Mantenimiento y Recambio de Rodamientos

Código Manual 7-03-870

Mantenimiento y Recambio de Rodamientos

DIRECCIÓN DE RECURSOS HUMANOS DPTO. DE PLANIFICACIÓN Y DESARROLLO DE RECURSOS HUMANOS

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.: AS—330—95 Compuesto e impreso en Grafinsa Álvarez Lorenzana, 27. 33006 OVIEDO

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 4.2. Duración de los rodamientos...................................................... 53

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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 6

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 Bibliografía ............................................................................................... 183

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1. Tipos y características de los rodamientos

Generalidades

La mayoría de las máquinas 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 fricción, está más generalizado el uso de los rodamientos por las ventajas que sobre aquéllos tienen. El rodillo de la figura 1 tiene dos manguetas sobre bloques de madera. Cada mangueta está apoyada en una ranura semicilíndrica. Las manguetas se deslizan en las ranuras, que se designan cojinetes lisos. El rodillo está soportado, por lo tanto, por dos cojinetes lisos.

Figura 1

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 mangueta 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 entre los aros interior y exterior.

Figura 2

Figura 3

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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.

INTERIOR.

Al rodamiento que se está 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 través de un área de contacto muy pequeña (contacto puntual), estos rodamientos no pueden 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).

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

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 rodamientos de rodillos a rótula (figura 6). La cuestión de cuándo utilizar rodamientos de bolas y cuándo de rodillos no es fácil 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. 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 denominan RODAMIENTOS AXIALES (figura 8).

Figura 7

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 permiten 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 fabrican en la actualidad fueron desarrollados hacia 1930. Desde entonces no ha habido cambios fundamentales en el diseño, aunque sí numerosas me11

joras de características internas, sobre todo en los últimos años, encaminadas 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 grandes y los caminos de rodadura en los aros son ranuras de sección circular. Esto permite al rodamiento soportar cargas radiales y axiales. Pueden funcionar a alta velocidad y requieren muy poca lubricación y supervisión (figura 9). Los rodamientos rígidos de bolas se fabrican también con placas de obturación 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 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

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 estrecho con un rebaje en la cara lateral del aro interior. Una variante más reciente 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.

Figura 11

La obturación tipo RS consiste en una chapa de acero con un tejido vulcanizado que roza en una ranura del aro interior, por lo que también se la denomina 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 interior disminuye el límite 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 obturación RS1 es una mejora de la obturación RS y consta de un soporte 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.

Figura 12

Figura 13

También se dispone de rodamientos rígidos de bolas con ranura para anillo elástico de fijación, con el cual se simplifica la fijación axial del rodamiento (figura 14). El ventilador de la figura 15 está montado sobre dos rodamientos rígidos de bolas en ejecución Z. En esta aplicación las protecciones Z cumplen la función de evitar que la grasa, introducida por las boquillas de lubricación, se acumule entre los dos rodamientos, donde no sería de ninguna utilidad. Figura 14

Figura 15

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Los rodamientos tipo magneto difieren de los rígidos de bolas en que el aro exterior solamente tiene un respaldo. Con esta ejecución pueden disponerse 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 jaula) (figura 16).

Figura 16

Figura 17

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 desalineaciones iniciales del eje, que pueden tener lugar en el montaje. Los rodamientos 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 rodamientos en maquinaria en la que los requerimientos de precisión de rotación no son muy estrictos (transportadores, maquinaria agrícola, etc.). Los rodamientos 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 precisión 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 bolas. Su gran número 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 rígidos de dos hileras de bolas no son tan versátiles como los de una hilera por lo que su fabricación es más reducida.

Figura 18

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 15

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 respaldos en una de las caras de cada aro.

Figura 19

Los rodamientos de una hilera de bolas de contacto angular se montan frecuentemente emparejados. Pueden emparejarse espalda contra espalda, cara contra cara o en tándem. 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 distribución de cargas correctas (figura 20).

Figura 20

Figura 21

La designación de los rodamientos que pueden montarse emparejados lleva 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 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 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 bolas pueden ser montados en la aplicación independientemente del aro interior. Figura 22

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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 automóviles 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 interior en dos piezas. Rodamiento de bolas a rótula

Figura 23

Fue diseñado por el fundador de SKF, Sven Wingquist, y fue el primer tipo de rodamiento producido por la compañía. En aquel tiempo había una gran necesidad de rodamientos que permitieran desalineaciones entre eje y alojamiento. El rodamiento de bolas a rótula resolvió este problema y fue el medio por el que SKF obtuvo rápidamente renombre mundial. El rodamiento tiene dos hileras de bolas que ruedan en el aro exterior sobre un camino de rodadura esférico común a ambas hilera, figura 24. Esto es lo que da al rodamiento su propiedad de autoalineación, 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 varía de 1,5° a 3°, según el tamaño 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 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 precisión suficiente para evitar la sobrecarga de los rodamientos a causa de los momentos flectores, que aparecerían como consecuencia de la desalineación, 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).

Figura 26

Figura 27

Estos rodamientos se hacen según dos diseños principales: el diseño original utiliza rodillos asimétricos guiados por una pestaña central integrada en el aro interior. El diseño más reciente lleva rodillos simétricos y la pestaña guía no está integrada al aro interior. Este último se conoce como diseño 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 curvas. La desalineación angular permisible con rodamientos de rodillos a rótula varía de 1° a 2,5°, dependiendo de la serie de rodamiento utilizada. 18

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 rótula con agujero cónico aplicado sobre un manguito de montaje (figura 28).

Figura 28

Figura 29

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 30

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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 superior 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).

Figura 31

Figura 32

Rodamientos de agujas

Son, desde el punto de vista del diseño, muy semejantes a los rodamientos 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 diámetro de los rodillos cilíndricos es considerablemente mayor y la relación logitud/diámetro varía 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 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 agujas tienen la mayoría de las ventajas de las jaulas de agujas y, por su escasa sección 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.

Figura 34

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 cónica de sus caminos de rodadura aparecen siempre cargas axiales inducidas cuando actúa 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 posición 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 ésta un diámetro 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 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 soportar cargas axiales en ambos sentidos. Pueden funcionar a velocidades más altas que los rodamientos axiales de una hilera de bolas (figura 37).

Figura 37

Los rodamientos axiales de dos hileras de bolas se usan, principalmente, combinados con rodamientos de dos hileras de rodillos cilíndricos, sobre husillos de máquinas herramientas.

Rodamientos axiales de rodillos a rótula

Figura 38

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Se utilizan para soportar fuertes cargas axiales (figura 38). El camino de rodadura esférico del aro exterior da a este rodamiento su propiedad de autoalineación. Estos rodamientos también pueden soportar fuertes cargas radiales. Se fabrican en dos ejecuciones, con jaula mecanizada o con jaula de chapa embutida. Esta última ejecución se identifica mediante el sufijo B.

Los rodamientos axiales de rodillos a rótula se utilizan en muchas aplicaciones como puentes giratorios, grúas, ejes de propulsión de barcos y turbinas. El eje del generador vertical de la figura está soportado por un rodamiento de rodillos a rótula y un rodamiento axial de rodillos a rótula. En este caso el rodamiento axial de rodillos a rótula también soporta cargas radiales.

Figura 39

1.3. Rodamientos con agujero cónico

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

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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 rodamiento y un extremo roscado para recibir la tuerca de fijación (figura 41).

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 interior 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, 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).

Figura 42

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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 relativamente amplias, pero los rodamientos montados sobre manguitos de fijación no pueden emplearse para aplicaciones de precisión.

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 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 retención (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.

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 cónicos, la jaula retiene los elementos rodantes evitando que puedan separarse del aro.

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Las jaulas se hacen por embutición de chapa de acero o latón (jaulas embutidas) 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 emplean jaulas de materiales plásticos como nilón y resinas fenólicas reforzadas con tejidos.

Figura 45a

Figura 45b

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.

Figura 46

Ahora hablaremos de las jaulas de los tipos más comunes de rodamientos, empezando por el rodamiento radial rígido de bolas (figura 47). La mayoría de los rodamientos radiales rígidos de bolas llevan jaulas embutidas que constan de dos semijaulas idénticas. 26

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).

Figura 47

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 rígidos 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 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 resina fenólica reforzada con tejidos se usan en gran extensión en los rodamientos para alta velocidad de rotación. 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 DE BOLAS A RÓTULA

Figura 49

Los rodamientos para alta velocidad o en aplicaciones vibratorias se montan con jaulas mecanizadas. 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 fenólica reforzada con tejidos (figura 50).

LOS RODAMIENTOS DE UNA HILERA DE BOLAS CON CONTACTO ANGULAR

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

Figura 50

Figura 51

LOS RODAMIENTOS DE RODILLOS A RÓTULA de ejecución C, 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 caminos 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 52

Figura 53

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Figura 54

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 ventanas punzonadas con lengüetas dobladas hacia el interior, que impiden el desmontaje de los rodillos (figura 55). Algunos rodamientos de rodillos cilíndricos se suministran con jaulas mecanizadas. de pequeño tamaño 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

Figura 56

Para los tipos de rodamientos axiales 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).

Figura 55

Figura 57

Figura 58

1.5. Materiales para rodamientos

Desde el punto de vista de la definición del material, el aspecto más importante 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 pueden 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 rodamientos más corrientes son completamente inusuales en el cálculo de piezas mecánicas. 29

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 fatiga. Por todo lo apuntado, el material de los rodamientos debe tener una dureza 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 contenga 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 estructura 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.

30

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 anchuras. 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 normalmente se compone de tres, cuatro o cinco cifras o de una combinación de letras 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.

Rodamiento radial

Rodamiento de rodillo cónicos

Rodamiento axial

Figura 1

31

Diagrama del sistema de designaciones básicas de rodamientos

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 cilíndricos.

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 puntos 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.

Tabla 1

32

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 pueden ver los tipos de rodamientos identificados 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 separado 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 rodamientos 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 barra inclinada; por ejemplo 6.202/15,875 (d = 15,875) mm en lugar de los 15 mm normalizados).

33

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 combinación de ellos, por ejemplo CA, lo cual designa una alteración del diseño 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 designación 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 rodamientos 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. 34

Ejemplo de designación

T2DC020

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

Designación

1)

Ángulo de contacto _

Más de

Hasta inclusive

1

Reservado

2

10°

13° 52’

3

13° 52’

15° 59’

4

15° 59’

18° 55’

5

18° 55’

23°

6

23°

27°

27°

30°

1)

7

Todavía no se ha normalizado nigún rodamiento perteneciente a esta serie de ángulos Tabla 3

35

Serie de diámetros

Designación

Relación diámetros

D/d0,77 Más de

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)0,95 Más de

A

Reservado

Hasta inclusive

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 contacto (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 rodamiento 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 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 diámetro del asiento en el eje sea ligeramente mayor que el diámetro del agujero del aro interior y/o el alojamiento ligeramente menor 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 respectivos 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 elementos rodantes queden comprimidos entre los caminos de rodadura cuando el rodamiento se monta en su aplicación (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 relación al otro en dirección radial (juego radial interno) o en dirección 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 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 37

montan con ajuste de apriete, y también a la diferente dilatación térmica 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 deberá ser casi nulo, como regla general, cuando el mismo está montado; incluso puede ser conveniente una ligera precarga. No obstante, para los rodamientos de rodillos cilíndricos y de rodillos a rótula, deberá conservarse generalmente cierto juego radial, aunque pequeño, en condiciones normales de funcionamiento. Esto es también válido para los rodamientos de rodillos cónicos, excepto en el caso en que la disposición requiera gran rigidez; por ejemplo, en un piñón de diferencial, los rodamientos de rodillos cónicos 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 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

Corona de rodillos del rodamiento axial de rodillos cilíndricos 81107.

K 81107.

39

Aro suelto (interior o exterior) de un rodamiento separable.

L

EJEMPLOS

LNU 207. Aro interior del rodamiento de rodillos cilíndricos NU 207.

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

L30207.

Rodamiento separable, sin su aro suelto (interior o exterior).

R

EJEMPLOS

RNU 207. Aro exterior y corona de rodillos del rodamiento de rodillos cilíndricos NU 207.

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

R 30207.

Sufijos DISEÑO INTERNO

A, B, C, D, E

Diferencias o alteraciones en el diseño interno del rodamiento. Rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular, ángulo de contacto 40°.

EJEMPLO 7205 B. DISEÑO EXTERNO

Dimensiones principales modificadas conforme a las normas

X

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 especial 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 rodamiento.

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 incorporado.

40

-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 contacto angular para apareamiento en tándem, O (espalda con espalda) 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 sufijos por otras cifras que indican diferentes diseños o materiales. Jaula de plástico moldeada por inyección y reforzada con fibra de vidrio.

EJEMPLO TN9. V

Rodamiento lleno de bolas o de rodillos, sin jaula.

VH

Rodamiento lleno de rodillos, con el conjunto de rodillos no separable.

Otras características

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

41

PRECISIÓN

P6

Precisión según ISO clase 6.

P5

Precisión según ISO clase 5.

CLN

Corresponde a ISO clase 6X para rodamientos de rodillos cónicos (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 designación 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 inferiores a los normales.

JUEGOS DE RODAMIENTOS

DB

Dos rodamientos de una hilera montados en O emparejados. Dos rodamientos rígidos de una hilera de bolas 6207 montados en disposición O (espalda con espalda).

EJEMPLO 6207/DB. DF

Dos rodamientos de una hilera montados en X emparejados. Dos rodamientos de rodillos cónicos 31307 montados en disposición X (frente a frente).

EJEMPLO 31307/DF. DT

Dos rodamientos de una hilera montados en tándem, emparejados. Dos rodamientos rígidos de una hilera de bolas 6207 montados en disposición TÁNDEM.

EJEMPLO 6207/DT.

42

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 normales (clase de tolerancia P0), las normas ISO incluyen tolerancias más estrechas, por ejemplo las clases de tolerancias 6 y 5 (clases de tolerancias P6 y P5 respectivamente). Para aplicaciones especiales, tales como husillos de máquinas-herramientas, se fabrican rodamientos con una precisión aún 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 explicación detallada de los símbolos utilizados.

43

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 recomendaciones que se dan a continuación servirán para indicar, en una aplicación determinada, 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 pueden 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 rodamientos de pequeña sección, por ejemplo coronas de agujas, rodamientos de aguajas con o sin aro interior, y ciertas series de rodamientos rígidos de bolas y de rodamientos de rodillos a rótula. Cuando la limitación es en sentido axial y se requieren rodamientos particularmente 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, 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

Éste es normalmente el factor más importante para determinar el tamaño 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 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.

46

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 radiales. 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 axiales en ambos sentidos. Los rodamientos axiales 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.

Figura 5

47

CARGA COMBINADA

Una carga combinada consta de una carga radial y una carga axial que actúan simultáneamente. 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 rodamientos rígidos de bolas y los rodamientos de rodillos a rótula. Pueden también usarse, con ciertas limitaciones, los rodamientos de bolas a rótula y los rodamientos de rodillos 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 cónicos, los de rodillos cilíndricos del tipo NJ y los axiales de rodillos a rótula pueden soportar cargas axiales en un sentido solamente. Cuando varía el sentido de carga deberán usarse dos de tales rodamientos dispuestos para soportar cargas axiales de sentidos opuestos. Algunos rodamientos 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 combinada, puede disponerse un rodamiento axial separado para soportar la carga axial. Además de los rodamientos axiales, para soportar cargas puramente axiales, pueden también usarse rodamientos radiales adecuados, por ejemplo rodamientos rígiFigura 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. Desalineación angular

Cuando existe la posibilidad de desalineación del eje con respecto al soporte, se necesitan rodamientos capaces de absorber tal desalineación, es decir, rodamientos de bolas a rótula, rodamientos de rodillos a rótula y rodamientos axiales de rodillos a rótula. La desalineación puede ser originada, por ejemplo, por flexión del eje al ser sometido a carga, cuando los rodamientos 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 temperatura 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 cargas 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. 49

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 respecto sean particularmente severas, se recurrirá sobre todo a los rodamientos 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 rigidez del rodamiento es factor importante, por ejemplo para husillos de máquinasherramienta.

Figura 8

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 cilíndricos o cónicos, figura 8) son más rígidos que los rodamientos de bolas. Puede aumentarse la rigidez de los rodamientos aplicando 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 recíproco entre los rodamientos, por ejemplo, por dilatación térmica del eje.

Figura 9

50

Como rodamientos libres, son particularmente adecuados los rodamientos de rodillos 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 desplazamiento axial de los rodillos en relación a los caminos de rodadura en ambos senti-

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 rígido de bolas o uno de rodillos a rótula, uno de los aros del rodamiento se debe montar con ajuste de holgado (figura 10).

Figura 10

3.9. Montaje y desmontaje

Cuando se ha de seleccionar un rodamiento para una determinada aplicación, además de las consideraciones 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 separables (rodamientos de rodillos cilíndricos, de agujas y de rodillos cónicos) se montan y desmontan separadamente. Así, cuando se ha de usar un Figura 11 ajuste de interferencia para ambos aros, o cuando se prevé la necesidad de tener que efectuar frecuentes montajes y desmontajes, estos rodamientos 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).

51

Rodamientos con agujero cónico

Es fácil montar o desmontar rodamientos con agujero cónico sobre asientos cónicos, o sobre asientos cilíndricos usando entonces manguitos de fijación o de desmontaje.

Figura 12

52

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 valor numérico, 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 dinámica C y estática C0. 4.1. Capacidades de carga

Se usa la capacidad de carga dinámica C para los cálculos en que intervienen rodamientos sometidos a esfuerzos dinámicos, es decir, al seleccionar 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 dinámica 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 axiales centradas para rodamientos axiales. Se usa la capacidad de carga estática C0 cuando los rodamientos giran a velocidades muy bajas, están sometidos a movimientos lentos de oscilación 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 camino 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 (desconchado) 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, funcionando en idénticas condiciones, tienen duraciones diferentes. Es, por tan53

to, esencial, para el cálculo del tamaño del rodamiento, una definición clara del término DURACIÓN. Toda la información que presentan los fabricantes de rodamientos sobre capacidades de carga dinámica está basada en la duración alcanzada o sobrepasada por el 90% de los rodamientos aparentemente 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 dinámica y la carga aplicada al rodamiento, viene expresada por la ecuación:

L10 = (

C p C ) o = L101/p P 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 C/P en función de la duración L10.

54

Para rodamientos que funcionan a velocidad constante, es más conveniente expresar la duración nominal en horas de servicio, usando para ello la ecuación:

L10h =

1.000.000 C p (P) 60 n

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 gráfico 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 nominal 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 duración nominal L10h mínima de 20.000 horas de servicio. ¿Cuál será el tamaño 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.

55

Gráfico 1. Cálculo de duración

56

Selección del tamaño del rodamiento

Tabla 1. Valores

C/P

para diferentes duraciones L10, expresadas en millones de revoluciones

57

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)

59

Duración requerida para un rodamiento

Para determinar el tamaño de un rodamiento, es esencial conocer la duración requerida para el rodamiento en la aplicación prevista. Tal duración depende generalmente del tipo de máquina 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 más abajo como guía para el cálculo. Clase de máquina

Electrodomésticos, máquinas agrícolas, instrumentos, aparatos técnicos para uso médico.

L10h horas de servicio

300 a 3.000

Máquinas de uso intermitente o por cortos períodos: máquinasherramienta 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 AJUSTAse encuentra que un rodamiento más pequeño de lo previsto proporcionaría una duración adecuada, es preferible, por lo general, emplear un

DAS,

60

rodamiento con el mismo diámetro interior pero de una serie más ligera, en lugar de otro con diámetro interior más pequeño. Al seleccionar un diámetro interior más pequeño es necesario comprobar que el eje correspondiente tiene la resistencia necesaria, así como que las flexiones no producirán excesiva desalineación y, por lo tanto, disminución en la duración 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 dinámica del mismo. La disminución de la capacidad de carga dinámica para las diferentes temperaturas viene considerada multiplicando la capacidad de carga dinámica C por un factor de temperatura. 4.3. Cargas dinámicas

Las cargas que actúan sobre un rodamiento pueden determinarse usando los principios normales de ingeniería, 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 máquina etc., y otras fuerzas de inercia, son conocidas o pueden calcularse. No obstante, para determinar las cargas producidas como consecuencia del trabajo (fuerzas de laminación, fuerzas de corte en máquinas-herramienta, etc.) y como consecuencia de las cargas de choque o de las cargas dinámicas adicionales, por ejemplo, por haberse producido un desequilibrio, suele ser necesario estimar la carga partiendo de la experiencia obtenida con otras máquinas y disposiciones de rodamientos. Por ejemplo, las fuerzas teóricas que actúan sobre los dientes de un engranaje pueden calcularse conociendo la potencia transmitida y las características del diseño de los dientes. No obstante, las fuerzas dinámicas adicionales se producen, o en el propio engranaje, o por el accionamiento de entrada o toma de fuerza. Las fuerzas dinámicas 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 precisión; por ello, las fuerzas adicionales son generalmente tan pequeñas, que se podrían eliminar cuando se calculan los rodamientos. Las fuerzas adicionales procedentes del tipo y método de trabajo de las máquinas a las que pertenecen los engranajes, sólo se pueden de61

terminar cuando las condiciones de trabajo del engranaje son conocidas. Su influencia sobre la duración nominal de los rodamientos está 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 información publicada por el fabricante del engranaje. Como un ejemplo más, pueden considerarse las transmisiones por correas. La cargas que actúan sobre los rodamientos se deducen de la tracción eficaz de la correa (fuerza circunferencial), la cual depende del par que se transmita. Para calcular las cargas que actúan sobre el rodamiento deberá multiplicarse la tracción de la correa por un factor f, cuyo valor depende del tipo de la correa usada, de su precarga y de las fuerzas dinámicas adicionales. Valores para el factor f generalmente son publicados por los fabricantes de correas. Sin embargo, si no hubiera información disponible, pueden emplearse los valores siguientes: Para correas dentadas

f = 1 a 1,5

Para correas trapezoidales

f = 2 a 2,5

Para correas planas con polea tensora

f = 2,5 a 3

Para correas planas

f=3a4

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

Cuando un rodamiento bajo carga está parado, efectúa lentos movimiento de oscilación, o funciona a velocidades muy bajas, su capacidad para soportar carga no viene determinada por la fatiga de material, sino por la deformación permanente en los puntos de contacto entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura. Esto también es válido para rodamientos giratorios sometidos a elevadas cargas de choque durante una fracción de revolución. En general, pueden absorberse cargas equivalentes a la capacidad de carga estática C0, según se comentó en el punto 4.1, sin perjuicio alguno sobre las características de funcionamiento del rodamiento.

