Mantenimiento y Recambio
de Rodamientos
Código Manual 7-03-870
Este Manual está depositado en el
Departamento de Planificación y Desarrollo de Recursos Humanos de Aceralia Corporación Siderúrgica Para adquirir ejemplares o solicitar su reproducción, dirigirse a dicho Departamento
Avilés, Abril 1995
Segunda Edición ampliada y corregida, Enero 2001
D.L.: AS33095 Compuesto e impreso en
Mantenimiento y recambio de rodamientos
1. Tipos y características de los rodamientos... 9
1.1. Clasificación de rodamientos según las cargas que soportan... 11
1.2. Tipos de rodamientos y características... 12
1.3. Rodamientos con agujero cónico... 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 básicas ... 31
2.2. Juego interno de rodamientos... 37
2.3. Designaciones adiccionales de los rodamientos ... 39
2.4. Tolerancias... 43
3. Selección del tipo de rodamiento... 45
3.1. Espacio disponible ... 45 3.2. Cargas ... 46 3.3. Desalineación angular... 49 3.4. Velocidad... 49 3.5. Precisión... 49 3.6. Funcionamiento silencioso... 50 3.7. Rigidez... 50 3.8. Desplazamiento axial ... 50 3.9. Montaje y desmontaje ... 51
4. Selección del tamaño del rodamiento... 53
4.1. Capacidades de carga ... 53
4.3. Cargas dinámicas... 61
4.4. Cargas estáticas... 62
5. Límites de velocidad ... 63
6. Aplicación general de los rodamientos... 65
6.1. Fijación axial de los rodamientos en el eje ... 66
6.2. Fijación 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. Lubricación y mantenimiento ... 91
7.1. Lubricación con grasa ... 92
7.2. Resumen de las características generales de las grasas... 95
7.3. Intervalo de relubricación ... 97
7.4. Lubricación 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. Protección de rodamientos durante el montaje... 108
9. Montaje de rodamientos ... 111
9.1. Métodos de montaje de rodamientos pequeños con agujero cilíndrico... 112
9.2. Rodamientos de tamaño medio y grandes con agujero cilíndrico... 116
9.3. Rodamientos con agujero cónico... 119
9.4. Rodamientos de contacto angular y de rodillos cónicos... 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 cilíndricos ... 144
10.2. Desmontaje de rodamientos con agujero cónico sobre eje cónico ... 148
10.3. Desmontaje de rodamientos con agujero cónico 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. Averías de rodamientos y sus causas ... 165
12.1. Averías... 165
12.2. Síntomas y causas de deterioro de rodamientos... 177
12.3. Medidas a tomar en caso de deterioro de un rodamiento ... 177
1. Tipos y características de los rodamientos
Generalidades
La mayoría de las máquinas y mecanismos utilizan, en sus giros y movi-mientos, elementos que reduzcan rozamientos y faciliten el deslizamiento de las piezas que se han de mover.
Aunque en algunos casos se utilizan cojinetes de fricción, está más gene-ralizado el uso de los rodamientos por las ventajas que sobre aquéllos tie-nen.
El rodillo de la figura 1 tiene dos man-guetas sobre bloques de madera. Cada mangueta está apoyada en una ranura semicilíndrica. Las manguetas se deslizan en las ranuras, que se de-signan cojinetes lisos. El rodillo está soportado, por lo tanto, por dos coji-netes lisos.
Si los bloques de madera son diseñados en la forma que muestra la figura 2, con bolas o rodillos interpuestos entre la mangueta y el bloque, la man-gueta rodará 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 sería la inserción 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, rodarán en-tre los aros interior y exterior.
Figura 1
El rodamiento consta de un ARO EXTERIOR, ELEMENTOS RODANTES Y ARO INTERIOR. Las superficies de los aros sobre las que ruedan los elementos
rodantes se denominan caminos de rodadura.
Al rodamiento que se está formando solamente nos falta colocarle la jaula, figura 4, que mantiene los elementos rodantes en el rodamiento y los sepa-ra pasepa-ra que no deslicen uno contsepa-ra otro.
Las figuras representadas han servido para mostrar que hay dos tipos princi-pales de cojinetes, los cojinetes lisos y los rodamientos.
Los rodamientos se clasifican como rodamientos de bolas o de rodillos de-pendiendo del tipo de elemento rodante que soporte la carga. Como las bolas en los rodamientos de bolas soportan la carga a través de un área de contacto muy pequeña (contacto puntual), estos rodamientos no pue-den ser sometidos a cargas tan pesadas como los rodamientos de rodillos (contacto lineal). En contrapartida la fricción en los rodamientos de bolas es menor que en los de rodillos (figura 5).
En los rodamientos de rodillos se utilizan rodillos cilíndricos, esféricos o cónicos, de los cuales toman los rodamientos su denominación, si bien en el caso de rodillo esféricos preferimos utilizar la denominación de roda-mientos de rodillos a rótula (figura 6).
La cuestión de cuándo utilizar rodamientos de bolas y cuándo de rodillos no es fácil de contestar.
Figura 4
Figura 5. La presión 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
Generalmente los rodamientos de bolas se emplean cuando han de estar so-metidos 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. Clasificación de rodamientos según las cargas que soportan Los tipos de rodamientos diseñados para soportar cargas que actúan transversalmente sobre el eje tales como los rodamientos de cubos de
ruedas, se denominan RODAMIENTOS RADIALES (figura 7). Los rodamientos
diseñados para soportar cargas que actúan en la dirección del eje se
de-nominan RODAMIENTOS AXIALES (figura 8).
Un rodamiento axial se puede utilizar para transmitir el empuje de la hélice que impulsa un barco. Los principales tipos de rodamientos radiales permi-ten la actuación de cargas combinadas, es decir, con componentes radial y axial.
Los diez tipos básicos de rodamientos de bolas y de rodillos que se fabri-can en la actualidad fueron desarrollados hacia 1930. Desde entonces no ha habido cambios fundamentales en el diseño, aunque sí numerosas
me-Figura 6
joras de características internas, sobre todo en los últimos años, encami-nadas a optimizar las dimensiones de elementos rodantes y caminos de rodaduras, para obtener la máxima capacidad de carga posible.
Rodamientos radiales:
• Rígidos de bolas.
• De bolas contacto angular.
• De bolas a rótula. • De rodillos cilíndricos. • De agujas. • De rodillos cónicos. • De rodillos a rótula. Rodamientos axiales: • De bolas.
• De bolas de contacto angular.
• De rodillos a rótula.
1.2. Tipos de rodamientos y características Rodamiento rígido de bolas
Es, indudablemente, el tipo más común. Las bolas son relativamente gran-des y los caminos de rodadura en los aros son ranuras de sección circular. Esto permite al rodamiento soportar cargas radiales y axiales. Pueden fun-cionar a alta velocidad y requieren muy poca lubricación y supervisión (fi-gura 9).
Los rodamientos rígidos de bolas se fabrican también con placas de obtu-ración o de protección sobre uno o ambos lados (figura 10). La placa de obturación/protección está asegurada en una ranura en el aro exterior y evita la entrada de materia extraña en el rodamiento. Los rodamientos con dos obturaciones/protecciones llevan incorporada una cantidad de grasa y
no requieren relubricación, por lo que frecuentemente se les denomina
RO-DAMIENTOS LUBRICADOS POR VIDA. Las grasas utilizadas son diferentes, de-pendiendo del intervalo de temperatura a que ha de funcionar el rodamien-to.
