Rodamientos Fernando Pastén Fernández Profesor Mecánica Industrial 2021 Introducción Para mejorar el rendimiento mecánico de las maquinas se emplean diferentes instrumentos que ayudan la movilidad de estas. Uno de estos son los Cojinetes, los cuales alargan la vida útil de las piezas rotacionales, dando una mayor durabilidad y control de la temperatura en los puntos de fricción. Los Egipcios representan el transporte de enormes bloques de piedra, destinados a la construcción de monumentos. En el siglo XV, Leonardo da Vinci descubrió el principio del rodamiento. Este último se dió cuenta de que la fricción sería menos importante si las bolas no se tocaran. Entonces, desarrolló separadores que permitían a las bolas evolucionar libremente. Siglo XVIII se patentó, en Inglaterra, un eje para coches de caballos equipados con una corona de bolas en rotación. En el siglo XIX, se asiste al nacimiento de una multitud de aplicaciones y de perfeccionamientos de los rodamientos, gracias a los progresos realizados en la misma época en el sector de la metalurgia y de la técnica. Concepto Cojinete Es la pieza o conjunto de ellas sobre las que se soporta y gira el árbol transmisor de momento giratorio de una máquina. Son puntos de apoyo de ejes y árboles para sostener su peso, guiarlos en su rotación y evitar deslizamientos. Cojinete Cualidades El material debe tener un coeficiente de rozamiento reducido. El material tiene que ser un buen transmisor del calor para que no se produzca una acumulación excesiva de calor, dañando o perjudicando el ajuste creado. El material debe poseer una cierta dureza que ayude a soportar, sin que se deforme el cojinete, la carga que puede actuar sobre él. Cojinetes Clasificación Rodamientos Los Rodamientos son elementos mecánicos que aseguran un enlace móvil entre dos elementos de un mecanismo , uno que se encuentra en rotación con respecto a otro ; siendo su función principal el de permitir la rotación relativa de dichos elementos bajo carga, con precisión y con un rozamiento mínimo. Rodamientos Factores Se considera una gran cantidad de factores tales como: • Rozamiento. • Transferencia de calor . • Fatiga de Materiales . • Resistencia a la Corrosión . • Propiedades de los material. • Forma y tipo de Lubricación. • Tolerancias. • Velocidad de Funcionamiento. • Tipos de Montajes. • Uso y Costos. Rodamientos Nociones básicas ¿Por qué se utilizan Rodamientos? Los rodamientos soportan y guían, con mínima fricción, elementos giratorios u oscilantes de las máquinas, por ejemplo, árboles, ejes o ruedas, y transfieren las cargas entre los componentes de la máquina. Los rodamientos ofrecen gran precisión y baja fricción y, por lo tanto, admiten velocidades de giro elevadas al tiempo que reducen el ruido, el calor, el consumo de energía y el desgaste. Son elementos rentables e intercambiables de las máquinas, que normalmente corresponden a los estándares de dimensiones nacionales o internacionales. Rodamientos Nociones básicas Elementos rodantes Las bolas establecen contacto puntual con los caminos de rodadura del aro. Con el incremento de la carga que actúa en el rodamiento, el punto de contacto se transforma en un área elíptica. El área de contacto pequeña genera baja fricción por rodadura, lo que permite a los rodamientos de bolas admitir altas velocidades, aunque también limita su capacidad de carga. Los rodillos establecen contacto lineal con los caminos de rodadura del aro. Con el incremento de la carga que actúa en el rodamiento, la línea de contacto se va transformando en rectangular. Debido al área de contacto mayor y al consiguiente aumento de la fricción, un rodamiento de rodillos puede soportar cargas más pesadas, pero velocidades más bajas, que un rodamiento de bolas del mismo tamaño. Rodamientos Nociones básicas Elementos rodantes Los dos tipos básicos de elementos rodantes permiten distinguir los dos tipos básicos de rodamientos: bola → rodamiento de bolas rodillo → rodamiento de rodillos Las bolas y los rodillos difieren en la forma en que entran en contacto con los caminos de rodadura. Nomenclaturas de Rodamientos Nomenclaturas de Rodamientos Nomenclaturas de Rodamientos Nomenclaturas de Rodamientos Factores para la selección de Rodamientos Clasificación de los Rodamientos Rodamientos por tipo de elemento rotatorio Existen dos grandes criterios para clasificar rodamientos. El primero de ellos es según el tipo de elemento rotatorio para el cual tenemos tres tipos de rodamientos: Rodamiento de Bolas Rodamientos de rodillos cilíndricos Rodamientos de agujas Clasificación de Rodamientos Clasificación de los Rodamientos Rodamientos por tipo de carga soportada El segundo gran criterio es el tipo de carga soportada. Para esto también tenemos tres tipo de rodamientos: Rodamientos axiales: que tienen la característica que su carga soportada va paralela al eje de la flecha al cual van acoplados. Clasificación de los Rodamientos Rodamientos por tipo de carga soportada Rodamientos Radiales: que al contrario de los axiales, la carga soportada va perpendicular al eje de la flecha al cual van montados. Clasificación de los Rodamientos Rodamientos por tipo de carga soportada Rodamientos Combinados: son rodamientos que combinan cargas radiales y axiales al mismo tiempo o alternantes. Tipos de Rodamientos Rodamientos rígidos de una hilera de bolas Los rodamientos rígidos de una hilera de bolas son los más comunes y los más utilizados en las aplicaciones del mercado, en bombas hidráulicas, motores eléctricos, etc. Son capaces de soportar cargas axiales y radiales en ambas direcciones. Los rodamientos rígidos de una hilera de bolas son adecuados para velocidades de giro muy altas. Los rodamientos rígidos de una hilera de bolas se encuentran disponibles tapados (con sellos o placas de protección) o abiertos. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos rígidos de dos hileras de bolas Los rodamientos de dos hileras de bolas tienen el mismo diseño que los rodamientos rígidos de una hilera de bolas. Se han diseñado para soportar cargas radiales más elevadas que los rodamientos de una hilera de bolas, así como cargas axiales en los dos sentidos. Estos rodamientos no admiten desalineaciones, entre el árbol y el alojamiento. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos de bolas a rótula Los rodamientos de bolas a rótula tienen dos hileras de bolas no desmontables, aunque pueden girar casi 180°. Tienen un camino de rodadura esférico común en el aro exterior y dos ranuras profundas continuas en los caminos de rodadura del aro interior. Están disponibles abiertos o sellados. Los rodamientos no se ven afectados por las desalineaciones angulares del eje en relación con el soporte. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos de bolas de contacto angular Los rodamientos de bolas de contacto angular tienen los caminos de rodadura de sus aros interior y exterior desplazados entre sí en el sentido del eje del rodamiento. Tienen dispuestos sus caminos de rodadura de forma que la presión ejercida por las bolas es aplicada oblicuamente con respecto al eje. Pueden soportar cargas combinadas, es decir, cargas radiales y axiales simultáneas. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos de una hilera rodillos cilíndricos Los rodamientos de rodillos cilíndricos se caracterizan por alta capacidad de carga radial y capacidad moderada de carga axial. Contienen rodillos de forma cilíndrica, que no son, sin embargo, verdaderos cilindros. En su lugar, tienen forma de corona o punta abierta para reducir las concentraciones de tensión. Esta geometría particular resulta en baja fricción y permite aplicaciones de alta velocidad. Con un anillo interior o exterior separable, estos rodamientos se pueden montar y desmontar fácilmente. Tipos de Rodamientos Rodamientos de una hilera de rodillos cilíndricos Según sea la disposición de las pestañas, hay varios tipos de rodamientos de rodillos cilíndricos: Tipos de rodamientos NU: con dos pestañas en el aro exterior y sin pestañas en el aro interior. Sólo admiten cargas radiales, son desmontables y permiten desplazamientos axiales relativos del alojamiento y eje en ambos sentidos. Tipos de rodamientos N: con dos pestañas en el aro interior y sin pestañas en el aro exterior. Sus características similares al anterior tipo. Tipos de rodamientos NJ: con dos pestañas en el aro exterior y una pestaña en el aro interior. Puede utilizarse para la fijación axial del eje en un sentido. Tipos de rodamientos NUP: con dos pestañas integrales en el aro exterior y con una pestaña integral y dos pestañas en el aro interior. Una de las pestañas del aro interior no es integral, es decir, es similar a una arandela para permitir el montaje y el desmontaje. Se utilizan para fijar axialmente un eje en ambos sentidos. Los rodamientos de rodillos son más rígidos que los de bolas y se utilizan para cargas pesadas y ejes de gran diámetro. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos de rodillo a rotula Los rodamientos de rodillos a rótula tienen dos hileras de rodillos simétricos, un camino de rodadura esférico común en el aro exterior y dos caminos de rodadura en el aro interior inclinados de manera tal que forman un ángulo respecto del eje del rodamiento. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos axiales de bolas Los rodamientos axiales de bolas son rodamientos axiales desmontables. Los rodamientos axiales de bolas de simple efecto constan de una arandela de eje, una arandela de alojamiento y una corona axial de bolas. Los rodamientos son desarmables de modo que el montaje resulta sencillo ya que las arandelas y la corona de bolas pueden montarse por separado. Los rodamientos axiales de bolas de simple efecto, como su propio nombre indica, pueden soportar cargas axiales en una dirección y por tanto fijar un eje axialmente en una dirección. No deberán someterse a ninguna carga radial. También son comunes los rodamientos axiales de bolas de doble efecto o de doble capa de bolas. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos Los rodamientos axiales de rodillos cilíndricos están constituidos por una jaula axial de rodillos cilíndricos y por una arandela de tipo GS para alojamiento y una arandela de tipo WS para eje. Los rodamientos axiales de rodillos cilíndricos generalmente se utilizan cuando los rodamientos axiales de agujas no pueden soportar las elevadas cargas. Los rodamientos axiales de rodillos cilíndricos están diseñados para soportar cargas axiales y cargas de impacto elevadas. No deben someterse a cargas radiales. Los rodamientos son muy rígidos y requieren poco espacio axial. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos de rodillos cónicos Esta tipología de rodamientos está compuesta por aro interior y aro exterior cónicos y elementos rodantes cilíndricos. La característica técnica más importante es que permiten cargas axiales y radiales muy elevadas. En ambos tipos de carga (radial y axial), esta se distribuye por toda la longitud del rodillo y siempre en un sentido. Normalmente para soportar las cargas en el otro sentido hay que montar un segundo rodamiento. El conjunto del aro interior, con la jaula y los rodillos forman una unidad independiente del aro exterior. Tipos de Rodamientos Tipos de Rodamientos Rodamientos de agujas La principal característica que define a los rodamientos de agujas es que están formados por rodillos cilíndricos de un diámetro muy pequeño con respecto a su longitud. Son muy indicados para aplicaciones donde el espacio radialmente es limitado y tienen una elevada capacidad de carga teniendo en cuenta el tamaño de su sección. Tipos de Rodamientos Gracias por su Atención