62

5. Límites de velocidad

La máxima velocidad de rotación admisible en los rodamientos de bolas y de rodillos depende del tipo de rodamiento y de su tamaño, de la carga y de su lubricación, de las condiciones de refrigeración, 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 límites de velocidad para lubricación con grasa y para lubricación con aceite (baño de aceite) que se dan en las tablas de rodamientos son los valores recomendados, válidos siempre que la carga aplicada al rodamiento _ 150.000 horas) y que las condiciones de refrigerasea pequeña (L10h > ción sean normales: por ejemplo, cuando el rodamiento está alojado en el bastidor de una máquina. La influencia de las cargas pesadas (L10h < 150.000 horas) sólo suele _ 100 ser de importancia cuando se trata de rodamientos grandes (dm > mm) y de una duración nominal L10h < 75.000 horas. En tales casos, los límites de velocidad que se dan en las tablas de los rodamientos, deberán multiplicarse por un coeficiente f obtenido del gráfico 1. Para rodamientos de rodillos a rótula sometidos a carga axial, los límites de velocidad deberán reducirse cuando la relación existente entre la carga axial y la radial excede de un cierto valor. Bajo ciertas condiciones, se pueden exceder los límites de velocidad indicados en las tablas. Pueden permitirse incrementos moderados de velocidad si se presta especial atención a la lubricación y refrigeración. Algunas veces se requiere circulación de aceite, con refrigeración adicional del mismo. Para incrementos mayores puede usarse la lubricación por neblina de aceite o por chorro de aceite. También es necesario frecuentemente emplear rodamientos con jaulas especiales, tales como las empleadas en la mayoría de los rodamientos de precisión, o con mayor juego radial interno. Para tener una idea de los incrementos máximos posibles de velocidad, se pueden usar los factores dados en el gráfico 1, los límites de velocidad dados en las tablas de rodamientos para lubricación por aceite, se multiplican por dichos factores.

63

Tipo de rodamiento

Factor

Rodamientos rígidos de bolas

3

Rodamientos de bolas a rótula

1,5

Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular

1,5

Rodamientos de rodillos cilíndricos (con jaula)

2,2

Rodamientos axiales de bolas

1,4

Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos

2

Rodamientos axiales de rodillos a rótula

2,3 Gráfico 1

64

6. Aplicación general de los rodamientos

La aplicación de rodamientos en componentes de máquinas se puede resolver de diversas formas. Es práctica normal utilizar un par de rodamientos, separados una cierta distancia, que pueden ser montados en un soporte común o en soportes independientes (figura 1). La elección se hace en base al diseño de la máquina y posibilidad de empleo de soportes normalizados. La mayoría de los soportes normalizados están preparados para montar un solo rodaFigura 1 miento, aunque también 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 diseño 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 máquina tiene que diseñar y fabricar las tapas, tuercas, retenes y dispositivos de lubricación (figura 2). En la mayoría de las aplicaciones los ejes giran, pero a veces otros componentes de la máquina giran alrededor de un eje estacionario. Éste es, frecuentemente, el caso de rodillos y ruedas locas (figura 3).

Figura 2

Figura 3

65

6.1. Fijación axial de los rodamientos en el eje

Hay diferentes formas de fijar el rodamiento al eje (figura 4). Los rodamientos con agujero cilíndrico normalmente se montan contra el respaldo y se mantienen en posición mediante una tuerca o un anillo elástico de fijación introducido en una ranura realizada en el eje, junto al rodamiento. Para montar y desmontar los anillos elásticos se utilizan alicates especiales. Si el eje carece de respaldo, pueden utilizarse dos anillos elásticos para mantener el rodamiento en posición. Figura 4 Los rodamientos con agujero cónico se mantienen en posición por el aprieto del manguito contra el eje a consecuencia del calado del rodamiento sobre el asiento cónico del manguito de fijación. Los manguitos de fijación se usan, generalmente, sobre ejes macizos (figura 5). Al realizar el calado del rodamiento se provoca una dilatación del aro interior y como consecuencia una reducción del juego interno y esta reducción es un índice que nos permite conocer si el rodamiento está firmemente asegurado en su posición (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 después de realizar el calado se deja montada para mantener el manguito en posición correcta (figura 7). 66

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

Figura 7

Figura 8

6.2. Fijación del aro exterior

Los aros exteriores pueden ser axialmente mantenidos en posición por medio de pestañas de respaldo, frentes de tapas, tuerca o anillos elásticos de retención, figura 9.

Figura 9

6.3. Ajustes y tolerancias

Como ya se indicó, el eje debe ser ligeramente más grande que el agujero del rodamiento, si se quiere asegurar firmemente el rodamiento en su asiento. Análogamente, el diámetro del alojamiento debe ser algo menor que el diámetro exterior del rodamiento si se desea una buena fijación de su aro exterior (figura 10). Figura 10

67

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 sería más fácil 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 deslizará en su asiento provocando daños por arrastre de material a causa de la fricción.

Figura 11

La forma de actuación 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 rotación, 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 relación a la carga y las fuerzas resultantes internas al rodamiento favorecen el desfase de rotación entre aro interior del rodamiento y eje. Consecuentemente el aro interior debe montarse con aprieto sobre el eje. Esta condición de funcionamiento la denominamos de CARGA GIRATORIA RESPECTO DEL ARO INTERIOR (figura 12). El aro exterior está también sometido a una carga constante de 250 N, pero es estacionario con relación 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 condición de rotación la denominamos de CARGA ESTACIONARIA RESPECTO DEL ARO EXTERIOR (figura 13). Figura 12

68

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

con relación a un eje estacionario (figura 14). El aro interior es estacionario con relación a la carga de 250 N que actúa sobre él y puede montarse con ajuste flojo. Esta condición se define como de CARGA ESTACIONARIA CON RELACIÓN AL ARO INTERIOR (figura 15). A la condición 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 rotación de un rodillo desequilibrado, la línea de acción 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 condición se denominan CARGAS DE DIRECCIÓN INDETERMINADA, figura 16.

Figura 15

Figura 16

69

Tolerancias

No siempre resulta fácil determinar el tipo de ajuste que debe emplearse. Probemos con estos tres ejemplos típicos: •

Rodamiento en poleas.

•

Rodamiento en cajas de grasa de ferrocarril.

•

Rodamientos en la bancada de un motor de combustión.

La carga en la polea tiene un sentido constante, el aro interior no gira respecto a la carga mientras que el aro exterior sí lo hace. El aro interior se montará 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 relación al aro interior) y el aro exterior puede quedar flojo (carga estacionaria con relación al aro exterior). Los rodamientos de bancada de un motor de combustión están sometidos a cargas de dirección indeterminada por recibir su acción a través del cigüeñal. Ambos aros deben montarse con aprieto. ¿Cuál es el grado de interferencia adecuado para un aro que debe montarse con aprieto? El aprieto del aro interior sobre el eje atenúa los incrementos de carga que tienen lugar por las deformaciones elásticas del aro, figura 18. Consecuentemente el grado de interferencia tiene que seleccionarse en relación con la magnitud de la carga. Las cargas más grandes y las mayores frecuencias de impactos requieren mayor interferencia bajo condiciones de carga giratoria. 70

Las tolerancias para agujeros y diámetros exteriores de rodamientos métricos se ajustan a una normalización 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 posición Figura 18 de las tolerancias empleadas con relación 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:

71

AJUSTES PARA EJES RODAMIENTOS RADIALES CON AGUJERO CILÍNDRICO

Diámetro del eje en mm Condiciones de la aplicación

Ejemplos

RodaRodaRodamientos de mientos de Tolerancia mientos de rodillos rodillos a bolas1) cilíndricos rótula o cónicos

Carga fija sobre el aro interior

El aro interior debe poder desplazarse fácilmente 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 fácilmente sobre el eje.

h6

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

Cagas ligeras o variables (P < _ 0,06 C).

Transportadores, (18) a 100 < _ 40 rodamientos poco cargados en (100) a 140 (40) a 100 reductores.

Cargas normales y elevadas (P > 0,06 C).

<_ Aplicaciones en ge- 18 neral, motores (18) a 100 eléctricos, turbi- (100) a 140 nas, bombas, motores de combus- (140) a 200 tión interna, engra- (200) a 280 najes, máquinas — para trabajar la ma— dera. —

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

Cajas de grasa para material ferroviario pesado, motores de tracción, trenes de laminación.

—

j6

—

k6

—

—

j5

<_40

<_40

(40) a 100

(40) a 65

m5 (m6)3)

(100) a 140 (65) a 100

m6

(140) a 200 (100) a 140

n6

(200) a 400 (140) a 280

p6

—

(280) a 500

r6

—

>500

r7

—

(50) a 140

(50) a 100

—

(140) a 200 (100) a 140

p6 4)

—

>200

r6 4)

>140

Tabla 1. Ajustes para ejes macizos de acero

72

k5 (k6)3)

n6 4)

RODAMIENTOS RADIALES CON AGUJERO CILÍNDRICO

Diámetro del eje en mm Condiciones de la aplicación

Ejemplos

RodaRodaRodamientos de mientos de Tolerancia mientos de rodillos rodillos a bolas1) cilíndricos rótula o cónicos

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

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

< _ 18

—

—

h55)

(18) a 100

< _ 40

—

j55)

(100) a 200

(40) a 140

—

k55)

—

(140) a 200

—

m55)

Cargas puramente axiales

Aplicaciones de toda clase.

< _ 250

< _ 250

< _ 250

j6

>250

>250

>250

js6

1) Para los rodamientos Y, ver catálogos. 2) Para rodamientos grandes se puede adoptar la tolerancia f6, a fin de asegurar que puedan desplazarse fácilmente sobre el eje. 3) Las tolerancias entre paréntesis se emplean generalmente para rodamientos de rodillos cónicos y de una hilera de bolas con contacto angular. También pueden emplearse para otros tipos de rodamientos si la velocidad es moderada y la influencia del juego interno no es de consideración. 4) Hay que usar rodamientos con juego mayor que el normal. 5) Para rodamientos de gran precisión se aplican otras recomendaciones, facilitándose detalles si se piden.

RODAMIENTOS RADIALES CON AGUJERO Y MANGUITO CÓNICOS

Condiciones de la aplicación

Tolerancia

Observaciones

Cargas de todas clases

Cajas de grasa para ferrocarriles. Construcciones mecánicas en general.

Las designaciones IT5 a IT7 añadidas a los símbolos 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 respectivamente. h9/IT5

RODAMIENTOS AXIALES

Condiciones de la aplicación

Diámetro del eje en mm

Tolerancia

Cargas puramente axiales

Rodamientos de bolas.

h6

Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos.

h6 (h8)

Coronas axiales de rodillos cilíndricos.

h8

Tabla 1. Ajustes para ejes macizos de acero (continuación)

73

RODAMIENTOS AXIALES

Condiciones de la aplicación

Diámetro del eje en mm

Tolerancia

Cargas radiales y axiales combinadas sobre rodamientos axiales de rodillos a rótula

Carga fija sobre la arandela de eje. Carga rotativa sobre la arandela de eje o dirección indetermnada de la carga.

<_250

j6

>250

js6

<_200

k6

(200) a 400

m6

>400

n6

Tabla 1. Ajustes para ejes macizos de acero (continuación)

74

AJUSTES PARA ALOJAMIENTOS RODAMIENTOS RADIALES-ALOJAMIENTOS ENTERIZOS

Condiciones de la aplicación

Ejemplos

Tolerancia

Desplazamiento del aro exterior

Carga rotativa sobre el aro exterior

Cargas pesadas sobre Cubos de rueda con rodamientos en alojamientos rodamientos de rodillos, de paredes delgadas, cargas cabezas de biela. de choque elevadas (P > 0,12 C).

P7

No es posible.

Cargas normales o elevadas Cubos de rueda con (P > 0,06 C). rodamientos de bolas, cabezas de biela, ruedas de traslación en las grúas.

N7

No es posible.

M7

No es posible.

Cargas de choque elevadas. Motores eléctricos de tracción.

M7

No es posible.

Cargas normales o elevadas Motores eléctricos, bombas, (P > 0,06 C). No es rodamientos de soporte para necesario que pueda cigüeñales. desplazarse el aro exterior.

K7

No es posible en general.

K61)

No es posible en general.

J62)

Es posible.

Cargas ligeras o variables _ 0,06 C). (P <

Rodillos transportadores, poleas para cable, poleas tensoras.

Dirección indeterminada de la carga

Giro exacto o silencioso

Rodamientos de bolas para husillos de máquinasherramienta. Rodamientos de bolas para husillos de rectificadoras, motores eléctricos pequeños. Motores eléctricos pequeños.

H6

Es posible fácilmente.

1) Para cargas más elevadas, se debe elegir un ajuste más prieto que K6, por ejemplo M6 o N6. Para rodamientos de gran precisión se aplican otras recomendaciones, facilitándose detalles si se piden. 2) Para rodamientos de gran precisión se aplican otras recomendaciones, facilitándose detalles si se piden.

Tabla 2. Ajustes para alojamientos de fundición y acero

75

RODAMIENTOS RADIALES-ALOJAMIENTOS PARTIDOS O ENTERIZOS

Condiciones de la aplicación

Ejemplos

Tolerancia

Desplazamiento del aro exterior

Dirección indeterminada de la carga

Cargas ligeras y normales (P <_0,12 C). Es deseable que el aro exterior pueda desplazarse axialmente.

Máquinas eléctricas de tamaño mediano, bombas, rodamientos de soporte para cigüeñales.

J7

Es posible en general.

H71)

Es posible fácilmente.

H8

Es posible fácilmente.

G72)

Es posible fácilmente.

Carga fija sobre el aro exterior

Cargas de todas clases.

Aplicaciones en general, cajas de grasa para material ferroviario.

Cargas ligeras y normales _ 0,12 C) con sencillas (P < condiciones de funcionamiento.

Construcciones mecánicas en general.

Transmisión de calor por el eje

Cilindros secadores, grandes máquinas eléctricas con rodamientos de rodillos a rótula

1) Para rodamientos grandes (D > 250 mm) y diferencias de temperatura de 10° C entre aro exterior y alojamiento, puede usarse G7 en lugar de H7. 2) Para rodamientos grandes (D > 250 mm) y diferencias de temperatura de 10° C entre aro exterior y alojamiento, puede usarse F7 en lugar de G7.

RODAMIENTOS AXIALES

Condiciones de la aplicación

Tolerancia

Observaciones

Cargas puramente axiales

Rodamientos axiales de bolas.

H8

Rodamientos axiales de rodillos cilíndricos.

H7 (H9)

Coronas axiales de rodillos cilíndricos.

H10

Rodamientos axiales de rodillos a rótula, cuando se usa otro rodamiento para fijación radial.

—

En las aplicaciones de menos precisión puede haber una holgura radial de hasta 0,001 D.

La arandela de soporte se monta con una holgura radial de hasta 0,001 D.

Cargas radiales y axiales combinadas, en rodamientos axiales de rodillos a rótula

Carga fija sobre la arandela de soporte.

H7

Carga rotativa sobre la arandela de soporte.

M7

Tabla 2. Ajustes para alojamientos de fundición y acero (continuación)

76

6.4. Rodamientos axialmente fijos y libres

Es frecuente que, en servicio, la temperatura de los ejes sea superior a la de los demás componentes de la máquina. La dilatación térmica del eje excede de la magnitud que puede ser compensada por el juego axial interno de los rodamientos y, consecuentemente, es necesario permitir el desplazamiento axial de uno de los dos rodamientos para evitar sobrecargas. Uno de los rodamientos mantiene el eje en posición soportando cargas radiales y axiales, el otro al estar axialmente libre, soporta solamente cargas radiales (figura 20).

Figura 20

Los rodamientos de rodillos cilíndricos permiten, en cierta medida, el desplazamiento de un aro con relación al otro, por lo que son particularmente adecuados para utilizarlos como rodamientos libres cuando los dos aros tienen que montarse con interferencia en sus asientos (figura 21).

Figura 21

77

En algunos casos los rodamientos se disponen de forma que cada uno hace la fijación axial en un solo sentido. Esta disposición se utiliza principalmente con ejes cortos montados sobre rodamientos rígidos de bolas, de bolas de contacto angular, de rodillos cónicos, figura 22, o de rodillos cilíndricos tipo NJ.

Figura 22

6.5. Precarga de rodamientos

Cada disposición de rodamientos requiere una holgura de funcionamiento positiva o negativa, según la aplicación. En la mayoría de los casos, la holgura de funcionamiento debe ser positiva, es decir, aunque pequeña, el rodamiento al girar debe tener una determinada holgura residual (ver la sección JUEGO INTERNO DE LOS RODAMIENTOS. Sin embargo, hay muchos casos en los que es preferible una holgura de funcionamiento negativa, es decir, una precarga, con objeto de aumentar la rigidez de la disposición de rodamientos o incrementar la exactitud de giro. Tal es el caso de los husillos de las máquinas-herramienta, de los rodamientos de piñón de ataque en las transmisiones de vehículos a motor, las disposiciones de rodamientos de motores eléctricos pequeños o de las disposiciones de rodamientos para movimientos oscilatorios. La aplicación de la precarga, por ejemplo, mediante muelles, también es recomendable en aquellos casos en que los rodamientos tienen que girar con poca o ninguna carga aplicada sobre ellos y a altas velocidades. En estos últimos casos, la precarga sirve para asegurar la aplicación de una carga mínima sobre el rodamiento, al objeto de evitar que el rodamiento se dañe como consecuencia de movimientos de deslizamiento.

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Tipos de precarga

Dependiendo del tipo de rodamiento, la precarga puede ser radial o axial. Por ejemplo, debido a su diseño, los rodamientos de rodillos cilíndricos sólo se pueden precargar radialmente, mientras que los rodamientos axiales de bolas sólo se pueden precargar axialmente. Los rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular, y los rodamientos de rodillos cónicos que generalmente se montan junto a un segundo rodamiento del mismo tipo en disposición espalda con espalda o frente a frente, se precargan axialmente (figura 23). En este caso, la aplicación de la precarga axial implica también la precarga radial del rodamiento. Los rodamientos rígidos de bolas generalmente se precargan axialmente aunque, para ello, los rodamientos deben tener un juego interno radial mayor que el normal (por ejemplo C3) para que se produzca un ángulo de contacto mayor que cero, como en el caso de los rodamientos de bolas con contacto angular. Figura 23

La distancia L entre los centros de presión de dos rodamientos con contacto angular (de bolas o de rodillos cónicos) es mayor cuando los rodamientos se disponen espalda con espalda (figura 23a) que cuando se disponen frente a frente (figura 23b). Esto significa que los rodamientos dispuestos espalda con espalda son capaces de absorber mayores cargas de par, aun en el caso de que la distancia entre los centros de los rodamientos sea relativamente corta. Las fuerzas radiales resultantes del par y la deformación causada por estas fuerzas radiales en los rodamientos son menores cuando los rodamientos se disponen frente a frente. Si al girar el rodamiento, el eje se calienta más que el alojamiento, la precarga ajustada a temperatura ambiente durante el montaje aumentará, siendo este aumento mayor en las disposiciones frente a frente que en las disposiciones espalda con espalda. En ambos casos, la dilatación térmica producida en sentido radial sirve para reducir la holgura o aumentar la precarga. Esta tendencia aumenta debido a la dilatación térmica en sentido axial cuando los rodamientos están frente a frente, pero disminuye en las disposiciones espalda con espalda. Para una determinada distancia entre 79

los rodamientos y cuando el coeficiente de dilatación térmica de éstos es igual al de los componentes adyacentes, las dilataciones térmicas radial y axial se anulan mutuamente, evitándose así cualquier cambio en la precarga, pero esto sólo ocurre en las disposiciones espalda con espalda. Efectos de la precarga del rodamiento

Los principales efectos de la precarga del rodamiento son: •

Aumentar la rigidez.

•

Reducir el ruido en funcionamiento.

•

Aumentar la exactitud del guiado del eje.

•

Compensar el desgaste y el asentamiento debido al funcionamiento.

•

Prolongar la vida de servicio.

MAYOR RIGIDEZ

La rigidez de un rodamiento (expresada en N/mm) se define como la relación entre la fuerza que actúa sobre el rodamiento y la deformación elástica que produce en él. Las deformaciones elásticas provocadas por la carga dentro de una gama de valores dada son más pequeñas en los rodamientos precargados que en los rodamientos sin precargar. FUNCIONAMIENTO SILENCIOSO

Cuando más pequeña es la holgura en funcionamiento de un rodamiento, mejor son guiados los elementos rodantes en la zona sin carga y más silencioso es el funcionamiento del rodamiento. PRECISIÓN EN EL GUIADO DEL EJE

Un eje sobre rodamientos precargados es guiado con mayor precisión, debido a que la precarga reduce la flexión del eje bajo la acción de la carga. La mayor precisión de guiado y mayor rigidez que se alcanza con los rodamientos de piñón y diferencial precargados implican una mejor precisión y uniformidad en el engrane, lo que mantiene las fuerzas dinámicas adicionales en niveles reducidos. Como resultado de esto, se consigue un funcionamiento silencioso y se prolonga la duración de los engranajes.

