Especificaciones de Rodamientos

ESPECIFICACIONES DE RODAMIENTOS

RODAMIENTOS

Podemos definir rodamientos como el conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior, el rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre este y se mueve sobre el cual se apoya.

Los rodamientos se denominan también cojinetes no hidrodinámicos. Teóricamente, estos cojinetes no necesitan lubricación, ya que las bolas o rodillos ruedan sin deslizamiento dentro de una pista. Sin embargo, como la velocidad de giro del eje no es nunca exactamente constante, las pequeñas aceleraciones producidas por las fluctuaciones de velocidad producen un deslizamiento relativo entre bola y pista. Este deslizamiento genera calor. Para disminuir esta fricción se lubrica el rodamiento creando una película de lubricante entre las bolas y la pista de rodadura.

Las bolas, en su trayectoria circular, están sometidas alternativamente a cargas y descargas, lo que produce deformaciones alternantes, que a su vez provocan un calor de histéresis que habrá que eliminar. Dependiendo de estas cargas, el cojinete se lubricará simplemente por grasa o por baño de aceite, que tiene mayor capacidad de disipación de calor.

CLASIFICACIÓN DE LOS RODAMIENTOS.

Desde el punto de vista cine mático, pueden clasificarse en tres categorías:

1. Rodamientos para cargas radiales. Pueden soportar preferentemente cargas dirigidas en la dirección perpendicular al eje de rotación.

2. Rodamientos para cargas axiales. Pueden soportar cargas que actúen únicamente en la dirección deleje de rotación. A su vez pueden ser: rodamientos de simple efecto, que pueden recibir cargas axiales en un sentido, y rodamientos de doble efecto, que pueden recibir cargas axiales en ambos sentidos

3. Rodamientos para cargas mixtas.

 Pueden soportar esfuerzos radiales, axiales o ambos combinados.

Podríamos decir que dentro de estas tres categorías se ramifican una gran variedad de rodamientos, podríamos decir que los siguientes son los más utilizados en la maquinaria.

Características de los diferentes tipos de rodamientos

1) Rodamientos rígidos de bolas: 

Estos rodamientos son de uso general, ya que pueden absorber cargas radiales y axiales en ambos sentidos, así como las fuerzas resultantes de estas cargas combinadas; a su vez, pueden operar a elevadas velocidades.

Estos rodamientos no son desmontables ni auto alineadles, por lo que requieren una perfecta alineación del asiento del soporte. Existen varios tipos de estos rodamientos: rodamientos rígidos de bolas desmontables, rodamientos rígidos de bolas con ranura circunferencial en el anillo exterior para poder fijarlos axialmente mediante arandelas de retención, rodamientos rígidos de bolas con agujero cónico, rodamientos rígidos de dos hileras de bolas, etc.

Se fabrican rodamientos pre lubricados con tapas de obturación que impiden la entrada de elementos extraños y previenen la salida de la grasa. El sello de estos rodamientos consiste en un anillo de caucho sintético moldeado a una platina de acero, incorporado al anillo exterior.

Hay dos tipos de rodamientos sellados: uno usa sellos de contacto con el anillo Interior, presentando una excelente y efectiva protección contra la entrada de polvo; y el otro usa sellos de no-contacto con el anillo interior, siendo apropiado en las aplicaciones que requieren un bajo par de operación. 

También se fabrican rodamientos de bolas de máxima capacidad con ranuras de llenado en los anillos interior y exterior. Estos rodamientos disponen de más bolas de acero que los tipos estándar, presentando una capacidad de carga dinámica entre un 20% y un 35%mayor. Debido a las ranuras de llenado, no son apropiados para aplicaciones con cargas axiales pesadas, sino, únicamente, en aplicaciones donde la carga radial es predominante o única.

2) Rodamientos de bolas a rotula: 

Este tipo de rodamientos dispone de dos hileras de bolas. La pista de rodadura del anillo exterior forma una superficie esférica común para las dos hileras de bolas, y su centro es coincidente con el del rodamiento; por su parte, el anillo interior tiene dos pistas de rodadura, una para cada hilera de bolas.

De esta forma, el anillo interior junto con las bolas de acero y la jaula porta bolas pueden oscilar sobre el anillo exterior, adaptándose automáticamente a un posible des alineamiento que pudiera presentar el árbol.

Según lo anterior, este tipo de rodamientos se utiliza cuando se prevén flexiones o desalineaciones del árbol con respecto al alojamiento del soporte.

La capacidad de carga axial es limitada, en consecuencia, no son apropiados para aplicaciones con cargas axiales elevadas.

