica. Sin embargo, son muy fáciles de instalar, ofrecen un diseño compacto y liviano y son buenas alternativas a los elementos de cerramiento tradicionales. Comúnmente utilizados en barras de control, mecanismos y varillajes, los extremos de varilla son fáciles de integrar en una variedad de aplicaciones.
Al igual que las rótulas, las rótulas pueden estar libres de mantenimiento o requerirlo. Los extremos de las varillas de acero sobre acero y acero sobre bronce tienen buenas superficies deslizantes resistentes al desgaste, pero requieren una lubricación regular. Son adecuados para aplicaciones que implican cargas alternas pesadas. En el caso de las cabezas de articulación que no requieren mantenimiento, suelen estar fabricadas de materiales como acero y compuesto de PTFE o acero y tejido de PTFE, en cuyo caso la fricción es mucho menor. Estos rodamientos son adecuados para aplicaciones que requieren una vida útil prolongada, dificultades de relubricación y una dirección de carga constante.
Cojinete
El tipo más común de cojinete liso es el cojinete, que es un elemento separado insertado en la carcasa para proporcionar una superficie de apoyo. La forma suele ser cilíndrica y la configuración estándar es cojinete de deslizamiento y cojinete de brida. Los cojinetes de deslizamiento tienen superficies internas y externas rectas y el mismo diámetro, mientras que los cojinetes con bridas tienen una brida en un extremo que se usa para ubicar los componentes en el conjunto y, a veces, para cubrir los orificios de montaje y mantener el cojinete en su lugar.
Además, los cojinetes de fricción también pueden estar revestidos, en cuyo caso se utilizan diferentes materiales para las superficies interior y exterior. Los casquillos se utilizan para movimiento lineal, movimiento oscilante y movimiento giratorio, los casquillos rectos son adecuados para soportar cargas radiales y los casquillos con bridas pueden soportar cargas radiales y axiales en una dirección.
A diferencia de los rodamientos, los cojinetes lisos (incluidos los casquillos) funcionan por deslizamiento. Su construcción puede ser simple o multicapa, dependiendo de la resistencia requerida. Los cojinetes lisos se fabrican con diversos materiales y suelen ser autolubricantes, una especificidad que garantiza un funcionamiento más suave y una mayor durabilidad.
Los materiales más comunes para los casquillos son metales fundidos y mecanizados, cerámica, compuestos bobinados con filamentos, materiales poliméricos estabilizados y combinaciones de estos materiales. En cuanto a los lubricantes, se pueden utilizar tanto sólidos como líquidos, pero los lubricantes sólidos normalmente pueden funcionar a temperaturas más altas que los lubricantes a base de aceite o grasa. Para algunas aplicaciones, el casquillo funcionará en seco sin lubricación adicional.
Las mangas pueden ser sólidas, divididas o rotas en su construcción. La diferencia entre casquillos macizos y partidos (cojinete envuelto) es que estos últimos tienen un corte a lo largo de su longitud para facilitar la instalación. Los rodamientos a presión son similares a los rodamientos divididos, pero tienen broches en los cortes donde se unen las piezas.
Normalmente, en lugar de presionarse dentro de una carcasa, los casquillos lineales se aseguran mediante anillos de retención o anillos moldeados en el diámetro exterior del casquillo. Cuando los casquillos se utilizan de manera similar a las arandelas, se denominan arandelas de empuje. Sin embargo, existe una diferencia entre ellas: a diferencia de las cuñas o arandelas estándar, las arandelas de empuje deben soportar cargas y no deben desgastarse con el tiempo.
Buje autolubricante
Un tipo especial de casquillo es un casquillo autolubricante en el que se forma una película lubricante sólida dentro del rodamiento mediante la transferencia de una pequeña cantidad de material de la superficie. Esto ocurre durante el período de rodaje inicial del rodamiento, pero la cantidad de material transferido es lo suficientemente pequeña como para no afectar la función y las características de manejo de carga del rodamiento.
La película está en contacto con todas las partes móviles del equipo, lubricándolas y protegiéndolas, ayudando así a alargar la vida útil de los rodamientos. Al hacerlo, elimina la necesidad de lubricación adicional y reduce los costos de mantenimiento. Debido a las paredes más delgadas, los casquillos autolubricantes tienen la ventaja de ser más livianos y tener una excelente resistencia al desgaste. Pueden soportar cargas elevadas y tienen un diseño simplificado, lo que resulta económico a largo plazo.
Cojinete liso de dos piezas
Los cojinetes lisos de dos piezas, conocidos como cojinetes completos, se utilizan en maquinaria industrial donde se requieren diámetros mayores, como los cojinetes del cigüeñal. Constan de dos partes llamadas carcasas que se mantienen en su lugar mediante diferentes mecanismos.
Si las carcasas son grandes y gruesas, puedes utilizar topes de botón o tacos para colocarlas. El tope de botón se atornilla a la carcasa y los tacos unen ambas carcasas. Otra posibilidad es utilizar orejetas en el borde de la línea de separación con respecto a la muesca en la carcasa para evitar que la carcasa se mueva después de la instalación.
Los rodamientos tienen menor fricción y menores requisitos de lubricación que los cojinetes lisos. Su función es la de soportar y guiar elementos giratorios y oscilantes de la máquina, como ejes, ruedas o ejes, y transferir cargas entre las distintas partes del conjunto.
Vienen en tamaños estándar y son fáciles y rentables de reemplazar. Al minimizar la fricción y permitir altas velocidades de rotación, estos rodamientos reducen el consumo de calor y energía, aumentando la eficiencia del proceso.
Los rodamientos antifricción normalmente constan de dos pistas de rodadura: un anillo interior y otro exterior, los elementos rodantes pueden ser bolas o rodillos y una jaula que separa los elementos rodantes a intervalos específicos y los mantiene en su lugar dentro de la pista de rodadura. posición mientras les permite girar libremente.
Las pistas de rodadura son la parte del rodamiento que soporta las cargas aplicadas al equipo. Cuando se instala un rodamiento en un conjunto, el aro interior del rodamiento encaja alrededor del eje y el anillo exterior encaja en la carcasa.
El anillo suele estar hecho de acero de aleación de cromo especial de alta pureza y alta dureza, que se templa, muele y pule. También se pueden utilizar materiales de acero inoxidable, cerámica y plástico, especialmente en áreas donde puede ser necesario un peso más ligero, como la industria automotriz. Aún así, estos materiales no pueden soportar las mismas temperaturas o cargas que el acero.
Jaula_mantiene los elementos rodantes en su lugar y evita que se caigan durante el giro. Debido al diseño del rodamiento, la carga no actúa directamente sobre la jaula. El componente se puede fabricar utilizando diferentes métodos, pero los tipos comunes incluyen jaulas estampadas, formadas y mecanizadas. En cuanto a los materiales, las opciones más habituales son el acero, el plástico y el latón.
Finalmente, los elementos rodantes se dividen en dos grupos principales, en los que también se distinguen los tipos básicos de rodamientos: elementos de bolas en rodamientos de bolas y rodillos en rodamientos de rodillos. En las bolas, el contacto con la pista de rodadura se produce en un punto concreto, mientras que en los rodillos, la superficie de contacto es ligeramente mayor y lineal.