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COMPENSACIÓN DEL DESGASTE Y EL ASENTAMIENTO

El desgaste y el asentamiento de una disposición de rodamientos durante su funcionamiento aumentan la holgura, pero este aumento es compensado por la precarga. MAYOR VIDA DE SERVICIO

La precarga de los rodamientos en algunas aplicaciones implica una mayor fiabilidad de funcionamiento y una mayor duración de la aplicación. Una precarga correctamente dimensionada puede tener una influencia favorable en la distribución de la carga en los rodamientos y, por tanto, puede prolongar también su duración. El cálculo de los valores de precarga es complejo y necesita comprobaciones mediante pruebas, ya que no son conocidos todos los factores que influyen en el funcionamiento real del rodamiento. Procedimientos de ajuste

Por ajuste se entiende la preparación del juego interno de la precarga de una disposición de rodamientos. Por ejemplo, la precarga radial que normalmente se emplea para rodamientos de rodillos cilíndricos, rodamientos de dos hileras de bolas con contacto angular y, en ocasiones, para rodamientos rígidos de bolas se consigue usando en uno de los aros del rodamiento, o en los dos, el grado de apriete necesario para reducir el juego interno radial inicial del rodamiento a cero, de manera que en funcionamiento, la holgura sea negativa, es decir que se produzca un precarga. Los rodamientos con agujero cónico son particularmente adecuados para precarga radial, debido a que mediante la introducción del rodamiento en su asiento cónico (agujero cónico, manguito de fijación o manguito de desmontaje), la precarga se puede aplicar dentro de estrechos límites. La fuerza de precarga que se necesita para precargar axialmente rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular, rodamientos de rodillos cónicos y, también, rodamientos rígidos de bolas se consigue desplazando axialmente uno de los aros del rodamiento con respecto al otro en la magnitud que corresponda a la fuerza de precarga deseada. Cada una de las disposiciones de rodamientos se ajusta independientemente usando tuercas, arandelas de reglaje, distanciadores, manguitos deformables, etc. y los procedimiento de medición y de inspección que aseguran la obtención de la precarga nominal establecida con el mínimo

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error posible. Existen diferentes métodos dependiendo, del parámetro a medir: •

Ajuste usando la trayectoria de precarga.

•

Ajuste usando el par de razonamiento.

•

Ajuste empleando la medición directa de la fuerza.

Estos tipos de ajuste ofrecen la ventaja de poder utilizar componentes con tolerancias normales y conseguir la precarga deseada con un grado de precisión razonablemente bueno. AJUSTE USANDO LA TRAYECTORIA DE PRECARGA

Este método de ajuste se emplea frecuentemente cuando se pueden premontar los componentes de la disposición de rodamientos. Para una disposición de rodamientos de piñón, por ejemplo, la precarga se consigue: •

Insertando arandelas de reglaje entre un resalte del alojamiento y un aro exterior de los rodamientos o entre la carcasa y el alojamiento (figura 24).

Figura 24

82

•

Colocando aros intermedios entre los aros exteriores y los aros interiores de los dos rodamientos (figura 25).

Figura 25

•

Colocando un separador entre un resalte de eje y el aro interior de uno de los rodamientos (figura 26) o entre los aros interiores de los dos rodamientos.

Figura 26

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El espesor de las arandelas de reglaje, o la anchura de los aros intermedios o los distanciadores se determinan por: •

La distancia entre resaltes de ejes y alojamiento.

•

La anchura total de ambos rodamientos.

•

La trayectoria de precarga (desplazamiento axial) correspondiente a la fuerza de precarga deseada.

•

Un factor de corrección de la trayectoria de precarga para compensar la dilatación térmica en funcionamiento.

•

Las tolerancias de fabricación de todos los componentes, establecidas midiendo todos los componentes antes del montaje.

•

Un factor de corrección para compensar una determinada pérdida de fuerza de precarga después de cierto período de funcionamiento.

6.6. Obturaciones

Los rodamientos deben estar protegidos mediante obturaciones adecuadas, para evitar la entrada de humedad y de otros contaminantes, y la pérdida de lubricante. La eficacia de una obturación puede tener una influencia decisiva en la duración del rodamiento. La decisión sobre la mejor obturación para una aplicación determinada ha de tomarse considerando muchos factores, por ejemplo, el tipo de lubricante (aceite o grasa), la velocidad periférica en la superficie de obturación, la posible desalineación del eje, el espacio disponible, el rozamiento de la obturación y el consiguiente aumento de su temperatura, el coste, etc. Refiriéndose a obturaciones de rodamientos, hay que distinguir entre obturaciones integradas en el rodamiento y las que se colocan en su exterior sin formar parte del mismo. Normalmente se usan dos tipos básicos de obturación para rodamientos: las obturaciones no rozantes (sin contacto) y las rozantes (con contacto). Obturaciones no rozantes

Las obturaciones no rozantes (figura 27) están basadas en las posibilidades de obturación de los espacios estrechos, que pueden estar dispuestos axialmente, radialmente o combinados para formar un laberinto. Este tipo de obturación tiene un rozamiento y desgaste insignificantes. Además no es fácil que llegue a dañarse. Resultan particularmente adecuadas para altas velocidades y elevadas temperaturas. 84

Figura 27

La obturación de tipo más sencillo, que es suficiente para máquinas en una atmósfera seca y exenta de polvo, comprende un estrecho espacio radial formado entre el eje y el alojamiento (figura 27a). Puede mejorarse su eficacia disponiendo una o más ranuras en el agujero de la tapa del alojamiento (figura 27b). La grasa que sale por el espacio llena las ranuras y contribuye a evitar la entrada de contaminantes. Si se emplea lubricación por aceite en un eje horizontal, pueden disponerse ranuras helicoidales en sentido a derechas o a izquierdas, en el eje o en el agujero (figura 27c). Estas ranuras sirven para hacer retornar el aceite que tienda a escaparse. Con esta disposición es esencial que no varíe el sentido de rotación. Los laberintos simples o múltiples proporcionan una obturación sensiblemente más eficaz que el dispositivo arriba citado; sin embargo, son de fabricación más costosa. Se usan principalmente cuando la lubricación es con grasa. Se puede mejorar su eficacia todavía más, disponiendo un conducto de grasa que comunique con el laberinto, e introduciendo a presión por el mismo, periódicamente, cierta cantidad de grasa insoluble en agua, por ejemplo, una grasa de base cálcica. En los alojamientos enterizos se usan laberintos axiales (figura 27d), y en los partidos laberintos radiales (figura 27e). La holgura radial en los laberintos no es afectada por el des85

plazamiento axial del eje durante el funcionamiento, por lo cual puede ser muy pequeña. Cuando pueda presentarse desalineación angular del eje con relación al alojamiento, se usan normalmente laberintos de la forma representada en (figura 27f). Puede obtenerse un laberinto económico y eficaz usando arandelas obturadoras de chapa de acero embutida del tipo Z (figura 27g). La eficacia de este tipo de obturación aumenta proporcionalmente al número de arandelas que usen. Para aumentar la eficacia de las obturaciones no rozantes, se pueden montar en el eje discos giratorios (figura 27h), y en el caso de que se emplee lubricación con aceite, se suelen usar aros deflectores (figura 27i). El aceite proyectado por el aro deflector es recogido en un canal en la pared del alojamiento y devuelto al colector de lubricante a través de conductos adecuados. Obturaciones rozantes

La eficacia de estas obturaciones depende de la presión entre el labio de la obturación con una superficie de contacto, que es relativamente estrecha. Esto impide el acceso a los contaminantes sólidos y a la humedad, y evita las pérdidas de lubricante. La presión se puede producir mediante la deformación elástica del material del retén y el consiguiente apriete entre éste y la superficie de obturación previsto en el diseño (28a) o bien mediante la fuerza ejercida por un muelle toroidal incorporado a la obturación (figura 28b).

Figura 28

86

Las obturaciones rozantes proporcionan, en general, una obturación muy fiable, particularmente si su desgaste se reduce al mínimo por medio de una superficie de obturación adecuada y mediante la lubricación del labio de obturación. El rozamiento de la obturación en la superficie de obturación y el aumento de temperatura que el mismo genera suponen una desventaja y, por tanto, este tipo de obturación sólo resulta útil hasta ciertas velocidades periféricas. Pueden también sufrir daños mecánicos como resultado de un montaje incorrecto o por la acción de contaminantes sólidos. Para evitar que los contaminantes dañen las obturaciones rozantes, se acostumbra poner una obturación no rozante delante de la rozante para protegerla. La selección de la obturación adecuada es de vital importancia para que el rodamiento pueda funcionar correctamente. Por consiguiente, los requisitos de obturación se deben especificar y las condiciones externas definir con la mayor precisión posible.

Figura 29

Las tiras de fieltro (figura 29a) se usan sobre todo cuando se emplea lubricación con grasa, por ejemplo, en soportes, constituyendo una obturación sencilla y adecuada para velocidades periféricas de hasta 4 m/s y temperaturas no superiores a 100° C. Se mejora considerablemente la eficacia de la obturación si se pone además del fieltro un aro de laberinto simple (figura 29b). Las tiras de fieltro deberán empaparse en aceite calentado hasta unos 80° C, antes de montarlas. Cuando se desea mayor eficacia de la obturación rozante, en particular para rodamientos lubricados con aceite, se suelen usar retenes de labio 87

con preferencia a las tiras de fieltro. Se puede encontrar una amplia gama de retenes en forma de unidades listas para instalar, que comprenden una obturación de caucho sintético o de material plástico, adherida a una armadura de chapa metálica. Son adecuados para velocidades periféricas más altas que las tiras de fieltro. Como orientación general, para velocidades periféricas superiores a 4 m/s la superficie de obturación deberá estar rectificada, y por encima de 8 m/s, esa superficie deberá estar templada o cromada dura y con un rectificado fino o pulimentada, si es posible. Si el requisito principal es evitar las fugas de lubricante, el labio deberá mirar hacia adentro (figura 29c); si el fin principal es evitar la entrada de suciedad, entonces el labio deberá mirar hacia afuera (figura 29d). La obturación de anillo en V (figura 29e) se emplea para rodamientos lubricados con grasa de aceite. Este tipo de obturación consiste en un anillo de caucho con un labio que presiona axialmente contra la superficie de obturación. Es fácil de montar y puede absorber desalineaciones angulares bastante grandes del eje, con relación al alojamiento a velocidades lentas, y en ciertas circunstancias es adecuada también para grandes velocidades. La eficacia de esta obturación se debe, en gran parte, al hecho de que la suciedad y los líquidos tienden a ser proyectados radialmente por la obturación giratoria. La obturación del anillo en V se monta generalmente en el exterior del alojamiento cuando se usa lubricación con grasa, y en el interior del mismo cuando se usa lubricación con aceite. Las arandelas obturadoras elásticas de acero proporcionan una obturación sencilla, barata y que permite economizar espacio, en especial para rodamientos rígidos de bolas lubricados con grasa. Pueden sujetarse contra el aro exterior (figura 29f) o contra el aro interior, y se disponen de modo que la cara de obturación quede obligada a rozar contra la cara del otro aro. Obturaciones combinadas

Cuando las condiciones de funcionamiento son difíciles y se imponen severas exigencias de obturación, por ejemplo con grandes cantidades de suciedad o de agua, se suelen combinar obturaciones de los tipos rozantes y no rozantes. En estos casos se disponen las obturaciones no rozantes (laberintos, aros deflectores, etc.) para suplementar a las rozantes y protegerlas contra el desgaste.

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Rodamientos obturados y protegidos

Pueden conseguirse disposiciones sencillas para economizar espacio usando rodamientos que llevan incorporadas placas de obturación o de protección, por una o por las dos caras. Los rodamientos obturados o protegidos por ambas caras se suministran lubricados con la cantidad apropiada de grasa (ver apartado 1.2). Normalmente no es necesario relubricarlos, y se destinan principalmente para usos en los que otra clase de obturación es inadecuada, o en los que no se pueda lograr tal obturación por razones de espacio.

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7. Lubricación y mantenimiento

Los rodamientos deben lubricarse para evitar que se produzca contacto metálico entre los elementos rodantes, los caminos de rodadura y las jaulas y para protegerlos contra la corrosión y el desgaste. De los tres tipos diferentes de lubricación, capa-límite, lubricación hidrodinámica y lubricación elasto-hidrodinámica, es esta última la que se obtiene en los rodamientos, puesto que las superficies en contacto están fuertemente cargadas. Los rodamientos de bolas son un buen ejemplo. Cuando una bola bajo carga rueda por el camino de rodadura de un rodamiento montado, se alcanzan presiones muy altas en el punto de contacto. Las superficies que flexan están presionadas juntas y se aplastan ligeramente por un momento (deformación elástica). Cuando la bola rueda, las superficies en contacto vuelven a su forma original. Podría ser que el lubricante se lanzase hacia afuera del punto de contacto, quedando las superficies en contacto directo una contra otra, pero éste no es el caso: la viscosidad del lubricante aumenta enormemente. Cuando la bola ha pasado, la viscosidad del lubricante se reduce de nuevo. La temperatura de funcionamiento más favorable para un rodamiento se obtiene cuando se usa el mínimo de lubricante necesario para garantizar una lubricación fiable. No obstante, la cantidad usada depende también de las funciones adicionales que se exijan, por ejemplo: obturación, refrigeración, etc. Las propiedades del lubricante se deterioran como resultado del envejecimiento y de las solicitaciones mecánicas y además todos los lubricantes llegan a contaminarse en servicio y deben reponerse o cambiarse de vez en cuando (ver INTERVALO DE RELUBRICACIÓN y CAMBIO DE ACEITE). Los rodamientos pueden lubricarse con grasa o con aceite y, en casos especiales, con un lubricante sólido. Los rodamientos axiales de rodillo a rótula deberán lubricarse con aceite, debido a su diseño, aunque para velocidades lentas y en ciertos casos especiales se puede usar grasa. La elección del lubricante depende principalmente de las velocidades y del campo de temperatura a que vaya a trabajar el rodamiento, es decir, de las condiciones de funcionamiento. 91

7.1. Lubricación con grasa

En los rodamientos de bolas y de rodillos se usa generalmente lubricación con grasa cuando trabajan a velocidades, temperatura y condiciones de carga normales. La grasa tiene ciertas ventajas en comparación con el aceite: es más fácil de retener en el alojamiento del rodamiento, particularmente cuando el eje está vertical o inclinado, y contribuye a la obturación para evitar la entrada de humedad y de otras impurezas. El espesante, el jabón metálico de la grasa, actúa como contenedor para el aceite lubricante. El jabón forma como una malla de fibras jabonosas. Las cavidades de la malla están llenas de aceite, algo parecido a lo que sucede con los poros de una esponja llena de agua (figura 1).

La función del espesante es similar a una esponja de baño: bajo pequeña presión de la esponja, sólo sale un pequeña cantidad de agua...

... pero bajo fuerte presión, expulsa gran cantidad de agua.

Figura 1

Si una esponja mojada se exprime, el agua sale de ella; podríamos decir que la esponja SANGRA. Nosotros también decimos que el aceite SANGRA de la grasa, pero en esta operación la temperatura juega el principal papel. La grasa en un rodamiento es a veces expuesta a un trabajo de AMASADO, que podría dar lugar a que SANGRE. Durante el asentamiento de un rodamiento lubricado de nuevo, la grasa trabaja por sí misma en las cavidades alrededor del rodamiento y permanece allí durante un largo período de funcionamiento. Por ello, más que el trabajo mecánico, es el aumento de temperatura en la masa de la grasa alrededor del rodamiento lo que causa el sangrado y el suministro de aceite a las superficies de contacto y de deslizamiento del rodamiento. Allí debe llegar una gran cantidad de aceite. Por lo tanto, se debe elegir el tipo de grasa que tenga propiedades adecuadas a los requerimientos del tipo de rodamiento y las condiciones de funcionamiento. 92

Por ejemplo, se precisan especiales requerimientos en rodamientos sometidos a fuertes vibraciones, en los que una grasa que no sea mecánicamente estable es expulsada fuera del rodamiento en un continuo proceso de circulación que causa una rotura mecánica de la base de jabón metálico, destruyéndose la grasa. En general, el espacio que queda libre en el rodamiento y en el alojamiento deberá llenarse sólo parcialmente con grasa (del 30 al 50%). Un exceso de grasa producirá un rápido aumento de la temperatura a velocidades elevadas. El peso de la carga inicial de grasa para los soportes de rodamientos se da en las tablas de soportes. Cuando los rodamientos han de funcionar a velocidades lentas, puede obtenerse una buena protección contra la corrosión llenando completamente el soporte con grasa. En las tablas de rodamientos se dan los valores límite de las velocidades para rodamientos lubricados con grasa. Grasas

Las grasas para lubricación de rodamientos son fluidos sintéticos o aceites minerales espesados. La consistencia de una grasa depende principalmente del tipo y de la cantidad del agente espesante usado. Al efectuar la selección de una grasa, los factores más importantes a tener en cuenta son su consistencia, el campo de temperatura y sus propiedades anticorrosivas. Los tipos de grasa más comunes emplean como espesante un jabón de calcio, sodio o litio. Las grasas líticas son particularmente adecuadas para lubricar rodamientos (véase Manual de lubricación). CONSISTENCIA

La consistencia de una grasa se expresa usualmente en valores de la escala del National Lubricating Grease Institute, o escala NLGI. Las grasas espesadas con jabones metálicos de cosistencia 1, 2 o 3 son las normalmente usadas para rodamientos. La consistencia no deberá experimentar cambios excesivos ni con la temperatura ni con las solicitaciones mecánicas. Las grasas que se reblandecen a elevadas temperaturas pueden escapar del rodamiento o del alojamiento, y las que se endurecen a bajas temperaturas pueden frenar la rotación del rodamiento. En aplicaciones sometidas a vibraciones, la grasa soporta un duro trabajo, ya que continuamente viene devuelta al rodamiento por la vibración. Para tales aplicaciones deberán usarse grasas mecánicamente estables. 93

CAMPO DE TEMPERATURAS

La mayoría de las grasas de base cálcica son estables con contenido de agua de 1 a 3%. Al aumentar la temperatura, se evapora el agua y se produce la descomposición de la grasa en jabón y aceite mineral. Por eso, el límite superior de temperatura para estas grasas es de +60° C, aproximadamente. Existen grasas de base cálcica estables al calor que permiten temperaturas de funcionamiento de hasta 120° C. Las grasas de base sódica pueden usarse a temperaturas comprendidas entre -30 y +80° C, si bien algunas grasas especiales pueden usarse a temperaturas de hasta +120° C. Las grasas de base lítica son generalmente adecuadas para temperaturas entre -30 y +110° C, aunque existen algunas grasas de este tipo que son aptas para temperaturas de trabajo de hasta +150° C. Las grasas que contienen espesantes inorgánicos en vez de jabones metálicos, por ejemplo arcilla o sílice, pueden usarse durante breves períodos de tiempo a temperaturas más elevadas que las grasas de base lítica. Las grasas sintéticas (por ejemplo, las hechas a partir de diésteres o de siliconas) pueden usarse a temperaturas más altas y más bajas que las hechas de aceites minerales. PROPIEDADES ANTICORROSIVAS

Las grasas de base sódica son solubles en agua, es decir, que absorben agua en cierto grado y forman una emulsión anticorrosiva, sin perjuicio de sus propiedades lubricantes. Con esta grasa, los rodamientos quedarán protegidos suficientemente contra la corrosión, siempre que se impida que entre agua en el rodamiento. Cuando entra agua, arrastra fácilmente a tales grasas fuera del alojamiento del rodamiento. Las grasas de base lítica y cálcica son prácticamente insolubles en agua, y, por consiguiente, no ofrecen protección contra la corrosión. Jamás deberán usarse, por tanto, esas grasas, a menos que obtengan un componente anticorrosivo. Estas grasas, con aditivos EP (compuestos de plomo principalmente) tienen buenas propiedades anticorrosivas. Estas grasas, insolubles en agua, se adhieren bien a las superficies de los rodamientos, por lo que resultan especialmente adecuadas para los casos en que el agua puede penetrar en el rodamiento, por ejemplo en las máquinas para fabricación de papel o en los trenes de laminación.

