1.2 TIPOS DE RODAMIENTOS
·
Rodamientos de Bolas
Los
Rodamientos de Bolas utilizan bolas como elementos rodantes. Su característica
principal son los puntos de contacto entre las bolas y las pistas de rodadura;
estos rodamientos pueden trabajar a grandes velocidades, pero no pueden
soportar grandes cargas.
·
Rodamiento Rígidos de Bolas
Los
rodamientos más utilizados son los rodamientos rígidos de
bolas. Gracias a su diseño simple, son fáciles de mantener y no son tan
sensibles a las condiciones de funcionamiento, por lo que se utilizan en una
amplia gama de aplicaciones diferentes.Además de las fuerzas radiales, absorben
fuerzas axiales en ambas direcciones. Su par de giro bajo también los hace
adecuados para altas velocidades. veáse
la ilustración 1.
Ilustración 1 Rodamiento
Rigido de bolas.
·
Rodamiento de Bolas de Contacto Angular
Los rodamientos
de bolas de contacto angular se caracterizan por un ángulo de contacto.
Esto significa que las fuerzas se transfieren desde un camino de rodadura a
otro en un ángulo particular.
Los rodamientos
de bolas de contacto angular, por lo tanto, son adecuados para cargas
combinadas, en que, además de las fuerzas radiales, también deben transferirse
elevadas fuerzas axiales. veáse la ilustración 2
Ilustración 2 Bolas de
Contacto Angular.
·
Rodamientos de Bolas Autoalineables
Los
rodamientos de bolas autoalineables se componen de una fila doble de bolas
guiadas por una jaula y una pista de anillo interior de dos hileras, pero
tienen una característica especial, el anillo de rodadura de anillo exterior
esférico continuo que permite que el complemento de anillo / bola interno gire
dentro del anillo exterior. Esto es lo que permite un grado de auto alineación
en la aplicación.
Este
tipo de rodamiento se recomienda cuando la alineación del eje y la carcasa
(desalineación) son un problema y el eje podría desviarse. Los rodamientos de
bolas autoalineanbles son los más adecuados para-absorber las fuerzas radiales.
veáse la ilustración 3.
Ilustración 3 rodamientos de
bolas autoalineables
·
Rodamientos de Bolas de Empuje
Los
rodamientos de bolas de empuje consisten en dos discos de rodamiento con pistas
de rodadura para las bolas.
Los
rodamientos de bolas de empuje se desarrollaron únicamente para-absorber
fuerzas axiales en una direccion, lo que significa que pueden ubicar el eje
axialmente en una dirección, veáse la ilustración 4.
Ilustración 4
Rodamiento Rodamientos de Bolas de Empuje.
·
Rodamientos de Rodillos
Los rodamientos de rodillos se caracterizan
por soportar una mayor capacidad de carga a comparación con los
rodamientos de bolas del mismo tamaño; sin embargo, la tolerancia a la
velocidad es menor que en un rodamiento de bolas, debido a la mayor fricción de
la línea de contacto.
·
Rodamientos de Rodillos Esféricos
Los rodamientos
de rodillos esféricos son muy robustos y funcionan con el mismo principio
que los rodamientos autolineables, con la excepción de que utilizan rodillos
esféricos en lugar de rodillos de bolas que permiten soportar cargas más altas.
Esto puede compensar los desalineamientos entre el eje y el alojamiento.Los
rodamientos de rodillos esféricos son adecuados para absorber altas cargas
radiales y cargas axiales moderadas. veáse la
ilustración 5.
Ilustración 5 Rodamientos de
Rodillos Esféricos
·
Rodamientos de Rodillos Cilíndricos
Los rodamientos
de rodillos cilíndricos utilizan contacto de línea entre los elementos
rodantes y las pistas de rodadura, lo que optimiza la distribución de
factores de tensión en el punto de contacto.
Esta
disposición significa que los rodamientos de rodillos cilíndricos tienen una
carga radial muy alta.