Estas características hacen que los rodamientos de bolas sean adecuados para aplicaciones que requieren velocidades más altas porque el área de contacto pequeña proporciona una baja fricción de rodadura. Sin embargo, los rodamientos de bolas tienen una capacidad de carga limitada, por lo que en aplicaciones que implican cargas más pesadas, pueden preferirse los rodamientos de rodillos. Los rodamientos de rodillos tienen mayor fricción y mejor capacidad de carga debido a un mayor contacto con las pistas de rodadura, pero a velocidades más bajas.
Los rodillos pueden ser cilíndricos, cónicos, esféricos o con forma de aguja y, al igual que las bolas, están fabricados de acero aleado de cromo de alta pureza. En ocasiones también se pueden utilizar materiales especiales como cerámica o plástico.
Rodamientos y rodamientos de bolas.
Rodamientos de bolas: Los rodamientos de bolas constan de bolas que forman puntos de contacto con las pistas de rodadura de los anillos. A medida que aumenta la carga sobre el rodamiento, el área de contacto del rodamiento se vuelve ovalada. Debido a la pequeña área de contacto, los rodamientos de bolas pueden soportar altas velocidades, pero su capacidad de carga está limitada por su diseño.
Rodamientos: En los rodamientos, los rodillos forman una línea de contacto con la pista anular. Un aumento en la carga hace que la línea de contacto se vuelva rectangular, consulte la Figura 2. Debido al área de contacto más grande, puede transportar cargas más pesadas, pero girará lentamente que un rodamiento de bolas de tamaño similar.
Anillo interior y pista de rodadura (A): El anillo interior es un anillo más pequeño en el eje. Está ubicado en la pista exterior (D).
En los rodamientos de rodillos, las pistas de rodadura son planas o cónicas con pestañas que mantienen los rodillos en su lugar.
En el rodamiento de bolas, corte una ranura en su circunferencia exterior.
Elementos rodantes (B): El rodamiento puede girar libremente gracias a las bolas o rodillos fijados entre los aros interior y exterior. Si no están presentes, la fricción entre las pistas puede dañar rápidamente el rodamiento. Las bolas y los rodillos de los rodamientos se fabrican según especificaciones simétricas exactas, ya que los elementos rodantes asimétricos degradan el rendimiento del rodamiento. Los elementos rodantes dependen en gran medida de la calidad de su superficie, ya que afecta la suavidad con la que giran. La fricción genera calor, acortando la vida útil de los rodamientos y aumentando el ruido de los mismos.
Jaula de rodamiento (C): La jaula del rodamiento sostiene las bolas o rodillos entre las pistas de rodadura interior y exterior. Esto asegura que las bolas/rodillos puedan girar libremente, pero mantengan el tono.
Canalización exterior (D): El rodamiento consta de una pista de rodadura exterior y una pista de rodadura interior (anillo) que contiene bolas o rodillos.
En los rodamientos de rodillos, la pista de rodadura exterior es plana, esférica o cónica y tiene pestañas que sujetan los rodillos en su lugar.
En los rodamientos de bolas, corte una ranura a lo largo de la circunferencia interior de la pista de rodadura para mantener las bolas en su lugar.
Rodamiento completo (E): Cuando todas las piezas están ensambladas, forman el rodamiento. Los elementos rodantes pueden quedar expuestos, como se muestra en la Figura 3 (E), y estos requieren una lubricación adecuada para funcionar correctamente. Los rodamientos pueden equiparse con obturaciones que protegen los elementos rodantes del medio ambiente y ya están lubricadas.
Cuando se habla de rodamientos, es importante hablar de cargas. La carga es la fuerza que actúa sobre el rodamiento. Actualmente, un rodamiento cargado tiene una fuerza que actúa sobre él, mientras que un rodamiento sin carga no. Es necesario considerar varios factores de carga, como la dirección de la carga, el tipo de carga y las condiciones de la carga.
Carga radial: Una carga radial es cualquier carga que actúa en ángulo recto con respecto al eje del rodamiento.
Carga axial: Una carga axial o de empuje es cualquier carga que actúa a lo largo del eje del rodamiento.
Carga combinada: Una carga combinada es una combinación de componentes de carga radial y axial.
Carga radial
Carga axial
Carga combinada
tipo de carga
Cargas dinámicas: Estas son las fuerzas de rotación que actúan sobre el rodamiento mientras gira. Estas cargas provocan el desgaste de los rodamientos.
Cargas estáticas: Cargas máximas continuamente altas o intermitentes. Bajo carga estática, la resistencia del material del rodamiento es el factor limitante.
condición de carga
condición de carga
Carga constante: Bajo carga constante, la dirección de la carga no cambia y la misma parte del rodamiento se carga continuamente, también conocida como zona de carga.
Carga alterna: Bajo carga alterna, las áreas del rodamiento adyacentes entre sí se cargan y descargan alternativamente.
Estas características hacen que los rodamientos de bolas sean adecuados para aplicaciones que requieren velocidades más altas porque el área de contacto pequeña proporciona una baja fricción de rodadura. Sin embargo, los rodamientos de bolas tienen una capacidad de carga limitada, por lo que en aplicaciones que implican cargas más pesadas, pueden preferirse los rodamientos de rodillos. Los rodamientos de rodillos tienen mayor fricción y mejor capacidad de carga debido a un mayor contacto con las pistas de rodadura, pero a velocidades más bajas.
Los rodillos pueden ser cilíndricos, cónicos, esféricos o con forma de aguja y, al igual que las bolas, están fabricados de acero aleado de cromo de alta pureza. En ocasiones también se pueden utilizar materiales especiales como cerámica o plástico.
Rodamientos de bolas
Según la configuración de los anillos, rodamientos de bolas se dividen en dos categorías: rodamientos rígidos de bolas y rodamientos de bolas de contacto angular. Ambos tipos pueden soportar fuerzas radiales y axiales, por lo que pueden dividirse en rodamientos radiales de bolas y rodamientos axiales de bolas.
Otro criterio de clasificación incluye el número de filas rodantes (simples, dobles o cuádruples) y la separación o no separación entre los anillos.
Teniendo en cuenta todos estos criterios, podemos distinguir varios modelos de rodamientos de bolas:
Rodamientos rígidos de bolas de una hilera,
Rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera,
Rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras,
Rodamientos de bolas de contacto de cuatro puntos,
Rodamientos de bolas a rótula,
Rodamientos axiales de bolas, etc.
Los rodamientos de bolas se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde dispositivos simples como patinetas hasta máquinas o motores complejos. Por ejemplo, en la industria aeroespacial, los rodamientos se utilizan en cajas de cambios, motores y poleas. Los materiales para estos rodamientos incluyen no solo acero sino también cerámicas especiales como nitruro de silicio o acero inoxidable 440C recubierto de carburo de titanio.
Otras aplicaciones comunes de los rodamientos de bolas incluyen motores y generadores eléctricos, bombas y compresores, sopladores, ventiladores, cajas de engranajes y variadores, turbinas, maquinaria agrícola, sistemas de transporte, maquinaria para yacimientos petrolíferos, robótica, válvulas industriales y.
Rodamientos rígidos de bolas
Las bolas de los rodamientos rígidos de bolas se mantienen en su lugar mediante ranuras profundas en las pistas de rodadura y pueden soportar cargas radiales y axiales. Son adecuados para velocidades muy altas, ofrecen baja fricción, producen mínimos ruidos y vibraciones, son fáciles de instalar y requieren menos mantenimiento que otros tipos de rodamientos. Los rodamientos de bolas son el tipo más común de rodamientos, de los cuales los rodamientos rígidos de bolas son los más utilizados.
En el diseño AUB, el aro interior se coloca inicialmente en una posición excéntrica con respecto al aro exterior y las bolas se insertan en el rodamiento a través del espacio formado entre los dos aros.