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CAPACIDAD DE CARGA

Para rodamientos muy cargados, por ejemplo, en trenes de laminación, se usan grasas con aditivos EP, ya que éstos aumentan la capacidad de carga de la película de lubricante. Estas grasas también se recomiendan para la lubricación de rodamientos medianos y grandes. MISCIBILIDAD

Se ha de prestar especial atención a la miscibilidad de las grasas cuando, por alguna razón, se hace necesario usar una grasa diferente para relubricar. La mezcla de grasas incompatibles conduce normalmente a una disminución de la consistencia y de la temperatura de trabajo máxima admisible, en comparación con las grasas componentes de la mezcla, lo que puede ser causa de que se produzcan daños en el rodamiento. Las grasas que tienen el mismo agente espesante y un aceite similar son compatibles; por ejemplo, una grasa de base sódica puede mezclarse con otra grasa de base sódica. Las grasas de base cálcica y de base lítica pueden mezclarse en algunos casos entre sí, pero no con una grasa de base sódica. No obstante, es posible que una mezcla de grasas compatibles tenga una consistencia más blanda que la de cualquiera de las grasas componentes, sin que por eso hayan de resultar necesariamente perjudicadas las propiedades lubricantes. En aquellos casos en los que una menor consistencia de la grasa vaya a dar lugar, probablemente, a problemas de fugas, los intervalos recomendados entre engrases deberán acortarse, hasta que la grasa nueva haya reemplazado por completo a la antigua. 7.2. Resumen de las características generales de las grasas Grasas cálcicas (Ca)

La grasas cálcicas tienen una estructura suave, de tipo mantecoso, y una buena estabilidad mecánica. No se disuelven en agua y son normalmente estables con 1-3% de agua. En otras condiciones, el jabón se separa del aceite de manera que la grasa pierde su consistencia normal y pasa de semilíquida a líquida. Por eso no debe utilizarse en rodamientos cuya temperatura es mayor de 60° C. Las grasas cálcicas con aditivos de jabón de plomo, se recomiendan en instalaciones expuestas al agua a temperaturas de hasta 60° C, por ejemplo en la sección de la tela de una máquina de fabricación de papel. Algunas grasas de jabón calcio-plomo también ofrecen buena protección contra el agua salada y, por ello, se utilizan en ambientes marinos. 95

No obstante, existen otras grasas cálcicas estabilizadas por otros medios distintos del agua; éstas se pueden emplear a temperaturas de hasta 120° C; por ejemplo, grasas cálcicas compuestas. Grasas sódicas (Na)

Las grasas sódicas se pueden emplear en una mayor gama de temperaturas que las cálcicas. Tienen buenas propiedades de adherencia y obturación. Las grasas sódicas proporcionan buena protección contra la oxidación, ya que absorben el agua, aunque su poder lubricante decrece considerablemente por ello. Si penetra mucha agua en el rodamiento, hay riesgo de que la grasa desaparezca. Por esta razón no se deben emplear en aplicaciones HÚMEDAS. En la actualidad se utilizan grasas sintéticas para alta temperatura del tipo sodio, capaces de soportar temperaturas de hasta 150° C. Grasas líticas (Li)

Las grasas líticas tienen normalmente una estructura parecida a las cálcicas: suaves y mantecosas. Tienen también las propiedades positivas de las cálcicas y sódicas, pero no las negativas. Su capacidad de adherencia a las superficies metálicas es buena. Su estabilidad a alta temperatura es excelente, y la mayoría de las grasas líticas se pueden utilizar en una gama de temperaturas más amplia que la sódicas. Las grasas líticas son muy poco solubles en agua; las que contienen adición de jabón de plomo lubrican relativamente, aunque estén mezcladas con mucha agua. No obstante, cuando esto sucede, están de alguna manera emulsionadas, por lo que en estas condiciones sólo se deberían utiliza si la temperatura es demasiado alta para grasas de jabón de calcio-plomo, esto es, 60° C.

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Grasas cálcicas (Ca) La mayoría de las grasas cálcicas sólo se pueden usar hasta temperaturas de 60º C, aunque con ciertas grasas de mayor calidad se pueden llegar a 120º C. Algunos campos especiales de aplicación para las grasas cálcicas son las máquinas para fabricación de papel y máquinas en ambientes marinos.

Grasas sódicas(Na) Las grasas sódicas se pueden emplear en un mayor campo de temperaturas, algunas de ellas hasta 150º C (las sintéticas sódicas).

Grasas líticas Las grasas líticas tienen una excelente resistencia a las temperaturas altas, y s7 pueden emplear en una gama más amplia de temperaturas que las grasas sódicas.

7.3. Intervalo de relubricación

El período de tiempo durante el cual un rodamiento lubricado con grasa funciona satisfactoriamente sin necesidad de relubricación depende del tipo de rodamiento, tamaño, velocidad de giro, temperatura de funcionamiento y grasa usada. El intervalo (horas de servicio) obtenido del diagrama 1 es válido para rodamientos en máquinas estacionarias en las que las condiciones de carga sean normales. El diagrama está basado en el empleo de una grasa de calidad media, resistente al envejecimiento y solamente es válido para temperaturas de funcionamiento de hasta +70° C, medias en el aro exterior. Los intervalos deberán reducirse a la mitad por cada 15° C de aumento de la temperatura por encima de +70° C, sin poder rebasar la temperatura máxima admisible para la grasa. Cuando las temperaturas de funcionamiento son inferiores a +70° C, es posible prolongar los intervalos (-) hasta valores dobles, con tal que la temperatura de funcionamiento no exceda +50° C. Debe tenerse en cuenta que los intervalos de relubricación pueden variar notablemente aunque se empleen aparentemente grasas similares. Para rodamientos pequeños, y en particular para rodamientos rígidos de bolas, la vida útil de la grasa suele ser mayor que la del rodamiento, y normalmente no hace falta relubricar. Una alternativa, en tales casos, son los rodamientos con placas de obturación o protección LUBRICADOS POR VIDA. 97

Cuando existe el riesgo de que la grasa se contamine, el intervalo entre relubricaciones debe acortarse. También se acortará el intervalo en los casos en que la grasa haya de obturar para impedir que entre humedad; por ejemplo, en el caso de las máquinas de papel (en las cuales el agua cae sobre los soportes de los rodamientos), éstos se engrasan cada semana. Relubricación

La cantidad de grasa necesaria en una relubricación se obtiene de:

G = 0,005 DB donde: G = Cantidad de grasa, en g. D = Diámetro exterior del rodamiento, en mm. B = Anchura del rodamiento, en mm (= H para rodamientos axiales).

Cuando, debido a las condiciones de funcionamiento, la relubricación se efectúa con intervalos largos, es suficiente que el alojamiento sea accesible y pueda abrirse fácilmente. Para tener acceso al rodamiento, se quita la parte superior de los soportes partidos, o la tapa lateral de los alojamientos enterizos. Después de quitar la grasa usada, se debe introducir grasa nueva entre los elementos rodantes (figura 2). Cuando el intervalo de relubricación es más corto, deberán preverse medidas Figura 2 para efectuar tales relubricaciones, por ejemplo, adaptando un engrasador al soporte. Entonces puede aplicarse la grasa usando una pistola de engrase. Para tener la seguridad de que la grasa nueva llega realmente al rodamiento y reemplaza a la grasa antigua, el conducto de lubricación deberá desembocar junto a la cara lateral del aro exterior, o mejor todavía entre los elementos rodantes como, por ejemplo, en los rodamientos de rodillos a rótula con agujeros de lubricación en el aro exterior (figura 3). Después de cierto número de relubricaciones deberá abrirse el alojamiento para extraer la grasa usada, antes de añadir grasa nueva. 98

Figura 3

Los rodamientos para altas velocidades de rotación han de ser frecuentemente engrasados y existe, por tanto, el riesgo de que se acumule demasiada grasa en el alojamiento, lo que puede producir una excesiva temperatura del rodamiento. Esto se puede evitar usando una válvula de grasa que permite efectuar las relubricaciones sin detener la máquina. Una válvula de grasa consiste en un disco que gira con el eje, y que juntamente con la tapa lateral del alojamiento forma un estrecho paso radial. El exceso de grasa es lanzado por el disco a una cavidad anular de la que es expulsada a través de una abertura en la parte inferior de la tapa lateral.

tfa)

Rodamientos radiales de bolas.

tfb)

Rodamientos de rodillos cilíndricos.

tfc)

Rodamientos de rodillos a rótula, rodamientos de rod illos cónicos,

Diagrama 1

rodamientos de rodillos cilíndricos sin jaula llenos de rodillos (0,2 tfc), rodamientos axiales de bolas, rodamientos axiales de rod illos cilíndricos (0,5 tfc).

99

7.4. Lubricación con aceite

Se usa en general la lubricación con aceite cuando las elevadas velocidades o las altas temperaturas de funcionamiento no permiten el uso de la grasa: cuando es necesario evacuar del rodamiento el calor generado por él o el de origen externo, o cuando las piezas adyacentes de la máquina, por ejemplo ruedas dentadas, están lubricadas con aceite se dan en las tablas de rodamientos. Métodos de lubricación con aceite

El método simple es por baño de aceite (ver figura 4), pero solamente es adecuado para velocidades bajas. El aceite es recogido por los elementos giratorios del rodamiento, y después de circular a través de éste vuelve a caer al depósito de aceite. Cuando el rodamiento no gira, el aceite deberá tener un nivel ligeramente por debajo del centro de la bola o del rodillo que ocupe la posición más baja. Al aumentar la velocidad, aumenta la temperatura de funcionamiento del rodamiento y se acelera la oxidación del aceite. Para evitar tener que cambiar frecuentemente el lubricante, se puede usar un sistema Figura 4 de circulación de aceite. Después de pasar el aceite lubricante a través del rodamiento, se filtra y, en algunos casos, se refrigera antes de volver al rodamiento. La refrigeración del aceite puede ser de utilidad para disminuir la temperatura del rodamiento. Normalmente se requiere una bomba para hacer circular el aceite. Para elevadas velocidades, es importante asegurar la llegada de suficiente cantidad de aceite a los componentes del rodamiento, y también que el aceite sea capaz de disipar el calor generado por rozamiento. Los inyectores de chorro de aceite proporcionan un sistema de lubricación muy eficaz, en el cual se inyecta el aceite en el rodamiento por un lado (ver figura 5). La velocidad del chorro de aceite (*15 m/s) deberá ser tal que al menos parte del aceite penetre a través del aire que rodea al rodamiento en régimen turbulento. La lubricación con niebla de aceite consiste en el transporte de gotitas de aceite al rodamiento, por medio de una corriente de aire (ver figura 6). La 100

niebla de aceite se produce en un atomizador. Aire comprimido seco, procedente de una conducción, es filtrado en el atomizador, ajustándose su presión a un valor comprendido entre 0,05 y 0,1 MPa. La niebla obtenida se transporta luego a través de tuberías hasta los rodamientos. Boquillas de condensación montadas en las tuberías, delante mismo de cada rodamiento, permiten la llegada del aceite al rodamiento en forma de gotitas. La corriente de aire que penetra en el Figura 5 alojamiento sirve también para refrigerar el rodamiento y producir una presión ligeramente más alta en el alojamiento, evitando la entrada de impurezas. Este procedimiento permite efectuar la lubricación con pequeñas cantidades de aceite, dosificadas con exactitud, con lo cual resulta despreciable el rozamiento debido al lubricante. Este método se usa con mucha frecuencia para rodamientos que giran a gran velocidad, por ejemplo, en husillos de rectificadoras.

Figura 6

Aceites de lubricación

Para la lubricación de rodamientos de bolas y de rodillos, se emplean sobre todo aceites minerales refinados. Los aceites con contenido de aditivos para mejorar ciertas propiedades (resistencia de la película de lubricante, oxidación, etc.) sólo se requieren normalmente para condiciones de funcionamiento excepcionales. Los aceites sintéticos solamente se emplean como aceites de base para grasas, o en casos extremos en los que puedan producirse temperaturas de funcionamiento muy altas.

101

Cambio de aceite

La frecuencia con que se debe efectuar el cambio del aceite depende principalmente de las condiciones de funcionamiento y de la cantidad de aceite que se use. Cuando se emplea lubricación por baño de aceite, normalmente es suficiente cambiar el aceite una vez al año, con tal de que la temperatura del rodamiento no exceda de 50° C y de que no exista contaminación. Para temperaturas más elevadas o para condiciones de funcionamiento más duras, es preciso efectuar los cambios con más frecuencia: por ejemplo, para una temperatura de funcionamiento de 100° C, deberá cambiarse el aceite cada tres meses. Para sistemas con circulación de aceite, el intervalo entre cambios completos del aceite depende de la frecuencia de la circulación del aceite, de si se refrigera o no el aceite, etc. El intervalo más adecuado entre cambios sólo puede determinarse, en general, mediante ensayos y examinando frecuentemente el aceite. Esta misma práctica es también válida para lubricación por inyección de chorro de aceite. En el caso de lubricación por niebla de aceite, en general una misma cantidad de aceite va conducida al rodamiento una sola vez.

102

8. Preparativos para el montaje y desmontaje de rodamientos

8.1. Almacenamiento de rodamientos

Para el buen funcionamiento de un rodamiento es esencial que al montarlo se emplee el método correcto y herramientas adecuadas así como que se observe limpieza. A ser posible, debe realizarse el montaje en un local limpio y exento de polvo. El lugar de trabajo no debe, por tanto, situarse en inmediata proximidad de máquinas que desprendan virutas o polvo. Durante su almacenamiento, los rodamientos debe permanecer en su embalaje original. Sólo en el lugar de montaje y en el mimo momento de comenzar éste, puede abrirse la envoltura. En caso contrario existe el peligro de que los rodamientos se ensucien y se oxiden. Los rodamiento mayores, cuyos aros son relativamente delgados, no han de almacenarse en posición vertical, sino horizontal, de tal forma que quede apoyada toda la superficie frontal. Los rodamientos están impregnados en aceite anticorrosivo. Este aceite no se resinifica ni se endurece y su comportamiento ante grasas comerciales para rodamientos es totalmente neutro. Los rodamientos en sus envolturas originales están protegidos eficazmente contra toda clase de influencias exteriores. Sin embargo, esta protección solamente es eficaz a largo plazo cuando los rodamientos embalados se conservan en un local seco y preservado de las heladas. Lógicamente no debe almacenarse en el mismo recinto ningún producto químico agresivo, como ácidos, amoniaco o cloruro de cal. 8.2. Esquema de trabajo

El montador, antes de comenzar con el montaje, debe cerciorarse de que la denominación abreviada marcada en la envoltura coincida con las indicaciones en el dibujo y en la lista de piezas. Por esta razón conviene que esté habituado con el orden que se sigue en la denominación de rodamientos. Los rodamientos se designan con las denominaciones abreviadas indicadas en las normas alemanas DIN y en los catálogos de rodamientos. Estas denominaciones abreviadas constan de un grupo de cifras o de letras y cifras. El primer grupo indica el tipo de rodamiento y la serie de diámetros a los que corresponde, algunas veces también la serie de anchuras. 103

Antes del montaje o del desmontaje de rodamientos deben hacerse todos los preparativos necesarios para un trabajo continuado: •

Con ayuda del dibujo de taller conviene estudiar la construcción y el orden a seguir para montar las diferentes piezas. Ya antes de comenzar el montaje debe prepararse un esquema de los distintos procesos de trabajo y aclarar a qué temperatura ha de calentarse, cuál es la magnitud de las fuerzas para montar o desmontar los rodamientos y cuánta grasa será necesaria.

•

Si durante el montaje o el desmontaje de los rodamientos fuese necesario tomar medidas especiales, hay que poner a disposición del montador instrucciones detalladas, en las que se especifiquen todas las particularidades del montaje: métodos de transporte, dispositivos de montaje y de desmontaje, instrumentos de medición, instalaciones de calentamiento, tipo y cantidad de lubricante, etc.

8.3. Tratamiento de los rodamientos antes del montaje

Los rodamientos se conservan en sus envolturas originales con un aceite anticorrosivo. Al montarlos, no es necesario lavar este aceite. Éste se mezcla, durante el servicio, con el lubricante y garantiza, al arrancar, una lubricación suficiente antes de que comience a fluir el aceite en una lubricación por circulación. En las superficies de asiento y de contacto se limpiará el aceite anticorrosivo antes del montaje. Los rodamientos no deben mecanizarse posteriormente. Así, por ejemplo, no deben practicarse taladros para el lubricante ni ranuras o chaflanes, ya que podría producirse un desequilibrio del estado de tensiones en los aros, que conduciría a su vez, a un deterioro prematuro del rodamiento. Además existe el peligro de que penetren en el rodamiento virutas o polvo abrasivo. 8.4. Limpieza durante el montaje

Los rodamientos han de protegerse a toda costa contra suciedad y humedad, ya que incluso las partículas más pequeñas que penetren en el rodamiento deterioran las superficies de rodadura. Por esta razón el lugar de montaje ha de permanecer limpio y seco. No debe encontrarse, por ejemplo, cerca de máquinas rectificadoras. Debe evitarse el uso de aire comprimido. También el eje y el alojamiento, así como las restantes piezas deben estar limpias. Las piezas fundidas han de estar exentas de arena de moldear. Conviene aplicar una capa protectora a las superficies interiores del alojamiento, tras haberlas limpiado. Esta etapa evita el desprendimien104

to de partículas minúsculas durante el servicio. En los asientos del rodamiento en el eje y en el alojamiento deberán eliminarse las capas anticorrosivas y residuos de pintura. En las piezas torneadas hay que eliminar las rebabas y rebordear las aristas. 8.5. Piezas anexas

Es necesario controlar la exactitud de las medidas y formas de todas las piezas que vayan a montarse en una aplicación de rodamientos. Así, asientos de rodamientos mecanizados fuera de la tolerancia, alojamientos y ejes descentrados u ovalados, superficies de tope inclinadas, etc., repercuten desfavorablemente en el giro correcto de un rodamiento y originan un deterioro prematuro. Muchas veces es difícil averiguar que tales errores fueron causa de una avería, una vez que ésta se haya producido. Al buscar el origen de estas causas, se pierde un tiempo costoso. 8.6. Ajustes

Para conseguir que un rodamiento gire en perfectas condiciones es decisivo observar los ajustes de ambos aros, prescritos en el dibujo. Es necesario saber cuál será el ajuste CORRECTO; no puede resolverse con datos simples, válidos para todos los casos. Los ajustes deben estar adaptados a las condiciones de servicio de la máquina y a la construcción del conjunto. Como regla general cabe decir que los aros deben apoyarse lo mejor posible sobre sus asientos, es decir, estar ajustados lo más fuertemente posible. Sin embargo, esto no siempre es posible, bien porque con ello se dificulta el montaje o el desmontaje, bien porque el aro de los rodamientos libres ha de poder deslizar con facilidad. El apriete originado por ajustes fuertes produce una dilatación del aro interior o una contracción del aro exterior y con ello una disminución del juego radial interno. Por ello, el juego radial interno ha de estar adaptado a los ajustes elegidos. El montador ha de controlar las tolerancias del eje y del alojamiento. Si el asiento tiene demasiada holgura, el aro girará con relación al eje; esto podría ocasionar un deterioro del aro y del eje. Además disminuye la precisión de la máquina o la duración a la fatiga del camino de rodadura del aro es menor, por no estar suficientemente apoyado. Por otro lado, un asiento demasiado fuerte puede ser causa de una tensión previa demasiado grande y de un sobrecalentamiento. Debido a las paredes relativamente delgadas de los aros de los rodamientos, los errores de forma del eje y del alojamiento se transmiten a los caminos de 105

rodadura. Por ello es necesario controlar no sólo las tolerancias de los diámetros de las superficies de asiento sino también su redondez. La discrepancia de la redondez y de la forma geométrica cilíndrica o cónica no deberá sobrepasar la mitad de la tolerancia prescrita para los diámetros. 8.7. Control del asiento del rodamiento Asientos cilíndricos

Para medir los ejes y agujeros se usan generalmente micrómetros, cuya exactitud de medida debe controlarse constantemente. En primer lugar hay que controlar el diámetro del eje y del alojamiento. A continuación se examina la conicidad y el error de redondez de ambos asientos. Para ello se mide cuatro veces el diámetro en dos secciones distintas (figuras 1 y 2).

Figura 1

Figura 2

Asientos cónicos

Para conseguir un asiento perfecto del aro interior sobre el eje, el cono del eje ha de coincidir exactamente con el cono del agujero del aro interior. El cono de los aros está fijado por una norma. En la mayoría de las series de rodamientos es de 1:12, en algunas series anchas de 1:30. El instrumento de medición más sencillo para pequeños asientos cónicos de rodamientos es un anillo-calibre cónico. Aplicando una capa de tinta se comprueba si el eje y el anillo-calibre coinciden y se corrige hasta que el anillo-calibre se apoye en toda su anchura. Los aros interiores de los rodamientos no deben utilizarse como anillos-calibre, ya que pueden ensuciarse o deteriorarse.

106

8.8. Montaje de rodamientos usados Inspección de rodamientos desmontados

Los rodamientos usados deben limpiarse completamente antes de volver a montarlos. Los rodamientos con dos placas de protección o de obturación no deben lavarse en ningún caso, pues van prelubricados de por vida y su grasa sería eliminada sin posibilidad de reemplazamiento posterior. Los rodamientos muy sucios o que tienen incrustado lubricante carbonizado se encuentran generalmente en tales condiciones que no merece la pena limpiarlos. Frecuentemente es más barato desecharlos y comprar otros nuevos. Hay dos métodos de limpieza: en frío o en caliente. La limpieza en frío consiste en un lavado del rodamiento con petróleo refinado o un disolvente similar. Verter el líquido en un recipiente limpio y frotar el rodamiento mientras gira hasta que todas sus superficies estén limpias. Emplear un recipiente para el lavado y otro para el enjuague final (figuras 4 y 5).

