Cdigo Manual 7-03-870

Mantenimiento y Recambio de Rodamientos

DIRECCIN DE RECURSOS HUMANOS DPTO. DE PLANIFICACIN Y DESARROLLO DE RECURSOS HUMANOS

Este Manual est depositado en el Departamento de Planificacin y Desarrollo de Recursos Humanos de Aceralia Corporacin Siderrgica Para adquirir ejemplares o solicitar su reproduccin, dirigirse a dicho Departamento Avils, Abril 1995 Segunda Edicin ampliada y corregida, Enero 2001 D.L.: AS33095 Compuesto e impreso en Grafinsa lvarez Lorenzana, 27. 33006 OVIEDO

Mantenimiento y recambio de rodamientos

1. Tipos y caractersticas de los rodamientos............................................ 9 1.1. Clasificacin de rodamientos segn las cargas que soportan...................................................................................... 11 1.2. Tipos de rodamientos y caractersticas...................................... 12 1.3. Rodamientos con agujero cnico ............................................... 23 1.4. Tipos de jaulas ........................................................................... 25 1.5. Materiales para rodamientos...................................................... 29 2. Datos generales de los rodamientos ................................................... 31 2.1. Dimensiones y designaciones bsicas ...................................... 31 2.2. Juego interno de rodamientos.................................................... 37 2.3. Designaciones adiccionales de los rodamientos ....................... 39 2.4. Tolerancias ................................................................................. 43 3. Seleccin del tipo de rodamiento......................................................... 45 3.1. Espacio disponible ..................................................................... 45 3.2. Cargas ........................................................................................ 46 3.3. Desalineacin angular................................................................ 49 3.4. Velocidad.................................................................................... 49 3.5. Precisin..................................................................................... 49 3.6. Funcionamiento silencioso ......................................................... 50 3.7. Rigidez........................................................................................ 50 3.8. Desplazamiento axial ................................................................. 50 3.9. Montaje y desmontaje ................................................................ 51 4. Seleccin del tamao del rodamiento.................................................. 53 4.1. Capacidades de carga ............................................................... 53 4.2. Duracin de los rodamientos...................................................... 53

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4.3. Cargas dinmicas....................................................................... 61 4.4. Cargas estticas......................................................................... 62 5. Lmites de velocidad ............................................................................ 63 6. Aplicacin general de los rodamientos ................................................ 65 6.1. Fijacin axial de los rodamientos en el eje ............................... 66 6.2. Fijacin del aro exterior .............................................................. 67 6.3. Ajustes y tolerancias .................................................................. 67 6.4. Rodamientos axialmente fijos y libres ........................................ 77 6.5. Precarga de rodamientos ........................................................... 78 6.6. Obturaciones .............................................................................. 84 7. Lubricacin y mantenimiento ............................................................... 91 7.1. Lubricacin con grasa ................................................................ 92 7.2. Resumen de las caractersticas generales de las grasas.......... 95 7.3. Intervalo de relubricacin ........................................................... 97 7.4. Lubricacin con aceite.............................................................. 100 8. Preparativos para el montaje y desmontaje de rodamientos ............ 103 8.1. Almacenamiento de rodamientos............................................. 103 8.2. Esquema de trabajo ................................................................. 103 8.3. Tratamiento de los rodamientos antes del montaje ................. 104 8.4. Limpieza durante el montaje .................................................... 104 8.5. Piezas anexas .......................................................................... 105 8.6. Ajustes...................................................................................... 105 8.7. Control del asiento del rodamiento........................................... 106 8.8. Montaje de rodamientos usados .............................................. 107 8.9. Proteccin de rodamientos durante el montaje........................ 108 9. Montaje de rodamientos .................................................................... 111 9.1. Mtodos de montaje de rodamientos pequeos con agujero cilndrico....................................................................... 112 9.2. Rodamientos de tamao medio y grandes con agujero cilndrico.................................................................................... 1166

9.3. Rodamientos con agujero cnico ............................................. 119 9.4. Rodamientos de contacto angular y de rodillos cnicos.......... 135 9.5. Rodamientos axiales ................................................................ 139 9.6. Resumen de herramientas y procedimientos para el montaje de rodamientos........................................................... 140 10. Desmontaje de rodamientos.............................................................. 143 10.1. Desmontaje de rodamientos con asientos cilndricos .............. 144 10.2. Desmontaje de rodamientos con agujero cnico sobre eje cnico ................................................................................. 148 10.3. Desmontaje de rodamientos con agujero cnico sobre manguitos ................................................................................. 149 10.4. Resumen de herramientas y procedimientos para el desmontaje de rodamientos ..................................................... 152 11. Soportes............................................................................................. 155 11.1. Disposiciones de montaje con soportes partidos..................... 156 11.2. Obturaciones de los soportes................................................... 158 11.3. Montaje de rodamientos en soportes ....................................... 160 12. Averas de rodamientos y sus causas ............................................... 165 12.1. Averas...................................................................................... 165 12.2. Sntomas y causas de deterioro de rodamientos ..................... 177 12.3. Medidas a tomar en caso de deterioro de un rodamiento ....... 177 Bibliografa ............................................................................................... 183

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1. Tipos y caractersticas de los rodamientos

Generalidades

La mayora de las mquinas y mecanismos utilizan, en sus giros y movimientos, elementos que reduzcan rozamientos y faciliten el deslizamiento de las piezas que se han de mover. Aunque en algunos casos se utilizan cojinetes de friccin, est ms generalizado el uso de los rodamientos por las ventajas que sobre aqullos tienen. El rodillo de la figura 1 tiene dos manguetas sobre bloques de madera. Cada mangueta est apoyada en una ranura semicilndrica. Las manguetas se deslizan en las ranuras, que se designan cojinetes lisos. El rodillo est soportado, por lo tanto, por dos cojinetes lisos.

Figura 1

Si los bloques de madera son diseados en la forma que muestra la figura 2, con bolas o rodillos interpuestos entre la mangueta y el bloque, la mangueta rodar sobre las bolas o rodillos. Evidentemente el deslizamiento es reemplazado por rodadura, y se puede decir que se ha llegado al cojinete de rodadura o rodamiento. Un posterior desarrollo del rodamiento sera la insercin de aros de acero al exterior y en el interior del conjunto de las bolas o rodillos (figura 3). Los elementos rodantes, como se denomina a las bolas o rodillos, rodarn entre los aros interior y exterior.

Figura 2

Figura 3

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INTERIOR.

El rodamiento consta de un ARO EXTERIOR, ELEMENTOS RODANTES Y ARO Las superficies de los aros sobre las que ruedan los elementos rodantes se denominan caminos de rodadura. Al rodamiento que se est formando solamente nos falta colocarle la jaula, figura 4, que mantiene los elementos rodantes en el rodamiento y los separa para que no deslicen uno contra otro. Las figuras representadas han servido para mostrar que hay dos tipos principales de cojinetes, los cojinetes lisos y los rodamientos.Figura 4

Los rodamientos se clasifican como rodamientos de bolas o de rodillos dependiendo del tipo de elemento rodante que soporte la carga. Como las bolas en los rodamientos de bolas soportan la carga a travs de un rea de contacto muy pequea (contacto puntual), estos rodamientos no pueden ser sometidos a cargas tan pesadas como los rodamientos de rodillos (contacto lineal). En contrapartida la friccin en los rodamientos de bolas es menor que en los de rodillos (figura 5).

Figura 5. La presin que resulta al aplicar una misma carga sobre los elementos rodantes es menor sobre la pista donde rueda el rodillo al ser mayor la superficie de contacto

En los rodamientos de rodillos se utilizan rodillos cilndricos, esfricos o cnicos, de los cuales toman los rodamientos su denominacin, si bien en el caso de rodillo esfricos preferimos utilizar la denominacin de rodamientos de rodillos a rtula (figura 6). La cuestin de cundo utilizar rodamientos de bolas y cundo de rodillos no es fcil de contestar.

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Figura 6

Generalmente los rodamientos de bolas se emplean cuando han de estar sometidos a cargas ligeras o medias y los rodamientos de rodillos cuando las cargas son medias o pesadas. Citaremos algunos ejemplos: los rodamientos de bolas se utilizan en cubos de ruedas de bicicletas y motocicletas cargas ligeras mientras en los cubos de rueda de camiones cargas pesadas se montan rodamientos de rodillos. En los cubos de ruedas de turismos, por estar sometidos a cargas medias, se utilizan indistintamente rodamientos de bolas o de rodillos.1.1. Clasificacin de rodamientos segn las cargas que soportan

Los tipos de rodamientos diseados para soportar cargas que actan transversalmente sobre el eje tales como los rodamientos de cubos de ruedas, se denominan RODAMIENTOS RADIALES (figura 7). Los rodamientos diseados para soportar cargas que actan en la direccin del eje se denominan RODAMIENTOS AXIALES (figura 8).

Figura 7

Figura 8

Un rodamiento axial se puede utilizar para transmitir el empuje de la hlice que impulsa un barco. Los principales tipos de rodamientos radiales permiten la actuacin de cargas combinadas, es decir, con componentes radial y axial. Los diez tipos bsicos de rodamientos de bolas y de rodillos que se fabrican en la actualidad fueron desarrollados hacia 1930. Desde entonces no ha habido cambios fundamentales en el diseo, aunque s numerosas me11

joras de caractersticas internas, sobre todo en los ltimos aos, encaminadas a optimizar las dimensiones de elementos rodantes y caminos de rodaduras, para obtener la mxima capacidad de carga posible.Rodamientos radiales:

Rgidos de bolas. De bolas contacto angular. De bolas a rtula. De rodillos cilndricos. De agujas. De rodillos cnicos. De rodillos a rtula. De bolas. De bolas de contacto angular. De rodillos a rtula.

Rodamientos axiales:

1.2. Tipos de rodamientos y caractersticas Rodamiento rgido de bolas

Es, indudablemente, el tipo ms comn. Las bolas son relativamente grandes y los caminos de rodadura en los aros son ranuras de seccin circular. Esto permite al rodamiento soportar cargas radiales y axiales. Pueden funcionar a alta velocidad y requieren muy poca lubricacin y supervisin (figura 9). Los rodamientos rgidos de bolas se fabrican tambin con placas de obturacin o de proteccin sobre uno o ambos lados (figura 10). La placa de obturacin/proteccin est asegurada en una ranura en el aro exterior y evita la entrada de materia extraa en el rodamiento. Los rodamientos con dos obturaciones/protecciones llevan incorporada una cantidad de grasa y no requieren relubricacin, por lo que frecuentemente se les denomina RODAMIENTOS LUBRICADOS POR VIDA. Las grasas utilizadas son diferentes, dependiendo del intervalo de temperatura a que ha de funcionar el rodamiento.