Una vez que están distribuidos uniformemente en el conjunto del rodamiento, los anillos se vuelven concéntricos, por lo que la jaula también se puede agregar al rodamiento. Como se mencionó anteriormente, la función de la jaula no es soportar la carga, sino mantener la bola en su lugar durante la operación.
El aro interior suele estar fijado al eje giratorio, mientras que el aro exterior está montado en la carcasa del rodamiento. Cuando una carga actúa sobre el alojamiento del rodamiento, la carga se transfiere del aro exterior a las bolas y de las bolas al aro interior. Los rodamientos rígidos de bolas son adecuados para aplicaciones que implican cargas elevadas y velocidades elevadas.
En el diseño de relleno de ranura, las bolas se pueden ensamblar entre los dos anillos, por lo que la capacidad de carga radial del rodamiento es mayor que la de los rodamientos Conrad. Sin embargo, la capacidad de carga axial de estos componentes no es muy buena.
Los rodamientos rígidos de bolas se pueden utilizar como rodamientos abiertos y son fáciles de lubricar, pero la desventaja es que las bolas acumulan polvo. Otra configuración es un rodamiento con protectores y/o sellos metálicos donde la contaminación es moderada. Los rodamientos con protectores o sellos en ambos lados están lubricados de por vida y, por lo tanto, requieren poco mantenimiento.
Los rodamientos con escudos o sellos también se conocen como rodamientos cubiertos. Aunque el diseño puede variar, los sellos generalmente se montan en el anillo exterior y pueden tomar la forma de sellos sin contacto, sellos de baja fricción o protectores.
Las botas se utilizan en aplicaciones donde el anillo interior gira y se monta en el anillo exterior, creando un espacio estrecho con el anillo interior. Retienen el polvo y la suciedad y suelen estar fabricados con placas de acero. Los sellos suelen ser eficaces que las botas porque tienen menos espacio libre desde el anillo interior. Pueden funcionar a velocidades similares a las de un escudo o superiores y están fabricados de NBR reforzado con placa de acero o similar para resistir el desgaste.
En cuanto a las jaulas en los rodamientos rígidos de bolas, también varían en su construcción, pero algunos diseños comunes son jaulas de tiras hechas de láminas de acero o latón, jaulas de láminas de latón o acero remachadas, jaulas mecanizadas de cobre amarillo o jaulas de ajuste a presión hechas de poliamida de acero. 66.
En conclusión, los rodamientos rígidos de bolas son dispositivos versátiles adecuados para velocidades altas y muy altas, que funcionan de forma robusta y requieren poco mantenimiento. Pueden soportar cargas radiales y cargas axiales en ambas direcciones y, en los diseños de una hilera, los rodamientos rígidos de bolas son el tipo de rodamiento más utilizado.
Rodamientos de bolas de contacto angular
Rodamientos de bolas de contacto angular También están disponibles en varios diseños y están disponibles como rodamientos de contacto de una o dos hileras, de pares o de cuatro puntos. Su construcción permite que estos elementos resistan fuerzas axiales y radiales, por lo que son adecuados para aplicaciones de alta carga y alta velocidad.
A diferencia de los rodamientos rígidos de bolas, los rodamientos angulares utilizan pistas axialmente asimétricas, que crean un ángulo de contacto entre el anillo y las bolas cuando el rodamiento está en uso. Una peculiaridad de estos rodamientos es que uno o ambos aros (normalmente el aro exterior) tienen un hombro más alto que el otro.
Estos rodamientos funcionan bien cuando se les aplican cargas de empuje. El ángulo de contacto suele variar entre 10 y 45 grados y, a medida que este ángulo aumenta, también aumenta la capacidad de empuje.
Los rodamientos de contacto angular 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 rodamientos pueden estar hechos de acero inoxidable, híbrido cerámico o plástico y pueden estar recubiertos con cromo, cadmio u otros materiales. Además, pueden estar prelubricados, relubricados o tener capacidades de lubricación sólida.
Rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera
Solo pueden soportar carga axial en una dirección, razón por la cual los rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera generalmente se instalan colocando dos rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera espalda con espalda, cara a cara o en serie. Por lo tanto, se pueden acomodar múltiples direcciones de fuerza. Los rodamientos se bloquean en su lugar con la ayuda de anillos de bloqueo para evitar el deslizamiento a lo largo del eje.
Espalda con espalda: Al montar los rodamientos de esta manera, pueden soportar cargas radiales y axiales en cualquier dirección. Debido a que la distancia entre el centro del rodamiento y el punto de carga es mayor que otros métodos de instalación, puede soportar grandes fuerzas de carga instantáneas y alternas.
Cara a cara: Con esta secuencia de montaje, los rodamientos pueden soportar cargas radiales y axiales en cualquier dirección. Sin embargo, debido a este método de montaje, la distancia entre el centro del rodamiento y el punto de carga es pequeña, por lo que la capacidad de fuerza instantánea y alterna es baja.
SALTO: La instalación en tándem puede soportar cargas axiales y radiales unidireccionales. Dado que la carga sobre el eje la soportan dos cojinetes, puede soportar cargas axiales pesadas.
Rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera
Un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras es similar a dos rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera dispuestos espalda con espalda, pero requiere menos espacio axial. Además de cargas radiales y axiales, también pueden absorber momentos de vuelco.
Rodamientos autoalineables de bolas. se utilizan cuando es probable que la aplicación sufra desalineación o desalineación del eje. Tiene dos filas de bolas que comparten la pista de rodadura esférica exterior, mientras que el anillo interior tiene dos pistas de rodadura de ranura profunda en contacto con las esquinas. Dado que las bolas permanecen en su lugar en la pista de rodadura interior pero tienen cierta libertad de movimiento en la pista de rodadura exterior, pueden funcionar incluso si el rodamiento está desalineado con el eje. Sin embargo, no son adecuados para aplicaciones de carga elevada.
Cojinete de bolas de empuje
Rodamientos axiales de bolas Se utilizan para soportar cargas axiales. Hay dos diseños clave para elegir: unidireccional y bidireccional.
Rodamientos axiales de bolas unidireccionales Constan de dos anillos (llamados arandela de eje y carcasa) y un conjunto de bola y jaula. Solo pueden soportar cargas axiales en una dirección, dependiendo de la posición de la brida en la pista interior, la pista exterior o ambas pistas de rodadura.
Rodamientos axiales de bolas de doble efecto Constan de tres arandelas y dos conjuntos de bolas y jaula. La arandela del eje separa el conjunto de bolas y jaula. Estos rodamientos están diseñados para cargas axiales y no para cargas radiales. Pueden soportar cargas axiales en ambas direcciones.
Rodamiento de rodillos
Los rodamientos de rodillos se dividen en diferentes tipos según la forma de los elementos rodantes. Las principales categorías de rodamientos de rodillos son los rodamientos cilíndricos, los rodamientos de agujas, los rodamientos cónicos y los rodamientos de rodillos a rótula.
Rodamientos de rodillos cilíndricos están diseñados para soportar cargas radiales pesadas y cargas de empuje moderadas, contienen rodillos cilíndricos diseñados para reducir las concentraciones de tensión.
Los rodillos están en contacto directo con las pistas de rodadura y suelen estar hechos de acero. Para los rodamientos de rodillos cilíndricos con jaula también se pueden utilizar materiales como la poliamida o el latón.