Según la fabricación y las denominaciones SKF, se usan varios tipos de
obturación/protección (figura 11). La más simple es la protección Z, que
se engarza dentro de la ranura del aro exterior y forma un intersticio estcho con un rebaje en la cara lateral del aro interior. Una variante más re-ciente es la protección LZ, con la cual el intersticio estrecho está formado
entre la protección y el diámetro exterior del aro interior. La protección Z
será sustituida por la LZ pero los rodamientos se continuarán marcando
con la letra Z.
La obturación tipo RS consiste en una chapa de acero con un tejido
vulca-nizado que roza en una ranura del aro interior, por lo que también se la
de-nomina obturación de contacto. La obturación RS protege el rodamiento
mejor que la placa Z, pero la fricción del labio de la obturación con el aro
inte-rior disminuye el límite de velocidad en 1/3. El tejido vulcanizado utilizado en las obturaciones RS permite temperaturas de hasta 80° C (figura 12).
Figura 9 Figura 10
La obturación RS1 es una mejora de la obturación RS y consta de un
so-porte de chapa con caucho-nitrilo moldeado sobre ella. Esta obturación permite un funcionamiento continuo a temperaturas de -20° C a 100° C.
La obturación 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.
También se dispone de rodamientos rígidos de bolas con ranura para ani-llo elástico de fijación, con el cual se simplifica la fijación axial del roda-miento (figura 14).
El ventilador de la figura 15 está mon-tado sobre dos rodamientos rígidos de bolas en ejecución Z. En esta
aplica-ción las protecciones Z cumplen la
función de evitar que la grasa, introdu-cida por las boquillas de lubricación, se acumule entre los dos rodamientos, donde no sería de ninguna utilidad. Los rodamientos tipo magneto difieren de los rígidos de bolas en que el aro exterior solamente tiene un respaldo. Con esta ejecución pueden disponer-se los rodamientos de manera que el eje tenga un pequeño 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 jau-la) (figura 16).
Figura 12 Figura 13
Figura 15 Figura 14
Los rodamientos Y son rodamientos rígidos de bolas de diseño especial
(figura 17). La forma esférica de la superficie del aro exterior permite, en combinación con un alojamiento adecuado, la compensación de desali-neaciones iniciales del eje, que pueden tener lugar en el montaje. Los ro-damientos Y generalmente tienen el aro interior alargado con dispositivos
de fijación 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 rodamien-tos en maquinaria en la que los requerimienrodamien-tos de precisión de rotación no son muy estrictos (transportadores, maquinaria agrícola, etc.). Los roda-mientos están fabricados con la misma precisión que los rígidos de bolas, siendo el sistema de fijación sobre el eje el que no permite la misma preci-sión de funcionamiento.
Rodamientos rígidos de dos hileras de bolas
Tienen un gran número de bolas por hilera (figura 18). Esto es posible gracias a la escotadura para inserción de las bo-las. Su gran número de bolas da a estos rodamientos una alta capacidad radial de carga, pero en contrapartida su ca-pacidad axial es baja a consecuencia de la escotadura de llenado. Los rodamientos rígidos de dos hileras de bolas no son tan versátiles como los de una hilera por lo que su fabri-cación es más reducida.
Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular
Tienen gran semejanza con los rígidos 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 en
Figura 18
un sentido cargas axiales mayores que las que podrían soportar los rígidos de bolas, sin embargo no pueden ser cargados en el sentido axial contrario por carecer de res-paldos en una de las caras de cada aro.
Los rodamientos de una hilera de bolas de contacto angu-lar se montan frecuentemente emparejados. Pueden em-parejarse espalda contra espalda, cara contra cara o en tándem. Para poder realizar estos montajes las caras late-rales de los aros se rectifican de una forma especial, que permite obtener un juego interno y una distribución de car-gas correctas (figura 20).
La designación de los rodamientos que pueden montarse emparejados lle-va un sufijo especial de identificación.
Los rodamientos de bolas de contacto angular con el sufijo B tienen un
ángulo de contacto de 40°. El sufijo C indica un ángulo de contacto de 15°. Rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto
Son rodamientos de una hilera de bolas con contacto an-gular 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 número de bolas. Su capacidad de carga es alta y funcionan mejor bajo carga axial predominante. Por su diseño desmontable, el aro exterior y su conjunto de bo-las pueden ser montados en la aplicación inde-pendientemente del aro interior.
Figura 19
Figura 20 Figura 21
Rodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular Tiene características 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 automóvi-les puede ser citado como ejemplo de tal aplicación con rodamiento único. El rodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular también se fabrica con el aro inte-rior en dos piezas.
Rodamiento de bolas a rótula
Fue diseñado por el fundador de SKF, Sven Wingquist, y
fue el primer tipo de rodamiento producido por la
compa-ñía. En aquel tiempo había una gran necesidad de rodamientos que per-mitieran desalineaciones entre eje y alojamiento. El rodamiento de bolas a rótula resolvió este problema y fue el medio por el que SKF obtuvo
rápida-mente renombre mundial.
El rodamiento tiene dos hileras de bolas que ruedan en el aro exterior so-bre un camino de rodadura esférico común a ambas hilera, figura 24. Esto es lo que da al rodamiento su propiedad de autoalineación, lo cual signifi-ca 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 angu-lar permisible varía de 1,5° a 3°, según el tamaño y serie de los rodamien-tos. Los rodamientos pueden soportar cargas radiales y ligeras cargas axiales.
Figura 23
Los rodamientos de bolas a rótula son muy adecuados para aplicaciones donde el eje está sustentado por dos rodamientos montados en soportes independientes, pues no es posible alinear los dos soportes con la preci-sión suficiente para evitar la sobrecarga de los rodamientos a causa de los momentos flectores, que aparecerían como consecuencia de la desalinea-ción, si se utilizaran rodamientos rígidos 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 diseñaron los rodamientos de rodillos a rótula.
Rodamiento de rodillos a rótula
Tienen dos hileras de rodillos, que ruedan sobre un camino de rodadura común y esférico en el aro exterior (figura 26).
Estos rodamientos se hacen según dos diseños principales: el diseño ori-ginal utiliza rodillos asimétricos guiados por una pestaña central integrada en el aro interior. El diseño más reciente lleva rodillos simétricos y la pes-taña guía no está integrada al aro interior. Este último se conoce como di-seño C. Pueden soportar cargas radiales y axiales.
La propiedad de autoalineación de los rodillos a rótula se aprovecha para compensar errores de alineación y flexiones del eje. En algunos casos también se utiliza para permitir movimientos predeterminados del eje. Ejemplos de esto último son algunas disposiciones de rodamientos en ejes de ferrocarril, en los que los alojamientos se inclinan como consecuencia del sistema de suspensión empleado, cuando el vagón entra en las cur-vas. La desalineación angular permisible con rodamientos de rodillos a ró-tula varía de 1° a 2,5°, dependiendo de la serie de rodamiento utilizada.
Muchos rodamientos de rodillos a rótula se fabrican con agujero cónico, lo cual facilita su montaje y desmontaje en la aplicación. Se montan sobre manguitos de fijación, manguitos de desmontaje, o directamente sobre asientos cónicos realizados en el eje. La caja de engrase de esta figura, correspondiente a un vagón de ferrocarril, lleva un rodamiento de rodillos a ró-tula con agujero cónico aplicado sobre un manguito de montaje (figura 28).
