La guía definitiva para aplicaciones de rodamientos de bolas

La guía definitiva para aplicaciones de rodamientos de bolas

Los rodamientos de bolas se utilizan en muchas máquinas con movimiento giratorio, desde ventiladores y motores de automóviles hasta grandes equipos médicos de precisión, lo que garantiza un funcionamiento suave y eficiente. Los rodamientos de bolas son rodamientos que cumplen tres funciones principales al mismo tiempo que facilitan el movimiento: transportar cargas, reducir la fricción y posicionar las piezas móviles de la máquina. Una buena comprensión de las aplicaciones de los rodamientos de bolas puede ayudarnos a comprender su importante papel a la hora de hacer que muchos sistemas mecánicos funcionen de manera eficiente.

Rodamientos de bolas Constan de cuatro componentes principales: anillo interior, anillo exterior, bolas (elementos rodantes) y jaula (separador de bolas). Los rodamientos de bolas utilizan el movimiento de rodadura de las bolas para reducir el contacto superficial y la fricción entre planos en movimiento. La rotación de las bolas da como resultado un coeficiente de fricción más bajo en comparación con las superficies planas que se frotan entre sí. Debido a que hay poco contacto superficial entre la bola y la pista, la capacidad de carga dimensional de los rodamientos de bolas es generalmente menor que la de otros rodamientos. El aro exterior del rodamiento de bolas se fija e instala en la máquina. La función de los elementos rodantes es transportar la carga y distribuirla por toda la pista de rodadura. Los elementos rodantes giran a una velocidad diferente que el anillo interior, pero giran alrededor del anillo interior. El separador actúa como barrera para evitar que las bolas choquen entre sí. El separador se encuentra entre las bolas.

Diseño de rodamientos de bolas

Los rodamientos de bolas pueden incluir una o hileras de bolas, según los requisitos de la aplicación. Los rodamientos de una sola hilera ofrecen mayor precisión y exactitud, pero generalmente deben instalarse en pares para distribuir las cargas de manera uniforme. Los rodamientos de bolas de doble hilera ahorran espacio porque no requieren un segundo rodamiento y pueden proporcionar mayores capacidades de carga, pero requieren una mejor alineación cuando se instalan. Los rodamientos de bolas de varias hileras se utilizan a veces en aplicaciones con requisitos de carga extremadamente altos. Los rodamientos de bolas también pueden equiparse con una brida o carcasa, que es la unidad que fija el rodamiento a la superficie de montaje. Esto simplifica la instalación y el posicionamiento axial y mejora la seguridad de los rodamientos. Hay diferentes tipos de unidades de soporte disponibles según la ubicación del rodamiento y las dimensiones de la superficie de montaje.

El papel de los rodamientos de bolas.

Como todos sabemos, rodamientos de bolas son una de las piezas mecánicas más utilizadas y se utilizan tanto en entornos domésticos como industriales, tales como: automóviles, electrodomésticos, bicicletas, motocicletas, taladros, motores, turbinas, equipos de oficina, equipos médicos, robots, etc. Como se mencionó anteriormente Esto se debe a que los rodamientos de bolas desempeñan tres funciones clave:

Carga de transporte

Cada rodamiento de bolas puede soportar una carga correspondiente. Por lo tanto, los rodamientos de bolas con hileras dobles o múltiples pueden soportar cargas más pesadas y seguir siendo duraderos. Los rodamientos tienen capacidades de carga estática y dinámica, que se reflejan en los límites de retención axial.

Reducir la resistencia a la fricción

En teoría, sólo los rodamientos magnéticos no experimentan fricción, mientras que los rodamientos de bolas pueden reducir en gran medida la resistencia a la fricción. Los rodamientos de bolas minimizan la fricción entre las dos pistas, pero aún se necesita algo de fricción para estabilizar una u otra pista. Permitir esta resistencia a la fricción reducida significa que también se reducen las temperaturas, las tasas de desgaste y la posibilidad de fallas de las piezas.

El papel de los rodamientos de bolas.

Posicionamiento de piezas mecánicas móviles.