Figura 4

Figura 3

Figura 5

El petróleo refinado evapora lentamente, por lo que debe dejarse escurrir el rodamiento durante un tiempo suficiente. En este tiempo no olvide proteger el rodamiento del polvo y de la humedad. Si se utiliza aire comprimido para el secado, evitar que los componentes de rodamiento comiencen a girar demasiado rápidos, ya que podrían dañarse fácilmente. Engrasar o aceitar el rodamiento tan pronto como esté seco para protegerlo contra la oxidación. 107

Para el lavado en caliente debe utilizarse un aceite fluido a una temperatura de unos 120° C. El aceite debe estar limpio y para evitar riesgos debe tener un punto de inflamación por encima de 250° C. Recordar que el aceite caliente se incendia fácilmente. La limpieza en aceite caliente generalmente es muy efectiva y la película residual de aceite suministra una protección temporal contra la oxidación (figura 6). 8.9. Protección de rodamientos durante el montaje

Figura 6

Cuando se montan rodamientos, frecuentemente es necesario hacer pausas, o a veces el trabajo de montaje es tan complejo que una vez montados los rodamientos no pueden ser protegidos por sus componentes asociados. El montaje de rodamientos en husillos de máquina-herramienta, por ejemplo, es muchas veces un proceso lento, en el cual pueden quedar expuestos los rodamientos montados y arruinar por ello cualquier protección ya efectuada. Siempre que el montaje de rodamientos sea discontinuo deberá dárseles la mejor protección posible. A continuación se dan algunos ejemplos de cómo puede hacerse esto. Envuelva completamente la máquina si es posible. Utilice papel encerado o plástico (figura 7). Un sistema de protección de rodamientos muy fácil y efectivo, especialmente para aquellos que están totalmente expuestos, es simplemente envolverlos en papel encerado o plástico. También pueden emplearse trapos limpios sin hilachas, pero nunca desechos de algodón. La envoltura debe cerrarse y asegurarse con cuerda para evitar la contaminación (figura 8).

Figura 7

108

Figura 8

En lugar de envoltura pueden utilizarse discos de cartón cortados a un tamaño que permita fijarlos con los pernos del alojamiento. Engrasar el rodamiento antes de colocar el disco protector de cartón. Al retirar el disco, quitar la capa exterior de grasa y añadir al rodamiento la misma cantidad de grasa fresca y limpia (figura 9). En los soportes partidos de rodamientos los discos se pueden colocar en las ranuras previstas para las obturaciones (figura 10).

Figura 9

La mejor protección para alojamientos enterizos, por ejemplo, de un motor de tracción, la proporcionan dos discos de chapa mantenidos en posición por un perno central. También pueden emplearse discos de madera o papel. Cuando se utilizan discos de madera, éstos no deben estar en contacto directo con el rodamiento o su alojamiento, el ácido tánico de la madera puede dar lugar a corrosión si la humedad es alta. El problema se puede eliminar fácilmente interponiendo papel encerado o plástico (figura 11).

Figura 10

Figura 11

109

9. Montaje de rodamientos

Debido a la diversidad de tipos y tamaños, no todos los rodamientos pueden montarse de la misma manera. Hay que distinguir entre procedimientos mecánicos, hidráulicos y térmicos. Durante el montaje y desmontaje de rodamientos no despiezables, la fuerza ha de aplicarse en el aro que se vaya a montar. Si al montar el aro interior, por ejemplo, se aprieta sobre el aro exterior, los cuerpos rodantes han de transmitir el esfuerzo ejercido. Con ello pueden dañarse los caminos de rodadura y los cuerpos rodantes. Los aros de rodamientos, templados, son sensibles a golpes y percusiones. Por esta razón no deben golpearse con un martillo. También hay que observar el orden a seguir durante el montaje. Si, por ejemplo, para el aro interior de un rodamiento no despiezable se ha previsto una asiento fijo y para el aro exterior, un asiento deslizante, el rodamiento se montará primeramente sobre el eje. A continuación se montará en el alojamiento, conjuntamente con el eje (figura 1). El montaje de rodamientos despiezables es más sencillo, pues ambos aros pueden montarse por separado (figura 2).

Figura 1

Figura 2

En la operación de montaje se pueden presentar los siguientes casos: 1. Rodamientos pequeños con agujero cilíndrico. 2. Rodamientos de tamaño medio y grande con agujero cilíndrico. 3. Rodamientos con agujero cónico sobre eje cónico. 4. Rodamientos con agujero cónico sobre manguitos. 5. Rodamientos de bolas de contacto angular y de rodillos cónicos. 6. Rodamientos axiales. 111

Al utilizar un rodamiento no debe sacarse del envase hasta el momento de montarlo. No se debe quitar el agente antioxidante excepto en la superficie cilíndrica exterior y en el agujero. Limpiar estas superficies con petróleo o limpiador similar, secándolas con un trapo sin hilachas y limpio. Untar con aceite fluido el asiento del rodamiento antes de su montaje. Con esto se pretende evitar daños en el eje y facilitar el montaje (figura 4). 9.1. Métodos de montaje de rodamientos pequeños con agujero

Figura 3

Figura 4

cilíndrico

Generalmente, los rodamientos con diámetros interiores inferiores a 80 mm son montados en frío (temperatura ambiente) sobre los ejes o alojamientos. La prensa hidráulica es un método muy apropiado en estos casos puesto que su empuje es uniforme y puede desarrollar una gran potencia en función del apriete que se necesite. Para su utilización se debe colocar un manguito entre el rodamiento y la prensa. Los extremos del manguito deben estar planos, paralelos y libres de rebabas. El manguito debe estar configurado de modo que se apoye sobre el aro que haya de montarse con ajuste fuerte; de lo contrario pueden estropearse los elementos rodantes y el camino de rodadura, con peligro de que disminuya considerablemente la duración del rodamiento (figura 5).

112

Figura 5

Los rodamientos de menor diámetro pueden montarse sobre el eje mediante ligeros golpes de martillo. Para ello es imprescindible usar un adecuado casquillo de golpeo (figura 7) a base de material bando para que la fuerza aplicada se reparta uniformemente sobre toda la periferia del aro y no se dañe el rodamiento.

NO

SÍ

Figura 6

Figura 7

No dé nunca martillazos directamente sobre el rodamiento sino intercale siempre algún elemento. El aro podría quebrarse, la jaula dañarse o desprenderse fragmentos metálicos y estropear el rodamiento al hacerlo funcionar. El diámetro interior de este casquillo debe ser sólo algo mayor que el agujero del rodamiento; el diámetro exterior no debe ser mayor que el borde del aro interior, pues en caso contrario podría dañar la jaula. Si se desea montar el rodamiento simultáneamente en el eje y en el alojamiento, hay que usar un disco que se apoye en ambos aros: así se evita una posición inclinada o un atascamiento (figura 8). Esto es de gran importancia, principalmente para rodamientos oscilantes de bolas y de rodillos. En algunos rodamientos oscilantes de bolas hay que tener en cuenta que 113

las bolas sobresalen lateralmente, por lo que es necesario tornear el disco en su zona media (figura 9).

Figura 8

Figura 9

Debido a los efectos de la inercia de los elementos rodantes, cuando se monta un rodamiento en un eje, golpeando solamente el aro interior, cabe la posibilidad de que se marquen las bolas en los aros, por lo que sería conveniente apoyar el útil en ellos.

Figura 10

Los fabricantes de rodamientos disponen de útiles para montajes de rodamientos de hasta 50 mm de diámetro interior con apoyo de los casquillos en los dos aros, incluyendo el equipo martillo especial antirrebote.

Si el eje lleva roscas interiores o exteriores, éstas pueden aprovecharse par realizar los montajes. Procedimientos térmicos

Una alternativa de montaje es el calentamiento previo del rodamiento o del soporte. Un ensanchamiento suficiente de los rodamientos se consigue con una temperatura de 80 a 100° C. Al calentar los rodamientos ha de ser controlada exactamente la temperatura. En ningún caso se pueden superar los 120° C, ya que entonces existe el peligro de que la estructura de las piezas del rodamiento se altere. La dureza disminuye y las dimensiones varían. Para rodamientos con jaulas macizas de poliamida reforzada de fibra de vidrio valen los mismos límites de temperatura que para los demás rodamientos. 114

Hay en el mercado útiles de calentamiento con distinto sistema para calentar los rodamientos. Hay sistemas de calentamiento con placas, estufas, calentadores por inducción, por baño de aceite, anillos calentadores, etc. En todos los casos se desplaza el rodamiento hasta el resalte del eje y se mantiene en su sitio hasta que quede bien adherido. Los rodamientos con tapas de protección (figura 11a) y con tapas de obturación (figura 11b) ya están con grasa. Se pueden calentar durante el montaje hasta el límite de 80° C; sin embargo no en un baño de aceite.

Figura 11

Para el calentamiento de cantidades reducidas de rodamientos pequeños resulta apropiada una placa de calentamiento eléctrico con termostato como la de la figura 12. Con este sistema pueden calentarse varios rodamientos a la vez, manteniéndose calientes hasta que vayan a montarse. Independientemente de que tenga o no termostato se debe comprobar la temperatura de cada rodamiento antes del montaje con un termómetro (figura 13).

Figura 12

Figura 13

115

CALENTAMIENTO EN UN BAÑO DE ACEITE

Este método garantiza un uniforme calentamiento, y el mantenimiento de la temperatura de montaje de 80 a 100° C queda asegurado. En el fondo del recipiente de aceite deberá hallarse una rejilla o una malla para que el rodamiento no se caliente irregularmente desde abajo y para que las partículas de suciedad que se hayan decantado en el baño de aceite no penetren en el rodamiento (figura 14). También puede meterse el rodamiento en el baño de aceite (figura 15). Después del calentamiento, ha de escurrir bien el aceite. Todas las superficies de ajuste y de contacto se limpian esmeradamente.

Figura 14

Figura 15

El aceite empleado en este método debe tener un punto de inflamación superior a 250° C. Estos calentadores deberán estar dotados de termostato regulable. Los sistemas de calentamiento explicados para montaje de rodamientos pequeños, son suficientes en un porcentaje muy alto de operaciones. En casos especiales se pueden utilizar otros métodos que son imprescindibles para rodamientos grandes y son objeto de tratamiento en el punto siguiente. 9.2. Rodamientos de tamaño medio y grandes con agujero cilíndrico

Las fuerzas de apriete necesarias para montar rodamientos con ajuste fuerte crecen considerablemente con el tamaño de los rodamientos. Por esta razón, los rodamientos grandes se montan en caliente. El calado de los aros o rodamiento caliente presupone cierta destreza (figura 17). Las superficies exteriores de los aros o rodamientos calentados en baños de aceite a una temperatura de 80 hasta 100° C deben limpiarse y secarse con ayuda de un trapo limpio. A continuación se calan las piezas sobre el asiento rápidamente y sin ladearlas hasta que topen. Un ligero movimiento de giro durante el calado facilita el montaje rápido. Durante el 116

montaje se usan guantes de amianto o trapos no deshilachados. No debe usarse borra de lana. Generalmente los rodamientos muy grandes suelen transportarse con una

Figura 16

Figura 17

grúa. El rodamiento se sujeta con unas tenazas elevadoras o se cuelga de un lazo. Este trabajo no es sencillo, pues hay que tener cuidado de que el aro esté alineado con el eje para que no se atasque al montarlo. El alojamiento debe a veces calentarse para poder montar el rodamiento. Generalmente basta con un aumento de temperatura relativamente pequeño, puesto que el ajuste raramente es especialmente fuerte. Para el calentamiento puede emplearse una lámpara eléctrica, aparato calentador, aceite caliente o una llama directa. De emplearse llama directa hay que observar gran precaución, a fin de que el alojamiento no se agriete o se deforme. Verifíquense las dimensiones del alojamiento después del calentamiento y no olvide limpiarlo con un trapo seco antes de montar el rodamiento. Presiónese el rodamiento contra el remate y reténgase hasta que el alojamiento se haya enfriado lo suficiente para que el rodamiento quede bien fijado.

Figura 18

Si para el calentamiento de los rodamientos es insuficiente la placa de calentamiento, por número o por el tamaño de los mismos, resulta ventajoso utilizar una estufa eléctrica. De este modo se reduce el riesgo de ensuciar los rodamientos durante el calentamiento, siempre y cuando la estufa se 117

tenga limpia, y los rodamientos pueden conservarse calientes hasta que todo esté a punto para el montaje. La estufa debe ir provista de un termostato regulable así como de un ventilador con un filtro de aire que mantenga el aire en movimiento para conseguir una temperatura uniforme (figura 19). Los rodamientos medianos y grandes que hayan de montarse con ajuste fuerte sobre el eje pueden calentarse, de forma segura, rápida y sin contaminación, mediante un calentador por inducción con desmagnetización automática, figura 20.

Figura 19

Figura 20

El rodamiento (el aro) se sitúa entre los dos soportes del calentador, introduciendo una o más barras por su agujero. Después se selecciona, con el diagrama que se suministra, el tiempo requerido para el calentamiento; a continuación, el rodamiento se calienta y, durante la última etapa del ciclo, se desmagnetiza automáticamente. Se recomienda siempre usar un termómetro para evitar sobrecalentamientos. El calentamiento de rodamientos en baño de aceite da buen resultado a condición de que se observen las indicaciones dadas en el punto 9.1. Los fabricantes de rodamientos han desarrollado calentadores destinados ante todo al desmontaje de aros interiores de rodamientos de rodillos cilíndricos, pero que pueden también usarse para su montaje. Uno de ellos es el anillo calentador de aluminio, que pude suministrarse para todos los tamaños existentes de rodamientos de los tipos NU, NJ y NUP, o sea rodamientos sin o con una sola pestaña en el aro interior (figura 21). El procedimiento de montaje es sencillo. Recúbrase el camino de rodadura del aro interior con aceite resistente a la oxidación. Caliéntese el calentador hasta aproximadamente 250° C, colóquese alrededor del aro interior y 118

comprímase con los mangos. Espérese hasta que la temperatura del aro interior haya aumentado aproximadamente 80° C por encima de la temperatura del eje, midiéndola con un termómetro. Colóquese a continuación el aro interior en su lugar. Ábrase el aro calentador y retírese. Manténgase el aro interior en su posición hasta que se haya enfriado lo bastante para quedar adherido al eje. Si los aros interiores son de diferentes diámetros y los montajes frecuentes, es preferible elegir un calentador por inducción, el cual calienta el aro interior al generar corrientes de inducción. El calentador puede ajustarse a distintos diámetros y se fabrica normalmente en dos tamaños, uno para aros de 80 a 130 mm y otro para aros de 130 a 170 mm, figura 22.

Figura 21

Figura 22

9.3. Rodamientos con agujero cónico

Los rodamientos con agujero cónico se montan bien directamente sobre el gorrón cónico del eje, bien con ayuda de un manguito de montaje o uno de desmontaje sobre un eje cilíndrico. En las superficies de asiento del rodamiento, del eje y del manguito se aplica durante el montaje una capa finísima de aceite. Indudablemente, una cantidad de aceite mayor reduciría el rozamiento y facilitaría el montaje. Sin embargo, durante el servicio, el aceite es aplastado y sale paulatinamente del intersticio del ajuste. Con ello se pierde la fuerza del apriete; el aro o el manguito empiezan a girar con relación al eje y las superficies se agarrotan. Al calar el rodamiento sobre el cono se ensancha el aro interior, disminuyendo con ello el juego radial interno. Así, la disminución del juego radial interno es una medida del carácter del asiento del aro interior. La disminución del juego radial interno resulta de la diferencia entre el juego radial antes y después del montaje. Por lo tanto hay que medir el juego 119

radial interno antes del montaje. Durante el montaje sobre el cono, hay que controlar constantemente dicho juego hasta conseguir la disminución necesaria y con ello el ajuste fuerte deseado. En vez de medir la disminución del juego radial interno, puede medirse el desplazamiento axial sobre el cono. Con la conicidad normal de los agujeros de 1:12, el desplazamiento es aproximadamente 15 veces la disminución de juego radial interno. Con este factor 15 se ha tenido en cuenta que el camino de rodadura del aro interior sólo se ensancha en un 75 a 80% del valor del apriete del ajuste. Si al montar rodamientos pequeños no es posible medir con exactitud el desplazamiento, es preferible montar el rodamiento sobre el eje fuera del alojamiento. El rodamiento sólo debe presentarse hasta el punto en el que el aro exterior pueda hacerse girar suavemente con la mano y, en el caso de rodamientos oscilantes, también hacerle vascular. El montador ha de saber por experiencia si el rodamiento tiene aún libertad de movimiento. Si se vuelve a montar el mismo rodamiento, no es suficiente apretar la tuerca hasta su posición primitiva, ya que, tras largos períodos de servicio, se afloja el ajuste porque la rosca se asienta y las superficies de ajuste se alisan. Es decir, también en este caso hay que medir la disminución del juego radial interno, el desplazamiento o el ensanchamiento.

Reducción del juego interno radial y calado

En el montaje de rodamientos de bolas a rótula con juego radial normal, se controla la reducción de juego girando y ladeando el aro exterior durante el calado. Al quedar el rodamiento en la correcta posición de montaje debe continuar siendo fácil hacer girar el aro exterior pero debe notarse cierta resistencia al ladearlo (figura 23).

Figura 23

En el montaje de rodamientos de rodillos a rótula se utiliza normalmente la reducción del juego interno como medida del grado de apriete del ajuste. Antes de montar el rodamiento se mide el juego interno radial con galgas de espesores. Colóquese el rodamiento con su eje en posición horizontal sobre una base limpia y dé un par de vueltas al aro interior para que los rodillos se coloquen bien.

Introdúzcase entre los rodillos superiores y el aro exterior una galga algo más delgada que el valor mínimo del juego antes del montaje, indicado en 120

la tabla adyacente. Pruébense sucesivamente espesores cada vez mayores hasta que la hoja a duras penas pueda introducirse. El juego interno radial resultante debe ser el mismo en las dos hileras de rodillos (figura 24). A continuación colóquese el rodamiento sobre el eje y desplácese comprobando la reducción del juego a intervalos regulares durante el calado. En esta ocasión hágase la medición entre los rodillos inferiores y el aro exterior (figura 25). La tabla adyacente da valores orientativos de la magnitud correspondiente de la reducción del juego interno radial. Siguiendo dichas instrucciones se conseguirá un ajuste suficientemente fuerte, sobre todo si se alcanzan los valores más altos de la reducción del juego. Los valores mínimos indicados en la tabla de reducciones de juego corresponden principalmente al montaje de rodamientos de juego interno radial normal, en los cuales el juego radial antes del montaje está próximo al límite mínimo. En tales condiciones, el juego residual no adquiere valores inferiores al mínimo admisible. Tratándose de rodamientos de rodillos a rótula o cuando el espacio para mediciones es limitado, en lugar de la reducción de juego debe utilizarse el

Figura 24

Figura 25

calado axial del aro interior sobre el cono como medida del apriete del ajuste (figura 27). En la tabla siguiente se reseñan valores del calado axial y radial necesario.

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Figura 26

Figura 27

Tabla 1. Diminución del juego radial durante el montaje de rodamientos oscilantes de rodillos con agujero cónico.

Antes de iniciarse el montaje un asiento cónico debe siempre verificarse en cuanto a diámetro, conicidad y forma. La forma más sencilla de verificar asientos para rodamientos pequeños de conicidad 1:12 es mediante un aro-calibre. La superficie interior se recubre de pintura de marcar, y el aro-calibre se desplaza con cuidado sobre el cono hasta que haga buen contacto. Tras retirar el aro-calibre se examina la impresión. Para dar por bueno un cono debe estar uniformemente cubierto de pintura por toda su superficie (figura 28). 122

Montaje en frío con herramientas mecánicas

Los rodamientos pequeños pueden calarse sobre el asiento cónico mediante un martillo y un manguito de impacto aplicado sobre el aro interior. Para proteger el asiento deberá aceitarse ligeramente con un aceite fluido. Respecto a la reducción de juego y el calado axial véanse las tablas anteriores.

Figura 28

Este método no debe emplearse para aplicaciones de gran exactitud, por ejemplo, los rodamientos de los husillos en máquina-herramienta. Si la mangueta va provista de rosca un rodamiento pequeño puede calarse también mediante una tuerca de fijación y una llave de gancho (figura 30).

Figura 29

Figura 30

Úntese la rosca y la cara de la tuerca del lado del rodamiento con pasta de bisulfuro de molibdeno o similar. Acéitese ligeramente el asiento con un aceite fluido. Córrase el rodamiento sobre el asiento y enrósquese la tuerca. Cálese a continuación el rodamiento apretando la tuerca. Finalmente desenrósquese la tuerca, móntese la arandela de retención, colóquese de nuevo la tuerca, apriétese e inmovilícese doblando una de las lengüetas de la arandela.

123

Si no resulta posible efectuar el montaje sin que la arandela de retención se encuentre entre la tuerca y el rodamiento durante el calado, las superficies del rodamiento y de la arandela que estén en contacto deberán estar secas, mientras que la rosca y la cara de la tuerca dirigida hacia la arandela deberán estar bien engrasadas con pasta de bisulfuro de molibdeno o por el estilo. Los rodamientos medianos pueden también montarse con ayuda de una tuerca de fijación pero sustituyendo la llave de gancho por una llave de golpes. Por lo demás es aplicable el procedimiento anteriormente descrito (figura 31). Figura 31

Montaje en frío con herramientas hidráulicas

Los rodamientos con diámetros de agujero a partir de 50 mm pueden montarse de forma sencilla y segura mediante una tuerca hidráulica (figura 32) y una bomba de aceite para proporcionar la presión. Acéitese ligeramente el eje con un aceite fluido. Córrase el rodamiento sobre el cono, enrósquese la tuerca hidráulica con el émbolo dirigido hacia el rodamiento y apriétese suavemente. Cálese el rodamiento inyectando en la tuerca aceite, de una viscosidad aproximad de 300 mm2/s a la temperatura reinante de trabaFigura 32 jo, hasta que alcance la posición prevista. Desenrósquese la tuerca hidráulica y sustitúyase por una tuerca de fijación con arandela de retención. TUERCAS HIDRÁULICAS (figura 34)

La tuerca hidráulica ha mostrado ser un medio auxiliar que ahorra trabajo en el montaje y desmontaje de rodamientos con agujero cónico. Consta fundamentalmente de dos piezas, un aro con una ranura en una de las caras y rosca interior (a) y un émbolo anular (b) alojado en la ranura. La obturación entre ambos elementos consiste en juntas tóricas (c). Al inyectarse aceite en el espacio (d) por el lado interno del émbolo, éste es presionado hacia fuera con una fuerza suficiente para el montaje y desmontaje de rodamientos. Lleva dos agujeros roscados, uno en la cara lateral del aro y otro en su superficie cilíndrica exterior. 124

Como medio de presión se emplea aceite de una viscosidad aproximada a 300 mm2/s; la presión máxima admisible de la tuerca es 100 MPa. Una vez terminado el trabajo debe abrirse la válvula de retorno de la bomba de modo que el aceite en la tuerca, que se encuentra bajo elevada presión, pueda vaciarse. El aceite remanente se expulsa apretando la tuerca hasta que el émbolo quede introducido en su posición más profunda. Si rezuma aceite del émbolo es probablemente debido a que las juntas tóricas están desgastadas o dañadas. Para cambiarlas se saca el émbolo haciendo palanca con un destornillador, se retiran las juntas tóricas, se limpian las ranuras y se colocan las nuevas juntas tóricas.