Estos tipos de rodamientos tienen baja fricción y larga vida útil, bajo nivel de ruido y baja generación de calor, y pueden usarse en aplicaciones que involucran altas velocidades. Los rodamientos de rodillos cilíndricos vienen en diferentes estilos, con nombres que varían según el fabricante.
Estos rodamientos se pueden clasificar según el número de hileras de rodillos. Desde este punto de vista, estas piezas de máquinas se dividen en rodamientos de rodillos cilíndricos de una hilera, rodamientos de rodillos cilíndricos de dos hileras y de cuatro hileras. En los modelos de una sola fila, los anillos interior y exterior son separables para todos los modelos, lo que significa que el anillo interior con rodillos y conjunto de jaula se puede montar independientemente del anillo exterior.
Dependiendo del diseño, los anillos pueden tener nervaduras o no para que puedan moverse axialmente entre sí. También existen modelos sin jaulas, en cuyo caso están equipados con rodillos completos para cargas mayores pero velocidades más bajas.
Los rodamientos de rodillos cilíndricos se utilizan comúnmente en industrias como la producción de petróleo, generación de energía, minería, equipos de construcción, engranajes y transmisiones, motores eléctricos, sopladores, ventiladores, así como bombas, máquinas herramienta y laminadores.
Rodamientos de rodillos esféricos Son adecuados para aplicaciones de velocidad baja a media y pueden soportar cargas pesadas. Debido a que son autoalineantes, se utilizan en aplicaciones con desalineación severa, vibraciones e impactos, y ambientes contaminados.
Estos rodamientos suelen estar hechos de acero aleado, latón, poliamida o acero dulce y también están disponibles en versiones cromadas.
El eje de rotación apoyado en el orificio del aro interior puede estar desalineado con respecto al aro exterior, esta particularidad es posible gracias a la forma esférica interior del aro exterior y a la forma de los rodillos, que en realidad no son esféricos, pero sí. cilíndrico.
Robustos y diseñados para cargas radiales pesadas, estos rodamientos ofrecen una larga vida útil y baja fricción. Se utilizan comúnmente en aplicaciones como cajas de engranajes, bombas, ventiladores y sopladores mecánicos, turbinas eólicas, propulsión marina y equipos de perforación, minería y construcción en alta mar.
En cuanto al diseño de estos rodamientos, cuentan con un aro interior con dos pistas de rodadura inclinadas formando un ángulo con respecto al eje del rodamiento, una jaula y un aro exterior con una pista de rodadura esférica común. Los rodillos esféricos suelen estar dispuestos en dos filas, un diseño que permite a los rodamientos soportar cargas radiales y axiales muy pesadas.
Los rodamientos de rodillos esféricos pueden funcionar a temperaturas más bajas que otros rodamientos y tienen dimensiones estandarizadas; el estándar internacional para estos dispositivos es ISO 15:1998. Las series comunes son 21300, 22200, 22300, 23000, 23100, 23200, etc.
Los rodamientos esféricos están disponibles con sellos y se entregan lubricados. Este diseño reduce la grasa, evita la entrada de suciedad, polvo y otros contaminantes, simplifica el mantenimiento y prolonga la vida útil de los rodamientos.
Similar a los rodamientos de rodillos a rótula, rodamientos axiales de rodillos esféricos están diseñados para permitir una desalineación angular y una rotación de baja fricción, y son adecuados para cargas radiales y cargas axiales pesadas en una dirección.
Estos rodamientos constan de un anillo de eje equivalente a un anillo interior, una pista de rodadura equivalente a un anillo exterior, rodillos asimétricos y una jaula. Las dimensiones externas están estandarizadas por la norma ISP 104:2002, las series más comunes incluyen 292, 293 y 294.
Al igual que los rodamientos de rodillos a rótula, los rodamientos de empuje pueden estar hechos de diferentes materiales, como acero al cromo, latón, placa de acero, etc. Estos rodamientos se utilizan en aplicaciones de velocidad media; algunas aplicaciones comunes incluyen turbinas hidráulicas, cajas de engranajes, grúas, propulsión marina y plataformas marinas. perforadoras, extrusoras de moldeo por inyección y equipos de procesamiento de pulpa y papel.
In rodamientos de agujas, los elementos rodantes son cilindros delgados con forma de agujas. Este diseño particular, en el que la longitud de los rodillos es varias veces mayor que el diámetro, no sólo los diferencia de otros tipos de rodamientos, sino que también confiere a los rodamientos de agujas su importante capacidad de carga.
Los rodamientos de agujas se utilizan para reducir la fricción en superficies giratorias dentro de conjuntos, tienen una altura de sección transversal pequeña, son más delgados que otros rodamientos y requieren menos espacio entre el eje y los componentes circundantes.
Con mayor rigidez y menores fuerzas de inercia, estos rodamientos son ideales para aplicaciones con movimiento oscilante y funcionan bien en condiciones difíciles. También ayudan a reducir el tamaño y el peso de los diseños de máquinas y pueden usarse como reemplazo de los cojinetes lisos.
Los rodamientos de agujas son los más pequeños y ligeros de la familia de rodamientos de rodillos y se utilizan ampliamente en componentes como compresores, transmisiones, pivotes de balancines o bombas en la industria automotriz. Estos rodamientos también se utilizan comúnmente en aplicaciones agrícolas y equipos de construcción, herramientas eléctricas portátiles y electrodomésticos.
Cuando se trata de diferentes tipos de rodamientos de agujas, dependiendo de la dirección de la carga, estos rodamientos se clasifican en rodamientos radiales y rodamientos axiales. Los rodamientos de empuje incluyen rodamientos de agujas de empuje, mientras que los rodamientos radiales incluyen rodamientos de copa estirada, rodamientos de agujas macizos, rodillos de agujas de jaula radial, rodillos inferiores, rodamientos de agujas mecanizados pesados y rodamientos radiales y de empuje combinados.
Rodamientos de agujas macizos Tienen una nervadura integral fuerte en el anillo exterior para mantener los rodillos en su lugar y garantizar altas velocidades de funcionamiento. Los anillos están tratados térmicamente y rectificados con precisión para soportar altas cargas de impacto. La jaula también está tratada para aumentar la resistencia al desgaste y la rigidez y, si es necesario, se pueden aplicar jorobas para reducir la carga en los bordes de los rodillos. El aro exterior tiene orificios o ranuras de lubricación para facilitar el reemplazo del lubricante y prolongar la vida útil del rodamiento.
Rodillos de agujas de jaula radial o los conjuntos de rodillos de agujas y jaula no tienen anillos interiores ni exteriores, están diseñados con un solo juego de rodillos de agujas sostenidos en su lugar por una jaula. Esta jaula proporciona retención hacia adentro y hacia afuera de los elementos rodantes, asegurando la máxima resistencia y una guía precisa de los rodillos incluso a altas velocidades.
La sección de rodillos de agujas de la jaula radial tiene una sección transversal pequeña y una alta capacidad de carga, y su diseño crea buenas condiciones de lubricación. Las jaulas pueden estar hechas de acero o material polimérico reforzado con fibra de vidrio y, si es necesario, se pueden aplicar crestas en los extremos de los rodillos para evitar concentraciones de tensión en los bordes. Las aplicaciones comunes incluyen engranajes planetarios, ruedas guía y bielas.
Rodamientos de agujas dibujados Están disponibles en versiones de jaula y de complemento completo, ambas con anillos exteriores fabricados con láminas de acero aleado. La carcasa se dibuja con precisión en forma de copa y se endurece presionando para garantizar un contacto estrecho con los rodillos. Esta construcción proporciona al rodamiento una alta capacidad de carga y también lo convierte en una solución económica ya que no se requiere mecanizado adicional del soporte.