Dependiendo
del diseño, también pueden transmitir cantidades limitadas de carga axiales. veáse la
ilustración 5.
Ilustración 6
Rodamientos de Rodillos Cilíndricos
Si se reemplazan las bolas esféricas por rodillos
cilíndricos, con los cambios correspondientes en el diseño de las pistas, se
obtiene una mayor capacidad de carga radial.
El patrón de contacto entre un rodillo y su pista
es, teóricamente, y se convierte en una forma rectangular a medida que los
miembros se deforman bajo la carga.
Los valores resultantes del esfuerzo de contacto
son menores que en rodamientos de bolas de igual tamaño, lo cual permite que
los rodamientos más pequeños puedan soportar determinada carga, o un rodamiento
de determinado tamaño puede soportar mayor carga.
La capacidad de carga de empuje es mala, porque
cualquier carga de empuje se aplicaría al costado de los rodillos, lo cual
causa fricción y no movimiento verdadero de rodadura. Se recomienda no aplicar
carga de empuje.
Los rodamientos de rodillos son bastante anchos,
por lo común, y en consecuencia tienen poca capacidad de adaptarse a los
desalineamientos angulares. veáse la ilustración 7.
Ilustración 7 Rodamiento de
rodillos cilíndricos, (NSK Corporation, Ann Arbor, MI).
·
Rodamientos de Rodillos Cónicos
Los rodamientos
de rodillos cónicos tienen pistas de rodadura cónicos en los anillos
interior y exterior, con rodillos cónicos dispuestos entre ellos.
Debido
al ángulo de contacto, los rodamientos de rodillos cónicos pueden absorber
altas fuerzas radiales y axiales en una dirección.
Los
rodamientos de rodillos cónicos a menudo se combinan en parejas para soportar
fuerzas axiales en ambas direcciones. veáse la ilustración 8.
Ilustración 8
Rodamientos de Rodillos Cónicos
·
Rodamientos de Agujas
Los rodamientos
de agujas son un tipo especial de rodamiento de rodillos
cilíndricos que contienen elementos rodantes delgados y
largos, conocidos como rodillos de agujas. La relación de diámetro a
longitud esta entre 1:3 y 1:10. veáse la
ilustración 9.
Los
rodamientos de rodillos de agujas tienen una alta capacidad de carga y
sólo son adecuados para fuerzas radiales.
Los
rodamientos de agujas son en realidad rodamientos de rodillos, pero sus
rodillos tienen mucho menor diámetro. veáse la
ilustración 10.
Es
el caso típico, se requiere un espacio radial menor, para que los rodamientos
de agujas soporten determinada carga, que en cualquier otro tipo de cojinete
con contacto de rodadura. Eso facilita el diseño de su incorporación en muchos
tipos de equipos y componentes, tales como bombas juntas universales,
instrumentos de precisión y electrodomésticos.
El
seguidor de leva de la es otro ejemplo donde la operación antifricción de los
rodamientos de agujas se puede incorporar, y se requiere poco espacio radial. Como
con otros rodamientos de rodillos, las capacidades de empuje y desalineamiento
son malas
Ilustración 9
Rodamientos de Agujas
Ilustración 10 Rodamiento
de agujas (McGill Manufacturing Co., Inc., Bearing Division, Valparaiso, IN)
·
Rodamiento de una hilera de bolas y
ranura profunda.
A veces se le llama rodamiento Conrad a este tipo
de rodamientos, y tiene las características que imagina la mayoría de las
personas al escuchar el término rodamiento de bolas. veáse la
ilustración 11.
pista interior entra en el eje casi siempre con
presión en el asiento del rodamiento. con un ajuste de interferencia pequeña,
para asegurar que gire con el eje. Los elementos rodantes esféricos, o bolas,
ruedan en una ranura profunda, tanto en la pista interior como en la exterior.