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Figura 9

Figura 10

Segn la fabricacin y las denominaciones SKF, se usan varios tipos de obturacin/proteccin (figura 11). La ms simple es la proteccin Z, que se engarza dentro de la ranura del aro exterior y forma un intersticio estrecho con un rebaje en la cara lateral del aro interior. Una variante ms reciente es la proteccin LZ, con la cual el intersticio estrecho est formado entre la proteccin y el dimetro exterior del aro interior. La proteccin Z ser sustituida por la LZ pero los rodamientos se continuarn marcando con la letra Z.

Figura 11

La obturacin tipo RS consiste en una chapa de acero con un tejido vulcanizado que roza en una ranura del aro interior, por lo que tambin se la denomina obturacin de contacto. La obturacin RS protege el rodamiento mejor que la placa Z, pero la friccin del labio de la obturacin con el aro interior disminuye el lmite de velocidad en 1/3. El tejido vulcanizado utilizado en las obturaciones RS permite temperaturas de hasta 80 C (figura 12).

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La obturacin RS1 es una mejora de la obturacin RS y consta de un soporte de chapa con caucho-nitrilo moldeado sobre ella. Esta obturacin permite un funcionamiento continuo a temperaturas de -20 C a 100 C. La obturacin RS2 consta de un soporte de chapa con caucho fluorado moldeado sobre ella. Las obturaciones RS2 permiten un funcionamiento continuo a temperaturas de -30 C a 180 C.

Figura 12

Figura 13

Tambin se dispone de rodamientos rgidos de bolas con ranura para anillo elstico de fijacin, con el cual se simplifica la fijacin axial del rodamiento (figura 14). El ventilador de la figura 15 est montado sobre dos rodamientos rgidos de bolas en ejecucin Z. En esta aplicacin las protecciones Z cumplen la funcin de evitar que la grasa, introducida por las boquillas de lubricacin, se acumule entre los dos rodamientos, donde no sera de ninguna utilidad.Figura 14

Los rodamientos tipo magneto difieren de los rgidos de bolas en que el aro exterior solamente tiene un respaldo. Con esta ejecucin pueden disponerse los rodamientos de manera que el eje tenga un pequeo juego axial. El aro exterior es desmontable, por lo que puede calarse en su alojamiento independientemente del resto de los componentes (aro interior, bolas y jaula) (figura 16).

Figura 15

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Figura 16

Figura 17

Los rodamientos Y son rodamientos rgidos de bolas de diseo especial (figura 17). La forma esfrica de la superficie del aro exterior permite, en combinacin con un alojamiento adecuado, la compensacin de desalineaciones iniciales del eje, que pueden tener lugar en el montaje. Los rodamientos Y generalmente tienen el aro interior alargado con dispositivos de fijacin sobre el eje. Las tolerancias del agujero del aro interior se han elegido de forma que permiten el montaje de los rodamientos sobre ejes fabricados con tolerancias de relativa amplitud. Se aplican estos rodamientos en maquinaria en la que los requerimientos de precisin de rotacin no son muy estrictos (transportadores, maquinaria agrcola, etc.). Los rodamientos estn fabricados con la misma precisin que los rgidos de bolas, siendo el sistema de fijacin sobre el eje el que no permite la misma precisin de funcionamiento.Rodamientos rgidos de dos hileras de bolas

Tienen un gran nmero de bolas por hilera (figura 18). Esto es posible gracias a la escotadura para insercin de las bolas. Su gran nmero de bolas da a estos rodamientos una alta capacidad radial de carga, pero en contrapartida su capacidad axial es baja a consecuencia de la escotadura de llenado. Los rodamientos rgidos de dos hileras de bolas no son tan verstiles como los de una hilera por lo que su fabricacin es ms reducida.Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular

Figura 18

Tienen gran semejanza con los rgidos de bolas (figura 19). La diferencia estriba en que los centros de los caminos de rodadura de cada aro no se encuentran sobre un mismo plano. Estos rodamientos pueden soportar en15

un sentido cargas axiales mayores que las que podran soportar los rgidos de bolas, sin embargo no pueden ser cargados en el sentido axial contrario por carecer de respaldos en una de las caras de cada aro. Los rodamientos de una hilera de bolas de contacto angular se montan frecuentemente emparejados. Pueden emparejarse espalda contra espalda, cara contra cara o en tndem. Para poder realizar estos montajes las caras laterales de los aros se rectifican de una forma especial, que permite obtener un juego interno y una distribucin de cargas correctas (figura 20).

Figura 19

Figura 20

Figura 21

La designacin de los rodamientos que pueden montarse emparejados lleva un sufijo especial de identificacin. Los rodamientos de bolas de contacto angular con el sufijo B tienen un ngulo de contacto de 40. El sufijo C indica un ngulo de contacto de 15.Rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto

Son rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular cuyos caminos de rodadura se han dispuesto para soportar cargas axiales en ambos sentidos. Tienen el aro interior en dos piezas, figura 22, lo que permite montarlos con gran nmero de bolas. Su capacidad de carga es alta y funcionan mejor bajo carga axial predominante. Por su diseo desmontable, el aro exterior y su conjunto de bolas pueden ser montados en la aplicacin independientemente del aro interior.Figura 22

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Rodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular

Tiene caractersticas similares a dos rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular dispuestos espalda contra espalda (figura 23). Algunas aplicaciones montan solamente un rodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular. El cubo de rueda de algunos automviles puede ser citado como ejemplo de tal aplicacin con rodamiento nico. El rodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular tambin se fabrica con el aro interior en dos piezas.Rodamiento de bolas a rtulaFigura 23

Fue diseado por el fundador de SKF, Sven Wingquist, y fue el primer tipo de rodamiento producido por la compaa. En aquel tiempo haba una gran necesidad de rodamientos que permitieran desalineaciones entre eje y alojamiento. El rodamiento de bolas a rtula resolvi este problema y fue el medio por el que SKF obtuvo rpidamente renombre mundial. El rodamiento tiene dos hileras de bolas que ruedan en el aro exterior sobre un camino de rodadura esfrico comn a ambas hilera, figura 24. Esto es lo que da al rodamiento su propiedad de autoalineacin, lo cual significa que el rodamiento compensa los desplazamientos angulares del eje respecto del alojamiento, tanto si proceden de flexiones del eje, como asentamiento de soportes, o errores de montaje. El desplazamiento angular permisible vara de 1,5 a 3, segn el tamao y serie de los rodamientos. Los rodamientos pueden soportar cargas radiales y ligeras cargas axiales.

Figura 24

Figura 25

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Los rodamientos de bolas a rtula son muy adecuados para aplicaciones donde el eje est sustentado por dos rodamientos montados en soportes independientes, pues no es posible alinear los dos soportes con la precisin suficiente para evitar la sobrecarga de los rodamientos a causa de los momentos flectores, que apareceran como consecuencia de la desalineacin, si se utilizaran rodamientos rgidos de bolas (figura 25). Anteriormente se ha establecido que en aplicaciones con cargas pesadas deben utilizarse rodamientos de rodillos. Para los casos en que, en estas aplicaciones, se necesitaban rodamientos autolineables, se disearon los rodamientos de rodillos a rtula.Rodamiento de rodillos a rtula

Tienen dos hileras de rodillos, que ruedan sobre un camino de rodadura comn y esfrico en el aro exterior (figura 26).

Figura 26

Figura 27

Estos rodamientos se hacen segn dos diseos principales: el diseo original utiliza rodillos asimtricos guiados por una pestaa central integrada en el aro interior. El diseo ms reciente lleva rodillos simtricos y la pestaa gua no est integrada al aro interior. Este ltimo se conoce como diseo C. Pueden soportar cargas radiales y axiales. La propiedad de autoalineacin de los rodillos a rtula se aprovecha para compensar errores de alineacin y flexiones del eje. En algunos casos tambin se utiliza para permitir movimientos predeterminados del eje. Ejemplos de esto ltimo son algunas disposiciones de rodamientos en ejes de ferrocarril, en los que los alojamientos se inclinan como consecuencia del sistema de suspensin empleado, cuando el vagn entra en las curvas. La desalineacin angular permisible con rodamientos de rodillos a rtula vara de 1 a 2,5, dependiendo de la serie de rodamiento utilizada.18

Muchos rodamientos de rodillos a rtula se fabrican con agujero cnico, lo cual facilita su montaje y desmontaje en la aplicacin. Se montan sobre manguitos de fijacin, manguitos de desmontaje, o directamente sobre asientos cnicos realizados en el eje. La caja de engrase de esta figura, correspondiente a un vagn de ferrocarril, lleva un rodamiento de rodillos a rtula con agujero cnico aplicado sobre un manguito de montaje (figura 28).

Figura 28

Figura 29

Rodamientos de rodillos cilndricos

Los rodillos son guiados entre dos pestaas integradas en uno de los dos aros (figura 29). El aro con pestaa y los rodillos son mantenidos juntos por la jaula, formando un conjunto sobre el que puede montarse y desmontarse el otro aro. Esta caracterstica facilita en ciertos casos el montaje o desmontaje de los rodamientos de rodillos cilndricos en la aplicacin. Son adecuados para soportar cargas radiales pesadas y tienen una limitada capacidad para soportar cargas axiales, debido a que las cabezas de los rodillos deslizan contra las pestaas bajo la accin de los esfuerzos axiales. Los rodamientos de una hilera de rodillos cilndricos se fabrican en diversas ejecuciones, que difieren en la disposicin de las pestaas (figura 30). Si las cargas axiales actan en un solo sentido se utiliza la ejecucin con tres pestaas (NJ); si actan en los dos sentidos se aade un aro angular HJ (NJ+HJ) o se emplea un rodamiento con pestaa postiza (NUP).

Figura 30

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Rodamientos de dos hileras de rodillos cilndricos

Se emplean en husillo de mquinas herramientas y en laminadores. Los rodamientos para husillos de mquinas herramientas son de precisin superior a los rodamientos normales (figura 31).Rodamiento de cuatro hileras de rodillos cilndricos

Son utilizados en aplicaciones con fuertes cargas, tales como laminadores y locomotoras (figura 32).

Figura 31

Figura 32

Rodamientos de agujas

Son, desde el punto de vista del diseo, muy semejantes a los rodamientos de rodillo cilndricos (figura 33). Las dimensiones de los rodillos y el sistema de su guiado son las caractersticas que diferencian a estos tipos de rodamientos. El dimetro de las agujas es pequeo, generalmente de 1,5 a 5 mm y su longitud es normalmente 2,5 veces su dimetro. El dimetro de los rodillos cilndricos es considerablemente mayor y la relacin logitud/dimetro vara entre 1 y 1,6.