Rodamientos de rodillos cilíndricos
Los rodillos son guiados entre dos pestañas integradas en uno de los dos aros (figura 29). El aro con pestaña y los rodillos son mantenidos juntos por la jaula, formando un conjunto sobre el que puede montarse y desmontarse el otro aro. Esta característica facilita en ciertos casos el montaje o desmontaje de los rodamientos de rodillos cilíndricos en la aplicación. 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 pestañas bajo la acción de los esfuerzos axiales.
Los rodamientos de una hilera de rodillos cilíndricos se fabrican en diversas ejecuciones, que difieren en la disposición de las pestañas (figura 30).
Si las cargas axiales actúan en un solo sentido se utiliza la ejecución con tres pestañas (NJ); si actúan en los dos sentidos se añade un aro angular
HJ (NJ+HJ) o se emplea un rodamiento con pestaña postiza (NUP).
Figura 28 Figura 29
Rodamientos de dos hileras de rodillos cilíndricos
Se emplean en husillo de máquinas herramientas y en laminadores. Los rodamientos para husillos de máquinas herramientas son de precisión su-perior a los rodamientos normales (figura 31).
Rodamiento de cuatro hileras de rodillos cilíndricos
Son utilizados en aplicaciones con fuertes cargas, tales como laminadores y locomotoras (figura 32).
Rodamientos de agujas
Son, desde el punto de vista del diseño, muy semejantes a los rodamien-tos de rodillo cilíndricos (figura 33). Las dimensiones de los rodillos y el sistema de su guiado son las características que diferencian a estos tipos de rodamientos. El diámetro de las agujas es pequeño, generalmente de 1,5 a 5 mm y su longitud es normalmente 2,5 veces su diámetro. El diáme-tro de los rodillos cilíndricos es considerablemente mayor y la relación logi-tud/diámetro varía entre 1 y 1,6.
Figura 31 Figura 32
Los rodamientos de agujas son particularmente adecuados para aplicacio-nes con escaso espacio radial. Si dicho espacio es muy pequeño pueden aplicarse sin aro interior o solamente el conjunto de jaula y agujas, sin aros, que rodarán sobre las superficies endurecidas del propio alojamiento y del eje.
Casquillos de agujas
Son la combinación de un conjunto de jaula de agujas con un aro exterior de chapa embutida (figura 34). La jaula es también, frecuentemente, de chapa embutida, o de plástico reforzado con fibra de vidrio. Los casquillos de agu-jas tienen la mayoría de las ventaagu-jas de las jaulas de agujas y, por su esca-sa sección radial, son adecuados para las aplicaciones donde los conjuntos de jaulas con agujas no pueden utili-zarse por dificultades de endureci-miento del camino de rodadura en el alojamiento.
Rodamientos de rodillos cónicos
Son utilizados en gran número de aplicaciones y, en particular, en la industria del automóvil (figura 35). En los rodamientos de rodillos cónicos la resultante de la carga sobre los rodillos forma un ángulo 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 aplicación por separado. Los rodamientos de rodillos cónicos se aplican siempre por parejas, debido a que sólo pueden soportar carga axial en un sentido. A consecuencia de la superficie có-nica de sus caminos de rodadura aparecen siempre cargas axiales inducidas cuando actúa sobre el roda-miento una carga radial.
Figura 34
Rodamientos axiales de una hilera de bolas
Constan de tres partes separables: las bolas mantenidas en posición por la jaula y dos arandelas con ranuras de escasa profundidad, que constituyen los
cami-nos de rodadura (figura 36). La arandela
de eje tiene un agujero algo menor que el de la arandela de alojamiento y ésta un diámetro exterior algo mayor que el co-rrespondiente a la arandela de eje. Pue-den soportar cargas axiales en un solo sentido y no pueden soportar cargas ra-diales. Los rodamientos axiales de bolas no deben utilizarse en combinación con cojinetes lisos, pues el funcionamiento aumenta la holgura de estos últimos y aparecerían cargas radiales sobre el rodamiento axial de bolas, lo que provocaría su avería prematura.
Rodamientos axiales de bolas de contacto angular
Tienen dos hileras de bolas y pueden so-portar cargas axiales en ambos sentidos. Pueden funcionar a velocidades más al-tas que los rodamientos axiales de una hilera de bolas (figura 37).
Los rodamientos axiales de dos hileras de bolas se usan, principalmente, combi-nados con rodamientos de dos hileras de rodillos cilíndricos, sobre husillos de má-quinas herramientas.
Rodamientos axiales de rodillos a rótula
Se utilizan para soportar fuertes cargas axiales (figura 38). El camino de rodadu-ra esférico del aro exterior da a este ro-damiento su propiedad de autoalinea-ción. Estos rodamientos también pueden soportar fuertes cargas radiales. Se fabri-can en dos ejecuciones, con jaula meca-nizada o con jaula de chapa embutida. Esta última ejecución se identifica me-diante el sufijo B.
Figura 37
Figura 38 Figura 36
Los rodamientos axiales de rodillos a rótula se utilizan en muchas aplica-ciones como puentes giratorios, grúas, ejes de propulsión de barcos y tur-binas. El eje del generador vertical de la figura está soportado por un roda-miento de rodillos a rótula y un rodaroda-miento axial de rodillos a rótula. En este caso el rodamiento axial de rodillos a rótula también soporta cargas radiales.
1.3. Rodamientos con agujero cónico Algunos tipos de rodamientos, como los de bolas y rodillos a rótula, se ha-cen en una variante con agujero cónico (figura 40).
En los casos de rodamientos de peque-ño y mediano tamapeque-ño el cono es de 1 a 12. En los grandes rodamientos, de 1 a 30. Los rodamientos con agujero cóni-co pueden montarse sobre manguitos de fijación, sobre manguitos de des-montaje o directamente sobre un asien-to cónico en el eje.
Figura 39
Manguitos de fijación
El manguito de fijación es un casquillo hendido que se coloca sobre el eje. El manguito tiene una superficie exterior cónica para asiento del rodamien-to y un extremo roscado para recibir la tuerca de fijación (figura 41).
La tuerca se utiliza para calar el rodamiento sobre la superficie cónica del manguito con lo que este último se aprieta firmemente sobre el eje. La tuerca se mantiene en posición mediante una arandela de retención. 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 in-terior de la arandela se acopla en la ranura del manguito impidiendo el giro de la arandela de retención y de la tuerca.
El manguito de fijación se emplea, generalmente, cuan-do 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 (fi-gura 42).
Los tipos de rodamientos usados más frecuentemente sobre manguitos de fijación son los de bolas a rótula y los de rodillo a rótula, pero otros tipos de rodamientos, como los rígidos de bolas, se pueden montar también sobre manguitos de fijación. Los manguitos, además de facilitar el montaje y desmontaje, también hacen posible el uso de ejes fabricados con tolerancias rela-tivamente amplias, pero los rodamientos montados sobre manguitos de fijación no pueden emplearse para aplicaciones de precisión.
Figura 41
Manguitos de desmontaje
El manguito de desmontaje, como el de fijación, está hendido pero carece de tuerca para calar el rodamiento. El manguito de desmontaje se cala en-tre 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 reten-ción (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 fabricación de ejes con asiento cónico, figura 44, es cara, por lo que
son raramente utilizados, excepto en maquinaria de gran precisión.
1.4. Tipos de jaulas
El objeto de la jaula de los rodamientos es mantener los elementos rodan-tes separados una distancia correcta y, en algunos casos, guiar los rodillos (figura 45).
En rodamientos desmontables, como los de rodillos cónicos, la jaula retie-ne los elementos rodantes evitando que puedan separarse del aro.