3) Rodamientos de bolas con contacto angular:

 En este tipo de rodamientos, la línea que une los puntos de contacto de las bolas de acero con los anillos interior y exterior, forma un ángulo con la línea que define la dirección radial, llamado ángulo de contacto. Este ángulo es de 30º, a un que existen rodamientos que tienen un ángulo de contacto de 40º y otros de 15º (estos últimos para elevadas velocidades).

En adición a las cargas radiales, pueden soportar grandes cargas axiales en un sentido; en consecuencia, se suelen disponer dos a dos en posición simétrica para soportar cargas axiales en los dos sentidos (apareada espalda a espalda, o a pareado cara a cara); también se pueden disponer en montaje apareado en serie (Tándem) para cargas radiales y axiales elevadas en un solo sentido.

Existen rodamientos de doble hilera de bolas con contacto angular y rodamientos de una hilera de bolas con cuatro puntos de contacto, capaces de absorber cargas axiales en ambos sentidos. Los rodamientos de doble hilera de bolas con contacto angular equivalen a dos rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular en un montaje apareado espalda a espalda, de tal forma, que los anillos interior y exterior, son respectivamente formados cada uno, en una sola pieza. Se pueden fabricar con o sin ranuras de llenado; este último tipo, a su vez, se puede fabricar con tapa de obturación.

4) Roldanas: Unidades de rodamiento listas para montar con aro exterior reforzado para cargas pesadas, incluyendo las cargas de impacto. Los rodamientos con diámetro exterior bombeado pueden aceptar desalineación.

5) Rodamientos de sección estrecha: Son compactos, rígidos y ahorran espacio. Pueden soportar cargas combinadas. Una variedad de diseños ISO y de sección fija ofrece gran flexibilidad para diseñar disposiciones debajo peso y bajo rozamiento. También disponibles en versiones obturadas para un mantenimiento sencillo.

6) Rodamientos de agujas: Estos rodamientos se llaman así por tener como elementos rodantes unos cilindros muy largos con respecto a su diámetro, denominados agujas.

En general, tienen las mismas aplicaciones que los rodamientos radiales de rodillos cilíndricos normales, es decir, grandes cargas radiales; siendo adecuados para montajes con reducido espacio y gran precisión en el centrado. Se fabrican rodamientos con doble hilera de agujas, resultando apropiados para operar con grandes cargas o donde se requiere una gran superficie de apoyo. 

También se construyen rodamientos radiales de agujas sin aro interior.

En este caso, las agujas deben rodar directamente sobre el eje debidamente rectificado y cementado. Este tipo de rodamiento precisa un espacio radial mucho más reducido que los rodamientos de agujas con aro interior; además, como no influye la precisión del aro interior, se obtiene una alta precisión de rodaje.

Otro tipo de rodamientos de agujas más simplificados son los rodamientos radiales formados únicamente por una jaula de agujas. Estos rodamientos no disponen de los aros interior y exterior, por lo que las agujas deben rodar directamente sobre el mismo eje debidamente cementado y sobre el alojamiento del soporte.

7) Rodamientos de rodillos cilíndricos: Estos rodamientos son des montables, lo cual, facilita el montaje y desmontaje en su alojamiento. Dado que los rodillos hacen contacto lineal con las pistas de rodadura, pueden soportar grandes cargas radiales, siendo baja su capacidad de carga axial. Los rodillos pueden ser guiados por los rebordes del anillo exterior o del anillo interior.

Existen rodamientos de rodillos cilíndricos con rebordes en los dos anillos, por lo que pueden ser cargados con cargas radiales y axiales combinadas. 

También se construyen rodamientos de rodillos cilíndricos con doble hilera de rodillos.

8) Rodamientos de rodillos a rotula: Están constituidos por dos hileras de rodillos en forma de tonel.  Al igual que los rodamientos de bolas a rótulas, la pista de rodadura del anillo exterior forma una superficie esférica común para las dos hileras de rodillos; por su parte, el anillo interior tiene dos pistas de rodadura, una para cada hilera de rodillos, separadas por un borde central para guiar los rodillos. De esta forma, el anillo interior junto con los rodillos y la jaula portar rodillos, pueden oscilar libremente sobre el anillo exterior, adaptándose automáticamente a un posible des alineamiento que pudiera presentar el árbol.

9) Rodamientos de rodillos cónicos: En este tipo de rodamientos, los rodillos y las pistas de rodadura tienen forma cónica. La configuración de su diseño hace que los vértices de los conos de rodillos y pistas de rodadura se encuentren en un punto común sobre el eje del rodamiento.