Figura 33

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Los rodamientos de agujas son particularmente adecuados para aplicaciones con escaso espacio radial. Si dicho espacio es muy pequeo pueden aplicarse sin aro interior o solamente el conjunto de jaula y agujas, sin aros, que rodarn sobre las superficies endurecidas del propio alojamiento y del eje.Casquillos de agujas

Son la combinacin de un conjunto de jaula de agujas con un aro exterior de chapa embutida (figura 34). La jaula es tambin, frecuentemente, de chapa embutida, o de plstico reforzado con fibra de vidrio. Los casquillos de agujas tienen la mayora de las ventajas de las jaulas de agujas y, por su escasa seccin radial, son adecuados para las aplicaciones donde los conjuntos de jaulas con agujas no pueden utilizarse por dificultades de endurecimiento del camino de rodadura en el alojamiento.Rodamientos de rodillos cnicos

Figura 34

Son utilizados en gran nmero de aplicaciones y, en particular, en la industria del automvil (figura 35). En los rodamientos de rodillos cnicos la resultante de la carga sobre los rodillos forma un ngulo con el eje del rodamiento. Por ello son particularmente adecuados para soportar cargas combinadas (radial y axial). Son rodamientos desmontables, es decir, el aro exterior (copa) y el aro interior con la jaula y los rodillos (cono) pueden ser montados en la aplicacin por separado. Los rodamientos de rodillos cnicos se aplican siempre por parejas, debido a que slo pueden soportar carga axial en un sentido. A consecuencia de la superficie cnica de sus caminos de rodadura aparecen siempre cargas axiales inducidas cuando acta sobre el rodamiento una carga radial.

Figura 35

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Rodamientos axiales de una hilera de bolas

Constan de tres partes separables: las bolas mantenidas en posicin por la jaula y dos arandelas con ranuras de escasa profundidad, que constituyen los caminos de rodadura (figura 36). La arandela de eje tiene un agujero algo menor que el de la arandela de alojamiento y sta un dimetro exterior algo mayor que el correspondiente a la arandela de eje. Pueden soportar cargas axiales en un solo sentido y no pueden soportar cargas raFigura 36 diales. Los rodamientos axiales de bolas no deben utilizarse en combinacin con cojinetes lisos, pues el funcionamiento aumenta la holgura de estos ltimos y apareceran cargas radiales sobre el rodamiento axial de bolas, lo que provocara su avera prematura.Rodamientos axiales de bolas de contacto angular

Tienen dos hileras de bolas y pueden soportar cargas axiales en ambos sentidos. Pueden funcionar a velocidades ms altas que los rodamientos axiales de una hilera de bolas (figura 37). Los rodamientos axiales de dos hileras de bolas se usan, principalmente, combinados con rodamientos de dos hileras de rodillos cilndricos, sobre husillos de mquinas herramientas. Se utilizan para soportar fuertes cargas axiales (figura 38). El camino de rodadura esfrico del aro exterior da a este rodamiento su propiedad de autoalineacin. Estos rodamientos tambin pueden soportar fuertes cargas radiales. Se fabrican en dos ejecuciones, con jaula mecanizada o con jaula de chapa embutida. Esta ltima ejecucin se identifica mediante el sufijo B.

Figura 37

Rodamientos axiales de rodillos a rtula

Figura 38

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Los rodamientos axiales de rodillos a rtula se utilizan en muchas aplicaciones como puentes giratorios, gras, ejes de propulsin de barcos y turbinas. El eje del generador vertical de la figura est soportado por un rodamiento de rodillos a rtula y un rodamiento axial de rodillos a rtula. En este caso el rodamiento axial de rodillos a rtula tambin soporta cargas radiales.

Figura 39

1.3. Rodamientos con agujero cnico

Algunos tipos de rodamientos, como los de bolas y rodillos a rtula, se hacen en una variante con agujero cnico (figura 40). En los casos de rodamientos de pequeo y mediano tamao el cono es de 1 a 12. En los grandes rodamientos, de 1 a 30. Los rodamientos con agujero cnico pueden montarse sobre manguitos de fijacin, sobre manguitos de desmontaje o directamente sobre un asiento cnico en el eje.Figura 40

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Manguitos de fijacin

El manguito de fijacin es un casquillo hendido que se coloca sobre el eje. El manguito tiene una superficie exterior cnica para asiento del rodamiento y un extremo roscado para recibir la tuerca de fijacin (figura 41).

Figura 41

La tuerca se utiliza para calar el rodamiento sobre la superficie cnica del manguito con lo que este ltimo se aprieta firmemente sobre el eje. La tuerca se mantiene en posicin mediante una arandela de retencin. Cuando la tuerca ha sido apretada, una de las patillas exteriores de la arandela se dobla dentro de una de las ranuras de la tuerca. La patilla interior de la arandela se acopla en la ranura del manguito impidiendo el giro de la arandela de retencin y de la tuerca. El manguito de fijacin se emplea, generalmente, cuando los rodamientos se montan sobre ejes macizos. Facilitan el montaje y desmontaje de los rodamientos, por lo que se usan con frecuencia en disposiciones simples de rodamientos en soportes normalizados (figura 42). Los tipos de rodamientos usados ms frecuentemente sobre manguitos de fijacin son los de bolas a rtula y los de rodillo a rtula, pero otros tipos de rodamientos, como los rgidos de bolas, se pueden montar tambin sobre manguitos de fijacin. Los manguitos, adems de facilitar el montaje y desmontaje, tambin hacen posible el uso de ejes fabricados con tolerancias relativamente amplias, pero los rodamientos montados sobre manguitos de fijacin no pueden emplearse para aplicaciones de precisin.

Figura 42

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Manguitos de desmontaje

El manguito de desmontaje, como el de fijacin, est hendido pero carece de tuerca para calar el rodamiento. El manguito de desmontaje se cala entre el eje y el rodamiento mediante una tuerca aplicada sobre el propio eje. Se puede emplear para este objeto una tuerca de las utilizadas para retencin (figura 43). Cuando se quiere desmontar un manguito de desmontaje, se aplica la tuerca adecuada sobre la parte roscada del manguito y se aprieta contra el rodamiento hasta que el manguito quede libre. La fabricacin de ejes con asiento cnico, figura 44, es cara, por lo que son raramente utilizados, excepto en maquinaria de gran precisin.

Figura 43

Figura 44

1.4. Tipos de jaulas

El objeto de la jaula de los rodamientos es mantener los elementos rodantes separados una distancia correcta y, en algunos casos, guiar los rodillos (figura 45). En rodamientos desmontables, como los de rodillos cnicos, la jaula retiene los elementos rodantes evitando que puedan separarse del aro.

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Las jaulas se hacen por embuticin de chapa de acero o latn (jaulas embutidas) o mecanizadas sobre materiales slidos (jaulas mecanizadas). Generalmente el material empleado para las jaulas mecanizadas es el bronce, pero otros materiales, como el acero o la fundicin de hierro con grafito esferoidal, tambin son utilizados. Con algunos rodamientos se emplean jaulas de materiales plsticos como niln y resinas fenlicas reforzadas con tejidos.

Figura 45a

Figura 45b

La posicin de la jaula con relacin al centro del rodamiento se mantiene por medio de los elementos rodantes o por medio de los aros (figura 46). Consecuentemente las jaulas se clasifican como:A: jaulas centradas sobre los elementos rodantes. B: jaulas centradas sobre aro interior. C: jaulas centradas sobre el aro exterior.

Figura 46

Ahora hablaremos de las jaulas de los tipos ms comunes de rodamientos, empezando por el rodamiento radial rgido de bolas (figura 47). La mayora de los rodamientos radiales rgidos de bolas llevan jaulas embutidas que constan de dos semijaulas idnticas.26

Las dos semijaulas se unen durante el montaje del rodamiento mediante remaches. Las semijaulas de rodamientos pequeos se unen mediante lengetas, que desde una semijaula se pliegan sobre la otra (figura 48).

Figura 47

Figura 48

Las jaulas de los rodamientos muy pequeos se hacen de chapa de latn embutida y pueden emplearse en la mayora de las aplicaciones, ya que dejan gran espacio para la grasa y pueden soportar altas temperaturas. Las jaulas mecanizadas se usan en los rodamientos rgidos de bolas para condiciones de funcionamiento especiales, por ejemplo, con alta velocidad o con fuertes aceleraciones. La jaula mecanizada puede centrarse sobre las bolas, el aro interior o el aro exterior. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento se seleccionar el tipo de centrado. La jaula mecanizada centrada en el aro exterior es el tipo usado ms frecuentemente. Las jaulas de niln y de resina fenlica reforzada con tejidos se usan en gran extensin en los rodamientos para alta velocidad de rotacin. llevan jaulas de chapa de acero embutida con lengetas dobladas para separar las bolas. La jaula est centrada sobre las bolas (figura 49).LOS RODAMIENTOS DE BOLAS A RTULA

Figura 49

Los rodamientos para alta velocidad o en aplicaciones vibratorias se montan con jaulas mecanizadas.LOS RODAMIENTOS DE UNA HILERA DE BOLAS CON CONTACTO ANGULAR

tienen como jaula normal la de chapa de acero embutida en una sola pieza, con agujeros punzonados para las bolas. Algunas series de estos rodamientos utilizan, sin embargo, jaulas de resina fenlica reforzada con tejidos (figura 50).

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Los rodamientos de dos hileras de bolas con contacto angular llevan jaulas de chapa embutida, de acero o latn (figura 51).

Figura 50

Figura 51

LOS RODAMIENTOS DE RODILLOS A RTULA de ejecucin C, en los tamaos pequeo y medio, llevan jau-

las de chapa embutida de acero o latn (figura 52). La jaula es algo elstica y permite la extraccin de los rodillos, lo cual es muy til cuando hay alguna razn que hace aconsejable la inspeccin de los caminos de rodadura del aro interior, cosa que puede realizarse extrayendo un rodillo de cada hilera.

LOS GRANDES RODAMIENTOS DE RODILLO A RTULA de ejecucin CA, montan jaulas mecanizadas de

bronce o acero, con sus extremos abiertos y sus aros interiores llevan pestaas de retencin (figura 53).

Figura 52

Los rodamiento de ejecucin CB tienen los rodillos perforados y jaulas con pasadores (figura 54).