Las jaulas se hacen por embutición de chapa de acero o latón (jaulas em-butidas) o mecanizadas sobre materiales sólidos (jaulas mecanizadas). Generalmente el material empleado para las jaulas mecanizadas es el bronce, pero otros materiales, como el acero o la fundición de hierro con grafito esferoidal, también son utilizados. Con algunos rodamientos se em-plean jaulas de materiales plásticos como nilón y resinas fenólicas reforza-das con tejidos.
La posición de la jaula con relación 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.
Ahora hablaremos de las jaulas de los tipos más comunes de rodamien-tos, empezando por el rodamiento radial rígido de bolas (figura 47).
La mayoría de los rodamientos radiales rígidos de bolas llevan jaulas em-butidas que constan de dos semijaulas idénticas.
Figura 45a Figura 45b
Las dos semijaulas se unen durante el montaje del rodamiento mediante remaches. Las semijaulas de rodamientos pequeños se unen mediante lengüetas, que desde una semijaula se pliegan sobre la otra (figura 48).
Las jaulas de los rodamientos muy pequeños se hacen de chapa de latón embutida y pueden emplearse en la mayoría de las aplicaciones, ya que dejan gran espacio para la grasa y pueden soportar altas temperaturas. Las jaulas mecanizadas se usan en los rodamientos
rígi-dos de bolas para condiciones de funcionamiento espe-ciales, por ejemplo, con alta velocidad o con fuertes ace-leraciones. La jaula mecanizada puede centrarse sobre las bolas, el aro interior o el aro exterior. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento se seleccionará el tipo de centrado.
La jaula mecanizada centrada en el aro exterior es el tipo usado más frecuentemente. Las jaulas de nilón y de resi-na fenólica reforzada con tejidos se usan en gran exten-sión en los rodamientos para alta velocidad de rotación.
LOS RODAMIENTOS DE BOLAS A RÓTULA llevan jaulas de
chapa de acero embutida con lengüetas dobladas para separar las bolas. La jaula está centrada sobre las bolas (figura 49).
Los rodamientos para alta velocidad o en aplicaciones vibratorias se mon-tan con jaulas mecanizadas.
LOS RODAMIENTOS DE UNA HILERA DE BOLAS CON CONTACTO ANGULAR
tie-nen como jaula normal la de chapa de acero embutida en una sola pieza, con agujeros punzonados para las bolas. Algunas series de estos roda-mientos utilizan, sin embargo, jaulas de resina fenólica reforzada con teji-dos (figura 50).
Figura 47 Figura 48
Los rodamientos de dos hileras de bolas con contacto angular llevan jau-las de chapa embutida, de acero o latón (figura 51).
LOS RODAMIENTOS DE RODILLOS A RÓTULA de
ejecu-ciónC,en los tamaños pequeño y medio, llevan
jau-las de chapa embutida de acero o latón (figura 52).
La jaula es algo elástica y permite la extracción de los rodillos, lo cual es muy útil cuando hay alguna razón que hace aconsejable la inspección de los ca-minos de rodadura del aro interior, cosa que puede realizarse extrayendo un rodillo de cada hilera.
LOS GRANDES RODAMIENTOS DE RODILLO A RÓTULA
de ejecución CA, montan jaulas mecanizadas de
bronce o acero, con sus extremos abiertos y sus aros interiores llevan pestañas de retención (figura 53). Los rodamiento de ejecución CB tienen los rodillos
perforados y jaulas con pasadores (figura 54).
Figura 50 Figura 51
Figura 52
EL RODAMIENTO DE UNA HILERA DE RODILLOS CILÍNDRICOS
monta normalmente jaula de chapa de acero embutida cuya sección recta tiene un perfil Z. La jaula tiene
ven-tanas punzonadas con lengüetas dobladas hacia el inte-rior, que impiden el desmontaje de los rodillos (figura 55).
Algunos rodamientos de rodillos cilíndricos se suminis-tran con jaulas mecanizadas.
LOS RODAMIENTOS AXIALES DE BOLAS de pequeño
tama-ño tienen jaula de chapa embutida hecha de dos
mita-des 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).
Para los tipos de rodamientos axia-les que se fabrican en pequeñas cantidades no resulta económica la fabricación del utillaje de embutición y, consecuentemente, dichos tipos se suministran con jaula mecanizada (figura 58).
1.5. Materiales para rodamientos
Desde el punto de vista de la definición del material, el aspecto más impor-tante de la mecánica de los rodamientos de todos los tipos es el carácter
PUNTUAL o LINEAL del contacto entre anillos y cuerpos rodantes.
En la zona de contacto anillo-cuerpo rodante bajo carga encontramos:
x Tensiones normales de comprensión, máximas en superficie que
pue-den llegar a 35 daN/mm2.
x Tensiones de cortadura, cuya amplitud máxima, en profundidad, puede
sobrepasar 100 daN/mm2.
Estas tensiones de trabajo realizadas en servicio normal por los rodamien-tos más corrientes son completamente inusuales en el cálculo de piezas mecánicas.
Figura 55
Figura 56 Figura 57
A esta primera característica, inherente a la mecánica de los rodamientos, se suma el hecho de que las solicitaciones aportadas por el material son cíclicas y dan lugar, por ello, a la posibilidad de deterioro progresivo por fa-tiga.
Por todo lo apuntado, el material de los rodamientos debe tener una dure-za elevada en la zona donde se producen las tensiones de comprensión y cortadura, en la práctica, una dureza superior a 58 HRc.
En el plano metalúrgico, esta exigencia fundamental puede ser satisfecha por el endurecimiento del acero por temple martensítico, siempre que con-tenga carbono en orden de 0,8 a 1%.
La composición química de los aceros de esta familia deriva del acero 100
C6 (AFNOR),que ha venido a ser el tipo clásico de acero para rodamiento y
cuya composición básica es la siguiente:
C Si Mn Cr
De 0,95 De 0,15 De 0,20 De 1,35
A 1,10 A 0,35 A 0,40 A 1,60
Tabla 1
El tratamiento térmico del acero 100 C6 está destinado a darle una estruc-tura martensítica que le confiera la dureza requerida, de hasta 62 HRc, la
resistencia a la fatiga y la estabilidad dimensional necesarias para cubrir la mayoría de las aplicaciones.
2. Datos generales de los rodamientos
2.1. Dimensiones y designaciones básicas
Con el fin de reducir costos y aumentar la calidad e intercambiabilidad de los rodamientos la Organización Internacional de Normalización (ISO) ha
establecido planes de dimensiones para rodamientos.
El plan de dimensiones ISO incluye, para cada diámetro normalizado del
agujero, varias series de diámetros exteriores y distintas series de anchu-ras.
Salvo excepciones de poca importancia, los rodamientos normalizados que se relacionan en los catálogos de los fabricantes pueden resolver, en su gran mayoría, todos los problemas que se presenten en mantenimiento. Cada rodamiento estándar tiene una designación básica, que normalmen-te se compone de tres, cuatro o cinco cifras o de una combinación de le-tras y cifras. El gráfico que sigue ilustra el sistema de designación básica para la mayoría de los tipos comunes de rodamientos.
Las tres dimensiones principales de un rodamiento se indican en la figura 1.
Figura 1
Diagrama del sistema de designaciones básicas de rodamientos
Tabla 1
Designaciones de los tipos de rodamientos 0 Rodamientos de dos hileras de bolas
con contacto angular.
1 Rodamientos de bolas a rótula.
2 Rodamientos de rodillos a rótula y axiales de rodillos a rótula.
3 Rodamientos de rodillos cónicos. 4 Rodamientos rígidos de dos hileras de
bolas.