Los rodillos son guiados por el contacto entre el extremo mayor del rodillo y el reborde mayor del anillo interior. El contacto lineal entre los rodillos y las pistas de rodadura, hace que estos rodamientos tengan una elevada capacidad de carga; a su vez, resisten velocidad es relativamente elevadas. 

Tienen una alta capacidad para soportar cargas radiales, cargas axiales en una

Dirección y cargas combinadas. Cuanto más grande es el ángulo de contacto, más grande es la capacidad de carga axial.

Cuando una carga radial pura es colocada sobre el rodamiento, es inducida una carga en la dirección axial; en consecuencia, estos rodamientos se montan, generalmente, en pares opuestos uno al otro.

Este tipo de rodamientos son desmontables, es decir, cada anillo puede ser montado individualmente, permitiendo utilizar ajustes fijos en ambos anillos.

Existen rodamientos de dos hileras de rodillos cónicos, los cuales, permiten soportar esfuerzos axiales en ambos sentidos.

10) Rodamientos de rodillos esféricos: Estos rodamientos son excelentes para cargas radiales fuertes y empuje moderado. Su característica de auto alineamiento interno es útil en muchas aplicaciones, pero no se debe abusar de ello. Los elementos esféricos tienen la ventaja de ampliar su área de contacto a medida que la cargaaumenta.

11) Rodamientos axiales de bolas: En este tipo de rodamientos, las bolas están alojadas en una jaula porta bolas dispuesta entre una arandela ajustada en el alojamiento del soporte y una arandela ajustada al árbol. Es desmontable, siendo su montaje muy simple, ya que los componentes se pueden montar por separado.

El ángulo de contacto es de 90º, debiendo el plano de rodamiento ser perfectamente perpendicular al eje de rotación.

Este tipo de rodamientos puede soporta r cargas axiales en un sentido; a su vez, no resulta apropiado para operar a elevadas velocidades. Para asegurar el guiado de las bolas en sus caminos de rodadura, deben estar solicitados permanentemente por una carga axial mínima o precarga.

12) Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos: Están constituidos por dos aros, uno ajustado en el eje y otro en el alojamiento del soporte, y unos rodillos cilíndricos alojados en una jaula porta rodillos. Se puede conseguir un diseño compacto, utilizando únicamente los rodillos y jaula porta rodillos, empleando el eje y el alojamiento del soporte como pistas de rodadura.

Estos rodamientos son adecuados para soportar gran descargas axiales en un sentido, sustituyendo a los rodamientos axiales de bolas cuando la capacidad de carga de estos últimos es inadecuada.

13) Rodamientos axiales de agujas: Estos rodamientos pueden soportar cargas axiales, son insensibles a las cargas puntuales y permiten disposiciones de rodamientos rígidas, que requieren un espacio axial mínimo. Son rodamientos de simple efecto y sólo pueden soportar cargas axiales que actúen en una dirección. Permiten disposiciones de rodamientos particularmente compactas, sin ocupar más espacio que una arandela de eje convencional, si lascaras laterales de los componentes adyacentes de la máquina pueden servir como caminos de rodadura para una corona axial de agujas. Cuando los componentes adyacentes no sirven como caminos de rodadura, las coronas también se pueden combinar con arandelas de varios diseños.

Debido a todas las posibles combinaciones, todos los componentes del rodamiento se deben pedir por separado.

14) Rodamientos axiales de rodillos a rotula: Robustos rodamientos auto alineadle, insensible a la desalineación angular. Pueden soportar fuertes cargas axiales. También pueden soportar cargas radiales de hasta un 55% de la carga axial actuando simultáneamente. Ofrecen una alta fiabilidad y gran duración, incluso en condiciones de funcionamiento difíciles. El diseño desarmable facilita el montaje.

15) Rotulas axiales: Las rótulas axiales se parecen a las rótulas con contacto angular en que tienen superficies de contacto en las arandelas del eje y del alojamiento que forman un ángulo con el eje de la rótula. Han sido diseñadas sobre todo para cargas axiales aunque pueden absorber ciertas cargas combinadas. No obstante, la carga radial no debe exceder el 50 % de la carga axial simultánea.

16) Rotulas radiales: La ausencia de mantenimiento junto con una larga duración de vida es cada vez más importante para las rótulas radiales en los vehículos sobre raíles. En todos sus diseños, las rótulas ELGES libres de mantenimiento se utilizan con éxito en este sector. Estas rótulas se caracterizan por una elevada capacidad de carga, así como por su extraordinaria fiabilidad y duración de vida, no sólo en el caso de las dimensiones más pequeñas para los sistemas de puertas, o de tamaño mediano para la tecnología anti-vuelco, sino también las de grandes dimensiones, por ejemplo, para los acoplamientos.