Figura 53

Figura 54

28

monta normalmente jaula de chapa de acero embutida cuya seccin recta tiene un perfil Z. La jaula tiene ventanas punzonadas con lengetas dobladas hacia el interior, que impiden el desmontaje de los rodillos (figura 55). Algunos rodamientos de rodillos cilndricos se suministran con jaulas mecanizadas. de pequeo tamao tienen jaula de chapa embutida hecha de dos mitades con forma de U (figura 56) y encajada una sobre otra. Alternativamente se pueden suministrar con jaula J9 en una sola pieza de chapa embutida (figura 57).LOS RODAMIENTOS AXIALES DE BOLAS

EL RODAMIENTO DE UNA HILERA DE RODILLOS CILNDRICOS

Figura 55

Figura 56

Figura 57

Para los tipos de rodamientos axiales que se fabrican en pequeas cantidades no resulta econmica la fabricacin del utillaje de embuticin y, consecuentemente, dichos tipos se suministran con jaula mecanizada (figura 58).1.5. Materiales para rodamientos

Figura 58

Desde el punto de vista de la definicin del material, el aspecto ms importante de la mecnica de los rodamientos de todos los tipos es el carcter PUNTUAL o LINEAL del contacto entre anillos y cuerpos rodantes. En la zona de contacto anillo-cuerpo rodante bajo carga encontramos: Tensiones normales de comprensin, mximas en superficie que pueden llegar a 35 daN/mm2. Tensiones de cortadura, cuya amplitud mxima, en profundidad, puede sobrepasar 100 daN/mm2. Estas tensiones de trabajo realizadas en servicio normal por los rodamientos ms corrientes son completamente inusuales en el clculo de piezas mecnicas.29

A esta primera caracterstica, inherente a la mecnica de los rodamientos, se suma el hecho de que las solicitaciones aportadas por el material son cclicas y dan lugar, por ello, a la posibilidad de deterioro progresivo por fatiga. Por todo lo apuntado, el material de los rodamientos debe tener una dureza elevada en la zona donde se producen las tensiones de comprensin y cortadura, en la prctica, una dureza superior a 58 HRc. En el plano metalrgico, esta exigencia fundamental puede ser satisfecha por el endurecimiento del acero por temple martenstico, siempre que contenga carbono en orden de 0,8 a 1%. La composicin qumica de los aceros de esta familia deriva del acero 100 C6 (AFNOR), que ha venido a ser el tipo clsico de acero para rodamiento y cuya composicin bsica es la siguiente:C Si Mn Cr

De 0,95 A 1,10

De 0,15 A 0,35Tabla 1

De 0,20 A 0,40

De 1,35 A 1,60

El tratamiento trmico del acero 100 C6 est destinado a darle una estructura martenstica que le confiera la dureza requerida, de hasta 62 HRc, la resistencia a la fatiga y la estabilidad dimensional necesarias para cubrir la mayora de las aplicaciones.

30

2. Datos generales de los rodamientos

2.1. Dimensiones y designaciones bsicas

Con el fin de reducir costos y aumentar la calidad e intercambiabilidad de los rodamientos la Organizacin Internacional de Normalizacin (ISO) ha establecido planes de dimensiones para rodamientos. El plan de dimensiones ISO incluye, para cada dimetro normalizado del agujero, varias series de dimetros exteriores y distintas series de anchuras. Salvo excepciones de poca importancia, los rodamientos normalizados que se relacionan en los catlogos de los fabricantes pueden resolver, en su gran mayora, todos los problemas que se presenten en mantenimiento. Cada rodamiento estndar tiene una designacin bsica, que normalmente se compone de tres, cuatro o cinco cifras o de una combinacin de letras y cifras. El grfico que sigue ilustra el sistema de designacin bsica para la mayora de los tipos comunes de rodamientos. Las tres dimensiones principales de un rodamiento se indican en la figura 1.

Rodamiento radial

Rodamiento de rodillo cnicos

Rodamiento axial

Figura 1

31

Diagrama del sistema de designaciones bsicas de rodamientos

Designaciones de los tipos de rodamientos

0 Rodamientos de dos hileras de bolas con contacto angular. 1 Rodamientos de bolas a rtula. 2 Rodamientos de rodillos a rtula y axiales de rodillos a rtula. 3 Rodamientos de rodillos cnicos. 4 Rodamientos rgidos de dos hileras de bolas. 5 Rodamientos axiales de bolas. 6 Rodamientos rgidos de una hilera de bolas. 7 Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular. 8 Rodamientos axiales de rodillos cilndricos.

N Rodamientos de rodillos cilndricos. Despus de la N, se pueden aadir una o dos letras, que indican la configuracin de la pestaa, por ejemplo NJ, UN, NUP, etc. Los rodamientos con dos o ms hileras comienzan con NN. Rodamientos de agujas. Las designaciones de los rodamientos de agujas comienzan normalmente con NA o NK. QJ Rodamientos de bolas con cuatro puntos de contacto. T Rodamientos de rodillos cnicos. Rodamientos con dimensiones segn ISO 355. Los rodamientos de rodillos cnicos que pertenecen a alguna serie de las normas americanas, se clasifican aparte.

Tabla 1

32

Las cifras (o letras y cifras) identifican, en orden, lo siguiente:

La primera cifra en la designacin bsica o, alternativamente la primera letra o combinacin de letras, indica el tipo de rodamiento; esta cifra puede ser reemplazada por una letra o combinacin de letras. En el diagrama de la pgina anterior y en el texto que le acompaa se pueden ver los tipos de rodamientos identificados por estas designaciones. Las cifras segunda y tercera indican la serie de dimensiones (segn ISO); la primera indica la anchura o altura (B o T para ancho, y H para alto), y la otra la serie de dimetro (D). Las dos ltimas cifras de la designacin bsica indican, al multiplicar por cinco, el dimetro del agujero d en mm. Algunas veces se omite la cifra que indica el tipo de rodamiento y/o la primera cifra de la serie de dimensiones. Las cifras omitidas se indican entre parntesis en la ilustracin.

Para los rodamientos con un dimetro menor de 10 mm, o igual o mayor de 500 mm, el dimetro del agujero se indica en milmetros y est separado del resto de la designacin bsica por una barra inclinada; por ejemplo, 618/8 (d = 8 mm) o 511/530 (d = 530 mm). El mismo sistema tambin se aplica a rodamientos de las series de dimensiones ISO con un dimetro de agujero de 22, 28 o 32 mm; por ejemplo, 322/28 (d = 28 mm). Los rodamientos con agujeros de 10, 12, 15 0 17 mm se identifican as: 00 = 10 mm 01 = 12 mm 02 = 15 mm 03 = 17 mm En el caso de ciertos rodamientos rgidos de bolas, de bolas a rtula y de bolas con contacto angular con dimetros de agujero menores de 10 mm, el dimetro interior est dado tambin en milmetros, pero directamente despus de las dos primeras cifras; por ejemplo, 629 o 129 (d = 9 mm). Un dimetro de agujero no estndar se expresa siempre en milmetros y con un mximo de tres cifras decimales. Esta identificacin pertenece a la designacin bsica y est separada de la designacin normal por una barra inclinada; por ejemplo 6.202/15,875 (d = 15,875) mm en lugar de los 15 mm normalizados).

33

Designacin de las series de rodamientos

Cada rodamiento estndar pertenece a una serie dada. La designacin de las series consiste en la designacin bsica menos la identificacin del dimetro del agujero. A menudo incluyen un sufijo A, B, C, D, E o una combinacin de ellos, por ejemplo CA, lo cual designa una alteracin del diseo interno del rodamiento. Encima de los dibujos del diagrama se indican las series ms comunes de cada tipo de rodamiento sin sufijo alguno. De acuerdo al sistema, las cifras entre parntesis han formado parte de la designacin de las series, pero se han omitido por razones prcticas.Designaciones de rodamientos de rodillo cnicos

La inclusin del ngulo de contacto en las designaciones de los rodamientos de rodillos cnicos hace necesaria una explicacin por separado del programa estndar apuntado anteriormente. El ngulo de contacto = de estos rodamientos es importante en relacin a la capacidad de carga axial. Cuanto mayor es el ngulo, ms adecuado es el rodamiento para absorber cargas axiales (figura 2).

Figura 2

En las designaciones de la serie de dimensiones, se da una indicacin del valor del ngulo por la cifra de la serie de ngulos; a mayor nmero, mayor ngulo (vase tabla 2). Esto facilita la seleccin del rodamiento. De esta manera la designacin de la serie de dimensiones nos indica si un rodamiento es adecuado para un tipo particular de carga.34

Ejemplo de designacin Prefijo para rodamiento mtrico de rodillos cnicos Cifra indicativa de la serie de ngulos 2

T2DC020

ngulo de contacto =, ms de 10 hasta inclusive 13 52.

Letra indicativa de la serie de dimetros D

Relacin dimetros D/d0,77, ms de 4,40 hasta inclusive 4,70, es decir, para un rodamiento con un dimetro de agujero de 20 mm, el dimetro exterior estar dentro de la gama de 44 a 47 mm.

Letra indicativa de la serie de anchuras C

Relacin seccin T/(D-d)0,95, ms de 0,68 hasta inclusive 0,80, es decir, para un rodamiento con un dimetro de agujero de 20 mm y un dimetro exterior de 43 mm, la anchura total T estar dentro de la gama 14,4 a 17 mm.

Grupo de cifras indicativo del dimetro del agujero 020 Dimetro del agujero en mm (sin cdigo).Tabla 2

Serie de ngulos

ngulo de contacto

Designacin1 2 3 4 5 61)

Ms de Reservado 10 13 52 15 59 18 55 23 27

Hasta inclusive 13 52 15 59 18 55 23 27 30

1)

7

Todava no se ha normalizado nign rodamiento perteneciente a esta serie de ngulosTabla 3

35

Serie de dimetros

Relacin dimetros

DesignacinA B C D E F G

D/d0,77 Ms de

Hasta inclusive 3,80 4,40 4,70 5,00 5,60 7,00

Reservado 3,4 3,80 4,40 4,70 5,00 5,60

Tabla 4

Serie de anchuras

Relacin seccin

DesignacinA B C D E

T/(D-d)0,95 Ms de 0,5 0,68 0,80 0,88

Hasta inclusive 0,68 0,80 0,88 1,00

Reservado

Tabla 5

Estas designaciones estn formadas por tres smbolos: un nmero y dos letras, por ejemplo 2DC. El nmero indica una gama de ngulos de contacto (tabla 3). La primera de las dos letras designa una gama de valores de la relacin entre el dimetro exterior e interior, serie de dimetros (tabla 4); la segunda letra una gama de valores de la relacin entre el ancho del rodamiento y su altura de seccin, serie de anchos (tabla 5). La letra T indica si las medidas del rodamiento se basan en el sistema mtrico y las tres ltimas cifras nos dan el valor directo del dimetro interior.36

2.2. Juego interno de rodamientos

Generalmente uno de los dos aros del rodamiento tiene que ser montado con aprieto en su asiento y algunas veces los dos aros. Esto se consigue haciendo que el dimetro del asiento en el eje sea ligeramente mayor que el dimetro del agujero del aro interior y/o el alojamiento ligeramente menor que el dimetro exterior del aro exterior. En una cierta extensin, el aro interior se dilata y/o el exterior se comprime por el calado en sus respectivos asientos (figura 3). Consecuentemente, cuando el rodamiento est montado en su aplicacin, disminuir el espacio disponible para los elementos rodantes y esto tiene que tenerse en cuenta en la fabricacin del rodamiento. El rodamiento tiene que tener cierto juego interno que evita que los elementos rodantes queden comprimidos entre los caminos de rodadura cuando el rodamiento se monta en su aplicacin (figura 4).