5 Rodamientos axiales de bolas.
6 Rodamientos rígidos de una hilera de bolas.
7 Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular.
8 Rodamientos axiales de rodillos cilín-dricos.
N Rodamientos de rodillos cilíndricos. Después de la N, se pueden añadir una o dos letras, que indican la configuración de la pestaña, por ejemplo NJ, UN, NUP, etc. Los rodamientos con dos o más 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 pun-tos de contacto.
T Rodamientos de rodillos cónicos. Rodamientos con dimensiones según ISO 355.
Los rodamientos de rodillos cónicos que pertenecen a alguna serie de las normas americanas, se clasifican aparte.
Las cifras (o letras y cifras) identifican, en orden, lo siguiente:
• La primera cifra en la designación básica o, alternativamente la primera
letra o combinación de letras, indica el tipo de rodamiento; esta cifra puede ser reemplazada por una letra o combinación de letras. En el diagrama de la página anterior y en el texto que le acompaña se pue-den ver los tipos de rodamientos ipue-dentificados por estas designaciones.
• Las cifras segunda y tercera indican la serie de dimensiones (según ISO); la primera indica la anchura o altura (B o T para ancho, y H para
alto), y la otra la serie de diámetro (D).
• Las dos últimas cifras de la designación básica indican, al multiplicar
por cinco, el diámetro 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 paréntesis en la ilustración.
Para los rodamientos con un diámetro menor de 10 mm, o igual o mayor de 500 mm, el diámetro del agujero se indica en milímetros y está separa-do del resto de la designación básica por una barra inclinada; por ejemplo, 618/8 (d = 8 mm) o 511/530 (d = 530 mm). El mismo sistema también se
aplica a rodamientos de las series de dimensiones ISO con un diámetro de
agujero de 22, 28 o 32 mm; por ejemplo, 322/28 (d = 28 mm). Los roda-mientos con agujeros de 10, 12, 15 0 17 mm se identifican así:
00 = 10 mm 01 = 12 mm 02 = 15 mm 03 = 17 mm
En el caso de ciertos rodamientos rígidos de bolas, de bolas a rótula y de bolas con contacto angular con diámetros de agujero menores de 10 mm, el diámetro interior está dado también en milímetros, pero directamente después de las dos primeras cifras; por ejemplo, 629 o 129 (d = 9 mm). Un diámetro de agujero no estándar se expresa siempre en milímetros y con un máximo de tres cifras decimales. Esta identificación pertenece a la designación básica y está separada de la designación normal por una ba-rra inclinada; por ejemplo 6.202/15,875 (d = 15,875) mm en lugar de los 15 mm normalizados).
Designación de las series de rodamientos
Cada rodamiento estándar pertenece a una serie dada. La designación de las series consiste en la designación básica menos la identificación del diámetro del agujero. A menudo incluyen un sufijo A, B, C, D, E o una
com-binación de ellos, por ejemplo CA, lo cual designa una alteración del
dise-ño interno del rodamiento. Encima de los dibujos del diagrama se indican las series más comunes de cada tipo de rodamiento sin sufijo alguno. De acuerdo al sistema, las cifras entre paréntesis han formado parte de la de-signación de las series, pero se han omitido por razones prácticas.
Designaciones de rodamientos de rodillo cónicos
La inclusión del ángulo de contacto en las designaciones de los rodamien-tos de rodillos cónicos hace necesaria una explicación por separado del programa estándar apuntado anteriormente.
El ángulo de contacto = de estos rodamientos es importante en relación a la capacidad de carga axial. Cuanto mayor es el ángulo, más adecuado es el rodamiento para absorber cargas axiales (figura 2).
Figura 2
En las designaciones de la serie de dimensiones, se da una indicación del valor del ángulo por la cifra de la serie de ángulos; a mayor número, mayor ángulo (véase tabla 2).
Esto facilita la selección del rodamiento. De esta manera la designación de la serie de dimensiones nos indica si un rodamiento es adecuado para un tipo particular de carga.
Ejemplo de designación T 2 D C 0 2 0 Prefijo para rodamiento métrico de rodillos cónicos
Cifra indicativa de la serie de ángulos
2 Ángulo de contacto =, más de 10° hasta inclusive 13° 52. Letra indicativa de la serie de diámetros
D Relación diámetros D/d0,77, más de 4,40 hasta inclusive 4,70, es decir, para un rodamiento con un diámetro de agujero de 20 mm, el diámetro exterior estará dentro de la gama de 44 a 47 mm.
Letra indicativa de la serie de anchuras
C Relación sección T/(D-d)0,95, más de 0,68 hasta inclusive 0,80, es decir, para un rodamiento con un diámetro de agujero de 20 mm y un diámetro exterior de 43 mm, la anchura total T estará dentro de la gama 14,4 a 17 mm.
Grupo de cifras indicativo del diámetro del agujero 020 Diámetro del agujero en mm (sin código).
Tabla 2
Serie de ángulos Ángulo de contacto
Designación Más de_ Hasta inclusive
1 Reservado 2 10° 13° 52 3 13° 52 15° 59 4 15° 59 18° 55 5 18° 55 23° 61) 23° 27° 7 27° 30°
1) Todavía no se ha normalizado nigún rodamiento perteneciente a esta serie de ángulos
Serie de diámetros Relación diámetros
Designación Más deD/d0,77 Hasta inclusive
A Reservado B 3,4 3,80 C 3,80 4,40 D 4,40 4,70 E 4,70 5,00 F 5,00 5,60 G 5,60 7,00 Tabla 4
Serie de anchuras Relación sección
Designación T/(D-d)Más de0,95 inclusiveHasta
A Reservado B 0,5 0,68 C 0,68 0,80 D 0,80 0,88 E 0,88 1,00 Tabla 5
Estas designaciones están formadas por tres símbolos: un número y dos
letras, por ejemplo 2DC. El número indica una gama de ángulos de
contac-to (tabla 3). La primera de las dos letras designa una gama de valores de la relación entre el diámetro exterior e interior, serie de diámetros (tabla 4); la segunda letra una gama de valores de la relación entre el ancho del ro-damiento y su altura de sección, serie de anchos (tabla 5).
La letra T indica si las medidas del rodamiento se basan en el sistema
métrico y las tres últimas cifras nos dan el valor directo del diámetro inte-rior.
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 diámetro del asiento en el eje sea ligeramente mayor que el diámetro del agujero del aro interior y/o el alojamiento ligeramente me-nor que el diámetro exterior del aro exterior. En una cierta extensión, el aro interior se dilata y/o el exterior se comprime por el calado en sus respecti-vos asientos (figura 3).
Consecuentemente, cuando el rodamiento esté montado en su aplicación, disminuirá el espacio disponible para los elementos rodantes y esto tiene que tenerse en cuenta en la fabricación del rodamiento.
El rodamiento tiene que tener cierto juego interno que evita que los ele-mentos rodantes queden comprimidos entre los caminos de rodadura cuando el rodamiento se monta en su aplicación (figura 4).
El juego interno de un rodamiento se define como la amplitud total, medida sin carga, del movimiento de un aro con relación al otro en dirección radial (juego radial interno) o en dirección axial (juego axial interno). El juego ra-dial interno es un factor muy importante para obtener prestaciones satis-factorias 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 roda-miento montado y sometido a las condiciones reales de trabajo. El juego radial de un rodamiento antes del montaje es, en general, superior al que tendrá en servicio. Esta disminución del juego se debe principalmente a la expansión del aro interior o a la contracción del aro exterior cuando se
montan con ajuste de apriete, y también a la diferente dilatación térmica del rodamiento y los componentes asociados.