La baja altura de los rodamientos de agujas de copa los hace adecuados para diseños de máquinas compactos y ligeros. La parte curva del aro exterior mantiene los rodillos en su lugar y evita que entre polvo y suciedad en el rodamiento, al tiempo que garantiza una buena lubricación del rodamiento. Otra ventaja de este diseño es que, si el eje tiene la rigidez y el tamaño adecuados, el rodamiento no requiere un aro interior, ahorrando así espacio en la dirección radial.
Los rodamientos de agujas de copa trefilada con complemento completo pueden transportar cargas iguales o superiores a los rodamientos de bolas y de rodillos con diámetros exteriores equivalentes, y son adecuados para condiciones estacionarias, de rotación y oscilación de baja velocidad. Se pueden utilizar en carcasas de dureza baja y tienen la mayor capacidad de carga cuando los rodillos se engrasan en su lugar antes del montaje porque los rodillos tienen la mayor longitud posible.
En el caso de los rodamientos con jaula de copa estirada, también se pueden utilizar en soportes que son menos rígidos pero tienen una menor capacidad de carga que los rodamientos totalmente llenos. Sin embargo, siguen siendo muy adecuados para aplicaciones de alta velocidad y desalineación de ejes. La superficie de la jaula está endurecida para mejorar la resistencia al desgaste y la rigidez al tiempo que reduce el par de fricción.
Dado que la jaula crea espacio adicional para el almacenamiento de lubricante, estos rodamientos de agujas funcionan suavemente y tienen una larga vida útil de la grasa. Las aplicaciones comunes para los rodamientos de agujas de copa trefilada incluyen bombas de engranajes, soportes generales para ejes de cajas de engranajes, cojinetes guía y soportes para poleas.
Rodillos de la pista Tienen un anillo exterior de paredes gruesas que corre directamente sobre la vía para soportar cargas elevadas y al mismo tiempo minimizar la deformación, el impacto y la tensión de flexión. Se utilizan comúnmente en rieles de máquinas, rodillos de mástil y seguidores de levas, también conocidos como seguidores de levas.
El anillo exterior suele estar hecho de acero al cromo con alto contenido de carbono, que no es fácil de deformar y tiene orificios de lubricación. Si se desea, se pueden aplicar crestas a los rodillos para evitar la sobrecarga en los bordes. Además, se pueden integrar arandelas de empuje en el diseño para mejorar la resistencia.
Estos rodamientos de agujas están disponibles en dos diseños principales para diferentes disposiciones de montaje: el tipo yugo, para montaje a horcajadas o de horquilla, y el tipo perno integral, para montaje en voladizo. Los rodamientos tipo perno están disponibles con o sin sellos de contacto de labio y botas, mientras que los rodamientos tipo yugo están disponibles con conjuntos de jaula y rodillos de agujas radiales, o con rodillos cilíndricos o rodillos de agujas completamente equipados.
Rodamientos axiales de agujas Consisten en un conjunto de rodillos de agujas unidos por una jaula. Tienen una sección transversal pequeña y la jaula está prensada con precisión a partir de dos placas de acero, que guían los rodillos con precisión y aumentan la rigidez y la resistencia al desgaste del dispositivo. Estos rodamientos transfieren cargas de empuje entre dos objetos giratorios al tiempo que reducen la fricción.
Los rodamientos radiales y axiales combinados constan de rodamientos axiales de bolas o de rodillos y rodamientos radiales de agujas. Algunos de ellos son similares a los cojinetes de copa estirados, pero con la adición de cojinetes de empuje. Estas unidades están diseñadas para soportar altas velocidades y cargas axiales elevadas en espacios reducidos y pueden reemplazar las arandelas de empuje comunes cuando se requieren excelentes características de capacidad de carga y fricción. Una aplicación común son las transmisiones automáticas.
Rodamientos de rodillos cónicos Consisten en un anillo interior o interior, un anillo exterior o exterior, una jaula y rodillos contorneados para distribuir las cargas uniformemente. Estos rodamientos utilizan rodillos cónicos guiados por nervaduras en el cono y pueden soportar cargas radiales y axiales elevadas en una dirección.
Las pistas de rodadura de los anillos interior y exterior son segmentos cónicos y los rodillos son cónicos. Este diseño hace que los conos se muevan coaxialmente y no hay deslizamiento entre las pistas y el diámetro exterior de los rodillos. Debido a su forma, los rodamientos de rodillos cónicos pueden soportar cargas más elevadas que los rodamientos de bolas esféricas.
Una brida del anillo interior que mantiene los rodillos estables evita que se salgan. El aro interior, los rodillos y la jaula forman un conjunto cónico no separable, mientras que el aro exterior tiene forma de copa y es separable. El conjunto del aro interior y el aro exterior se pueden instalar de forma independiente y, para dos rodamientos opuestos, se puede obtener el juego interno adecuado ajustando la distancia axial entre estos conjuntos.
Según los diferentes ángulos de contacto, los rodamientos de rodillos cónicos se pueden dividir en tres tipos: ángulo normal, ángulo medio y ángulo pronunciado. Además, según el número de filas, se pueden dividir en:
Rodamientos de rodillos cónicos de una hilera tener un conjunto de anillo exterior y anillo interior. Se incluyen en esta categoría las series TS y TSF (una fila con anillo exterior embridado).
Rodamientos de rodillos cónicos de dos hileras utilizando una copa doble (anillo exterior) y dos conjuntos de rodillos cónicos simples (anillo interior). La serie TDO se incluye aquí.
Rodamientos de rodillos cónicos de dos hileras, utilizando un conjunto de doble aro interior (doble aro interior) y dos soltero anillos exteriores (anillo exterior). Esto incluye las series TDI y TDIT.
Rodamientos de rodillos cónicos de cuatro hileras, utilizando una combinación de dos componentes individuales, como dos anillos interiores TDI, dos anillos exteriores TS y un anillo exterior TDO con anillo exterior o anillo espaciador interior. La serie TQO se incluye aquí.
Los rodamientos de una hilera tienen una mayor capacidad de carga de empuje, mientras que los rodamientos de dos hileras tienen una mayor capacidad de carga radial y pueden soportar cargas de empuje en ambas direcciones. La jaula estándar tiene un diseño de pasador para cargas y velocidades elevadas. Generalmente se utilizan jaulas de acero estampado. En muchas aplicaciones, estos rodamientos se utilizan espalda con espalda para soportar fuerzas axiales en cualquier dirección.
Además, los rodamientos de rodillos cónicos también están disponibles en series métricas:
Rodamientos de rodillos cónicos de una hilera métricos según ISO 355:2007. Son adecuados para cajas de engranajes, bombas y transportadores utilizados en aplicaciones de la industria energética, petróleo y gas, energía eólica, alimentos y bebidas o industria de pulpa y papel. Además, se utilizan en trenes de transmisión, transmisiones por engranajes y ejes en las industrias de la construcción, la automoción y la minería.
Rodamientos de rodillos cónicos de dos hileras métricos Constan de dos rodamientos de una hilera con espaciadores emparejados individualmente. Se utilizan en aplicaciones que requieren alta capacidad de carga y donde el eje debe posicionarse axialmente con un juego específico o precarga en ambas direcciones. El espaciador del anillo exterior tiene orificios de lubricación. Estos rodamientos son adecuados para aplicaciones como transmisiones y transmisiones por engranajes, manipuladores de carbón o grúas.