Figura 3

Figura 4

El juego interno de un rodamiento se define como la amplitud total, medida sin carga, del movimiento de un aro con relacin al otro en direccin radial (juego radial interno) o en direccin axial (juego axial interno). El juego radial interno es un factor muy importante para obtener prestaciones satisfactorias de un rodamiento (figura 5). Es necesario distinguir entre el juego interno de un rodamiento antes del montaje y el juego en funcionamiento, o sea, el juego radial de un rodamiento montado y sometido a las condiciones reales de trabajo. El juego radial de un rodamiento antes del montaje es, en general, superior al que tendr en servicio. Esta disminucin del juego se debe principalmente a la expansin del aro interior o a la contraccin del aro exterior cuando se37

montan con ajuste de apriete, y tambin a la diferente dilatacin trmica del rodamiento y los componentes asociados.

Figura 5

El juego radial es un factor de gran importancia para el comportamiento satisfactorio de un rodamiento. El juego de un rodamiento de bolas deber ser casi nulo, como regla general, cuando el mismo est montado; incluso puede ser conveniente una ligera precarga. No obstante, para los rodamientos de rodillos cilndricos y de rodillos a rtula, deber conservarse generalmente cierto juego radial, aunque pequeo, en condiciones normales de funcionamiento. Esto es tambin vlido para los rodamientos de rodillos cnicos, excepto en el caso en que la disposicin requiera gran rigidez; por ejemplo, en un pin de diferencial, los rodamientos de rodillos cnicos se montan con una cierta precarga.

Figura 6. Juego radial

38

El juego normal de un rodamiento es tal que, con los ajustes generalmente aplicados, y en condiciones normales de funcionamiento, queda un juego adecuado cuando el rodamiento est en servicio. Para otras condiciones, por ejemplo cuando se montan ambos aros con ajuste fuerte, o cuando las temperaturas son excepcionales debern seleccionarse rodamientos con juego radial mayor o menor que el normal. Entonces conviene verificar el juego que queda despus del montaje. Los rodamientos con juego interno diferente al normal se identifican por los sufijos C1 a C5.C1 C2 C3 C4 C5

Juego menor que C2 Juego menor que normal Juego mayor que normal Juego mayor que C3 Juego mayor que C4

2.3. Designaciones adiccionales de los rodamientos

Las designaciones adicionales se emplean para identificar los rodamientos que de alguna forma difieren del diseo normal. Pueden preceder a la designacin del rodamiento (prefijos que identifican los componentes del rodamiento), o pueden seguir a continuacin de ella (sufijos). Si se necesita ms de un sufijo, es necesario consignarlo en el mismo orden en que figuran a continuacin. Las que se relacionan son algunas de las designaciones suplementarias ms comunes.PrefijosCOMPONENTES DE RODAMIENTOS

K

Corona de rodillos (jaula con rodillos) de un rodamiento axial de rodillos cilndricos.EJEMPLO K 81107.

Corona de rodillos del rodamiento axial de rodillos cilndricos 81107.

39

L

Aro suelto (interior o exterior) de un rodamiento separable.EJEMPLOS LNU 207. Aro interior del rodamiento de rodillos cilndricos NU 207. L30207.

Aro exterior (copa) del rodamiento de rodillos cnicos 30207.

R

Rodamiento separable, sin su aro suelto (interior o exterior).EJEMPLOS RNU 207. Aro exterior y corona de rodillos del rodamiento de rodillos cilndricos NU 207. R 30207.

Aro interior y corona de rodillos del rodamiento de rodillos cnicos 30207.

SufijosDISEO INTERNO

A, B, C, D, E

Diferencias o alteraciones en el diseo interno del rodamiento. Rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular, ngulo de contacto 40.

EJEMPLO 7205 B.DISEO EXTERNO

X -RS, -LS -2RS, -2LS

Dimensiones principales modificadas conforme a las normasISO.

Obturacin de contacto en un lado del rodamiento. Obturaciones de contacto en ambos lados del rodamiento. Una cifra despus de los sufijos RS o 2RS indica un diseo especial de la obturacin.

EJEMPLO RS1. -Z -2Z K K30 N NR

Placa de proteccin (no rozante) en un lado del rodamiento. Placas de proteccin (no rozantes) en ambos lados del rodamiento. Agujero cnico, conicidad 1:12. Agujero cnico, conicidad 1:30. Ranura para anillo elstico en el aro exterior. Ranura para anillo elstico en el aro exterior, con el anillo incorporado.

40

-ZN -ZNR N2 G

Placa de proteccin en un lado y ranura para anillo elstico en el otro lado. Como ZN, ms anillo elstico. Dos muescas en el aro exterior. Se emplea para rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular para apareamiento en tndem, O (espalda con espalda) y X (frente a frente).

JaulaJ Y M F L P TH TN

Jaula de chapa de acero. Jaula de chapa de latn. Jaula mecanizada de latn. Jaula mecanizada de acero o fundicin de grafito esferoidal. Jaula mecanizada de aleacin ligera. Jaula de plstico moldeada por inyeccin y reforzada con fibra de vidrio. Jaula de resina fenlica reforzada con tela y alvolos de tipo a presin. Jaula de plstico moldeada por inyeccin. Los sufijos que indican el tipo de jaula pueden ir seguidos de las letras A o B. A indica jaula centrada en el aro exterior y B jaula centrada en el aro interior. Tambin pueden ir seguidos los sufijos por otras cifras que indican diferentes diseos o materiales.EJEMPLO TN9.

Jaula de plstico moldeada por inyeccin y reforzada con fibra de vidrio.

V VH

Rodamiento lleno de bolas o de rodillos, sin jaula. Rodamiento lleno de rodillos, con el conjunto de rodillos no separable.

Otras caractersticas

Los sufijos siguientes van precedidos por una barra inclinada en la designacin del rodamiento.

41

PRECISIN

P6 P5 CLN

Precisin segn ISO clase 6. Precisin segn ISO clase 5. Corresponde a ISO clase 6X para rodamientos de rodillos cnicos (tolerancias reducidas de la anchura). Juego menor que C2. Juego menor que normal. Juego mayor que normal. Juego mayor que C3. Juego mayor que C4. Cuando se combinan las designaciones P6 o P5 con una designacin del juego, se suprime la letra C.EJEMPLO

JUEGO INTERNO

C1 C2 C3 C4 C5

P62 = P6 + C2.

VIBRACIN, RUIDO

Q6 Q66

Nivel de vibraciones inferior al normal. Nivel de vibraciones inferior al normal, picos de vibraciones inferiores a los normales. Dos rodamientos de una hilera montados en O emparejados.EJEMPLO 6207/DB.

JUEGOS DE RODAMIENTOS

DB

Dos rodamientos rgidos de una hilera de bolas 6207 montados en disposicin O (espalda con espalda).

DF

Dos rodamientos de una hilera montados en X emparejados.EJEMPLO 31307/DF.

Dos rodamientos de rodillos cnicos 31307 montados en disposicin X (frente a frente).

DT

Dos rodamientos de una hilera montados en tndem, emparejados.EJEMPLO 6207/DT.

Dos rodamientos rgidos de una hilera de bolas 6207 montados en disposicin TNDEM.

42

CARACTERSTICAS DE RELUBRICACIN

W33

Ranura circunferencial y tres agujeros de lubricacin en el aro exterior.

LUBRICANTES

Los sufijos que indican las grasas empleadas para lubricar rodamientos, constan de letras que indican el campo de temperaturas y de un cdigo de dos cifras que designan la grasa propiamente dicha; por ejemplo, HT 21. Se emplean las letras siguientes:MT LT HT LHT

Grasa para temperaturas medias (-30 a +110 C). Grasa para bajas temperaturas (-50 a +80 C). Grasa para altas temperaturas (-20 a +130 C). Grasa para bajas y altas temperaturas (-40 a +140 C).

El sufijo MT solamente se emplea cuando la grasa no es la generalmente usada para un rodamiento particular.2.4. Tolerancias

La precisin en las dimensiones y exactitud de giro de los rodamientos han sido normalizadas por ISO y DIN 620. Adems de las tolerancias normales (clase de tolerancia P0), las normas ISO incluyen tolerancias ms estrechas, por ejemplo las clases de tolerancias 6 y 5 (clases de tolerancias P6 y P5 respectivamente). Para aplicaciones especiales, tales como husillos de mquinas-herramientas, se fabrican rodamientos con una precisin an mayor (clases de tolerancias P4, SP, UP, PA 97 y PA 9). En las tablas de rodamientos se indican los valores para cada caso con una explicacin detallada de los smbolos utilizados.

43

3. Seleccin del tipo de rodamiento

Cada tipo de rodamiento tiene propiedades caractersticas que lo hacen particularmente adecuado para ciertas aplicaciones. Sin embargo, no es posible establecer reglas rgidas para la seleccin del tipo de rodamiento, pues para ello se han de considerar diversos factores. Las recomendaciones que se dan a continuacin servirn para indicar, en una aplicacin determinada, los detalles de mxima importancia para poder decidir acerca del tipo de rodamiento ms adecuado.3.1. Espacio disponible

Hay muchos casos en que al menos una de las dimensiones principales del rodamiento, generalmente el dimetro del agujero, viene determinada por las caractersticas de diseo de la mquina a la que va destinado. Normalmente se seleccionan rodamientos rgidos de bolas para ejes de pequeo dimetro, mientras que para ejes de grandes dimetros se pueden considerar los rodamientos rgidos de bolas, los de rodillos cilndricos y los de rodillos a rtula. Cuando el espacio radial disponible es limitado, debern seleccionarse rodamientos de pequea seccin, por ejemplo coronas de agujas, rodamientos de aguajas con o sin aro interior, y ciertas series de rodamientos rgidos de bolas y de rodamientos de rodillos a rtula. Cuando la limitacin es en sentido axial y se requieren rodamientos particularmente estrechos, pueden usarse algunas series de rodamientos de una hilera de rodillos cilndricos o rgidos de bolas para cargas radiales y combinadas y, para cargas axiales coronas axiales de agujas, rodamientos axiales de agujas y algunas series de rodamientos axiales de bolas.

Figura 1

45

En las figuras 1, 2 y 3 se pueden observar distintos rodamientos con algunas medidas comunes.

Figura 2

Figura 3

3.2. Cargas Magnitud de la carga

ste es normalmente el factor ms importante para determinar el tamao y el tipo del rodamiento. En general, para unas mismas dimensiones principales los rodamientos de rodillos pueden soportar mayores cargas que los rodamientos de bolas. Estos ltimos se usan principalmente para soportar cargas pequeas o medias, mientras que los rodamientos de rodillos son, en muchas ocasiones, la nica eleccin posible para cargas pesadas y ejes de grandes dimetros.

46

Direccin de la cargaCARGA RADIAL (figura

4)

Los rodamientos de rodillos cilndricos con un aro sin pestaas (tipos NU y N) y los rodamientos de agujas solamente pueden soportar cargas radiales. Todos los dems tipos de rodamientos radiales pueden soportar tanto radiales como axiales (cargas combinadas).