El juego radial es un factor de gran importancia para el comportamiento satisfactorio de un rodamiento. El juego de un rodamiento de bolas deberá ser casi nulo, como regla general, cuando el mismo está montado; incluso puede ser conveniente una ligera precarga. No obstante, para los roda-mientos de rodillos cilíndricos y de rodillos a rótula, deberá conservarse generalmente cierto juego radial, aunque pequeño, en condiciones norma-les de funcionamiento. Esto es también válido para los rodamientos de ro-dillos cónicos, excepto en el caso en que la disposición requiera gran rigi-dez; por ejemplo, en un piñón de diferencial, los rodamientos de rodillos cónicos se montan con una cierta precarga.
Figura 5
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 está en servicio. Para otras condiciones, por ejemplo cuando se montan ambos aros con ajuste fuerte, o cuando las temperaturas son excepcionales deberán seleccionarse rodamientos con juego radial mayor o menor que el normal. Entonces conviene verificar el juego que queda después del montaje.
Los rodamientos con juego interno diferente al normal se identifican por los sufijos C1 a C5.
C1 Juego menor que C2
C2 Juego menor que normal
C3 Juego mayor que normal
C4 Juego mayor que C3
C5 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 diseño normal.
Pueden preceder a la designación del rodamiento (prefijos que identifican los componentes del rodamiento), o pueden seguir a continuación de ella (sufijos). Si se necesita más de un sufijo, es necesario consignarlo en el mismo orden en que figuran a continuación.
Las que se relacionan son algunas de las designaciones suplementarias más comunes.
Prefijos
COMPONENTES DE RODAMIENTOS
K Corona de rodillos (jaula con rodillos) de un rodamiento axial de
rodillos cilíndricos.
EJEMPLO K 81107. Corona de rodillos del rodamiento axial de rodillos
L Aro suelto (interior o exterior) de un rodamiento separable. EJEMPLOS LNU 207. Aro interior del rodamiento de rodillos cilíndricos NU
207.
L30207. Aro exterior (copa) del rodamiento de rodillos
cóni-cos 30207.
R Rodamiento separable, sin su aro suelto (interior o exterior).
EJEMPLOS RNU 207. Aro exterior y corona de rodillos del rodamiento
de rodillos cilíndricos NU 207.
R 30207. Aro interior y corona de rodillos del rodamiento de
rodillos cónicos 30207. Sufijos
DISEÑO INTERNO A, B, C,
D, E Diferencias o alteraciones en el diseño interno del rodamiento.
EJEMPLO 7205 B. Rodamiento de una hilera de bolas con contacto an-gular, ángulo de contacto 40°.
DISEÑO EXTERNO
X Dimensiones principales modificadas conforme a las normas
ISO.
-RS, -LS Obturación de contacto en un lado del rodamiento.
-2RS, -2LS Obturaciones de contacto en ambos lados del rodamiento.
Una cifra después de los sufijos RS o 2RS indica un diseño
es-pecial de la obturación.
EJEMPLO RS1.
-Z Placa de protección (no rozante) en un lado del rodamiento.
-2Z Placas de protección (no rozantes) en ambos lados del
roda-miento.
K Agujero cónico, conicidad 1:12.
K30 Agujero cónico, conicidad 1:30.
N Ranura para anillo elástico en el aro exterior.
NR Ranura para anillo elástico en el aro exterior, con el anillo
-ZN Placa de protección en un lado y ranura para anillo elástico en el
otro lado.
-ZNR Como ZN, más anillo elástico.
N2 Dos muescas en el aro exterior.
G Se emplea para rodamientos de una hilera de bolas con
contac-to angular para apareamiencontac-to en tándem, O (espalda con
espal-da) y X (frente a frente).
Jaula
J Jaula de chapa de acero.
Y Jaula de chapa de latón.
M Jaula mecanizada de latón.
F Jaula mecanizada de acero o fundición de grafito esferoidal.
L Jaula mecanizada de aleación ligera.
P Jaula de plástico moldeada por inyección y reforzada con fibra
de vidrio.
TH Jaula de resina fenólica reforzada con tela y alvéolos de tipo a
presión.
TN Jaula de plástico moldeada por inyección.
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. También pueden ir seguidos los sufi-jos por otras cifras que indican diferentes diseños o materiales.
EJEMPLO TN9. Jaula de plástico moldeada por inyección y reforzada
con fibra de vidrio.
V Rodamiento lleno de bolas o de rodillos, sin jaula.
VH Rodamiento lleno de rodillos, con el conjunto de rodillos no
se-parable. Otras características
Los sufijos siguientes van precedidos por una barra inclinada en la desig-nación del rodamiento.
PRECISIÓN
P6 Precisión según ISO clase 6.
P5 Precisión según ISO clase 5.
CLN Corresponde a ISO clase 6X para rodamientos de rodillos
cóni-cos (tolerancias reducidas de la anchura).
JUEGO INTERNO
C1 Juego menor que C2.
C2 Juego menor que normal.
C3 Juego mayor que normal.
C4 Juego mayor que C3.
C5 Juego mayor que C4.
Cuando se combinan las designaciones P6 o P5 con una
de-signación del juego, se suprime la letra C.
EJEMPLO P62 = P6 + C2. VIBRACIÓN, RUIDO
Q6 Nivel de vibraciones inferior al normal.
Q66 Nivel de vibraciones inferior al normal, picos de vibraciones
infe-riores a los normales.
JUEGOS DE RODAMIENTOS
DB Dos rodamientos de una hilera montados en O emparejados.
EJEMPLO 6207/DB. Dos rodamientos rígidos de una hilera de bolas 6207
montados en disposición O (espalda con espalda).
DF Dos rodamientos de una hilera montados en X emparejados.
EJEMPLO 31307/DF. Dos rodamientos de rodillos cónicos 31307
monta-dos en disposición X (frente a frente).
DT Dos rodamientos de una hilera montados en tándem,
empareja-dos.
EJEMPLO 6207/DT. Dos rodamientos rígidos de una hilera de bolas 6207
CARACTERÍSTICAS DE RELUBRICACIÓN
W33 Ranura circunferencial y tres agujeros de lubricación 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 código de
dos cifras que designan la grasa propiamente dicha; por ejemplo, HT 21.
Se emplean las letras siguientes:
MT Grasa para temperaturas medias (-30 a +110° C).
LT Grasa para bajas temperaturas (-50 a +80° C).
HT Grasa para altas temperaturas (-20 a +130° C).
LHT 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 precisión en las dimensiones y exactitud de giro de los rodamientos han sido normalizadas por ISO y DIN 620. Además de las tolerancias
norma-les (clase de tolerancia P0), las normas ISO incluyen tolerancias más
es-trechas, por ejemplo las clases de tolerancias 6 y 5 (clases de tolerancias
P6 y P5 respectivamente).
Para aplicaciones especiales, tales como husillos de máquinas-herramien-tas, se fabrican rodamientos con una precisión aún mayor (clases de tole-rancias P4, SP, UP, PA 97 y PA 9).
En las tablas de rodamientos se indican los valores para cada caso con una explicación detallada de los símbolos utilizados.
3. Selección del tipo de rodamiento
Cada tipo de rodamiento tiene propiedades características que lo hacen particularmente adecuado para ciertas aplicaciones. Sin embargo, no es posible establecer reglas rígidas para la selección del tipo de rodamiento, pues para ello se han de considerar diversos factores. Las recomendacio-nes que se dan a continuación servirán para indicar, en una aplicación de-terminada, los detalles de máxima importancia para poder decidir acerca del tipo de rodamiento más adecuado.