Las aplicaciones comunes de los rodamientos de rodillos cónicos incluyen rodamientos de ruedas y de automoción, equipos agrícolas, de construcción y minería, cajas de cambios, motores y reductores de motores, turbinas eólicas, sistemas de ejes y ejes de transmisión.
Designaciones de rodamientos especiales
Existen varios códigos y designaciones para identificar varios diseños de rodamientos y características de diseño. Estos códigos y designaciones incluyen designaciones para rodamientos con agujero cónico (letra designada K en los rodamientos SKF), designaciones de rodamientos reforzados que generalmente usan la letra E y . Desafortunadamente, no todos los fabricantes utilizan los mismos sufijos y características de diseño.
Un área que generalmente es la misma en todo el mundo es la de las diferentes designaciones de las posiciones de las bridas en los rodamientos. Estas bridas están diseñadas para soportar cargas radiales aplicadas a los rodamientos.
NU: Estos rodamientos tienen dos bridas mecanizadas en la pista de rodadura exterior, pero ninguna brida en la pista de rodadura interior. Los elementos rodantes y las jaulas se ensamblan en la pista de rodadura exterior. Dado que la pista interior no tiene brida, este rodamiento no puede soportar cargas de empuje.
N: El aro interior de este tipo de rodamiento tiene dos nervaduras, el aro exterior no tiene nervaduras y el aro interior tiene rodillos y jaulas. La pista de rodadura exterior de este rodamiento no tiene nervaduras y, por lo tanto, no puede soportar cargas de empuje.
NJ: Una brida mecanizada en un lado de la pista de rodadura interior y dos bridas en la pista de rodadura exterior. Los conjuntos de rodillos y jaula están ubicados en la pista de rodadura exterior. Debido a que la pista de rodadura interior tiene una brida integral, este rodamiento puede soportar cargas axiales y cargas de empuje limitadas.
PNUMA: Este tipo de rodamiento es similar a un rodamiento tipo NJ, pero tiene una pista de rodadura única, a menudo llamada anillo de empuje. Los anillos de empuje se instalan en el lado sin brida de la pista de rodadura interior para soportar cargas axiales en ambas direcciones. El anillo de empuje sobresale del rodamiento por un lado, por lo que el diámetro de la pista de rodadura interior es ligeramente mayor que el de la pista de rodadura exterior.
Criterios de selección de rodamientos
Los siguientes son rodamiento Criterios de selección a considerar al momento de postular:
Espacio disponible: El diámetro interior de un rodamiento es una de las dimensiones principales y normalmente está determinado por el diseño de la máquina y el diámetro de su eje. Los ejes de pequeño diámetro pueden equiparse con cualquier tipo de rodamiento de bolas. Además de los rodamientos rígidos de bolas, también se pueden utilizar rodamientos de agujas. Los rodamientos para ejes de gran diámetro incluyen rodamientos cilíndricos, cónicos, esféricos y rígidos de bolas. Cuando el espacio radial es limitado, se prefieren los rodamientos de sección delgada.
Carga: El tamaño del rodamiento suele estar determinado por la magnitud de la carga. En general, los rodamientos de rodillos soportan cargas más pesadas que los rodamientos de bolas de tamaño similar, y los rodamientos con elementos rodantes completos pueden soportar cargas más pesadas que los rodamientos de jaula. Normalmente, los rodamientos de bolas pueden soportar cargas ligeras a moderadas. Los rodamientos con rodillos suelen ser una opción adecuada cuando el rodamiento debe soportar cargas pesadas o cuando el diámetro del eje es grande.
Desalineación: La desalineación se debe a que el eje se dobla bajo carga, los soportes de los cojinetes no están mecanizados a la misma altura o los cojinetes están demasiado espaciados. Los rodamientos rígidos de bolas, al igual que los rodamientos de rodillos cilíndricos, no pueden tolerar ninguna o sólo pequeñas desalineaciones a menos que estén sometidos a estrés. Los rodamientos autoalineantes, como los rodamientos de rodillos a rótula y los rodamientos axiales de rodillos a rótula, pueden ajustarse a la desalineación y compensar la desalineación inicial causada por errores de mecanizado e instalación.
Precisión: Las disposiciones que requieren una alta precisión de funcionamiento y las aplicaciones que requieren velocidades muy altas requieren rodamientos con mayor precisión. Este suele ser el caso en aplicaciones médicas y aeroespaciales. Los rodamientos de alta precisión generalmente se fabrican según los estándares de rodamientos rígidos de bolas o rodamientos de contacto angular, pero con tolerancias mucho más estrictas que los rodamientos estándar.
Velocidad: La velocidad de los rodamientos está limitada por la temperatura de funcionamiento permitida. Para funcionamiento a alta velocidad, los rodamientos con baja fricción y baja generación de calor interno son los más adecuados. Por su diseño, los rodamientos axiales no pueden soportar velocidades tan rápidas como los rodamientos radiales.
Funcionamiento silencioso: Dependiendo de la aplicación, como pequeños motores eléctricos para electrodomésticos o máquinas de oficina, el ruido generado durante el funcionamiento puede afectar la selección del rodamiento. Para estas aplicaciones se produce un tipo especial de rodamiento rígido de bolas con jaula de latón. Estos rodamientos tienen espacio entre las pistas, lo que permite colocar lubricante dentro del rodamiento, reduciendo los niveles de ruido.
Rigidez: La rigidez de un rodamiento depende de la magnitud de su deformación elástica bajo carga. Dado que la deformación suele ser pequeña, normalmente se puede ignorar. La rigidez de la disposición de cojinetes del eje principal o de la disposición de cojinetes del piñón es crítica. Debido a las condiciones de contacto entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura, los rodamientos de rodillos tienen mayor rigidez que los rodamientos de bolas. Sin embargo, esta deformación sí actúa como lubricante.
Montaje y desmontaje: Cuando los rodamientos con orificios cilíndricos tienen un diseño separable, se pueden montar y desmontar de manera eficiente, especialmente si ambos aros requieren un ajuste de interferencia. Si es necesario montar y desmontar con frecuencia, es mejor utilizar un rodamiento separable porque cada anillo del rodamiento se puede montar de forma independiente. Los rodamientos con agujero cónico se pueden montar fácilmente en soportes cilíndricos o muñones cónicos utilizando adaptadores o manguitos de desmontaje.
4. Lubricación y mantenimiento de rodamientos.
La y el ajuste desempeñan un papel vital en el rendimiento y la vida útil de los rodamientos, al igual que los lubricantes. En la mayoría de los casos, la falla de los rodamientos no se debe a una instalación inadecuada o a defectos de fabricación, sino a la falta de lubricante, a una selección inadecuada o a la contaminación del lubricante.
Lubricantes, ya sea aceite o grasa, distribuye y separa las partes móviles de un conjunto de rodamientos, reduciendo la fricción y previniendo el desgaste. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento y del lubricante elegido, se forma una película protectora sobre los elementos del rodamiento que también sirve para disipar el calor de fricción, proteger el rodamiento del deterioro y protegerlo contra la humedad, la corrosión y la contaminación.
Un lubricante correctamente seleccionado tiene los aditivos y la viscosidad adecuados para lograr todos los objetivos anteriores. Los lubricantes más habituales son el aceite y la grasa, dependiendo el uso de uno u otro de la velocidad de aplicación y de la cantidad de carga sobre el rodamiento.