En un sistema mecánico, siempre se necesitan “uniones” para conectar las piezas. Por ejemplo, en el caso de un componente giratorio como la horquilla de una bicicleta y sus ruedas, los rodamientos de bolas actúan como una articulación que mantiene unidos dos componentes del mecanismo (a veces con ejes diferentes).

A medida que evolucionan las fábricas, los equipos y la fabricación industrial, se necesitan diversas aplicaciones de rodamientos para reducir el tiempo, el espacio y el tiempo de inactividad. Los rodamientos de bolas pueden reducir significativamente el desgaste entre piezas, combinar eficazmente componentes móviles y estáticos sin operación manual y son capaces de transportar cargas específicas, lo que reduce en gran medida la posibilidad de fallas mecánicas.

Tipos de rodamientos de bolas

Los rodamientos de bolas funcionan transfiriendo carga desde el aro exterior a las bolas y luego al aro interior. Dado que la forma esférica de la bola sólo toca los anillos interior y exterior en puntos muy pequeños, la fricción es muy pequeña. Sin embargo, esto también puede convertirse en un gran problema si los rodamientos se utilizan incorrectamente. Dado que el área de contacto para una carga determinada es pequeña, la bola puede deformarse y dañar el rodamiento si se sobrecarga. Por tanto debemos entender los distintos tipos de rodamientos de bolas. Los rodamientos de bolas están disponibles en muchos diseños y aplicaciones diferentes, y sirven para aplicaciones industriales y tipos de carga específicos. Algunos tipos comunes de rodamientos de bolas incluyen:

Las ranuras de las pistas de rodadura de los rodamientos de bolas son muy profundas; los arcos de sus anillos interior y exterior son ligeramente mayores que el diámetro de la bola. Este diseño es ideal para aplicaciones de alta velocidad y puede manejar cargas radiales y axiales. Los rodamientos rígidos de bolas tienen baja fricción, baja temperatura y bajo ruido durante el funcionamiento, por lo que son adecuados para diversas industrias.

Rodamientos rígidos de bolas

Rodamientos axiales de bolas están diseñados para soportar cargas de empuje durante el funcionamiento a alta velocidad. Constan de tres partes: un anillo de asiento, un anillo de eje y un conjunto de jaula de bolas de acero. El anillo del eje que coincide con el eje se llama anillo del eje y el anillo de asiento que coincide con la carcasa se llama anillo de asiento. Según la situación de tensión, se dividen en rodamientos axiales de bolas unidireccionales y rodamientos axiales de bolas bidireccionales. Los rodamientos axiales de bolas unidireccionales pueden soportar cargas axiales unidireccionales. Los rodamientos axiales de bolas bidireccionales pueden soportar cargas axiales bidireccionales, en las que el anillo del eje coincide con el eje. La superficie de montaje del anillo del asiento es un rodamiento esférico, que tiene un rendimiento de autoalineación y puede reducir el impacto de los errores de instalación.

Rodamiento axial de bolas de doble efecto

Rodamientos de bolas de contacto angular tienen pistas de rodadura en los anillos interior y exterior, y los anillos interior y exterior pueden moverse entre sí a lo largo del eje del rodamiento. Este tipo de rodamiento es particularmente adecuado para cargas compuestas, es decir, cargas que actúan simultáneamente en las direcciones radial y axial. La capacidad de carga axial de los rodamientos de bolas de contacto angular aumenta con el aumento del ángulo de contacto α. Los ángulos de contacto más grandes proporcionan mayores capacidades de carga axial, mientras que los ángulos de contacto más pequeños aumentan las capacidades de velocidad. El ángulo de contacto es el ángulo entre la línea que conecta los puntos de contacto de la bola y la pista de rodadura en el plano radial y la línea vertical del eje del rodamiento. Los rodamientos de alta precisión y alta velocidad suelen tener un ángulo de contacto de 15 grados. Los rodamientos de contacto angular están disponibles en una hilera o en dos hileras. Una sola fila minimiza los problemas de oscilación y fricción, mientras que la doble fila evita múltiples problemas de rodamientos, como la coincidencia de diámetro y descentramiento.

Rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera

Cojinetes de sección delgada son en realidad un tipo de rodamiento rígido de bolas, diseñado para ofrecer la máxima economía en aplicaciones donde el espacio es limitado. Los rodamientos de sección delgada están disponibles en diseños abiertos y blindados con la menor diferencia posible entre los diámetros exterior e interior, manteniendo el conjunto estrecho y ligero. El uso de rodamientos de sección delgada mantiene la fricción baja, aunque la miniaturización de la carcasa reduce la capacidad de carga en comparación con los rodamientos de bolas estándar.

Rodamientos de sección delgada equivalentes a Kaydon

Rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto

El aro interior de este tipo de rodamiento está dividido en dos partes, lo que le da a la bola cuatro puntos de contacto con la pista de rodadura. Este diseño único permite que estos rodamientos soporten cargas axiales en ambas direcciones, así como cargas radiales y axiales simultáneamente. Diseñados para condiciones más duras, pueden soportar capacidades de carga más altas que los rodamientos de contacto angular. También eliminan la necesidad de múltiples rodamientos y ahorran espacio que los rodamientos de dos hileras. Estos rodamientos son los más adecuados para aplicaciones de velocidad baja a media con movimiento oscilatorio elevado.

Rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto

Los rodamientos de bolas alineables constan de dos filas de bolas, un anillo interior con dos ranuras profundas y un anillo exterior con una pista de rodadura esférica. Aunque su capacidad de carga es limitada, son capaces de corregir desajustes que se producen durante el funcionamiento. Esto los hace ideales para aplicaciones de eje largo como transmisiones o maquinaria textil. También se utilizan en una variedad de otras aplicaciones debido a su bajo coeficiente de fricción, bajos requisitos de mantenimiento y rendimiento a alta velocidad.

Alinear rodamientos de bolas

Precisión rodamientos de bolas en miniatura están construidos para proporcionar un rendimiento muy mejorado para aplicaciones exigentes. Los materiales y la construcción óptimos mejoran los niveles de rendimiento a altas velocidades y condiciones desafiantes. Normalmente se utilizan donde se requiere alta precisión, rigidez, reducción de ruido, longevidad o fricción reducida, como en las industrias aeroespacial, robótica o médica.

Rodamientos de bolas en miniatura

Los rodamientos de bolas están fabricados de diversos materiales, incluidos acero, cerámica o plástico. Estos tipos de rodamientos de bolas se diferencian en la velocidad de funcionamiento, las temperaturas que pueden alcanzar y otras características relevantes para el propósito del rodamiento de bolas. Comprender las ventajas y desventajas de cada material le permitirá tomar una decisión informada cuando necesite rodamientos de bolas.

Cojinetes de acero

Los rodamientos de acero utilizan componentes hechos enteramente de acero o aleaciones de acero que contienen trazas de otros elementos en su composición. Son ideales para manipular cargas muy grandes y al mismo tiempo lograr altas velocidades de rotación al girar. Los rodamientos de bolas de acero pueden proporcionarle mediciones muy precisas porque están fabricados con alta precisión. Sus propiedades se pueden utilizar en automóviles, motocicletas, bicicletas, cribas vibratorias, transportadores, etc. Desafortunadamente, los materiales que contienen acero pueden causar corrosión en presencia de agua o gas, lo que cambia la composición química del propio acero. Cuando estos tipos de rodamientos de bolas se utilizan en la fabricación y en otros entornos hostiles, también pueden ser muy pesados ​​y ruidosos.

rodamientos de acero

Los rodamientos de acero también requieren una lubricación constante del metal de acero para que sigan funcionando de manera eficiente. Si no se mantienen adecuadamente, los rodamientos pueden fallar y no cumplir con su vida útil esperada. Los fabricantes producen y venden rodamientos de bolas de acero en diferentes estilos. Puede comprar rodamientos de barras con un mayor contenido de carbono que estén tratados térmicamente o endurecidos mediante otros métodos. Las variaciones en el contenido de carbono en los rodamientos de acero pueden afectar su rendimiento.