Figura 33

Figura 34

Montaje en frío con herramientas de inyección de aceite

En el montaje de rodamientos sobre asiento cónico, el método de inyección de aceite ha demostrado resultar ventajoso por el mucho trabajo que economiza. Este método consiste en inyectar aceite a elevada presión entre el asiento del rodamiento y el aro interior a través de conductos y ranuras distribuidoras hasta que el aceite forma una película que separa las piezas. De esta forma se reduce considerablemente el rodamiento, por lo que sólo se requiere una pequeña fuerza de montaje mediante una tuerca de fijación (figura 35). Ejes que carezcan de conductos y ranuras distribuidoras pueden fácilmente adaptarse, practicándoselos por ejemplo con motivo de una revisión general. 125

Los rodamientos pequeños y medianos se calan con el equipo de inyección de aceite, una tuerca de fijación y una llave de gancho o de golpes. Úntese la rosca y la cara de la tuerca del lado del rodamiento con pasta de bisulfuro de molibdeno o similar. Inyéctese aceite, de una viscosidad aproximada de 300 mm2/s, entre el rodamiento y el eje hasta que se separen las superficies de contacto. Cálese el rodamiento apretando la tuerca con la llave (figura 36). Acto seguido dese salida al aceite pero deje la tuerca en su lugar unos minutos. A continuación desenrósquese, colóquese la arandela de retención, colóquese nuevamente la tuerca, apriétese e inmovilícese.

Figura 35

Figura 36

Montaje en caliente con calentadores

Si no es posible utilizar aceite a presión y tuerca hidráulica, hay otra forma de montar los rodamientos medianos y grandes: calentándolos con un calentador por inducción, un calentador eléctrico, o en baño de aceite antes de su montaje. Con vistas al desmontaje el eje debe no obstante ir provisto de conductos y ranuras distribuidoras para aceite a presión (figura 37).

Figura 37

126

La mayoría de calentadores van provistos de un termostato regulable, pero puede no obstante ser conveniente completar el equipo con un termómetro. Éste se emplea para comprobar la temperatura del rodamiento inmediatamente antes del montaje y durante las pruebas de funcionamiento, siendo por lo demás de gran utilidad para la vigilancia de rodamientos en servicio.

Si el rodamiento ha de montarse en un eje con resalte, se le desplaza sobre el cono antes del verdadero montaje, apretándolo lo bastante fuerte para que se obtenga buen contacto con el eje. Se mide y anota la separación entre el aro interior y el resalte, y de este valor se resta la longitud axial de calado que se desprende de la tabla correspondiente a rodamientos de rodillos a rótula. Se fabrica un distanciador del ancho en cuestión y se le monta junto al resalte (figura 38).

Figura 38

Figura 39

Caliéntese el rodamiento en un calentador por inducción, un calentador de espiral o un baño de aceite a una temperatura que sea 80-90° C superior a la del eje, pero como máximo 125° C. Póngase unos guantes protectores limpios cuando haya de manipular el rodamiento caliente. También resulta apropiada una herramienta transportadora que esté limpia. Córrase el rodamiento hacia el distanciador y manténgase fijo hasta que quede adherido. Enrósquese la tuerca de fijación e inmovilícese. Verifíquese el juego radial residual del rodamiento una vez se haya enfriado. Si el rodamiento ha de montarse sobre un eje sin resalte, se le desplaza antes del montaje sobre el cono apretándolo lo bastante fuerte para que se obtenga un buen contacto con el eje. Mídase y anótese la separación entre el aro interior y un plano de referencia y súmese o réstese, según venga al caso, el deplazamiento axial de calado que se desprende de la tabla correspondiente a rodamientos de rodillos a rótula. La distancia resultante será la cota de montaje. Córrase el rodamiento y mídase al mismo tiempo la distancia entre el aro interior y el plano de referencia. Cuando esta distancia sea igual a la cota de montaje, manténgase el rodamiento fijo hasta que quede adherido. Enrósquese la tuerca de fijación e inmovilícese. Verifíquese el juego radial residual del rodamiento una vez se haya enfriado. 127

Rodamientos con agujero cónico sobre manguitos de fijación

Los manguitos de fijación se emplean principalmente para fijar rodamientos con agujero cónico (conicidad 1:12) sobre asientos cilíndricos. En estos asientos se permiten tolerancias de diámetro más amplias que para los asientos directos de los rodamientos. El aro interior de un rodamiento sobre manguito de fijación se monta siempre con ajusFigura 40 te fuerte. El grado de apriete del ajuste depende de cuánto se cala el rodamiento sobre el manguito. En el curso del calado disminuye progresivamente el juego radial original del rodamiento a consecuencia del la dilatación del aro interior, por lo que la reducción del juego representa una medida del grado de apriete del ajuste. Es muy frecuente el montaje de rodamientos radiales a rótula sobre manguitos de fijación, que pueden ser de dos tipos: de desmontaje (figura 41) y de montaje (figura 42).

Figura 41

Figura 42

Manguitos de montaje MONTAJE EN FRÍO CON HERRAMIENTAS MECÁNICAS

Los rodamientos pequeños se calan sobre el manguito mediante la tuerca de fijación y una llave de gancho. Úntese la rosca y la cara de la tuerca del lado del rodamiento con pasta de bisulfuro de molibdeno o similar. Acéitese ligeramente la superficie exterior del manguito con un aceite fluido. Córrase el rodamiento sobre el manguito y enrósquese la tuerca. Cálese a continuación el rodamiento apretando la tuerca. Finalmente desenrósquese la tuerca, móntese la arandela de re128

tención, colóquese de nuevo la tuerca, apriétese e inmovilícese doblando una de las lengüetas de la arandela (figura 43). Si no resulta posible efectuar el montaje sin que la arandela de retención se encuentre entre la tuerca y el rodamiento durante el calado, las superficies del rodamiento y de Figura 43 la arandela que estén en contacto deberán estar secas, mientras que la rosca y la cara de la tuerca dirigida hacia la arandela deberán estar bien engrasadas con pasta de bisulfuro de molibdeno o por el estilo. Los rodamientos medianos pueden también montarse mediante la tuerca de fijación, pero utilizando una llave de golpes en lugar de una de gancho. Por lo demás es aplicable el procedimiento descrito arriba (figura 44). Si el rodamiento ha de montarse contra un resalte del eje se requiere una considerable fuerza de montaje, puesto que se produce rozamiento tanto rodamiento-manguito como manguito-eje. Para evitarlo se procede del siguiente modo: acéitese ligeramente el eje y la superficie exterior del manguito con un aceite fluido. Determínese el valor del calado axial y prepárense dos distanciadores a dicha medida (figura 45).

Figura 44

Figura 45

Introdúzcase el manguito debajo del tope del resalte, manténgase los distanciadores junto al tope y desplácese el rodamiento sobre el manguito hasta entrar en contacto con los distanciadores. Enrósquese la tuerca de fijación y apriétese lentamente hasta que la retirada de los distanciadores ofrezca bastante resistencia. Una vez retirados, cálese el rodamiento hasta el tope del resalte, apretando la tuerca con una llave de golpes. A continuación desenrósquese la tuerca, móntese la arandela de retención, colóquese nuevamente la tuerca, apriétese e inmovilícese. 129

MONTAJE EN FRÍO CON HERRAMIENTAS HIDRÁULICAS

Los rodamientos con diámetros de agujeros a partir de 50 mm pueden montarse de forma sencilla y segura mediante una tuerca hidráulica, independientemente de si el rodamiento ha de apoyarse en un resalte del eje o no. Acéitese ligeramente la superficie exterior del manguito con un aceite fluido. Córrase el rodamiento sobre el manguito, enrósquese la tuerca hidráulica con el émbolo dirigido hacia el rodamiento y apriétese suavemente. Cálese el rodamiento inyecFigura 46 tando en la tuerca aceite de una viscosidad aproximada de 300 mm2/s hasta que alcance la posición prevista, figura 46, comprobando el correcto juego residual Desenrósquese la tuerca hidráulica, móntese la arandela de retención, colóquese la tuerca de fijación, apriétese e inmovilícese. MONTAJE EN CALIENTE CON CALENTADORES

Si no es factible utilizar una tuerca hidráulica, hay otra forma de montar rodamientos de rodillos a rótula medianos y grandes, calentándolos mediante un calentador por inducción, un calentador de espiral, o un baño de aceite, antes de su montaje (figura 47). Córrase el rodamiento sobre el manguito de fijación, enrósquese la tuerca y apriétese con una llave, lo bastante para que se produzca buen contacto rodamiento-manguito-eje. Mídase la distancia entre el extremo menor del manguito y la tuerca y súmesele el desplazamiento de calado, con lo que se tendrá en total la cota de montaje. Caliéntese el rodamiento, mediante un calentador por inducción, un calentador de espiral o un baño de aceite, a una temperatura que sea 80-90° C superior a la del eje, pero como máximo 125° C. Póngase unos guantes protectores limpios cuando haya de manipular el rodamiento caliente. También es recomendable el empleo de una herramienta transportadora que esté limpia. Córrase el rodamiento sobre el manguito. Si el aro interior ha de montarse contra un resalte del eje, se desplaza el manguito con el rodamiento hasta el resalte, de lo contrario se sitúa el manguito en la posición previamente señalada. Apriétese la tuerca midiendo al propio tiempo la distancia entre el extremo menor del manguito y la tuerca. 130

Cuando esta distancia sea igual a la cota de montaje, el rodamiento estará bien montado (figura 48).

Figura 47

Figura 48

Manguitos de desmontaje MONTAJE EN FRÍO CON HERRAMIENTAS MECÁNICAS

El calado de manguitos de desmontaje sobre los que van aplicados rodamientos pequeños puede efectuarse mediante martillo y un manguito de impacto apoyado sobre el manguito de desmontaje. Para que el manguito de desmontaje no se tuerza al introducirlo, debe el manguito de impacto guiarse o bien sobre el eje o en el agujero del manguito de desmontaje. Además debe enroscarse una tuerca de fijación para evitar que el manguito de desmontaje se deforme (figuras 49 y 50).

Figura 49

Figura 50

131

Recúbranse el eje y la superficie exterior del manguito de desmontaje con una capa delgada de aceite fluido. Métase el manguito a golpes por el interior del rodamiento, con lo que éste se calará sobre el cono. Una vez el manguito quede en su posición correcta debe inmovilizarse, por ejemplo, mediante una placa de tope atornillada al extremo del eje (figura 50). Cuando el diámetro del agujero del manguito sea de 50 mm o menos, puede emplearse el equipo de herramientas de montaje (figura 49). Si el eje lleva una rosca en el extremo, el manguito de desmontaje puede, en el caso de rodamientos pequeños, introducirse también presionando mediante una tuerca de fijación y una llave de gancho (figura 51). Úntese la rosca y la cara de la tuerca del lado del manguito con pasta de bisulfuro de molibdeno o similar. Acéitese ligeramente el eje y la superficie exterior del manguito con una aceite fluido. Enrósquese la tuerca sobre la rosca del eje y apriétese con la llave de gancho de modo que el manguito se introduzca por la presión dentro del rodamiento, con lo que éste se calará sobre el cono. Una vez el manguito quede en su posición correcta debe inmovilizarse, por ejemplo, mediante la tuerca de fijación y una arandela de retención. Verifíquese el juego radial residual del rodamiento. Los rodamientos medianos pueden también montarse mediante una tuerca de fijación pero utilizando una llave de golpes en lugar de una de gancho. Por lo demás es aplicable el procedimiento descrito arriba (figura 52).

Figura 51

132

Figura 52

MONTAJE EN FRÍO CON HERRAMIENTAS HIDRÁULICAS

En el montaje de rodamientos sobre manguito de desmontaje, se ahorra mucho tiempo empleando la tuerca hidráulica y el método de inyección de aceite. Otra gran ventaja es que se reduce considerablemente el riesgo de que el manguito se tuerza al introducirlo. Los manguitos de desmontaje pequeños y medianos se montan usando sólo una tuerca hidráulica. Los manguitos mayores exigen una gran fuerza de montaje y van, por ello, generalmente provistos de dos conductos y ranura de distribución del aceite a presión. Por uno de los conductos se inyecta aceite entre el manguito y el eje, inyectándose por el otro entre el manguito y el rodamiento. Los manguitos grandes se montan empleando aceite a presión en combinación con una fuerza hidráulica o una herramienta mecánica. Aquí describiremos tres posibilidades distintas de emplear la tuerca hidráulica en el montaje de rodamientos sobre manguitos de desmontaje pequeños, y dos métodos para el montaje de manguitos grandes. Como medio de presión en la tuerca y los conductos de aceite a presión debe emplearse un aceite de una viscosidad aproximada de 300 mm2/s (figura 53). Si el eje está provisto de rosca delante del manguito, una tuerca hidráulica apropiada puede enroscarse directamente sobre el eje, teniendo cuidado de que el émbolo vaya dirigido hacia el manguito. Primeramente cúbrase no obstante el eje y la superficie exterior del manguito con un aceite fluido. Inyéctese aceite en la tuerca, con lo que el manguito es forzado a introducirse bajo el rodamiento, calándose éste así sobre el cono. Retírese la tuerca hidráulica e inmovilícese el manguito, por ejemplo, mediante una tuerca de fijación con arandela de retención. Si la medida de la rosca de la tuerca es la del manguito se puede hacer un montaje como el de la figura 54, dando vuelta a la tuerca respecto a la situación de la figura 53, con lo que se consigue el empuje del manguito bajo el rodamiento.

Figura 53

Figura 54

133

De no existir rosca en el eje, puede emplearse un anillo partido de apoyo, que se fija axialmente en una ranura y radialmente mediante un anillo tope enterizo. Por lo demás se procede al montaje como en el caso anterior. El manguito de desmontaje puede inmovilizarse mediante una tuerca de fijación con arandela de retención. Enrósquese ésta y colóquense nuevamente los anillo de apoyo y tope. Apriétese a continuación la tuerca a la izquierda de modo que presione contra el anillo de apoyo e inmovilícela (figura 55). Si el rodamiento y el manguito van montados en un extremo de eje, la forma más simple de disponer el apoyo de la tuerca hidráulica es atornillando una placa en el extremo del eje. Empléense tornillos de buena calidad. Sobre manguitos de desmontaje provisto de conductos y ranuras de distribución para el aceite a presión pueden fácilmente montarse rodamientos grandes, gracias a que el aceite reduce considerablemente el rozamiento. Se precisan dos equipos de inyección (figura 56).

Figura 55

Figura 56

Introdúzcase el manguito bajo el rodamiento y apriétese lo suficientemente fuerte para que se produzca buen contacto eje-manguito-rodamiento. Inyéctese aceite en los conductos del manguito hasta que rezume en rededor. Cálese el manguito bajo el rodamiento desplazándolo la distancia previamente determinada con ayuda de una placa y tornillo en el extremo del eje. A continuación vacíese el aceite, pudiendo ser conveniente dejar la placa en su lugar como dispositivo de inmovilización. Verifíquese el juego radial residual del rodamiento. MONTAJE EN CALIENTE, CALENTADORES

Si no es posible utilizar una tuerca hidráulica, hay otra forma de montar rodamientos de rodillos a rótula medianos y grandes: empleando un calentador por inducción, un calentador de espiral o un baño de aceite antes de su montaje. 134

Apriétese el manguito bajo el rodamiento lo suficientemente fuerte para que se produzca buen contacto rodamiento-manguito-eje. Enrósquese una tuerca de fijación pero déjese un huelgo entre ésta y el aro interior del rodamiento, que corresponda al desplazamiento de calado axial (figura 58). Bloquéese la tuerca sobre el manguito o señálese la posición mediante una raya que atraviese la cara de la tuerca y el plano del extremo del manguito.

Figura 57

Figura 58

Caliéntese el rodamiento en un calentador por inducción, un calentador de espiral o un baño de aceite, a una temperatura que sea 80-90° C superior a la del eje, pero como máximo 125° C. Póngase unos guantes protectores limpios cuando haya de manipular el rodamiento caliente. También resulta apropiada una herramienta transportadora bien limpia. Introdúzcase el manguito, con la tuerca en la posición previamente fijada, bajo el rodamiento hasta que la tuerca entre en contacto con el aro interior. Mantenga el manguito en esa posición hasta que el rodamiento se haya enfriado lo bastante para quedar adherido. 9.4. Rodamientos de contacto angular y de rodillos cónicos

Los rodamientos de bolas de contacto angular y los rodamientos de rodillos cónicos se montan generalmente por parejas. El juego axial interno, y con él, el juego radial interno de dos rodamientos ajustados uno contra el otro, se regula durante el montaje. La magnitud del juego o de la precarga depende de las condiciones de servicio. Cargas elevadas y altas velocidades de giro originan un calentamiento del rodamiento. Debido a la dilatación puede variar durante el servicio el juego ajustado durante el montaje. El aumento o disminución del juego interno

135

depende de la disposición y tamaño de los rodamientos, del material del eje y del alojamiento y de la distancia entre los rodamientos. Si se exige en lo posible un guiado muy preciso, entonces hay que regular el juego escalonadamente. Tras cada ajuste del juego hay que realizar una marcha de ensayo, durante la cual se controla la temperatura. De esta manera se asegura que el juego interno no se reduzca demasiado y que la temperatura de marcha no suba excesivamente. Durante las marchas de prueba SE ASIENTA el rodamiento, de tal manera que el juego interno no pueda apenas variar posteriormente. Como orientación para la temperatura correcta del rodamiento que gira a velocidades elevadas o de orden medio y bajo carga normal cabe decir lo siguiente: si no hay calentamiento desde el exterior, el conjunto de rodamientos correctamente ajustados uno contra el otro puede alcanzar durante la marcha de prueba una temperatura de, aproximadamente, 60 a 70° C. Sin embargo, ésta debe bajar algo tras dos o tres horas de servicio, principalmente si se lubrica con grasa, debido a que la grasa superflua ha sido evacuada del interior del rodamiento y el trabajo de amasamiento disminuye. Los rodamientos que, a velocidades reducidas, estén expuestos a vibraciones se montan sin juego o con precarga, ya que, en caso contrario, existe el peligro de que los cuerpos rodantes golpeen en los aros. Los rodamientos de bolas de contacto angular y los de rodillos cónicos se ajustan uno contra otro mediante una tuerca de apriete en el eje, mediante arandelas de ajuste o anillos roscados en el alojamiento o mediante muelles precargados, que compensan la precarga al haber dilataciones (figuras 59 y 60).

Figura 59

Figura 60

El juego axial o la precarga de una aplicación de rodamientos se ajusta, a partir del estado exento de juego, bien apretando o aflojando la tuerca, bien intercalando chapas calibradas. El juego axial o la precarga pueden 136

calcularse en función del número de vueltas de la tuerca con ayuda del paso de la rosca. El paso del juego a precarga se busca durante la operación de reglaje, girando constantemente el eje con la mano y controlando al mismo tiempo su posibilidad de giro con un indicador. Resulta más sencillo encontrar el reglaje correcto de un rodamiento con ayuda de una llave dinamométrica. La tuerca se tensa con el par de giro prescrito, que depende del tamaño de los rodamientos. El momento de giro apropiado se determina en ensayos, su magnitud se indica en las instrucciones de reparaciones. Aflojando la tuerca en 1/12 de vuelta aproximadamente, se obtiene el juego prescrito. Durante el montaje de rodamientos de rodillos cónicos hay que cuidar de que los rodillos topen en el reborde-guía. Si los rodillos no topasen en los rebordes-guía hasta después del montaje, debido a las fuerzas que aparecen durante el servicio, aumentaría el juego interno a consecuencia de ello. Por esta razón, durante el montaje, hay que girar el conjunto de rodamientos en ambos sentidos. Proceso de montaje de rodamientos de rodillos cónicos

Por ejemplo, en una rueda de automóvil: 1. Limpiar el cuerpo del cubo. Retirar las virutas y rebabas. 2. Aceitar ligeramente las zonas de asiento. Montar a estampa los aros exteriores. El casquillo sólo debe apoyarse en la superficie frontal del aro exterior. Los aros exteriores deben aplicarse enrasadamente con los resaltes del cubo (figura 61). 3. Engrasar debidamente el aro interior del rodamiento interior. Asimismo introducir grasa a presión entre la jaula, el aro interior y los rodillos (figura 62).

Figura 61

Figura 62

137

4. Aplicar el aro interior en el cubo (figura 61). 5. Introducir a presión el anillo de obturación en el cubo con el labio dirigido hacia el rodamiento. 6. Montar el disco protector y el distanciador sobre la mangueta. La superficie frontal ha de topar con el resalte de la mangueta a lo largo de toda la periferia (figura 63). 7. Colocar el cubo sobre la mangueta, teniendo cuidado de no dañar el anillo de obturación. 8. Engrasar debidamente el aro interior del rodamiento exterior y calarle sobre la mangueta. 9. Introducir la arandela de apriete. 10. Colocar la tuerca corona. 11. Tensar la tuerca corona girando simultáneamente el cubo de la rueda hasta notar una resistencia al giro (si es posible, usar la llave dinamométrica). 12. Aflojar la tuerca corona en 1/12 de vuelta como máximo hasta coincidir con el próximo agujero para la clavija y fijar dicha clavija (figura 64).