Se mantienen las distancias entre las bolas con los
retenes o "jaulas”. Si bien están diseñadas principalmente para tener
capacidad de carga radial. la ranura profunda permite soportar una carga de
empuje bastante apreciable. La carga de empuje se aplicaría a un lado de la
pista interior, mediante un hombro en el eje.
Esa carga pasaría por el lado de la ranura, a la
bola, al lado opuesto de la pista externa, y por último a la caja.
El radio de la bola es un poco menor que el radio
de la ranura, para permitir la rodadura libre de las bolas. El contacto entre
una bola y la pista se da en ese punto, teóricamente, pero en realidad es un
área pequeña circular, por la deformación de los elementos.
Ya que la carga se soporta sobre un área pequeña,
se presentan esfuerzos de contacto locales muy altos. Para incrementar la
capacidad de un rodamiento de una sola hilera, debería usarse un rodamiento con
mayor número de bolas, o bolas mayores que trabajen en pistas de mayor
diámetro.
Ilustración 11 Rodamiento de
una hilera de bolas y ranura profunda (NSK Corporation, Ann Arbor, MI).
·
Rodamiento
con doble hilera de bolas y ranura profunda.
Si se agrega una segunda hilera de bolas se
incrementa la capacidad de carga radial de estos rodamientos, porque hay más
bolas que comparten la carga, en comparación con los de una sola hilera de
bolas.
Así, se puede soportar una carga mayor en el mismo
espacio, o determinada carga puede ser soportada en un espacio menor.
El mayor ancho de los cojinetes con doble hilera de
bolas suele afectar de forma adversa la capacidad de desalineamiento. veáse
la ilustración 12.
Ilustración 12 Rodamiento con doble hilera de bolas y ranura profunda, (NSK
Corporation, Ann Arbor, MI).
·
Rodamiento de bolas con contacto angular.
Un lado de cada pista, en un rodamiento de contacto angular, es más
alto, para permitir la adaptación a mayores cargas de empuje en comparación con
los rodamientos normales con una hilera de bolas y ranura profunda.
El esquema de la figura muestra el ángulo preferido de la fuerza
resultante (carga radial y de empuje combinadas), y los rodamientos comerciales
tienen ángulos de 15° a 40°. veáse la ilustración 13.
Ilustración 13 Rodamiento de
bolas con contacto angular, (NSK Corporation, Ann Arbor, MI).
1.3 AJUSTES
La tabla 1, donde se muestra la clasificación de
cojinetes de bolas de ranura profunda y de contacto angular de una fila, serie
02, incluye los diámetros de los hombros recomendados para el asiento del árbol
del anillo interior y el diámetro del hombro del anillo exterior, denotados por
dS y dH, respectivamente.
Es probable que el hombro del árbol sea mayor que
dS, pero no lo suficiente para obstruir el anillo.
Es importante mantener la concentricidad y la
perpendicularidad con la línea central del árbol; para ese extremo, el diámetro
del hombro será igual o mayor que dS.
El diámetro del hombro del alojamiento dH debe ser igual
o menor que dH para mantener la concentricidad y la perpendicularidad con el
eje del diámetro del alojamiento. Ni el hombro del árbol ni los rasgos del alojamiento
tienen que permitir la interferencia con el movimiento libre del lubricante a
través del anillo del cojinete.
En un cojinete de rodillos cónicos, el diámetro del
hombro del alojamiento de la copa será igual o menor que Db.
El hombro del árbol para el cono debe ser igual o mayor
que db. Además, no debe impedirse el flujo libre del lubricante mediante la
obstrucción de algunos de los anillos. En la lubricación por salpicadura, que
es común en reductores de velocidad, el lubricante se deposita en la cubierta
del alojamiento (parte superior) y su trayectoria se dirige, mediante
nervaduras, hacia un cojinete.
En el montaje directo, un cojinete de rodillos
cónicos bombea aceite de afuera hacia adentro. Se necesita proporcionar un
conducto de aceite hacia el lado exterior del cojinete.