Rodamientos de bolas de cerámica

Rodamientos de bolas de cerámica A menudo se fabrican como “rodamientos híbridos” que utilizan un aro exterior, un aro interior y una jaula de acero, mientras que la bola en sí está hecha de cerámica. Las propiedades cerámicas les permiten operar a rápidas rotaciones por minuto mientras mantienen bajas temperaturas de funcionamiento y limitan el ruido que producen. Estos diseños híbridos de cerámica y acero pueden resultar dañados por la corrosión, pero las bolas de cerámica en sí son menos susceptibles a la corrosión que los materiales de acero y son duraderas y más livianas que los rodamientos de bolas de acero. Los rodamientos de bolas cerámicos se pueden utilizar en aplicaciones eléctricas donde los rodamientos de bolas de acero no se pueden utilizar porque los rodamientos de bolas cerámicos no conducen electricidad, pero también son muy caros. Los rodamientos de bolas cerámicos pueden soportar altas temperaturas, lo que les permite funcionar a velocidades más altas.

Rodamientos de bolas de cerámica

Los rodamientos de bolas cerámicos son 40% más ligero que los rodamientos de bolas de acero. Los ingenieros suelen fabricarlos con óxido de circonio, carburo de silicio y nitruro de silicio para lograr estas propiedades químicas y físicas. Se utilizan en rodamientos angulares, rodamientos de empuje, rodamientos de chumacera, rodamientos de agujas y rodamientos de rodillos. Los materiales cerámicos pueden ser más resistentes que el acero, pero generalmente son más duros que los materiales con rodamientos de bolas.

Rodamientos de bolas de plástico

Innovaciones recientes han producido rodamientos de bolas de plástico que utilizan anillos y jaulas de plástico y pueden presentarse en forma de bolas de plástico, vidrio o acero inoxidable. Los materiales de bolas más comunes para los rodamientos de bolas de plástico son bolas de acero inoxidable o bolas de vidrio. Los rodamientos de bolas de plástico con bolas de vidrio son una buena opción cuando no se puede utilizar metal. Tienen una alta resistencia química y son más ligeras que las bolas de acero. La mayoría de los rodamientos de bolas de plástico son autolubricantes, livianos, resistentes a la corrosión y de funcionamiento silencioso. Desafortunadamente, los rodamientos de bolas de plástico no pueden soportar altas temperaturas como otros rodamientos de bolas y, a veces, no pueden soportar cargas tan altas como ellos.

Rodamientos de bolas de plástico

Reemplazo de rodamientos de bolas

Los rodamientos de bolas deben inspeccionarse cuando hayan alcanzado su vida útil prevista o muestren signos de degradación del material. Algunos síntomas de rodamientos de bolas defectuosos podrían ser ruido excesivo o sobrecalentamiento. En el caso de rodamientos abiertos, primero evalúe el estado del lubricante, luego retire las bolas de las pistas y limpie a fondo las superficies. Las superficies deben limpiarse e inspeccionarse cuidadosamente para detectar desgaste o anomalías. En el caso de rodamientos de bolas permanentemente a prueba de polvo o sellados, proporcione el par inicial y observe que el rodamiento gira libremente. Reemplace los rodamientos dañados según los resultados de las inspecciones adecuadas.

Reemplazo de rodamientos de bolas

Aplicaciones de rodamientos de bolas

Los rodamientos de bolas son muy importantes en la mayoría de las actividades diarias. El tipo de rodamiento de bolas más utilizado se utiliza en equipos comunes de los que la gran mayoría de las personas depende en gran medida en su vida diaria.

Uno de los usos más típicos de los rodamientos de bolas es en el campo del transporte, ya que todos los modos de transporte dependen de ruedas o piezas giratorias. Un uso común de los rodamientos de bolas es en las ruedas de automóviles, motocicletas, bicicletas y patinetas. Asimismo, se encuentran en vehículos eléctricos, sillas de ruedas y cualquier otra aplicación que utilice la rotación de las ruedas. En los vehículos autónomos los rodamientos de bolas son absolutamente imprescindibles. El número mínimo de rodamientos en un automóvil es 36, y la mayoría de los modelos tienen rodamientos de bolas. Los rodamientos de bolas se utilizan en cajas de cambios, ruedas, motores, transmisiones, compresores de aire acondicionado, suspensiones, etc. Como puedes imaginar, también son vitales para la fabricación de aviones, así como de cualquier otro tipo de vehículo.