Figura 4

CARGA AXIAL (figura

5)

Los rodamientos axiales de bolas pueden soportar slo moderadas cargas axiales puras. Los rodamientos axiales de bolas de simple efecto pueden soportar cargas axiales en un sentido, y los de doble efecto, cargas axiales en ambos sentidos. Los rodamientos axiales de rodillos cilndricos y los axiales de agujas (con o sin arandelas) pueden soportar elevadas cargas axiales en un sentido. Los rodamientos axiales de rodillos a rtula pueden soportar, adems de cargas axiales muy elevadas, cargas radiales de una cierta magnitud actuando simultneamente.

Figura 5

47

CARGA COMBINADA

Una carga combinada consta de una carga radial y una carga axial que actan simultneamente. Para soportar cargas combinadas se usan principalmente los rodamientos de bolas con contacto angular de una o de dos hileras, y los rodamiento de rodillos cnicos. Tambin se usan los rodamientos rgidos de bolas y los rodamientos de rodillos a rtula. Pueden tambin usarse, con ciertas limitaciones, los rodamientos de bolas a rtula y los rodamientos de rodillos cilndricos (de los tipos NJ, NUP y NJ con aro angular HJ). Los rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular, los de rodillos cnicos, los de rodillos cilndricos del tipo NJ y los axiales de rodillos a rtula pueden soportar cargas axiales en un sentido solamente. Cuando vara el sentido de carga debern usarse dos de tales rodamientos dispuestos para soportar cargas axiales de sentidos opuestos. Algunos rodamientos de bolas con contacto angular y de rodillos cnicos se suministran en parejas para soportar dichas cargas. Cuando la componente axial representa una gran proporcin de la carga combinada, puede disponerse un rodamiento axial separado para soportar la carga axial. Adems de los rodamientos axiales, para soportar cargas puramente axiales, pueden tambin usarse rodamientos radiales adecuados, por ejemplo rodamientos rgiFigura 6 dos de bolas o rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto. Para tener la seguridad de que esos rodamientos son sometidos solamente a carga axial, los aros exteriores deben montarse con holgura radial en sus alojamientos.48

3.3. Desalineacin angular

Cuando existe la posibilidad de desalineacin del eje con respecto al soporte, se necesitan rodamientos capaces de absorber tal desalineacin, es decir, rodamientos de bolas a rtula, rodamientos de rodillos a rtula y rodamientos axiales de rodillos a rtula. La desalineacin puede ser originada, por ejemplo, por flexin del eje al ser sometido a carga, cuando los rodamientos estn montados en soportes situados sobre bases separadas y a gran distancia entre s, o bien cuando no haya sido posible mecanizar en una sola operacin los asientos de los alojamientos. Los valores mximos permisibles de desalineacin para los diversos tipos de rodamientos figuran en el texto que precede a las tablas de rodamientos.

Figura 7

3.4. Velocidad

La velocidad de rotacin de un rodamiento viene limitada por la temperatura mxima de funcionamiento permisible. Los rodamientos de bajo rozamiento dan lugar a una escasa generacin de calor interna y son los ms adecuados para altas velocidades de rotacin. Con cargas radiales se pueden obtener las mximas velocidades de rotacin empleando rodamientos rgidos de bolas o de rodillos cilndricos, y para cargas combinadas empleando rodamientos de bolas con contacto angular.3.5. Precisin

Se requieren rodamientos de grado de precisin mayor que el normal para ejes que hayan de funcionar con rigurosas exigencias de exactitud, pro ejemplo, para husillos de mquinas-herramienta y generalmente tambin para ejes que giren a velocidades muy elevadas. Como se indic en otro captulo, adems de la tolerancia 0 normal, en los catlogos de rodamientos se presenta la gama completa de fabricacin para el resto de las precisiones.49

3.6. Funcionamiento silencioso

Aunque el ruido provocado por el funcionamiento de los rodamientos, en general, puede considerarse como muy dbil, existen ciertas aplicaciones, por ejemplo motores elctricos, donde el funcionamiento silencioso puede constituir una condicin importante. Cuando las exigencias sobre este respecto sean particularmente severas, se recurrir sobre todo a los rodamientos rgidos de bolas.3.7. Rigidez

La deformacin elstica de un rodamiento cargado es muy pequea y, en la mayora de los casos, despreciable. No obstante, en algunos casos la rigidez del rodamiento es factor importante, por ejemplo para husillos de mquinasherramienta. Debido a la mayor superficie de contacto entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura, los rodamientos de rodillos (por ejemplo, los de rodillos cilndricos o cnicos, figura 8) son ms rgidos que los rodamientos de bolas. Puede aumentarse la rigidez de los rodamientos aplicando una precarga adecuada.

Figura 8

3.8. Desplazamiento axial

La disposicin normal de los rodamientos en un eje u otro elemento de maquinaria consiste en un rodamiento posicionador o fijo y un rodamiento libre. Un rodamiento libre puede desplazarse axialmente evitando as un contraste recproco entre los rodamientos, por ejemplo, por dilatacin trmica del eje. Como rodamientos libres, son particularmente adecuados los rodamientos de rodillos cilndricos que tienen uno de los aros sin pestaas (tipos UN y N, figura 9) o los rodamientos de agujas, ya que su construccin interna permite el desplazamiento axial de los rodillos en relacin a los caminos de rodadura en ambos senti-

Figura 9

50

dos (ver el desplazamiento axial admisible en las tablas de rodamientos). Los aros interior y exterior pueden, por tanto, montarse con ajustes de interferencia. Cuando se usa como rodamiento libre un rodamiento no desmontable, por ejemplo, un rodamiento rgido de bolas o uno de rodillos a rtula, uno de los aros del rodamiento se debe montar con ajuste de holgado (figura 10).3.9. Montaje y desmontaje

Figura 10

Cuando se ha de seleccionar un rodamiento para una determinada aplicacin, adems de las consideraciones anteriores se debe atender al tipo de montaje y desmontaje que se necesita, para realizar el diseo del mecanismo o debido al diseo ya realizado.Rodamientos con agujero cilndrico

Los aros de los rodamientos separables (rodamientos de rodillos cilndricos, de agujas y de rodillos cnicos) se montan y desmontan separadamente. As, cuando se ha de usar un Figura 11 ajuste de interferencia para ambos aros, o cuando se prev la necesidad de tener que efectuar frecuentes montajes y desmontajes, estos rodamientos son ms fciles de instalar que los rodamiento no separables (rgidos de bolas, de bolas con contacto angular, de bolas a rtula y de rodillos a rtula).

51

Rodamientos con agujero cnico

Es fcil montar o desmontar rodamientos con agujero cnico sobre asientos cnicos, o sobre asientos cilndricos usando entonces manguitos de fijacin o de desmontaje.

Figura 12

52

4. Seleccin del tamao del rodamiento

El tamao del rodamiento para una determinada aplicacin se selecciona en base a su capacidad de carga respecto a las cargas que ha de soportar y a los requisitos sobre duracin y fiabilidad. En los clculos se usa un valor numrico, denominado capacidad de carga, para expresar aquella cualidad del rodamiento para soportar cargas. En las tablas de rodamientos se indican los valores de las capacidades de carga dinmica C y esttica C0.4.1. Capacidades de carga

Se usa la capacidad de carga dinmica C para los clculos en que intervienen rodamientos sometidos a esfuerzos dinmicos, es decir, al seleccionar un rodamiento que gira sometido a carga, y expresa la carga que puede soportar el rodamiento alcanzando una duracin nominal (definida ms abajo) de 1.000.000 de revoluciones. Las capacidades de carga dinmica de los rodamientos se han determinado de acuerdo con los mtodos descritos por ISO 281. Dicha norma es vlida para cargas constantes, tanto en magnitud como en direccin, radiales para rodamientos radiales y axiales centradas para rodamientos axiales. Se usa la capacidad de carga esttica C0 cuando los rodamientos giran a velocidades muy bajas, estn sometidos a movimientos lentos de oscilacin o estn estacionarios bajo carga durante ciertos perodos. Tambin ha de tomarse en consideracin cuando, sobre un rodamiento giratorio (sometido a esfuerzos dinmicos), actan elevadas cargas de choque, de corta duracin. Se define como capacidad de carga esttica la carga que produce una deformacin permanente total, del elemento rodante y del camino de rodadura, en el punto de contacto ms cargado, igual a 0,0001 del dimetro del elemento rodante.4.2. Duracin de los rodamientos

La duracin de un rodamiento se define como el nmero de revoluciones (o de horas a una velocidad constante determinada) que el rodamiento puede dar antes de que se manifieste el primer signo de fatiga (desconchado) en uno de sus aros o de sus elementos rodantes. Los ensayos de laboratorio y la experiencia obtenida de la prctica han puesto de manifiesto que rodamientos aparentemente idnticos, funcionando en idnticas condiciones, tienen duraciones diferentes. Es, por tan53

to, esencial, para el clculo del tamao del rodamiento, una definicin clara del trmino DURACIN. Toda la informacin que presentan los fabricantes de rodamientos sobre capacidades de carga dinmica est basada en la duracin alcanzada o sobrepasada por el 90% de los rodamientos aparentemente idnticos de un grupo suficientemente grande. A esta duracin se la denomina duracin nominal y est de acuerdo con la definicin ISO.Frmula de la duracin

La relacin existente entre la duracin nominal, la capacidad de carga dinmica y la carga aplicada al rodamiento, viene expresada por la ecuacin:

L10 = (Donde:

C p C ) o P = L101/p P

L10 = Duracin nominal, en millones de revoluciones. C= P= p= Capacidad de carga dinmica, en N. Carga dinmica equivalente sobre el rodamiento, en N. Exponente de la frmula de la duracin, siendo: p = 3 para rodamientos de bolas. p = 10/3 para rodamientos de rodillos. En el grfico 1 y en la tabla 1 se dan los valores de la seguridad de carga C/P en funcin de la duracin L10.

54

Para rodamientos que funcionan a velocidad constante, es ms conveniente expresar la duracin nominal en horas de servicio, usando para ello la ecuacin:

L10h =Donde:

1.000.000 C p (P) 60 n

L10h = Duracin nominal en horas de servicio. n=Velocidad constante de rotacin, en r/min. La duracin L10h en funcin de C/P y n puede obtenerse tambin del grfico nmero 1 o en las tablas 2 (rodamientos de bolas) y 3 (rodamientos de rodillos). Al seleccionar el tamao de un rodamiento se deber usar la duracin nominal L10 o L10h.Ejemplo de clculo

Se busca un rodamiento rgido de bolas para una velocidad de n = 1.000 r/min bajo una carga radial constante de Fr = 3.000 N, y para una duracin nominal L10h mnima de 20.000 horas de servicio. Cul ser el tamao del rodamiento? En el grfico nmero 1 encontramos que el valor de la seguridad de carga C/P es de 10,6 (ver la lnea). Puesto que la carga es radial pura, tenemos P = Fr. Por lo tanto, se requiere un rodamiento que tenga una capacidad de carga dinmica C _ 10,6 x 3.000 = 31.800 N. En las tablas de rodamientos se puede ver que los rodamientos 6307 y 6.209, ambos con C = 33.200 N, son los adecuados. La eleccin final est determinada por el dimetro del eje.