17) Cabeza de articulación: Las cabezas de articulación son unidades de rodamientos lisos esféricos que constan de un rodamiento alojado en una cabeza en forma de ojo con un vástago integrado; el soporte de la cabeza de articulación. Se utilizan principalmente en la cabeza de articulaciones de pistón o junto con cilindros hidráulicos o neumáticos para unir el cilindro a los componentes asociados. Disponibles en muchos diseños diferentes, y también sin necesidad de mantenimiento.

18) Corona de orientación: Transmiten fuertes cargas combinadas y movimientos de orientación en disposiciones con gran diámetro. Uno o ambos aros pueden tener engranaje integral y los dos aros tienen agujeros para los pernos de montaje. Forman una parte integral del sistema de accionamiento. Permiten unas soluciones compactas y económicas, que pueden reemplazar a las disposiciones de rodamientos múltiples tradicionales.

TABLAS DE IDENTIFICACIÓN DE RODAMIENTOS.

El número y código de identificación de rodamientos indica su diseño, dimensiones, precisión, construcción interna, entre otros conceptos.

Este número se deriva a su vez de una serie de números y códigos de letras, y es compuesto de tres grupos principales de códigos; por ejemplo, dos códigos suplementarios y un código numérico básico.

El número básico indica información general, tales como el diseño del rodamiento y dimensiones principales, y está compuesto por el código de serie del rodamiento, el número de diámetro interior, por el código del ángulo de contacto.

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MONTAJE Y DESMONTAJE DE RODAMIENTOS

Es necesario usar el método correcto en el montaje y observar las reglas de limpieza para que el rodamiento funcione satisfactoriamente y alcance la vida calculada. El montaje debe ser realizado preferiblemente en local seco y limpio. Máquinas que produzcan partículas metálicas, limaduras de fierro no deberán estar cercas.

Es importante antes de iniciar el montaje seleccionar las herramientas correctas para la tarea. Inspeccionar cuidadosamente los componentes que posesionarán los rodamientos. Luego remover las partes sobresalientes del material y limpiar el eje y los costados. Verificar la precisión de forma y dimensiones de los asientos del eje y de la caja, pues los mismos pueden haber sido dañados durante el desmontaje. Verificar los selladores y cambiar los que están gastados o dañados. En caso de que el rodamiento necesite ser substituido, no sacar el rodamiento nuevo de su embalaje original antes del momento de su montaje. No retirar el protector antioxidante del rodamiento, excepto sobre las superficies del diámetro externo y del hueco del rodamiento. Es necesario limpiar esas superficies con queroseno o aguarrás y secar con un paño limpio.

Ajuste con interferencia en la caja

Se debe proteger el asiento con una leve capa de aceite. Es recomendable usar una “caneca” o un pedazo de tubo limpio, pero colocarlo contra la cara del anillo externo. Certificar que el rodamiento no entra torcido en la caja. Una prensa mecánica o hidráulica podrá ser usada también, para facilitar. Las mismas reglas para montaje de rodamientos con ajuste con interferencia en el eje son válidas cuando se debe tener un ajuste con interferencia en la caja. Podrá, a veces, ser necesario calentar la caja para montar el rodamiento. Una lámpara eléctrica, una herramienta de calentamiento SKF, aceite caliente o una llama directa, pueden ser usadas para calentar la caja. Si fuese usada una llama directa, debe ser tomar un gran cuidado, caso contrario la caja podrá partirse o deformarse. Verificar las dimensiones del asiento después caliéntelo y no se olvide de limpiar el mismo antes de montar el rodamiento. Presionar fuertemente el rodamiento contra la cara del encosto, hasta que la caja se enfríe suficientemente para que el rodamiento tenga ajuste interferente.

 Ajuste con interferencia en el eje

 Antes del montaje se debe proteger ligeramente los asientos del rodamiento con una capa de aceite fino. Esto es hecho a fin de impedir averías en el eje durante el montaje.