Presión en

Electrodomésticos

Una casa promedio tiene al menos 15 electrodomésticos diferentes que usan rodamientos, y esa es una estimación conservadora. Los rodamientos de bolas se utilizan comúnmente en refrigeradores, aires acondicionados, hornos, lavavajillas, generadores, lavadoras y secadoras, microondas, licuadoras, ventiladores de techo, aspiradoras, procesadores de alimentos e incluso cajones de cocina o baño.

Electrodomésticos

Dispositivo personal

Además de los típicos electrodomésticos, muchos dispositivos personales también contienen rodamientos. Esto puede incluir ventiladores de computadora, consolas de juegos, equipos de ejercicios, patinetas, etc. Aunque es posible que no interactúe directamente con los rodamientos con frecuencia, depende de ellos para la mayoría de las tareas rutinarias. Si utiliza algún equipo eléctrico, es probable que utilice rodamientos de bolas. Incluso en artículos básicos, como los teléfonos móviles, se utilizan rodamientos de bolas para facilitar el movimiento de rotación.

Dispositivo personal

Fabricación e Industria

La fabricación es absolutamente inseparable de los rodamientos de bolas. Los rodamientos de bolas son necesarios en la fabricación de equipos de procesamiento de alimentos, fabricación de moldes y producción de productos de papel, así como en casi todos los productos de consumo imaginables. Se utiliza una amplia variedad de rodamientos de bolas en equipos agrícolas utilizados en producción, embalaje y transporte. Los rodamientos de bolas en equipos de construcción se utilizan en la construcción de todas las casas y edificios donde vivimos y trabajamos.

Fabricación e Industria

Motor: Los rodamientos de bolas mejoran el funcionamiento del motor y mejoran la eficiencia del combustible.
Ruedas: Soportan el peso del vehículo y aseguran un suave giro de las ruedas.
Transmisión: Dentro de la transmisión, los rodamientos de bolas facilitan transiciones de marcha suaves.

Rodamiento de bolas para automóvil

Industria aeroespacial

Motores de aeronaves: los cojinetes permiten una rotación constante del rotor, lo cual es fundamental para la seguridad de las aeronaves.
Tren de Aterrizaje: Aseguran un movimiento suave durante el despegue y el aterrizaje.
Sistemas de control: Los rodamientos de bolas son fundamentales para el funcionamiento preciso de los mecanismos de control de las aeronaves.

Industria aeroespacial

Brazos robóticos: los cojinetes de sección delgada garantizan un movimiento preciso y controlado durante tareas como la soldadura.
Articulaciones: En los robots, los rodamientos de bolas permiten un movimiento suave y natural.

Industria de robots

Herramientas quirúrgicas: los cojinetes de los instrumentos quirúrgicos permiten un movimiento suave y preciso durante la cirugía.
Escáneres médicos: los escáneres de resonancia magnética y tomografía computarizada utilizan rodamientos de bolas para una rotación suave y precisa, lo que garantiza imágenes de diagnóstico claras.
Prótesis: Los rodamientos de bolas en las prótesis brindan a los usuarios un movimiento más suave y natural, mejorando su movilidad.

Dispositivo médico

Este blog profundiza en la pregunta: "¿Cuáles son las directrices para las aplicaciones de rodamientos de bolas?", mostrando su amplia gama de aplicaciones en diferentes industrias. Los rodamientos de bolas son componentes críticos en muchas aplicaciones comerciales, industriales y científicas, ya que permiten una rotación con una fricción extremadamente baja y una alta durabilidad. Elegir el rodamiento adecuado para su aplicación requiere una cuidadosa consideración de la velocidad, las condiciones de carga y la temperatura para evitar fallas prematuras en los rodamientos de bolas. Los rodamientos de bolas fabricados por Aubearing son conocidos por su construcción de calidad y excelentes características de rendimiento, lo que los convierte en proveedores de rodamientos para diferentes industrias en más de 50 países de todo el mundo, desde dispositivos portátiles hasta equipos médicos y motores de alta potencia.