Figura 63

Figura 64

13. Controlar el juego interno y el juego basculante del apoyo. La rueda ha de poder girar suavemente y sin obstáculos. En la llanta no debe notarse ningún ladeo o juego basculante. Si lo hubiera, conviene cambiar la arandela de apriete o la tuerca corona. Si es posible, conviene controlar el juego axial de ambos rodamientos mediante el dispositivo de medición de la figura 65. Los valores más adecuados se encuentran entre 0 y 0,05 mm.

138

Figura 65

14. Montar la tapa. 15. Después de una marcha de prueba, controlar si ha cambiado el juego interno y verificarlo nuevamente si es necesario. Este sistema de montaje se ha acreditado en la práctica, pues no son necesarios dispositivos especiales. Existen otros procedimientos que exigen dispositivos e instrumentos de montaje especiales por lo que sólo son de interés en el montaje de grandes series. 9.5. Rodamientos axiales

En los rodamientos axiales, por regla general, los aros ajustados al eje están montados con ajuste deslizante y en casos de excepción con ajuste fijo; los aros ajustados al alojamiento siempre van montados con ajuste holgado. En rodamientos axiales de doble efecto, el aro central se fija axialmente con fuerza (figuras 66 y 67). El montaje y desmontaje, de rodamientos axiales no presenta dificultades.

139

El juego axial se regula como se ha descrito para los rodamientos de bolas de contacto angular y de rodillos cónicos. Los rodamientos axiales que giran a elevadas velocidades se precargan mediante muelles (S). La precarga de los muelles ha de ser prescrita por el proyectista.

Figura 66

Figura 67

9.6. Resumen de herramientas y procedimientos para el montaje de rodamientos HERRAMIENTAS DE MONTAJE

DISPOSICIÓN

Mecánicas

Eje cilíndrico

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes

Rodamientos de rodillos cilíndricos Tipos NU, NJ, NUP todos los tamaños

140

Hidráulicas

Térmicas

HERRAMIENTAS DE MONTAJE

DISPOSICIÓN

Mecánicas

Hidráulicas

Térmicas

Eje cónico

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes Manguito de fijación

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes Manguito de desmontaje

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes

141

10. Desmontaje de rodamientos

Debe siempre intentarse desmontar un rodamiento sin dañarlo, lo cual naturalmente tienen particular interés si se pretende volver a montar el rodamiento. Es por ello importante que el desmontaje se realice correctamente. Préstese atención a que la fuerza de desmontaje siempre actúe sobre el aro con ajuste fuerte. Un rodamiento que haya de reutilizarse debe, con vistas a su duración, montarse de nuevo en la misma posición que antes. Es por ello una buena regla señalar antes del desmontaje cómo va montado el rodamiento, o sea, qué lado está dirigido hacia arriba y cuál hacia adelante. Si un rodamiento se ha estropeado prematuramente, o sea, no ha alcanzado la duración calculada, debe siempre procurarse averiguar la causa y cuidar de eliminarla. Las causas más corrientes son errores de montaje, mala lubricación, suciedad, errores de forma de los asientos del soporte o del eje, vibraciones y paso de la corriente eléctrica. Al desmontar rodamientos despiezables se extraen primeramente los aros montados con ajuste deslizante (figura 1).

Figura 1. Desmontaje de rodamientos no despiezable

Figura 2. Desmontaje de rodamientos despiezable

A continuación se extrae el aro montado con ajuste fijo. La fuerza necesaria para el desmontaje es generalmente bastante mayor que la fuerza de montaje, porque el aro se asienta fijamente con el tiempo. El desmontaje de aros montados con holgura también puede ser dificultoso si, tras largo tiempo en servicio, se ha producido herrumbre de contacto. Igual que para el montaje, en el desmontaje conviene distinguir entre rodamientos calados en ejes cilíndricos o en ejes cónicos, puesto que el tratamiento y las herramientas a emplear son totalmente distintas. 143

10.1. Desmontaje de rodamientos con asientos cilíndricos

Para desmontar rodamientos pequeños se usan generalmente dispositivos de extracción mecánicos, figura 3, que atacan bien al aro montado con ajuste fijo, bien al elemento adyacente, como por ejemplo, un anillo de laberinto.

Figura 3

Los rodamientos pequeños y medianos pueden desmontarse con un extractor corriente. Si el rodamiento se ha montado con ajuste sobre el eje, deberá la herramienta, a ser posible, ejercer la fuerza sobre el aro interior (figura 4). Para evitar daños en el asiento del rodamiento deberá centrarse bien el extractor. Con un extractor autocentrador se evitan daños y el desmontaje resulta más simple y rápido. Únicamente en el caso de ser imposible agarrar con el extractor el aro interior, puede admitirse aplicar la fuerza al aro exterior. Pero en tal caso, y éste es un punto muy importante, el aro exterior debe girarse durante el desmontaje de modo que no se estropee ningún elemento del rodamiento debido a la fuerza de extracción. Para conseguirlo se inmoviliza el tornillo, girando a continuación el extractor ininterrumpidamente hasta que el rodamiento se desprende (figura 5).

Figura 4

144

Figura 5

El los desmontajes de rodamientos pequeños y medianos se pueden utilizar también prensas hidráulicas, atacando los aros o el eje, dependiendo en cada caso del tipo de montaje (figuras 6 y 7).

Figura 6

Figura 7

Se ha de tener en cuenta que la fuerza necesaria para el desmontaje es bastante mayor que la del montaje, debido a que el aro se asienta fijamente con el tiempo. Para rodamientos rígidos de una hilera de bolas montadas con ajuste fuerte tanto sobre el eje como en el soporte hay un equipo de extracción con varios juegos de garras sueltas de diversos tamaños. Con precaución se introducen entre las bolas las garras de mayor tamaño posible, de modo que agarren el aro exterior. A continuación se coloca el tornillo extractor apropiado y se gira hasta que el rodamiento se desprende (figura 8). Los rodamientos a rótula montados con ajuste fuerte en el soporte pueden, a menudo, desmontarse volteando el aro interior, de modo que el aro exterior quede accesible para aplicarle el extractor (figura 9).

Figura 8

Figura 9

145

En el desmontaje de rodamientos medianos y grandes sobre asiento cilíndrico el método de inyección de aceite ha demostrado resultar ventajoso por el mucho trabajo que economiza. Este método consiste en inyectar aceite a elevada presión entre el asiento del rodamiento y el aro interior, a través de conductos y ranuras distribuidoras hasta que el aceite forma una película que separa las piezas. De esta forma se reduce considerablemente el rozamiento, con lo que sólo se requiere una pequeña fuerza extractora (figura 10). Ejes que carezcan de conductos y ranuras distribuidoras pueden fácilmente adaptarse, practicándoseles por ejemplo, con motivo de una revisión general. Se encuentran instrucciones y croquis en los catálogos SKF. El aceite se inyecta hasta que rezume por todo el alrededor del rodamiento, extrayéndolo a continuación con un extractor aplicado al aro exterior, puesto que ya no se requiere gran fuerza. El desmontaje en caliente de rodamientos de rodillos, bien con calentadores de aluminio o con calentadores por inducción, es simple. Se quita el aro exterior con rodillos y jaula. A continuación se recubre el camino de rodadura del aro interior con un aceite resistente a la oxidación. Caliéntese el anillo extractor a unos 250° C y colóquese alrededor del aro interior comprimiendo los mangos (figura 11).

Figura 10

146

Figura 11

Al momento se dilata el aro y con un movimiento giratorio se extrae con el mismo calentador, separándolos inmediatamente. Si los aros interiores son de diferentes diámetros y los desmontajes frecuentes, es preferible emplear un calentador por inducción, el cual caliente el aro interior al generar corrientes de inducción. El calentador ajustable es apropiado para distintos diámetros y se fabrica normalmente en dos tamaños, uno para aros de 80 a 130 mm y otro para aros de 130 a 170 mm. Bajo pedido se fabrican calentadores para otros tamaños.

Figura 12

Caliente el aro durante 15 o 30 segundos, hasta que quede libre para el desmontaje. Tenga en cuenta que no se debe calentar el aro interior a temperaturas superiores a 125° C. Desconecte la corriente, desmonte el aro del calentador y proceda a su desmagnetización. en caso de necesidad pueden desmontarse rodamientos pequeños con ayuda de un punzón metálico y un martillo (figura 12). Los golpes deben repartirse a lo largo de toda la periferia. El desmontaje se facilita mucho, si al proyectar la construcción se toman las medidas necesarias para poder aplicar la herramienta de desmontaje directamente sobre el aro fijo (figuras 13 y 14). NOTA:

Figura 13

Figura 14

147

10.2. Desmontaje de rodamientos con agujero cónico sobre eje cónico

En el desmontaje de rodamientos medianos y grandes sobre asiento cónico el método de inyección de aceite ha demostrado resultar ventajoso por el mucho trabajo que economiza. Este método consiste en inyectar aceite a elevada presión entre el asiento del rodamiento y el aro interior, a través de conductos y ranuras distribuidoras hasta que el aceite forma una película que separa las piezas, con lo que se origina una fuerza axial que expulsa el rodamiento (figura 15). Colóquese un tope, por ejemplo, una tuerca de fijación, junto al rodamiento antes de que se haya formado una película de aceite sobre toda la superficie de contacto, para evitar que aquél salga disparado. Introdúzcase aceite denso, de una viscosidad aproximada de 300 mm2/s, entre el rodamiento y el eje mediante el equipo de inyección de aceite (figura 16). En cuanto el aceite rezuma al rededor del rodamiento puede estarse seguro de que el rodamiento se ha separado del eje. Interrúmpase la presión y desplácese el tope una distancia algo mayor que el calado axial. A continuación inyéctese nuevamente aceite, con lo cual el rodamiento se deslizará rápidamente a lo largo del cono.

Figura 15

148

Figura 16

10.3. Desmontaje de rodamientos con agujero cónico sobre manguitos Manguitos de montaje

Los rodamientos pequeños y medianos sobre manguito de fijación pueden desmontarse mediante martillo y un manguito de impacto aplicado a la tuerca de fijación o al aro interior. Evítese el empleo de botadores, que fácilmente dañan tanto al rodamiento como al manguito de fijación. Empléese un martillo corriente. Los de plomo, estaño o material similar son inapropiados, pues al dar golpes pueden fácilmente desprenderse esquirlas que penetren en el rodamiento. El manguito de impacto debe tener una tapa soldada o preferiblemente formada de una misma pieza con el cuerpo, de modo que el golpe quede amortiguado. Si el manguito ha de tener uso frecuente es, sin embargo, conveniente que tenga una superficie de percusión recambiable, por ejemplo, un tope roscado. Desenrosque la tuerca de fijación unas cuantas vueltas. Aplique el manguito de impacto a la tuerca si el rodamiento va montado junto a un resalte, y déle un par de golpes fuertes a fin de que el rodamiento se desprenda (figura 17). Si el rodamiento va montado con la tuerca de fijación hacia dentro, se aplicará, en cambio, el manguito de impacto al aro interior (figura 18).

Figura 17

Figura 18

Cuando el diámetro de agujero del rodamiento sea de 50 mm, o menos, puede en ambos casos emplearse el equipo de herramientas de montaje. 149

Si el rodamiento va montado de modo que no sea posible el empleo de manguito de impacto y martillo, puede emplearse un taco de acero, según el croquis de más abajo. Consiste en un segmento de un aro torneado seccionado, y puede confeccionarse en el propio taller. Los valores numéricos de los símbolos indicados en el croquis se obtienen de las tablas del correspondiente tipo de rodamiento en el catálogo general de cada casa, (figuras 19 y 20).

Figura 19

Figura 20

DESMONTAJE CON HERRAMIENTAS HIDRÁULICAS

En el desmontaje de rodamientos montados sobre manguito de fijación se ahorra mucho trabajo empleando tuercas hidráulicas.

Figura 21

Para poder emplear una tuerca hidráulica debe ir montado el rodamiento contra un resalte configurado de modo que el manguito pueda entrar un poco por debajo del resalte. Debe, además, existir la posibilidad de montar un tope de contención en el que pueda apoyarse el émbolo. Este tope puede ser, por ejemplo, un aro partido insertado en una ranura en el eje y mantenido en su lugar por un aro enterizo. También puede consistir en una arandela fija al extremo del eje y un casquillo distanciador adecuado entre la arandela y el émbolo (figura 21).

Enrósquese la tuerca hidráulica sobre el manguito de fijación, pero déjese un huelgo entre la tuerca y el rodamiento que sea mayor que el desplazamiento axial de calado. Inyéctese aceite de una viscosidad aproximada de 300 mm2/s en la tuerca hasta que el rodamiento se desprenda. 150

Manguitos de desmontaje

Los rodamientos pequeños y medianos sobre manguito de desmontaje pueden desmontarse mediante una tuerca de fijación y una llave de gancho o de golpes. Si el manguito sobresale fuera del eje debe colocarse una placa de apoyo en el agujero del manguito para evitar su deformación. La placa de apoyo debe tener el mismo diámetro nominal que el agujero. Úntese la rosca del manguito y la cara de la tuerca dirigida hacia el rodamiento con pasta de bisulfuro de molibdeno o similar. Enrósquese la tuerca y apriétese hasta que se desprenda el manguito (figura 22).

Figura 22

Desmontaje con herramientas hidráulicas

En el desmontaje de rodamientos sobre manguito de desmontaje se ahorra mucho tiempo empleando la tuerca hidráulica y el método de inyección de aceite. Otra gran ventaja es que se reduce considerablemente el riesgo de que el manguito o el rodamiento sean dañados. Si el manguito sobresale fuera del eje debe colocarse una placa de apoyo en el agujero del manguito para evitar su deformación. Deberá tener el mismo diámetro nominal que el agujero del manguito. Los manguitos de desmontaje pequeños no van provistos de conductos y ranuras de distribución para desmontaje por aceite a presión, puesto que en este caso puede extraerse el manguito del interior del rodamiento tan sólo con ayuda de una tuerca hidráulica. Enrósquese la tuerca hidráulica sobre el manguito de desmontaje con el émbolo dirigido hacia el rodamiento hasta que éste se apoye sobre el aro interior, y apriételo ligeramente. Inyéctese aceite, de una viscosidad aproximada de 300 mm2/s en la tuerca hasta que el manguito se desprenda (figura 23).

Figura 23

151

Los manguitos de desmontaje de rodamientos grandes van, por regla general, provistos de dos conductos y ranuras de distribución para el aceite a presión.

Figura 24

Por uno de los conductos se inyecta aceite entre el manguito y el eje, por el otro entre el manguito y el rodamiento. Utilícense dos equipos de inyección de aceite. Gracias al aceite a presión, la fuerza de desmontaje necesaria es muy reducida, y el manguito puede, por ello, extraerse del rodamiento mediante una tuerca de fijación y una llave de golpes (figura 24).

Enrósquese la tuerca sobre el manguito y apriétese. Inyéctese aceite, de una viscosidad aproximada de 300 mm2/s, en los conductos del manguito hasta que se separen las superficies de contacto. Apriétese a continuación la tuerca con la llave de golpes hasta que se desprenda el manguito. 10.4. Resumen de herramientas y procedimientos para el desmontaje de rodamientos HERRAMIENTAS DE DESMONTAJE

DISPOSICIÓN

Mecánicas

Eje cilíndrico

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes

Rodamientos de rodillos cilíndricos Tipos NU, NJ, NUP todos los tamaños

152

Hidráulicas

Térmicas

HERRAMIENTAS DE DESMONTAJE

DISPOSICIÓN

Mecánicas

Hidráulicas

Térmicas

Eje cónico

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes Manguito de fijación

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes Manguito de desmontaje

Rodamientos pequeños

Rodamientos medianos

Rodamientos grandes

153

11. Soportes

Cuando los rodamientos se emplean en transmisiones, en vez de ir en el cuerpo de la máquina se colocan en soportes especiales. Estos soportes pueden ser de una o dos piezas y están fabricados con gran exactitud para que no deformen el rodamiento. Hay que prestar mucha atención a los montajes, puesto que, en los casos normales, el eje solamente debe ser fijado axialmente en un punto para permitir los desplazamientos por dilataciones que, en caso contrario, darían lugar a grandes esfuerzos sobre los rodamientos, llegando a inutilizarlos. El diseño de soporte más empleado en la industria pesada es el partido (figura 1), utilizado sobre todo para el montaje con rodamientos de bolas o rodillos a rótula sobre ejes lisos o con resaltes.

Figura 1

Estos soportes permiten seleccionar distintas formas de montaje, distintos tipos de obturaciones, varias formas de lubricación y posibilidad de colocar sensores que nos den información del estado de los rodamientos con valores de temperaturas o vibraciones. Las dimensiones de estos soportes se basan en la norma ISO 113/11. 155

11.1. Disposiciones de montaje con soportes partidos Montaje sobre manguito de fijación en eje liso

Pueden emplearse ejes estirados (tolerancia h10/IT7) sin mecanizado adicional, con los que no hay debilitaciones por resaltes o rebajes (figura 2). Figura 2

Con esta disposición los rodamientos se puede situar en cualquier zona del eje. Montaje sobre manguitos de fijación en eje con resaltes

Con esta disposición se determina exactamente la posición del rodamiento sobre el eje con un anillo distanciador, figura 3. Figura 3

El desmontaje es más sencillo gracias a la colocación del aro interior contra el anillo distanciador. Montaje sobre manguitos de desmontaje en eje con resaltes 156

Esta disposición tiene la ventaja de su fácil desmontaje con ayuda de manguito de desmontaje o tuerca hidráulica (figura 4). Figura 4

Montaje sobre asientos cilíndricos en ejes con resaltes

En estos casos (figura 5) pueden transmitirse mayores fuerzas axiales en ambos sentidos. El juego residual de los rodamiento viene determinado por la tolerancia del asiento cilíndrico del rodamiento, eliminando el peligro de precarga radial en el montaje. Figura 5

La posición axial del rodamiento puede determinarse con exactitud mediante el resalte en el eje.

157

Anillos guía

La anchura de los asientos de los rodamientos en los soportes es suficiente para que puedan desplazarse axialmente las diversas series de rodamientos para las que han sido diseñadas las unidades. El rodamiento que va a guiar el eje (lado fijo) ha de fijarse con ayuda de dos anillos guía, uno a cada lado del rodamiento.

Figura 6

11.2. Obturaciones de los soportes

Una importante ventaja de los soportes partidos es que pueden emplearse obturaciones de diferentes tipos. Las obturaciones estándar suelen ser de doble labio, anillos en V, de fieltro y de laberinto. Todas las obturaciones pueden emplearse a temperaturas comprendidas entre -40 y +100° C. Las obturaciones de doble labio pueden emplearse en la lubricación con grasa a velocidades periféricas de hasta 8 m/s con desalineaciones de eje en torno a 1°. La rugosidad del eje no debe exceder del valor Ra = 3,2.

158

Tipo +

Tipo )

Tipo /

Tipo ) Más anillos Obturaciones Obturaciones Obturaciones de fieltro axiales de de doble labio de anillos en V apoyo Diámetro del eje Velocidad máxima recomendada del eje para obturaciones estándar del tipo da, db C A G A + anillos axiales de apoyo mm r/min 20 3.820 6.680 7.640 11.460 25 3.060 5.350 6.110 9.170 30 2.550 4.460 5.090 7.640 35 40 45

2.180 1.910 1.700

3.820 3.340 2.970

4.360 3.820 3.390

6.550 5.730 5.090

50 55 60

1.530 1.390 1.270

2.670 2.430 2.230

3.060 2.780 2.550

4.580 4.170 3.820

65 70 75

1.180 1.090 1.020

2.060 1.910 1.780

2.350 2.180 2.040

3.530 3.270 3.050

80 85 90

960 900 850

1.670 1.570 1.490

1.910 1.800 1.700

2.870 2.700 2.550

95 100 110

800 760 690

1.410 1.340 1.220

1.610 1.530 1.390

2.410 2.290 2.080

115 120 125

660 640 610

1.160 1.110 1.070

1.330 1.270 1.220

1.990 1.910 1.830

130 135 140

590 570 550

1.030 990 960

1.180 1.130 1.090

1.760 1.700 1.640 159

Tipo +

Tipo ) Más anillos Obturaciones Obturaciones Obturaciones de fieltro axiales de de doble labio de anillos en V apoyo Diámetro del eje Velocidad máxima recomendada del eje para obturaciones estándar del tipo da, db C A G A + anillos axiales de apoyo mm r/min 145 530 920 1.050 1.580 150 510 890 1.020 1.530 155 490 860 990 1.480 160 165 170

Tipo )

480 460 450

840 810 790

Tipo /

960 930 900

1.430 1.390 1.350

Tabla 1

Las obturaciones de anillos en V tienen un delgado labio para obturación que actúa en la dirección axial. El anillo actúa también como deflector, ya que gira con el eje. Este tipo de obturación puede emplearse tanto con grasa como con aceite y es muy eficiente, incluso a grandes velocidades y en ejes con asientos no muy finos. Aunque admiten velocidades de hasta 12 m/s, a partir de 7 m/s hay que fijar axialmente el anillo. Permite desalineaciones de hasta 1,5°. La obturación de fieltro es sencilla pero adecuada, pudiendo utilizarse con lubricación con grasa y a velocidades periféricas de hasta 4 m/s. En los casos en que las condiciones de funcionamiento son duras o la velocidad es alta, se recomiendan obturaciones de laberinto. La desalineación máxima que admiten es de 0,3°. 11.3. Montaje de rodamientos en soportes

Los montajes de soportes y de los rodamientos que van a contener se harán de acuerdo a planos de montaje, que simplemente difieren unos de otros según el tipo de obturación que se emplee en cada caso. 160

Montaje de soportes de pie con obturaciones de doble labio

1. Se pone en su sitio la base del soporte y se colocan los tornillos de fijación, pero no se aprietan. 2. Las mitades de las obturaciones se colocan en las ranuras del soporte, llenándose los espacios entre los labios con grasa. 3. Se monta el rodamiento en el eje (directamente o con manguito de fijación) y se rellena de grasa. 4. Se coloca el eje, completo con el rodamiento, en la mitad inferior del soporte. 5. Si es necesario, se colocan los anillos-guía en su sitio. 6. Se verifica la alineación de la base del soporte, asegurándose de que está dentro de unos límites aceptables, apretándose suavemente después los tornillos de fijación. 7. Se montan en la tapa superior las otras mitades de las obturaciones, rellenándose con grasa el espacio entre los labios de las obturaciones. 8. Se coloca la tapa superior del soporte y se aprietan los tornillos al par recomendado. No puede cambiarse la tapa superior con la de otro soporte. 9. Por último, se aprietan los tornillos de fijación del soporte.