El aceite regresa al colector como consecuencia de
la acción de bombeo del cojinete. Con un montaje indirecto, el aceite se dirige
hacia el anillo interior, mientras que el cojinete lo bombea hacia el lado
exterior. Se tiene que proporcionar un conducto para el aceite desde el lado
exterior hacia el colector.
Si se aplicara la fuerza a través de la pista
exterior, la carga sería transferida a la pista interior, pasando por los
elementos rodantes. Debido a la pequeña área de contacto, es probable que esa
transferencia de fuerzas cause grandes esfuerzos en algún elemento y que
rebasen su ca pacidad de carga estática. Se causaría brinelado, junto con el
ruido y el desgaste acelerado que se manifiestan en esta condición. Para los
rodamientos grandes, para expandir su diámetro y mantener en valores razonables
las fuerzas de instalación.
El desmontaje de los rodamientos, cuando se desea
volver a usarlos, se debe realizar con precauciones parecidas. Existen
extractores de rodamientos disponibles para facilitar esta tarea.
|
Tabla 1
Dimensiones y clasificaciones de carga para cojinetes de bolas de contacto
angular, de una fila, serie 02, de ranura profunda
1.4 TOLERANCIAS
En la industria de los
rodamientos se reconocen varias clases distintas de tolerancias, para adaptarse
a las necesidades de una gran variedad de equipos que usan cojinetes con
contacto de rodadura. En general, y naturalmente, todos los rodamientos son
elementos de máquina de precisión y deben tratarse como tales. Como se indicó
antes, el intervalo general de tolerancias es del orden de unas cuantas
diezmilésimas de pulgada. Las clases estándar de tolerancia las define la ABEC
y se mencionan a continuación.
ABEC:
Rodamientos normales radiales, de bolas y rodillos.
ABEC
3: Rodamientos de bolas de semiprecisión, para instrumentos.
ABEC
5: Rodamientos de bolas y de rodillos de semiprecisión.
ABEC
5P: Rodamientos de bolas de precisión para instrumentos.
ABEC
7: Rodamientos radiales de bolas, de alta precisión.
ABEC
7P: Rodamientos de bolas de alta precisión, para instrumentos.
En
la mayoría de las aplicaciones en maquinaria se usarían las tolerancias ABEC 1,
cuyos datos suelen aparecer en los catálogos. Los husillos de máquinas
herramienta, que requieren tener un funcionamiento extrauniforme y exacto,
usalan las clases ABEC 50 ABEC 7.
Las
clases de tolerancia y los valores correspondientes para determinadas
características de tolerancia se especifican en las normas ISO 492 (para los
rodamientos radiales) e ISO 199 (para los rodamientos axiales).
En
2014, esas normas se alinearon con las normas generales ISO GPS
(especificaciones geométricas de productos) como la ISO 1101 y la ISO 5459.
Para obtener más información sobre las normas ISO 492 e ISO 199, y los cambios
realizados a sus ediciones anteriores, consulte la Plataforma de capacitación
virtual SKF (skf.com/go/17000-learnGPS).