Para los aceites, la propiedad más importante es la viscosidad y el producto adecuado depende de la temperatura y la velocidad de aplicación. Si se utiliza un aceite con una viscosidad insuficiente, las dos superficies giratorias entrarán en contacto, lo que no sólo provocará desgaste, sino que también generará calor de contacto y provocará un rápido deterioro de los elementos del cojinete.
Los aceites para rodamientos más comunes son los aceites a base de petróleo y los aceites sintéticos como siliconas, compuestos fluorados, diésteres o PAO. Los aceites a menudo se eligen para rodamientos con capacidades de mayor velocidad y temperaturas de funcionamiento más altas porque pueden eliminar el calor del rodamiento. En algunos casos, como en los rodamientos en miniatura, los lubricantes a base de aceite solo necesitan aplicarse una vez durante la vida útil del rodamiento. En conjuntos que utilizan rodamientos más grandes, es posible que se requiera relubricación como parte de los ciclos regulares de mantenimiento de la máquina.
Para los lubricantes a base de grasa, las características más importantes son el rango de temperatura, el nivel de penetración, la rigidez y la viscosidad del aceite base. Las grasas están formadas por una base oleosa a la que se le han añadido espesantes, siendo los más habituales compuestos orgánicos e inorgánicos, y jabones metálicos como el sodio, el aluminio, el calcio o el litio. También se pueden añadir aditivos con propiedades antioxidantes, anticorrosión y antidesgaste para mejorar el rendimiento del lubricante.
Alternativamente, se puede aplicar una película sólida no fluida a los elementos del rodamiento como un recubrimiento para reducir la fricción y prevenir el desgaste. Estas películas se utilizan en casos especiales donde el aceite o la grasa no pueden sobrevivir e incluyen opciones como películas de grafito, plata, PTFE u oro. Por ejemplo, en aplicaciones con temperaturas o radiación extremas, es posible que los lubricantes a base de aceite o grasa no brinden una protección adecuada, por lo que es posible que se requiera un lubricante duradero, como una película sólida.
La grasa es una buena opción para lubricar rodamientos en la mayoría de los casos. Más rentable que el aceite, la grasa se retiene fácilmente en los conjuntos de rodamientos y es fácil de aplicar. Sin embargo, no es adecuado para aplicaciones que requieren eliminación de calor mediante la circulación de aceite, ni para cajas de engranajes que requieren aceite lubricante.
Además, si las condiciones de funcionamiento requieren relubricar los rodamientos con grasa a intervalos demasiado cortos, lo que lleva demasiado tiempo y es costoso, o si quitar o limpiar la grasa se vuelve demasiado costoso y difícil de manejar, es mejor elegir un aceite lubricante.
Nivel de lubricación y relubricación de rodamientos.
Después de seleccionar un lubricante, un aspecto importante es aplicar la cantidad correcta sobre el rodamiento. Si se utiliza demasiado lubricante, se pueden producir sobrecalentamiento y daños en los rodamientos. La velocidad, la carga y el nivel de ruido de la aplicación se verán afectados por la cantidad de lubricante utilizado.
Dependiendo del tipo de rodamiento y lubricante seleccionado y de la aplicación, el fabricante puede recomendar diferentes niveles de lubricación, expresados como porcentaje. El lubricante ingresa al interior del rodamiento y al espacio libre de la carcasa. Este espacio es importante porque permite que el calor se disipe lejos de las áreas de contacto del rodamiento, por lo que si agrega demasiada grasa, puede causar sobrecalentamiento y falla prematura del rodamiento.
Por esta razón, una recomendación común es llenar entre el 20% y el 40% del espacio libre dentro del rodamiento, con porcentajes más pequeños típicamente especificados para aplicaciones de alta velocidad y bajo torque y porcentajes más altos típicamente especificados para aplicaciones de baja velocidad y alta carga. Para carcasas, también es aceptable llenar entre el 70% y el 100% del espacio libre si la aplicación implica bajas velocidades y un alto riesgo de contaminación.
Recuerde que el nivel de llenado inicial también se ve afectado por el método de relubricación elegido. Los métodos comunes de relubricación de rodamientos son la relubricación manual, la relubricación automática y la continua.
Relubricación manual Es conveniente para un funcionamiento ininterrumpido.
Relubricación automática evita la lubricación excesiva o insuficiente y generalmente se usa para componentes donde se deben lubricar múltiples puntos o ubicaciones de difícil acceso. Además, es la primera opción para operar equipos de forma remota y sin personal de mantenimiento.
Lubricación continua se utiliza en aplicaciones donde los intervalos de relubricación son demasiado cortos debido a los efectos adversos de la contaminación. En este caso, el llenado inicial de la carcasa será del 70%-100%, dependiendo de las condiciones de funcionamiento.
Consejos para el mantenimiento de rodamientos
El manejo y mantenimiento adecuados de los rodamientos prolongarán su vida útil y optimizarán su rendimiento. Utilice esta lista de verificación básica para reducir el tiempo, la mano de obra y los costos de mantenimiento.
Manejo de rodamientos: Manipule los rodamientos con cuidado para evitar rayar las superficies. Manipulelos siempre con las manos limpias y secas o utilice guantes de lona limpios. No toque los rodamientos con las manos grasientas o mojadas, ya que esto provocará rápidamente una contaminación.
Almacenamiento de rodamientos: Envuelva los rodamientos con papel resistente al aceite y guárdelos en un ambiente fresco, limpio, con baja humedad, libre de polvo, vibraciones y golpes. Después de manipular los rodamientos, colóquelos sobre una superficie limpia y seca para evitar la contaminación. No retire el rodamiento de su embalaje original hasta que llegue el momento de instalarlo y guárdelo plano en lugar de vertical.
Limpieza de rodamientos: Utilice siempre un disolvente o aceite de lavado no contaminado y evite limpiar los rodamientos con algodón o trapos sucios. Utilice un recipiente aparte para la limpieza y el lavado final de los rodamientos usados.
Instalación de cojinetes: Utilice técnicas y herramientas adecuadas para instalar rodamientos. Aproximadamente el 16 % de las fallas de los rodamientos se deben a una instalación incorrecta, así que asegúrese de evitar instalaciones que estén demasiado flojas o demasiado apretadas. Antes de la instalación, compruebe si todas las piezas están limpias y sin daños y si el lubricante se ha seleccionado correctamente. Si los rodamientos vienen directamente del embalaje, no los lave antes de la instalación.
No martille ni aplique fuerza directa al rodamiento o su pista exterior, ya que esto puede causar daños y desalineación de los componentes. Para rodamientos pequeños y medianos, generalmente se recomienda el montaje en frío o mecánico. El montaje térmico suele ser adecuado para rodamientos relativamente grandes, mientras que para rodamientos muy grandes puede recomendarse el montaje hidráulico.
Usa las herramientas adecuadas: Hay herramientas especializadas disponibles para instalar y quitar rodamientos: extractores de rodamientos, kits de herramientas de montaje, herramientas de engrase, calentadores de inducción y tuercas hidráulicas. Todos están hechos a medida para garantizar un ajuste adecuado y suave para minimizar el riesgo de daños en los rodamientos.
Comprobar rodamientos: Para evitar fallas en los rodamientos, es necesario verificarlos durante y después de la operación. Inspecciones sobre la marcha para comprobar la temperatura, el ruido y la vibración, y comprobar los lubricantes para determinar si es necesario reemplazarlos o reponerlos. Después de correr, revise el rodamiento y sus componentes para ver si hay algún cambio. El último capítulo de esta guía analiza las causas comunes de fallas de los rodamientos y sus soluciones.