55

Grfico 1. Clculo de duracin

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Seleccin del tamao del rodamiento

Tabla 1. Valores

C/P

para diferentes duraciones L10, expresadas en millones de revoluciones

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Tabla 2. Rodamientos de bolas. Valores C/P para diferentes duraciones L10h, expresadas en horas de funcionamiento, a diferentes velocidades n (r/min)

58

Tabla 3. Rodamientos de rodillos. Valores C/P para diferentes duraciones L10h, expresadas en horas de funcionamiento, a diferentes velocidades n (r/min)

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Duracin requerida para un rodamiento

Para determinar el tamao de un rodamiento, es esencial conocer la duracin requerida para el rodamiento en la aplicacin prevista. Tal duracin depende generalmente del tipo de mquina y de las exigencias en lo referente a clase de servicio y a fiabilidad. Si no se tiene experiencia anterior, pueden usarse los valores dados en la tabla de ms abajo como gua para el clculo.Clase de mquina L10h horas de servicio

Electrodomsticos, mquinas agrcolas, instrumentos, aparatos tcnicos para uso mdico. Mquinas de uso intermitente o por cortos perodos: mquinasherramienta porttiles, aparatos elevadores en talleres, mquinas para construccin. Mquinas para trabajar con alta fiabilidad de funcionamiento durante cortos perodos o intermitentemente: ascensores, gras para mercancas embaladas o cabestrillos de tambores, embaladoras, etc. Mquinas para ocho horas de trabajo, no totalmente utilizadas: transmisiones por engranaje para uso general, motores elctricos para uso industrial, machacadoras giratorias. Mquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente utilizadas: mquinas-herramienta, mquinas para trabajar la madera, mquinas para la industria mecnica general, gras para materiales a granel, ventiladores, cintas transportadoras, equipos de imprimir, centrfugas y separadoras. Mquinas para trabajo continuo, 24 horas al da: cajas de engranajes para laminadores, maquinaria elctrica de tamao medio, compresores, tornos de extraccin para minas, bombas, maquinaria textil. Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios, mquinas cableadoras, maquinaria propulsora para transatlnticos. Maquinaria para la fabricacin de papel y pasta de papel, maquinaria elctrica de gran tamao, centrales elctricas, bombas y ventiladores para minas, rodamientos para la lnea de ejes de transatlnticos.

300 a 3.000 3.000 a 8.000

8.000 a 12.000

10.000 a 25.000

20.000 a 30.000

40.0000 a 50.000

60.000 a 100.000

100.000

Tabla 4. Gua para los valores de la duracin L10h para diferentes clases de mquinas

ObservacionesDAS,

En los casos donde, al ampliar las capacidades de carga dinmica AJUSTAse encuentra que un rodamiento ms pequeo de lo previsto proporcionara una duracin adecuada, es preferible, por lo general, emplear un60

rodamiento con el mismo dimetro interior pero de una serie ms ligera, en lugar de otro con dimetro interior ms pequeo. Al seleccionar un dimetro interior ms pequeo es necesario comprobar que el eje correspondiente tiene la resistencia necesaria, as como que las flexiones no producirn excesiva desalineacin y, por lo tanto, disminucin en la duracin del rodamiento.Influencia de la temperatura de trabajo en el material del rodamiento

A temperaturas elevadas disminuye la dureza del material del rodamiento y, por lo tanto, se reduce la capacidad de carga dinmica del mismo. La disminucin de la capacidad de carga dinmica para las diferentes temperaturas viene considerada multiplicando la capacidad de carga dinmica C por un factor de temperatura.4.3. Cargas dinmicas

Las cargas que actan sobre un rodamiento pueden determinarse usando los principios normales de ingeniera, siempre que se conozcan o puedan calcularse exactamente las fuerzas externas, por ejemplo los pesos, las fuerzas producidas a causa de la potencia transmitida o del trabajo efectuado, y las fuerzas de inercia. Las cargas producidas como consecuencia de los pesos, por ejemplo de los pesos propios de los ejes y de las piezas montadas sobre ellos, los pesos de la mquina etc., y otras fuerzas de inercia, son conocidas o pueden calcularse. No obstante, para determinar las cargas producidas como consecuencia del trabajo (fuerzas de laminacin, fuerzas de corte en mquinas-herramienta, etc.) y como consecuencia de las cargas de choque o de las cargas dinmicas adicionales, por ejemplo, por haberse producido un desequilibrio, suele ser necesario estimar la carga partiendo de la experiencia obtenida con otras mquinas y disposiciones de rodamientos. Por ejemplo, las fuerzas tericas que actan sobre los dientes de un engranaje pueden calcularse conociendo la potencia transmitida y las caractersticas del diseo de los dientes. No obstante, las fuerzas dinmicas adicionales se producen, o en el propio engranaje, o por el accionamiento de entrada o toma de fuerza. Las fuerzas dinmicas adicionales en los engranajes resultan de los errores de forma de los dientes y de las flexiones de los componentes que giran. Como actualmente las exigencias son de funcionamiento silencioso, los engranajes se hacen en base a normas muy estrictas de precisin; por ello, las fuerzas adicionales son generalmente tan pequeas, que se podran eliminar cuando se calculan los rodamientos. Las fuerzas adicionales procedentes del tipo y mtodo de trabajo de las mquinas a las que pertenecen los engranajes, slo se pueden de61

terminar cuando las condiciones de trabajo del engranaje son conocidas. Su influencia sobre la duracin nominal de los rodamientos est considerada por un factor de TRABAJO que tiene en cuenta las fuerzas de choque y la eficiencia del engraje. Los valores de este factor para diferentes condiciones de trabajo se pueden encontrar normalmente en la informacin publicada por el fabricante del engranaje. Como un ejemplo ms, pueden considerarse las transmisiones por correas. La cargas que actan sobre los rodamientos se deducen de la traccin eficaz de la correa (fuerza circunferencial), la cual depende del par que se transmita. Para calcular las cargas que actan sobre el rodamiento deber multiplicarse la traccin de la correa por un factor f, cuyo valor depende del tipo de la correa usada, de su precarga y de las fuerzas dinmicas adicionales. Valores para el factor f generalmente son publicados por los fabricantes de correas. Sin embargo, si no hubiera informacin disponible, pueden emplearse los valores siguientes: Para correas dentadas Para correas trapezoidales Para correas planas con polea tensora Para correas planas f = 1 a 1,5 f = 2 a 2,5 f = 2,5 a 3 f=3a4

Los valores ms altos de f corresponden a los casos en que la distancia entre los ejes es corta, las velocidades perifricas son bajas, o las condiciones de funcionamiento severas.4.4. Cargas estticas

Cuando un rodamiento bajo carga est parado, efecta lentos movimiento de oscilacin, o funciona a velocidades muy bajas, su capacidad para soportar carga no viene determinada por la fatiga de material, sino por la deformacin permanente en los puntos de contacto entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura. Esto tambin es vlido para rodamientos giratorios sometidos a elevadas cargas de choque durante una fraccin de revolucin. En general, pueden absorberse cargas equivalentes a la capacidad de carga esttica C0, segn se coment en el punto 4.1, sin perjuicio alguno sobre las caractersticas de funcionamiento del rodamiento.

62

5. Lmites de velocidad

La mxima velocidad de rotacin admisible en los rodamientos de bolas y de rodillos depende del tipo de rodamiento y de su tamao, de la carga y de su lubricacin, de las condiciones de refrigeracin, del tipo de jaula y del juego radial interno del rodamiento. El principal factor limitador, sin embargo, es la temperatura de funcionamiento admisible del lubricante. Los lmites de velocidad para lubricacin con grasa y para lubricacin con aceite (bao de aceite) que se dan en las tablas de rodamientos son los valores recomendados, vlidos siempre que la carga aplicada al rodamiento _ sea pequea (L10h > 150.000 horas) y que las condiciones de refrigeracin sean normales: por ejemplo, cuando el rodamiento est alojado en el bastidor de una mquina. La influencia de las cargas pesadas (L10h < 150.000 horas) slo suele _ ser de importancia cuando se trata de rodamientos grandes (dm > 100 mm) y de una duracin nominal L10h < 75.000 horas. En tales casos, los lmites de velocidad que se dan en las tablas de los rodamientos, debern multiplicarse por un coeficiente f obtenido del grfico 1. Para rodamientos de rodillos a rtula sometidos a carga axial, los lmites de velocidad debern reducirse cuando la relacin existente entre la carga axial y la radial excede de un cierto valor. Bajo ciertas condiciones, se pueden exceder los lmites de velocidad indicados en las tablas. Pueden permitirse incrementos moderados de velocidad si se presta especial atencin a la lubricacin y refrigeracin. Algunas veces se requiere circulacin de aceite, con refrigeracin adicional del mismo. Para incrementos mayores puede usarse la lubricacin por neblina de aceite o por chorro de aceite. Tambin es necesario frecuentemente emplear rodamientos con jaulas especiales, tales como las empleadas en la mayora de los rodamientos de precisin, o con mayor juego radial interno. Para tener una idea de los incrementos mximos posibles de velocidad, se pueden usar los factores dados en el grfico 1, los lmites de velocidad dados en las tablas de rodamientos para lubricacin por aceite, se multiplican por dichos factores.

63

Tipo de rodamiento

Factor

Rodamientos rgidos de bolas Rodamientos de bolas a rtula Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular Rodamientos de rodillos cilndricos (con jaula) Rodamientos axiales de bolas Rodamientos axiales de rodillos cilndricos Rodamientos axiales de rodillos a rtulaGrfico 1

3 1,5 1,5 2,2 1,4 2 2,3

64

6. Aplicacin general de los rodamientos

La aplicacin de rodamientos en componentes de mquinas se puede resolver de diversas formas. Es prctica normal utilizar un par de rodamientos, separados una cierta distancia, que pueden ser montados en un soporte comn o en soportes independientes (figura 1). La eleccin se hace en base al diseo de la mquina y posibilidad de empleo de soportes normalizados. La mayora de los soportes normalizados estn preparados para montar un solo rodaFigura 1 miento, aunque tambin se fabrican soportes normalizados para dos rodamientos, pero son menos frecuentes. Si se pueden utilizar soportes normalizados el cliente queda libre de los problemas que representa el diseo de los componentes asociados al rodamiento. En cierta maquinaria, como las cajas de engranajes, los rodamientos se montan directamente en el bastidor. En tales casos el fabricante de la mquina tiene que disear y fabricar las tapas, tuercas, retenes y dispositivos de lubricacin (figura 2). En la mayora de las aplicaciones los ejes giran, pero a veces otros componentes de la mquina giran alrededor de un eje estacionario. ste es, frecuentemente, el caso de rodillos y ruedas locas (figura 3).