3.1. Espacio disponible
Hay muchos casos en que al menos una de las dimensiones principales del rodamiento, generalmente el diámetro del agujero, viene determinada por las características de diseño de la máquina a la que va destinado. Normalmente se seleccionan rodamientos rígidos de bolas para ejes de pequeño diámetro, mientras que para ejes de grandes diámetros se pue-den considerar los rodamientos rígidos de bolas, los de rodillos cilíndricos y los de rodillos a rótula.
Cuando el espacio radial disponible es limitado, deberán seleccionarse ro-damientos de pequeña sección, por ejemplo coronas de agujas, rodamien-tos de aguajas con o sin aro interior, y ciertas series de rodamienrodamien-tos rígi-dos de bolas y de rodamientos de rodillos a rótula.
Cuando la limitación es en sentido axial y se requieren rodamientos parti-cularmente estrechos, pueden usarse algunas series de rodamientos de una hilera de rodillos cilíndricos o rígidos de bolas para cargas radiales y combinadas y, para cargas axiales coronas axiales de agujas, rodamien-tos axiales de agujas y algunas series de rodamienrodamien-tos axiales de bolas.
En las figuras 1, 2 y 3 se pueden observar distintos rodamientos con algu-nas medidas comunes.
Figura 2
Figura 3
3.2. Cargas
Magnitud de la carga
Éste es normalmente el factor más importante para determinar el tamaño y el tipo del rodamiento. En general, para unas mismas dimensiones princi-pales los rodamientos de rodillos pueden soportar mayores cargas que los rodamientos de bolas. Estos últimos se usan principalmente para soportar cargas pequeñas o medias, mientras que los rodamientos de rodillos son, en muchas ocasiones, la única elección posible para cargas pesadas y ejes de grandes diámetros.
Dirección de la carga CARGA RADIAL (figura 4)
Los rodamientos de rodillos cilíndricos con un aro sin pestañas (tipos NU
y N) y los rodamientos de agujas solamente pueden soportar cargas
ra-diales. Todos los demás 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 sólo 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 axia-les en ambos sentidos. Los rodamientos axiaaxia-les de rodillos cilíndricos y los axiales de agujas (con o sin arandelas) pueden soportar elevadas cargas axiales en un sentido. Los rodamientos axiales de rodillos a rótula pueden soportar, además de cargas axiales muy elevadas, cargas radiales de una cierta magnitud actuando simultáneamente.
CARGA COMBINADA
Una carga combinada consta de una car-ga radial y una carcar-ga axial que actúan si-multáneamente.
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 cónicos. También se usan los rodamien-tos rígidos de bolas y los rodamienrodamien-tos de rodillos a rótula. Pueden también usarse, con ciertas limitaciones, los rodamientos de bolas a rótula y los rodamientos de ro-dillos cilíndricos (de los tipos NJ, NUP y NJ con aro angular HJ).
Los rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular, los de rodillos cóni-cos, los de rodillos cilíndricos del tipo NJ
y los axiales de rodillos a rótula pueden soportar cargas axiales en un sentido so-lamente. Cuando varía el sentido de car-ga deberán usarse dos de tales roda-mientos dispuestos para soportar cargas axiales de sentidos opuestos. Algunos ro-damientos de bolas con contacto angular y de rodillos cónicos se suministran en parejas para soportar dichas cargas. Cuando la componente axial representa una gran proporción de la carga combi-nada, puede disponerse un rodamiento axial separado para soportar la carga axial.
Además de los rodamientos axiales, para soportar cargas puramente axiales, pue-den también usarse rodamientos radiales adecuados, por ejemplo rodamientos rígi-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 aloja-mientos.
3.3. Desalineación angular
Cuando existe la posibilidad de desalineación del eje con respecto al so-porte, se necesitan rodamientos capaces de absorber tal desalineación, es decir, rodamientos de bolas a rótula, rodamientos de rodillos a rótula y ro-damientos axiales de rodillos a rótula. La desalineación puede ser origina-da, por ejemplo, por flexión del eje al ser sometido a carga, cuando los ro-damientos están montados en soportes situados sobre bases separadas y a gran distancia entre sí, o bien cuando no haya sido posible mecanizar en una sola operación los asientos de los alojamientos.
Los valores máximos permisibles de desalineación 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 rotación de un rodamiento viene limitada por la temperatu-ra máxima de funcionamiento permisible.
Los rodamientos de bajo rozamiento dan lugar a una escasa generación de calor interna y son los más adecuados para altas velocidades de rotación. Con cargas radiales se pueden obtener las máximas velocidades de rotación empleando rodamientos rígidos de bolas o de rodillos cilíndricos, y para car-gas combinadas empleando rodamientos de bolas con contacto angular. 3.5. Precisión
Se requieren rodamientos de grado de precisión mayor que el normal para ejes que hayan de funcionar con rigurosas exigencias de exactitud, pro ejemplo, para husillos de máquinas-herramienta y generalmente también para ejes que giren a velocidades muy elevadas.
Como se indicó en otro capítulo, además de la tolerancia 0 normal, en los catálogos de rodamientos se presenta la gama completa de fabricación para el resto de las precisiones.
3.6. Funcionamiento silencioso
Aunque el ruido provocado por el funcionamiento de los rodamientos, en general, puede considerarse como muy débil, existen ciertas aplicaciones, por ejemplo motores eléctricos, donde el funcionamiento silencioso puede constituir una condición importante. Cuando las exigencias sobre este res-pecto sean particularmente severas, se recurrirá sobre todo a los roda-mientos rígidos de bolas.
3.7. Rigidez
La deformación elástica de un rodamiento cargado es muy pequeña y, en la mayoría de los casos, despreciable. No obstante, en algunos casos la ri-gidez del rodamiento es factor importante, por ejemplo para husillos de máquinas-herramienta.
Debido a la mayor superficie de contacto entre los elementos rodantes y los cami-nos de rodadura, los rodamientos de rodi-llos (por ejemplo, los de rodirodi-llos cilíndricos
o cónicos, figura 8) son más rígidos que
los rodamientos de bolas. Puede aumen-tarse la rigidez de los rodamientos apli-cando una precarga adecuada.
3.8. Desplazamiento axial
La disposición 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 así un contraste recí-proco entre los rodamientos, por ejemplo, por dilatación térmica del eje.
Como rodamientos libres, son particular-mente adecuados los rodamientos de ro-dillos cilíndricos que tienen uno de los aros sin pestañas (tipos UN y N, figura 9) o los rodamientos de agujas, ya que su construcción interna permite el desplaza-miento axial de los rodillos en relación a los caminos de rodadura en ambos senti-Figura 8
dos (ver el desplazamiento axial ad-misible en las tablas de rodamientos). Los aros interior y exterior pueden, por tanto, montarse con ajustes de in-terferencia.
Cuando se usa como rodamiento libre un rodamiento no desmontable, por ejemplo, un rodamiento rígido de bo-las o uno de rodillos a rótula, uno de los aros del rodamiento se debe mon-tar con ajuste de holgado (figura 10). 3.9. Montaje y desmontaje
Cuando se ha de seleccionar un ro-damiento para una determinada apli-cación, además de las consideracio-nes anteriores se debe atender al tipo de montaje y desmontaje que se necesita, para realizar el diseño del mecanismo o debido al diseño ya realizado.