Los rodamientos generalmente se pueden utilizar hasta el final de su vida útil por fatiga de rodadura, pero también pueden fallar prematuramente debido a un montaje, instalación, lubricación o manipulación inadecuados. Los principales modos de fallo y sus subcausas se describen en la norma ISO 15243 y se basan en daños visibles en las superficies de contacto de los elementos rodantes u otras superficies funcionales del rodamiento.
Estos modos de falla incluyen:
Fatiga, que puede ser inducida en la superficie o bajo la superficie.
Desgaste, incluido el desgaste abrasivo y adhesivo.
Corrosión, incluida la corrosión por humedad y la corrosión por contacto (las subcausas son la corrosión por contacto y el falso brinelling)
Corrosión galvánica, incluido voltaje excesivo y fuga de corriente.
Deformación plástica, incluyendo sobrecarga, indentación por desechos y indentación por manipulación.
Fractura y agrietamiento, incluyendo fractura forzada, fractura por fatiga y agrietamiento térmico.
Fatiga Es causado por tensiones repetidas en la superficie de contacto entre los elementos rodantes y la pista de rodadura, y conduce a cambios en la estructura del material. Se manifiesta como descamación o desconchado y es principalmente inducido por la superficie; la causa de este tipo de daño suele ser una lubricación insuficiente. La fatiga inducida por el subsuelo es rara y ocurre después de una operación prolongada. Para evitar tales daños, se deben verificar y ajustar según sea necesario el tipo y la condición de la grasa, así como las condiciones de sellado y carga.
Ropa Ocurre cuando entra material extraño fino en el conjunto del cojinete. Dicho material puede ser arena o partículas finas de metal provenientes del esmerilado o mecanizado, así como partículas de metal provenientes del desgaste de engranajes. Estas partículas extrañas pueden causar juego interno y desalineación, reduciendo la vida útil del rodamiento. Una solución para prevenir este tipo de daño es agregar sellos al conjunto de rodamientos o utilizar unidades de rodamientos con jaulas de polímero. Además, cambiar el tipo de grasa podría ayudar.
Corrosión Ocurre cuando agua o agentes corrosivos ingresan en grandes cantidades a las unidades de rodamiento. Cuando esto sucede, el lubricante ya no puede proporcionar la protección adecuada y, por lo tanto, se forma óxido. La corrosión por fricción ocurre cuando hay micromovimientos entre las superficies del rodamiento, bajo ciertas condiciones, por ejemplo cuando hay movimiento entre un anillo de rodamiento y un eje. Esto hace que pequeñas partículas se desprendan de la superficie. Cuando se exponen al oxígeno, las partículas se oxidan y dañan los rodamientos.
Erosión eléctrica Aparece cuando la corriente eléctrica pasa a través del rodamiento. Puede ser causado por dispositivos de retorno a tierra que no funcionan correctamente o por conexiones a tierra mal hechas al soldar.
Deformación plastica Puede ser causado por diferentes factores, como sobrecarga como resultado de cargas estáticas o de choque, o hendiduras por escombros o manipulación inadecuada. Un montaje incorrecto, golpes en los elementos rodantes, jaula o anillos, partículas extrañas que entran en la cavidad del rodamiento pueden provocar deformaciones plásticas.
Fractura y agrietamiento Puede ocurrir cuando hay una carga excesiva sobre el rodamiento, como resultado de un montaje o manejo inadecuado, o porque el tamaño y la capacidad del rodamiento no son adecuados para la aplicación. Este tipo de daño también puede manifestarse como agrietamiento térmico, que ocurre en el anillo interior o exterior cuando el movimiento deslizante provoca un alto calentamiento por fricción.
La siguiente tabla enumera algunas de las condiciones más comunes que se pueden observar en rodamientos dañados, así como las posibles causas y soluciones para este tipo de daños.
| Condición observada | Causa potencial de falla | Solución |
|---|---|---|
| Descamación de la superficie de la pista de rodadura | La descamación puede ser causada por una carga excesiva, una mala precisión del eje o de la carcasa, una mala instalación o la entrada de objetos extraños. | Si la carga es demasiado pesada, utilice un rodamiento de mayor capacidad. Si es necesario, utilice un aceite con mayor viscosidad o mejore el sistema de lubricación para formar una película protectora. |
| Pelado de las superficies rodantes. | Es probable que ocurra cuando la lubricación es deficiente o las superficies de las partes opuestas son rugosas. Puede convertirse en descamación. | Controle la rugosidad de la superficie y elija un mejor lubricante. |
| Descantillados en las nervaduras o superficies de las pistas de rodadura | Puede deberse a un mal montaje, una mala lubricación de los elementos rodantes o la interrupción de la película protectora en las superficies de contacto debido a una carga excesiva. | Mejorar el montaje, corregir la carga y seleccionar un lubricante adecuado. |
| Manchas en la superficie de la pista de rodadura | Los elementos rodantes se deslizan durante el movimiento y el lubricante no tiene las características adecuadas para evitar el deslizamiento. | Seleccione un lubricante o sistema de lubricación adecuado y verifique la holgura y la precarga. |
| La superficie de la pista de rodadura está desgastada y las dimensiones se reducen. | Mala lubricación, entrada de un objeto extraño o contaminación del lubricante con suciedad u objetos extraños. | Elija un lubricante o sistema de lubricación adecuado y mejore la eficiencia del sellado. |
| Cambios en el color y acabado de la superficie. | Una superficie de la pista de rodadura mate o descolorida puede indicar una lubricación deficiente, sobrecalentamiento o acumulación de aceite deteriorado. | Mejorar la eficiencia del sellado y el sistema de lubricación, eliminar el aceite con un solvente orgánico y pulir con papel de lija para eliminar las asperezas. |
| Hendiduras y huecos en la superficie de la pista de rodadura. | Probablemente causado por el ingreso de un objeto sólido o por partículas atrapadas. | Retire y mantenga alejados los objetos extraños, compruebe si hay descamaciones y mejore los procedimientos de manipulación. |
| Descantillado del aro interior, del aro exterior o de los elementos rodantes. | El desconchado puede deberse a una carga excesiva, una manipulación deficiente o objetos sólidos atrapados. | Verifique y mejore la carga y mejore la eficiencia del sellado. |
| Grietas en los anillos o elementos rodantes. | Carga excesiva, impacto o sobrecalentamiento. Un ajuste holgado también podría ser la causa. | Examinar y mejorar la carga y corregir el ajuste. |
| Óxido o corrosión de los anillos o elementos rodantes. | Humedad, entrada de agua o sustancias corrosivas o malas condiciones de embalaje y almacenamiento. | Mejorar la eficiencia del sellado, manipulación y almacenamiento. |
| Agarre de los anillos o elementos rodantes. | Mala disipación de calor debido a una mala lubricación o a un espacio libre demasiado pequeño. La causa también puede ser una carga excesiva. | Mejora la disipación del calor y la lubricación. Comprobar y mejorar la carga. |
| Preocupación de las pistas de rodadura | Demasiada vibración, un ángulo de oscilación pequeño o mala lubricación. | Los anillos interior y exterior se deben transportar por separado o se debe mejorar la lubricación. |
| Daño de las jaulas. | Carga excesiva, velocidad demasiado alta o gran fluctuación de velocidad, mala lubricación o alta vibración. | Mejorar las condiciones de carga, reducir la vibración y mejorar el sistema de lubricación. |