Existen
tres clases de tolerancia comunes para los rodamientos de bolas y de rodillos
SKF (tabla 2). Las secciones de productos para los distintos tipos de
rodamientos proporcionan información sobre el cumplimiento de las clases de
tolerancia aplicables. No siempre puede determinarse la clase de tolerancia de
un rodamiento a partir de sus sufijos de designación. En los casos en que la
clase de tolerancia es estándar para el rodamieto, no se especifica en los
sufijos de designación. Para obtener información sobre rodamientos SKF con una
clase de tolerancia mejor que la clase 5, consulte el catálogo
Tabla 2 de SKF
Rodamientos de superprecisión o
skf
com/super-precision
Tabla 3 Tolerancias
normales para rodamientos radiales, excepto los rodamientos de rodillos cónicos
Tabla 4 Tolerancias de
clase P6 para rodamientos radiales, excepto los rodamientos de rodillos cónicos
Tabla 5 Tolerancias de
clase P5 para rodamientos radiales, excepto los rodamientos de rodillos cónicos
Aro interior
|
Tabla 6 Tolerancias
normales y de clase CL7C para rodamientos de rodillos cónicos métricos
Tabla 7 Tolerancias de
clase CLN1) para rodamientos de rodillos cónicos métricos Aro interior, ancho
del rodamiento y ancho de los aros
Tabla 8 Tolerancias de
clase P5 para rodamientos de rodillos cónicos
Símbolos
para las tolerancias Los símbolos para las tolerancias que se utilizan cumplen
las normas ISO 492 e ISO 199 y se explican en la tabla, Los símbolos se
refieren, por lo general, a tolerancias dimensionales, solo Kia, Kea, Sd, SD,
Sia y Sea se refieren a tolerancias geométricas
1.5 APLICACIONES ESPECÍFICAS DE
RODAMIENTOS.
Se fabrican muchos cojinetes para propósitos específicos
y también para clases particulares de maquinaria. Los más característicos son:
o
Cojinetes para instrumentos: son de
alta precisión y se fabrican en acero inoxidable y materiales resistentes a las
altas temperaturas.
o
Cojinetes que no son de precisión: por
lo regular se fabrican sin separador y algunas veces tienen pistas hechas por
estampado de lámina de metal o de construcción dividida.
o
Bujes de bolas; permiten movimiento de
rotación o deslizamiento, o ambos.
o
Cojinetes con rodillos flexibles.
El cojinete de una fila de ranura profunda estará sujeto
a carga radial, así como a cierta carga de empuje. Las bolas se introducen en
las ranuras, desplazando el anillo interior a una posición excéntrica. Las bolas
se separan después de la carga, para insertar a continuación el separador. La
utilización de una ranura de llenado en los anillos interior y exterior permite
que se inserte un mayor número de bolas, lo que incrementa la capacidad de
carga.
El cojinete de
contacto angular proporciona una capacidad de empuje mayor. Todos estos
cojinetes se pueden conseguir con guardas en uno o en ambos lados. Las guardas
no constituyen un cierre completo, pero sí ofrecen una medida de protección
contra el polvo y la suciedad.
Sistemas vibratorios tales como pantallas de vibración,
excitadores, trituradoras y molinos, son algunas de las aplicaciones más
exigentes de los rodamientos. Actualmente, los rodamientos de rodillos a rótula
para aplicaciones vibratorias están disponibles en stock con forma cilíndrica o
agujero cónico de Ø40 mm a Ø240 mm. Particularmente adecuados para operar a
altas velocidades, estos productos son capaces de soportar fuertes fuerzas
centrífugas y aceleraciones radiales que esfuerzan especialmente la jaula
normalmente de acero.
El propósito de un cojinete es soportar una carga y al
mismo tiempo permitir el movimiento re- lativo entre dos elementos de una
máquina. Los cojinetes se fabrican para soportar cargas radiales puras, cargas
de empuje puras o una combinación de ellas.
Los
rodamientos descritos fueron diseñados para soportar cargas radiales, o una
combinación de cargas radiales y cargas de empuje. Muchos proyectos de diseño
de máquinas se requieren un cojinete que sólo resista cargas de empuje; se
dispone de varios tipos de rodamientos estándar para empuje (o de carga axial)
en el comercio. Se usan los mismos tipos de elementos rodantes: bolas
esféricas, rodillos cilíndricos y rodillos cónicos. La mayoría de los
rodamientos de carga axial pueden tomar poca o ninguna carga radial En ese
caso, el diseño y la selección de esos rodamientos dependen sólo de la magnitud
de la carga de empuje y de la duración de diseño. Los datos de la capacidad
básica de carga dinámica y de la capacidad básica de carga estática.
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