Nunca aplicar golpes directos en los rodamientos siempre usar un pedazo de tubo o una herramienta similar. Caso contrario, los anillos se pueden partir, la jaula se daña, o partículas de metal pueden destacarse y causar averías en el rodamiento cuando este colocado en operación. Los rodamientos pequeños pueden ser montados con ayuda de una “caneca” o un pedazo detuvo. El tubo debe estar bien limpio y tener extremidades planas, paralelas y sin partes sobre salientes. Colocar la herramienta contra el anillo interno y aplicar golpes, siempre distribuidos alrededor de la cara en la extremidad del tubo, con un martillo común (los martillos de chumbo u otro metal macizo no son indicados, puesto que algunos fragmentos pueden soltarse y penetrar el rodamiento). Verificar si el rodamiento no entra torcido en el eje. Nunca debe aplicarse una fuerza contra el anillo externo cuando el rodamiento fuera montado en el eje. Las pistas y los cuerpos rodantes pueden dañarse fácilmente y, en consecuencia, la vida del rodamiento será considerablemente reducida. Si el eje posee roscas internas o externas, estas pueden ser usadas en el montaje del rodamiento.

Cuando se dispone de una prensa mecánica o hidráulica, ésta podrá ser usada en el montaje delos rodamientos pequeños y medios. Puede usarse una “caneca” o un pedazo de tubo limpio entre la prensa y el anillo interno. Los rodamientos grandes son montados con mayor facilidad si fuesen primeramente calentados a una temperatura de 80 a 90ºC encima de la temperatura ambiente. Los rodamientos nunca deberán tener una temperatura encima de 120ºC. Un método adecuado para calentar es el baño de aceite. El aceite debe ser limpio y tener un punto de vaporización encima de 250ºC. Limpiar un recipiente adecuado y vacíe una cantidad de aceite suficiente para cubrir completamente el rodamiento. El rodamiento no debe estar en contacto directo con la base del recipiente, debiendo ser colocado en una plataforma o calza adecuado para evitar un calentamiento directo. Un rodamiento nunca debe ser calentado utilizando una llama directa. Usar paños limpios para agarrar el rodamiento caliente. Debe escurrirse el exceso de aceite del anillo externo y enjuagar el hueco del rodamiento. El rodamiento debe colocarse rápidamente para su posición. Presionando el rodamiento con fuerza contra el resalto hasta que este enfriado los suficiente para que el anillo interno que de bien apegado.

Rodamientos montados sobre bujes

El anillo interno de los rodamientos con hueco cónico es siempre montado con un ajuste interferente, generalmente en un buje de fijación o de desmontaje. El grado de interferencia depende de la distancia que el rodamiento es dislocado sobre la superficie cónica. La holgura interna radial original del rodamiento es gradualmente reducida, a medida que el rodamiento es dislocado. Esta reducción de holgura es, por tanto, una medida del grado de interferencia.

 Alojamientos

Para evitar la entrada de polvo y materias extrañas y retener el lubricante, el montaje de un cojinete debe incluir un sello. Los tres tipos principales de sellado son con sello de fieltro, con sello comercial y con sello de laberinto. Los sellos de fieltro pueden usarse en la lubricación por grasa cuando las velocidades son bajas. Las superficies en roce o frotamiento deben tener un alto pulimento. Los sellos de fieltro deben protegerse contra el polvo y la suciedad colocándolos en ranuras maquinadas o utilizando piezas estampadas de metal como broqueles o cubiertas.

El sello comercial es un dispositivo que consta del elemento de frotamiento y, generalmente, un respaldo de resorte que está retenido por una cubierta de lámina metálica. Estos sellos, por lo general, se colocan por ajuste a presión dentro de un hueco ensanchado en la cubierta del cojinete. Puesto que desarrollan la acción de sellado por roce, no deben ser utilizados en aplicaciones de alta velocidad.

El sello de laberinto es especialmente eficaz para aplicaciones de alta velocidad y puede emplearse con aceite o grasa. Algunas veces se usa con aditamentos. Por lo menos deben emplearse tres ranuras y éstas deben hacerse en el hueco del cojinete o en su parte exterior. La holgura puede fluctuarse entre 0.010 y 0.040pulgadas, según la velocidad y la temperatura.

Una prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferente área que, mediante pequeñas fuerzas, permite obtener otras mayores.

La utilización de los rodamientos en maquinas alivian la fricción en los puntos de movimientos rotacionales.

Los rodamientos se denominan también cojinetes no hídro dinámicos. De acuerdo al uso a dar a los rodamientos se clasifican en varios tipos los cuales se utilizan dependiendo a su aplicación dada.

Para una mejor identificación se da una nomenclatura; la cual nos indica el tipo de rodamiento y en general sus especificaciones. 

Algunas fallas producidas se deben a la mala utilización o poco mantenimiento de los rodamientos.

Es muy importante el mantenimiento preventivo en los rodamientos, ya que si estos llegan a fallar nos pueden llegar a producir consecuencias mayores, tanto económicas como un aumento de las mismas.