Figura 2

Figura 3

65

6.1. Fijacin axial de los rodamientos en el eje

Hay diferentes formas de fijar el rodamiento al eje (figura 4). Los rodamientos con agujero cilndrico normalmente se montan contra el respaldo y se mantienen en posicin mediante una tuerca o un anillo elstico de fijacin introducido en una ranura realizada en el eje, junto al rodamiento. Para montar y desmontar los anillos elsticos se utilizan alicates especiales. Si el eje carece de respaldo, pueden utilizarse dos anillos elsticos para mantener el rodamiento en posicin. Figura 4 Los rodamientos con agujero cnico se mantienen en posicin por el aprieto del manguito contra el eje a consecuencia del calado del rodamiento sobre el asiento cnico del manguito de fijacin. Los manguitos de fijacin se usan, generalmente, sobre ejes macizos (figura 5). Al realizar el calado del rodamiento se provoca una dilatacin del aro interior y como consecuencia una reduccin del juego interno y esta reduccin es un ndice que nos permite conocer si el rodamiento est firmemente asegurado en su posicin (figura 6). Los rodamientos sobre manguitos de desmontaje siempre deben montarse

Figura 5

Figura 6

contra un respaldo del eje. El manguito se cala entre el aro interior y el eje impulsado mediante una tuerca roscada al propio eje, y que despus de realizar el calado se deja montada para mantener el manguito en posicin correcta (figura 7).66

Los rodamientos con agujero cnico tambin pueden montarse directamente sobre un asiento cnico del eje y entonces no es necesario el respaldo (figura 8).

Figura 7

Figura 8

6.2. Fijacin del aro exterior

Los aros exteriores pueden ser axialmente mantenidos en posicin por medio de pestaas de respaldo, frentes de tapas, tuerca o anillos elsticos de retencin, figura 9.

Figura 9

6.3. Ajustes y tolerancias

Como ya se indic, el eje debe ser ligeramente ms grande que el agujero del rodamiento, si se quiere asegurar firmemente el rodamiento en su asiento. Anlogamente, el dimetro del alojamiento debe ser algo menor que el dimetro exterior del rodamiento si se desea una buena fijacin de su aro exterior (figura 10).Figura 10

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Estos ajustes se conocen como AJUSTES DE INTERFERENCIA O DE APRIETO. Por el contrario, el montaje de los aros sin aprieto en sus asientos se denomina ajuste libre o flojo. El montaje de rodamientos sera ms fcil con ajuste flojo sobre ambos aros, pero generalmente uno u otro aro tienen que ser montados con aprieto. Si el grado de aprieto es insuficiente el aro correspondiente deslizar en su asiento provocando daos por arrastre de material a causa de la friccin. La forma de actuacin de la carga determina si los aros de los rodamientos deben montarse con o sin aprieto. Si, por ejemplo, el rodillo de la figura 11 gira sobre dos rodamientos de bolas, montados en soportes independientes, bajo una carga de 500 N de magnitud y sentido constante, el efecto de la carga durante la rotacin, sobre los rodamientos, es como sigue:

Suponiendo que la carga se divide por igual entre ambos rodamientos, la fuerza sobre cada uno de ellos es de 250 N. El aro interior gira con relacin a la carga y las fuerzas resultantes internas al rodamiento favorecen el desfase de rotacin entre aro interior del rodamiento y eje. Consecuentemente el aro interior debe montarse con aprieto sobre el eje. Esta condicin de funcionamiento la denominamos de CARGA GIRATORIA RESPECTO DEL ARO INTERIOR (figura 12). El aro exterior est tambin sometido a una carga constante de 250 N, pero es estacionario con relacin a la carga y no se producen resultantes internas que tiendan a hacer girar el aro en su asiento. El aro exterior puede montarse con ajuste flojo. Esta condicin de rotacin la denominamos de CARGA ESTACIONARIA RESPECTO DEL ARO EXTERIOR (figura 13).Figura 12

Figura 11

Veamos qu sucede si el rodillo es el que aloja los rodamientos y gira

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con relacin a un eje estacionario (figura 14). El aro interior es estacionario con relacin a la carga de 250 N que acta sobre l y puede montarse con ajuste flojo. Esta condicin se define como de CARGA ESTACIONARIA CON RELACIN AL ARO INTERIOR (figura 15). A la condicin del aro exterior que gira respecto de la carga, la denominamos de CARGA GIRATORIA RESPECTO DEL ARO EXTERIOR y, consecuentemente, este aro debe montarse con aprieto.Figura 13

En los rodamientos sometidos a cargas giratorias, como las que se producen en la rotacin de un rodillo desequilibrado, la lnea de accin de la carga cambia continuamente, dando lugar a esfuerzos que tienden a hacer Figura 14 deslizar los aros en sus asientos, a no ser que se monten con aprieto en el eje y en el alojamiento. Las cargas de esta condicin se denominan CARGAS DE DIRECCIN INDETERMINADA, figura 16.

Figura 15

Figura 16

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Tolerancias

No siempre resulta fcil determinar el tipo de ajuste que debe emplearse. Probemos con estos tres ejemplos tpicos:

Rodamiento en poleas. Rodamiento en cajas de grasa de ferrocarril. Rodamientos en la bancada de un motor de combustin.

La carga en la polea tiene un sentido constante, el aro interior no gira respecto a la carga mientras que el aro exterior s lo hace. El aro interior se montar flojo y el exterior con aprieto.

Figura 17

En la caja de grasa de ferrocarril el aro interior debe montar con aprieto (carga giratoria con relacin al aro interior) y el aro exterior puede quedar flojo (carga estacionaria con relacin al aro exterior). Los rodamientos de bancada de un motor de combustin estn sometidos a cargas de direccin indeterminada por recibir su accin a travs del cigeal. Ambos aros deben montarse con aprieto. Cul es el grado de interferencia adecuado para un aro que debe montarse con aprieto? El aprieto del aro interior sobre el eje atena los incrementos de carga que tienen lugar por las deformaciones elsticas del aro, figura 18. Consecuentemente el grado de interferencia tiene que seleccionarse en relacin con la magnitud de la carga. Las cargas ms grandes y las mayores frecuencias de impactos requieren mayor interferencia bajo condiciones de carga giratoria.70

Las tolerancias para agujeros y dimetros exteriores de rodamientos mtricos se ajustan a una normalizacin internacional. La interferencia deseada se obtiene seleccionando las tolerancias adecuadas del eje o del alojamiento utilizando el sistema de tolerancias ISO. Para el montaje de rodamientos solamente es necesario utilizar una parte determinada del sistema ISO de tolerancias. La figura 19 muestra la posicin Figura 18 de las tolerancias empleadas con relacin a la tolerancia del agujero del rodamiento. Las tolerancias f-j dan diversos grados de ajuste flojo sobre el eje, mientras que las tolerancias k-r dan lugar a ajustes con interferencia.

Figura 19

Las tablas que siguen dan una referencia de ajustes para ejes y alojamientos:

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AJUSTES PARA EJESRODAMIENTOS RADIALES CON AGUJERO CILNDRICO

Dimetro del eje en mm Condiciones de la aplicacin Ejemplos

RodaRodaRodamientos de mientos de Tolerancia mientos de rodillos rodillos a bolas1) cilndricos rtula o cnicos

Carga fija sobre el aro interior

El aro interior debe poder desplazarse fcilmente sobre el eje.

Ruedas sobre ejes fijos (ruedas locas).

g6 2)

No es necesario Poleas tensoras, que el aro interior poleas para cable. pueda desplazarse fcilmente sobre el eje. Cagas ligeras o variables (P < 0,06 C). _ Cargas normales y elevadas (P > 0,06 C). Transportadores, (18) a 100 < 40 _ rodamientos poco cargados en (100) a 140 (40) a 100 reductores.< _ Aplicaciones en ge- 18 neral, motores (18) a 100 elctricos, turbi- (100) a 140 nas, bombas, motores de combus- (140) a 200 tin interna, engra- (200) a 280 najes, mquinas para trabajar la ma dera.

h6

Carga rotativa sobre el aro interior o direccin indeterminada de la carga

< 40 _

j6 k6 j5 k5 (k6)3) m5 (m6)3) m6 n6 p6 r6 n6 4) r7

< 40 _

(40) a 100

(40) a 65

(100) a 140 (65) a 100 (140) a 200 (100) a 140 (200) a 400 (140) a 280 (50) a 140 (280) a 500 >500 (50) a 100

Cargas muy elevadas y cargas de choque en condiciones de trabajo difciles (P > 0,12 C).

Cajas de grasa para material ferroviario pesado, motores de traccin, trenes de laminacin.

(140) a 200 (100) a 140 >200 >140

p6 4) r6 4)

Tabla 1. Ajustes para ejes macizos de acero

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RODAMIENTOS RADIALES CON AGUJERO CILNDRICO

Dimetro del eje en mm Condiciones de la aplicacin Ejemplos

RodaRodaRodamientos de mientos de Tolerancia mientos de rodillos rodillos a bolas1) cilndricos rtula o cnicos< 18 _

Carga rotativa sobre el aro interior o direccin indeterminada de la carga

Es necesaria Mquinasgran exactitud de herramienta. rotacin con cargas ligeras _ (P < 0,06 C).

< 40 _

< 250 _

h55) j55) k55) m55) j6 js6

(18) a 100 (100) a 200

(40) a 140 (140) a 200< 250 _

Cargas puramente axiales

Aplicaciones de toda clase.1) Para los rodamientos Y, ver catlogos.

< 250 _

>250

>250

>250

2) Para rodamientos grandes se puede adoptar la tolerancia f6, a fin de asegurar que puedan desplazarse fcilmente sobre el eje. 3) Las tolerancias entre parntesis se emplean generalmente para rodamientos de rodillos cnicos y de una hilera de bolas con contacto angular. Tambin pueden emplearse para otros tipos de rodamientos si la velocidad es moderada y la influencia del juego interno no es de consideracin. 4) Hay que usar rodamientos con juego mayor que el normal. 5) Para rodamientos de gran precisin se aplican otras recomendaciones, facilitndose detalles si se piden.

RODAMIENTOS RADIALES CON AGUJERO Y MANGUITO CNICOS

Condiciones de la aplicacin

Tolerancia

Observaciones

Cargas de todas clases

Cajas de grasa para ferrocarriles. Construcciones mecnicas en general.

Las designaciones IT5 a IT7 aadidas a los smbolos de las h9/IT5 o h10/IT7 tolerancias, indican que las tolerancias para las desviaciones de la forma del eje, tales como error de redondez y conicidad, no deben exceder de las calidades 5 y 7 respect