Rodamientos con agujero cilíndrico
Los aros de los rodamientos separa-bles (rodamientos de rodillos cilíndri-cos, de agujas y de rodillos cónicos) se montan y desmontan separada-mente. Así, cuando se ha de usar un ajuste de interferencia para ambos aros, o cuando se prevé la necesidad
de tener que efectuar frecuentes montajes y desmontajes, estos rodamien-tos son más fáciles de instalar que los rodamiento no separables (rígidos de bolas, de bolas con contacto angular, de bolas a rótula y de rodillos a rótula).
Figura 11 Figura 10
Rodamientos con agujero cónico
Es fácil montar o desmontar rodamientos con agujero cónico sobre asien-tos cónicos, o sobre asienasien-tos cilíndricos usando entonces manguiasien-tos de fi-jación o de desmontaje.
4. Selección del tamaño del rodamiento
El tamaño del rodamiento para una determinada aplicación se selecciona en base a su capacidad de carga respecto a las cargas que ha de soportar y a los requisitos sobre duración y fiabilidad. En los cálculos se usa un va-lor numérico, denominado capacidad de carga, para expresar aquella cua-lidad del rodamiento para soportar cargas. En las tablas de rodamientos se indican los valores de las capacidades de carga dinámica C y estática
C0.
4.1. Capacidades de carga
Se usa la capacidad de carga dinámica C para los cálculos en que
inter-vienen rodamientos sometidos a esfuerzos dinámicos, es decir, al selec-cionar un rodamiento que gira sometido a carga, y expresa la carga que puede soportar el rodamiento alcanzando una duración nominal (definida más abajo) de 1.000.000 de revoluciones. Las capacidades de carga diná-mica de los rodamientos se han determinado de acuerdo con los métodos descritos por ISO 281. Dicha norma es válida para cargas constantes, tanto
en magnitud como en dirección, radiales para rodamientos radiales y axia-les centradas para rodamientos axiaaxia-les.
Se usa la capacidad de carga estática C0 cuando los rodamientos giran a
velocidades muy bajas, están sometidos a movimientos lentos de oscila-ción o están estacionarios bajo carga durante ciertos períodos. También ha de tomarse en consideración cuando, sobre un rodamiento giratorio (sometido a esfuerzos dinámicos), actúan elevadas cargas de choque, de corta duración. Se define como capacidad de carga estática la carga que produce una deformación permanente total, del elemento rodante y del ca-mino de rodadura, en el punto de contacto más cargado, igual a 0,0001 del diámetro del elemento rodante.
4.2. Duración de los rodamientos
La duración de un rodamiento se define como el número 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 (descon-chado) en uno de sus aros o de sus elementos rodantes.
Los ensayos de laboratorio y la experiencia obtenida de la práctica han puesto de manifiesto que rodamientos aparentemente idénticos, funcio-nando en idénticas condiciones, tienen duraciones diferentes. Es, por
tan-to, esencial, para el cálculo del tamaño del rodamientan-to, una definición
cla-ra del término DURACIÓN. Toda la información que presentan los
fabrican-tes de rodamientos sobre capacidades de carga dinámica está basada en la duración alcanzada o sobrepasada por el 90% de los rodamientos apa-rentemente idénticos de un grupo suficientemente grande. A esta duración se la denomina duración nominal y está de acuerdo con la definición ISO. Fórmula de la duración
La relación existente entre la duración nominal, la capacidad de carga di-námica y la carga aplicada al rodamiento, viene expresada por la ecua-ción:
L10=
(
CP)
p
o CP = L101/p
Donde:
L10 = Duración nominal, en millones de revoluciones.
C = Capacidad de carga dinámica, en N.
P = Carga dinámica equivalente sobre el rodamiento, en N.
p = Exponente de la fórmula de la duración, siendo:
p = 3 para rodamientos de bolas. p = 10/3 para rodamientos de rodillos.
En el gráfico 1 y en la tabla 1 se dan los valores de la seguridad de carga
Para rodamientos que funcionan a velocidad constante, es más conve-niente expresar la duración nominal en horas de servicio, usando para ello la ecuación:
L10h= 1.000.00060 n
(
CP)
p
Donde:
L10h = Duración nominal en horas de servicio.
n = Velocidad constante de rotación, en r/min.
La duración L10h en función de C/P y n puede obtenerse también del
grá-fico número 1 o en las tablas 2 (rodamientos de bolas) y 3 (rodamientos de rodillos).
Al seleccionar el tamaño de un rodamiento se deberá usar la duración no-minal L10 o L10h.
Ejemplo de cálculo
Se busca un rodamiento rígido de bolas para una velocidad de n = 1.000 r/min bajo una carga radial constante de Fr = 3.000 N, y para una
dura-ción nominal L10h mínima de 20.000 horas de servicio. ¿Cuál será el
ta-maño del rodamiento?
En el gráfico número 1 encontramos que el valor de la seguridad de carga
C/P es de 10,6 (ver la línea). Puesto que la carga es radial pura, tenemos
P = Fr. Por lo tanto, se requiere un rodamiento que tenga una capacidad
de carga dinámica 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 elección final está determinada por el diámetro del eje.
Selección del tamaño del rodamiento
Tabla 2. Rodamientos de bolas. Valores C/P para diferentes duraciones L10h, expresadas en horas
Tabla 3. Rodamientos de rodillos. Valores C/P para diferentes duraciones L10h, expresadas en
Duración requerida para un rodamiento
Para determinar el tamaño de un rodamiento, es esencial conocer la dura-ción requerida para el rodamiento en la aplicadura-ción prevista. Tal duradura-ción depende generalmente del tipo de máquina y de las exigencias en lo refe-rente a clase de servicio y a fiabilidad. Si no se tiene experiencia anterior, pueden usarse los valores dados en la tabla de más abajo como guía para el cálculo.
Clase de máquina horas de servicioL10h Electrodomésticos, máquinas agrícolas, instrumentos, aparatos
técnicos para uso médico. 300 a 3.000
Máquinas de uso intermitente o por cortos períodos: máquinas-herramienta portátiles, aparatos elevadores en talleres, máquinas
para construcción. 3.000 a 8.000
Máquinas para trabajar con alta fiabilidad de funcionamiento durante cortos períodos o intermitentemente: ascensores, grúas para mercancías embaladas o cabestrillos de tambores,
embaladoras, etc.
8.000 a 12.000
Máquinas para ocho horas de trabajo, no totalmente utilizadas: transmisiones por engranaje para uso general, motores eléctricos
para uso industrial, machacadoras giratorias. 10.000 a 25.000 Máquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente utilizadas:
máquinas-herramienta, máquinas para trabajar la madera, máquinas para la industria mecánica general, grúas para
materiales a granel, ventiladores, cintas transportadoras, equipos de imprimir, centrífugas y separadoras.
20.000 a 30.000
Máquinas para trabajo continuo, 24 horas al día: cajas de engranajes para laminadores, maquinaria eléctrica de tamaño medio, compresores, tornos de extracción para minas, bombas, maquinaria textil.
40.0000 a 50.000
Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios, máquinas cableadoras, maquinaria propulsora para
transatlánticos. 60.000 a 100.000
Maquinaria para la fabricación de papel y pasta de papel, maquinaria eléctrica de gran tamaño, centrales eléctricas, bombas y ventiladores para minas, rodamientos para la línea de ejes de transatlánticos.
5 100.000
Tabla 4. Guía para los valores de la duración L10h para diferentes clases de máquinas
Observaciones
En los casos donde, al ampliar las capacidades de carga dinámica
AJUSTA-DAS, se encuentra que un rodamiento más pequeño de lo previsto