Figura 7

161

Montaje de soportes de pie con obturaciones de anillos en 8

1. Se pone en su sitio la base del soporte y se colocan los tornillos de fijación, pero sin apretarlos. 2. Se ponen en el eje un anillo en V y una arandela de chapa. Hay que tener cuidado de colocarlos correctamente con respecto al soporte. 3. Se monta el rodamiento en el eje (directamente o con manguito de fijación) y se rellena de grasa. 4. Se pone en el eje el segundo anillo en V y arandela de chapa. 5. Se coloca el eje completo con el rodamiento y los componentes de obturación, en la mitad inferior del soporte. 6. si es necesario, se colocan los anillos-guía en su sitio. 7. Se verifica la alineación de la base del soporte, asegurándose de que está dentro de unos límites aceptables, apretándose después suavemente los tornillos de fijación. 8. Se coloca la tapa superior del soporte y se aprietan los tornillos de la misma con el par recomendado. No puede cambiarse la tapa superior con la de otro soporte. 9. Se aprietan los tornillos de fijación. 10. Se embadurnan con grasa las caras exteriores de las arandelas.

Figura 8

162

11. Por último, se llevan los anillos en V a lo largo del eje hasta que sus labios de obturación quedan alineados y en la posición correcta de funcionamiento con relación a las arandelas. La manera más sencilla de desplazar los anillos en V es utilizar la pala de un destornillador al mismo tiempo que se gira el eje con la mano.

Montaje de soportes de pie con obturaciones de fieltro

1. Se pone en su sitio la base del soporte y se colocan los tornillos de fijación, pero sin apretarlos. 2. Se colocan las juntas tóricas de caucho en las ranuras de la base del soporte. 3. Se montan las obturaciones de fieltro con el anillo de aleación ligera sobre las juntas tóricas de las ranuras de la base del soporte. 4. Se monta el rodamiento en el eje (directamente o con manguito de fijación) y se rellena de grasa. 5. Se coloca el eje completo con el rodamiento, en la mitad inferior del soporte. 6. Si es necesario, se colocan los anillosguía en su sitio. 7. Se verifica la alineación de la base del soporte, asegurándose de que está dentro de unos límites aceptables, apretándose después suavemente los tornillos de fijación. 8. Se colocan las juntas tóricas de caucho en las ranuras de la tapa superior del soporte. 9. Se montan las obturaciones de fieltro con el anillo de aleación ligera en las juntas tóricas de las ranuras de la tapa superior del soporte. 10. Se monta la tapa superior del soporte y se aprietan los tornillos con el par recomendado. Se mantienen en su sitio las obturaciones de la tapa mientras se la pone en la base del soporte. No debe cambiarse la tapa superior con la de otro soporte. 11. Por último, se aprietan los tornillos de fijación del soporte.

Figura 9

163

Montaje de soportes de pie con obturaciones de laberinto

1. Se pone en su sitio la base del soporte y se colocan los tornillos de fijación, pero sin apretarlos. 2. Se pone en el eje un collarín de laberinto. 3. Se monta el rodamiento en el eje (directamente o con manguito de fijación) y se rellena de grasa. 4. Se pone en el eje el segundo collarín de laberinto. 5. Se coloca el eje, completo con el rodamiento y los collarines de laberinto, en la mitad inferior del soporte. 6. Si es necesario, se colocan los anillosguía en su sitio. 7. Se verifica la alineación de la base del soporte, asegurándose de que está dentro de unos límites aceptables, apretándose después suavemente los tornillos de fijación. 8. Se coloca la tapa superior del soporte y se aprietan los tornillos de la misma con el par recomendado. No debe cambiarse la tapa superior con la de otro soporte. 9. Se aprietan los tornillos de fijación. 10. Por último, se ponen las juntas tóricas de caucho en las ranuras de los collarines de laberinto. El modo más sencillo de montar estas juntas es utilizando la pala de un destornillador al tiempo que se gira el eje con la mano.

Figura 10

164

12. Averías de rodamientos y sus causas

12.1. Averías

Los rodamientos se encuentran entre los componentes más importantes de las máquinas, y se exige de ellos gran capacidad de carga y fiabilidad. En consecuencia, es absolutamente natural que los rodamientos jueguen un papel de tal importancia, que, durante años, han sido objeto de extensa investigación. Entre los beneficios derivados de esta investigación se encuentra la facultad de calcular la duración de un rodamiento con notable exactitud, en términos que hace posible equipararla con la duración en servicio de la máquina en cuestión. Desgraciadamente sucede algunas veces que un rodamiento no alcanza su duración calculada. Puede haber varias razones para esto, por ejemplo, cargas más pesadas que las previstas, lubricación inadecuada o insuficiente, manipulación negligente, obturaciones ineficaces, o ajustes demasiado fuertes que provocan insuficiente juego interno del rodamiento, etc. Cada uno de estos factores origina su propio tipo de avería e imprime su particular huella en el rodamiento. Consecuentemente, examinando un rodamiento averiado, en la mayoría de los casos es posible formar opinión sobre la causa del fallo y adoptar la medida precisa para evitar su repetición. En un rodamiento, a partir de ciertos valores de carga, más pronto o más tarde se producirá la fatiga del material. El período hasta que aparece el primer signo de fatiga es función del número de revoluciones a que es sometido el rodamiento y de la magnitud de la carga. La fatiga es el resultado de esfuerzos de cortadura que surgen cíclicamente, inmediatamente debajo de la superficie que soporta la carga. Después de algún tiempo, estos esfuerzos causan grietas que se extienden gradualmente hasta la superficie. Conforme los elementos rodantes alcanzan los fragmentos agrietados del material, rompen, y esto es conocido como FLAKING o SPALLING (desconchado o descascarillado). El desconchado se incrementa progresivamente en extensión (ver figura 1) y, finalmente, deja el rodamiento inservible.

165

Figura 1. Fases progresivas del desconchado

Según estudios realizados por fabricantes de rodamientos, solamente un 9% de los rodamientos montados llegan al límite de vida teórica prevista; el resto falla por diversas causas, entre las que destaca por su alto porcentaje, la inadecuada lubricación (figura 2). La lubricación como tal es la suma de varios factores: falta de lubricante, envejecimiento, contaminaciones, lubricante inadecuado, exceso o defecto...

Figura 2

166

La duración de un rodamiento se define como el número de revoluciones que el rodamiento puede dar, bajo determinada carga, antes de ocurrir el desconchado incipiente. Esto no significa que el rodamiento no pueda ser utilizado después. El descascarillado es un proceso continuo y relativamente prolongado y anuncia su presencia por incremento de ruido y niveles de vibración en el rodamiento. En consecuencia, y por regla general, hay mucho tiempo para preparar un cambio de rodamiento. Cuando un rodamiento gira bajo carga, las superficies de contacto de los elementos rodantes y los caminos de rodadura toman una apariencia ligeramente mate. Esto no es síntoma de desgaste en el sentido usual de la palabra, y no es importante para la duración del rodamiento. La superficie mate en el camino de rodadura interior o exterior de un aro forma un dibujo llamado (para la finalidad de este documento) MARCA CARACTERÍSTICA. Estas marcas varían su aspecto de acuerdo con las condiciones de rotación y carga. Mediante el examen de estas marcas en un rodamiento (desmontado) que haya estado en servicio, es posible hacerse una buena idea de las condiciones bajo las que ha funcionado dicho rodamiento. Aprendiendo a distinguir entre marcas normales y anormales, existen muchas probabilidades de saber si el rodamiento ha funcionado en las condiciones adecuadas. Las siguientes figuras muestran las marcas características bajo diferentes condiciones de rotación y carga, así como las huellas típicas que proceden de condiciones anormales de trabajo. En la mayoría de los casos el deterioro del rodamiento se origina dentro de los límites de las marcas características y una vez que se ha aprendido su significado, el aspecto y localización de las marcas se revela como valiosa ayuda en el diagnóstico de la causa de la avería. Se han empleado rodamientos rígidos de bolas y rodamientos axiales de bolas para las figuras, porque magnifican tales marcas características. Sin embargo, las representaciones son también aplicables, con algunas variaciones, a otros tipos de rodamientos. Carga radial unidireccional ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO

ARO INTERIOR

Puesto que el aro interior gira, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino. 167

ARO EXTERIOR

Como la carga es más pesada en la dirección que actúa, la huella es más amplia en esa zona y se desvanece hacia los extremos. Con fijación y juego interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente menor que la mitad de la circunferencia del camino de rodadura. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.

Figura 3

Carga radial unidireccional ARO INTERIOR FIJO. ARO EXTERIOR ROTATIVO

ARO INTERIOR

Como la carga es más pesada en la dirección que actúa, la huella es más amplia en esa zona y se desvanece hacia los extremos. Con fijación y juego interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente menor que la mitad de la circunferencia del camino de rodadura. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.

Figura 4

168

ARO EXTERIOR

Puesto que el aro exterior gira, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino. Carga radial girando en fase con el aro interior ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO

ARO INTERIOR

Puesto que la carga gira en fase con el aro interior, actúa todo el tiempo en la misma zona del camino. La huella es más amplia en esa zona y se desvanece hacia los extremos. Con fijación y juego interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente menor que la mitad de la circunferencia del camino de rodadura. Con carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.

Figura 5

ARO EXTERIOR

Como la carga gira y el aro exterior permanece estacionario, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino. Carga radial girando en fase con el aro exterior ARO INTERIOR FIJO. ARO EXTERIOR ROTATIVO

ARO INTERIOR

Como la carga gira y el aro interior permanece estacionario, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de 169

rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial la huella estará situada en el centro del camino.

Figura 6

ARO EXTERIOR

Como la carga gira en fase con el aro exterior, actúa todo el tiempo en la misma zona del camino. La huella es más amplia en esa zona y se desvanece hacia los extremos. Con fijación y juego interno normales, la huella se extiende en un contorno ligeramente menor que la mitad de la circunferencia del camino de rodadura. Con carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino. Carga axial unidireccional ARO ROTATIVO INTERIOR O EXTERIOR

AROS INTERIOR Y EXTERIOR

Con las cargas axiales, las marcas características se extienden alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura de ambos aros y se hallan desplazadas lateralmente.

Figura 7

170

Combinación de cargas radiales y axiales unidireccionales ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO

ARO INTERIOR

Puesto que el aro interior gira, la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Debido a la carga axial, la huella está desplazada hacia un lado.

Figura 8

ARO EXTERIOR

Debido a la carga axial, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y está desplazada hacia un lado. La huella es más amplia en dirección de la carga radial. Carga radial unidireccional más desequilibrio ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR CON ARRASTRE

AROS INTERIOR Y EXTERIOR

Puesto que el aro interior gira y el aro exterior se arrastra, la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura en ambos aros y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.

171

Figura 9

Ajustes demasiado apretados-precarga CARGA RADIAL UNIDIRECCIONAL. ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO

ARO INTERIOR

Como el aro interior gira, la huella característica se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. Con la carga puramente radial, la huella estará en el centro del camino. ARO EXTERIOR

Puesto que el rodamiento está precargado, la totalidad del aro está sometido a carga. Consecuentemente la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y es más amplia en dirección de la carga radial. Con carga puramente radial, la huella estará situada en el centro del camino.

Figura 10

172

Compresión oval del aro exterior ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO

ARO INTERIOR

Puesto que el aro interior gira, la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. ARO EXTERIOR

Como el aro exterior está distorsionado en forma oval, la huella se ha situado en dos sectores diametralmente opuestos del camino. La huella es más amplia donde la depresión tuvo lugar.

Figura 11

Aro exterior desalineado ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO

ARO INTERIOR

Puesto que el aro interior gira, la huella se extiende alrededor de toda la circunferencia del camino de rodadura y tiene ancho uniforme. ARO EXTERIOR

Debido a la desalineación, la trayectoria de la bola tiene una configuración oval y la huella es más pronunciada en dos sectores diametralmente opuestos, cada cual desplazado diagonalmente respecto al otro.

173

Figura 12

Aro interior desalineado ARO INTERIOR ROTATIVO. ARO EXTERIOR FIJO

ARO INTERIOR

Debido a la desalineación, la trayectoria de la bola tiene una configuración oval y la huella es más pronunciada en dos sectores diametralmente opuestos, cada cual desplazado diagonalmente respecto al otro. ARO EXTERIOR

Como el aro exterior no gira, la huella es más amplia en dirección de la carga y se desvanece hacia los extremos. El juego interno está reducido a la desalineación del aro interior. La longitud de la huella depende de la reducción del juego interno.

Figura 13

174

Carga axial unidireccional ARANDELA DE EJE ROTATIVA. ARANDELA DE ALOJAMIENTO FIJA

ARANDELAS DE EJE Y ALOJAMIENTO

La huella característica tiene ancho uniforme y se extiende alrededor y en el centro del camino.

Figura 14

Arandela de alojamiento excéntricamente posicionada con relación a la arandela de eje ARANDELA DE EJE ROTATIVA. ARANDELA DE ALOJAMIENTO FIJA

ARANDELA DE EJE

La huella característica tiene ancho uniforme y se extiende alrededor y en el centro del camino. ARANDELA DE ALOJAMIENTO

Huella excéntrica con relación al camino de rodadura.

Figura 15

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Arandela de alojamiento desalineada ARANDELA DE EJE ROTATIVA. ARANDELA DE ALOJAMIENTO FIJA

ARANDELA DE EJE

La huella tiene ancho uniforme y se extiende alrededor y en el centro del camino. ARANDELA DE ALOJAMIENTO

La huella está en el centro del camino, pero es mucho más amplia en un sector alrededor de su circunferencia.

Figura 16

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12.2. Síntomas y causas de deterioro de rodamientos COMPORTAMIENTO DEL RODAMIENTO Marcha irregular

CAUSAS POSIBLES

Daños en aros y cuerpo de rodadura, suciedad, juego interno excesivo.

Disminución de la precisión de mecanizado

Desgaste debido a ensuciamiento o a lubricación insuficiente. Daños en aros y cuerpos de rodadura.

Ruidos excesivos: ruidos wobulados o silbantes Ruidos de golpes o discontinuos

Juego radial demasiado pequeño.

Variación paulatina del ruido

Juego radial excesivo. Daños en las superficies de rodadura, suciedad, lubricante inapropiado. Variación del juego interno debido a la temperatura, avería del camino de rodadura (por ensuciamiento o fatiga).

EJEMPLOS

Automóviles: oscilamiento cada vez más acusado de las ruedas, vibraciones en la dirección. Ventiladores: vibraciones cada vez más intensas. Sierras de bastidor: golpes y choques cada vez más fuertes en la bielas. Motores de combustión: vibraciones cada vez más intensas en el cigüeñal. Tornos: aparición paulatina de rayas transversales en la pieza mecanizada. Rectificadoras: aspecto ondulado de la superficie rectificada. Laminadores en frío: aparición, generalmente periódica, de defectos superficiales en el material laminado (sombreado, ondulación, etc.). Motores eléctricos. Variadores de velocidad (en variadores y engranajes es difícil reconocer el ruido del rodamiento, ya que generalmente es más intensivo el ruido de las ruedas dentadas).

12.3. Medidas a tomar en caso de deterioro de un rodamiento

Los ejemplos mostrados en las figuras anteriores son casos extremos: los deterioros pueden reconocerse perfectamente y sus causas están claras. Como es natural no pueden mencionarse aquí todas las combinaciones posibles de los diversos aspectos de los deterioros y averías. No siempre resulta fácil, en la práctica, reconocer en un rodamiento deteriorado la causa primaria que produjo el daño. En muchos casos pueden hacerse algunas deducciones, por ejemplo, según el aspecto de la huella de rodadura. Sin embargo no podrán darse recomendaciones eficaces para evitar daños futuros si no se conocen las condiciones de servicio, la 177

lubricación y la construcción de toda la aplicación. Además, conviene saber cómo fue reconocido el deterioro y las circunstancias secundarias que lo acompañaron. Antes del desmontaje

Antes del desmontaje hay que controlar los cuatro puntos siguientes, esenciales para el comportamiento en servicio y tomar nota por escrito de los resultados obtenidos, ya que estos datos se pierden irremisiblemente una vez desmontados los rodamientos y una vez lavados los rodamientos y los alojamientos. ENSUCIAMIENTO

¿Qué aspecto presenta la máquina en general, principlamente cerca del lugar de emplazamiento de los rodamientos? ¿Se ha acumulado en esta zona suciedad o restos del material que se ha trabajado? ¿Pudo entrar en el rodamiento agua, lejías, taladrina o vapores? PÉRDIDAS DE LUBRICANTE

¿Pudo fluir fuera el lubricante? Para ello hay que controlar el nivel de aceite en la mirilla de cristal y el paso obturado del eje, igualmente los intersticios entre alojamiento y tapas y las obturaciones en la conducción de aceite, tapones de evacuación y mirillas. RUIDOS DURANTE LA MARCHA

Muchas veces se reconoce que un rodamiento está deteriorado, porque varía el ruido del apoyo. En este caso debe procurarse describir el ruido indicando, por ejemplo, si es de sonoridad uniforme o pulsátil, periódico o discontinuo, zumbante, silbante, sonoro o a golpes. Si se observa una repetición continua de los ruidos, descríbase con qué frecuencia se producen. A elevadas velocidades de giro esto no es casi posible sin ayuda de complicados instrumentos. Sin embargo a velocidades más reducidas resulta muy eficaz golpear con un lápiz sobre un papel con el mismo ritmo del ruido y contar los puntos al cabo de un número determinado de segundos. Del resultado obtenido puede deducirse, por ejemplo, si la perturbación se presenta con la frecuencia del aro interior o de la jaula. Al mismo tiempo deberá procurarse analizar la intensidad del ruido. Además, es necesario hacer girar el conjunto de rodamientos con la mano antes de desmontarlos. Muchas veces pueden determinarse así e incluso describirse bien las variaciones con respecto al giro normal y sin obstáculos.

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MANERA DE PRODUCIRSE EL DETERIORO Y PORMENORES

Hay que anotar la manera de producirse el deterioro mientras el recuerdo esté vivo. Lo importante es fijar todos los detalles, como el momento en que se notó por primera vez, los primeros síntomas y la variación paulatina del ruido y de la temperatura. Si la avería se produjo de repente, anótese la disposición de los mandos y la posición de trabajo de la máquina. También otras variaciones anteriores en la máquina pueden ser importantes para determinar las causas del deterioro, así, por ejemplo, un reajuste del juego, el montaje de ejes, manguitos o casquillos nuevos, el aumento de potencia o de velocidades, etc. Si estas variaciones son simultáneas con las variaciones de marcha, el especialista puede deducir de aquí conclusiones decisivas. Durante el desmontaje

Durante el desmontaje hay que observar los cuatro puntos siguientes: LUBRICACIÓN

LUBRICACIÓN CON ACEITE

En rodamientos lubricados con aceite se evacúa el aceite y el líquido refrigerante, si lo hay. El aceite debe recogerse en un recipiente limpio, principalmente si se sospecha que contenga suciedad, partículas metálicas y abrasivas procedentes de ruedas dentadas cercanas. Si efectivamente se confirman estas sospechas, se dispone de una cantidad de aceite suficiente para llevar a cabo un análisis cuidadoso. LUBRICACIÓN CON GRASA

El desmontaje de los rodamientos lubricados con grasa se comienza quitando las tapas, caperuzones o escudos. Estos órganos no deben lavarse inmediatamente, sino que deben guardarse en un lugar limpio hasta haber aclarado las causas del deterioro. Lo mismo cabe decir de obturaciones de fieltro y de goma y otros anillos o discos obturadores. Incluso si se prescriben obturaciones nuevas durante una inspección general, no deben tirarse inmediatamente las viejas: es posible que el estado de estas obturaciones dé lugar a analizar si el sistema de obturación fue lo suficientemente eficaz. Para el análisis de la grasa conviene tomar dos pruebas: una del interior del rodamiento y otra de una parte del alojamiento alejada del rodamiento. Si las boquillas de engrase están muy sucias, puede haber entrado suciedad en los rodamientos durante el reengrase. En este caso deberá tomarse también una prueba del orificio de la boquilla. 179

La cantidad de grasa de cada prueba no deberá ser demasiado pequeña. Las pruebas se guardarán en botes limpios o papel aceitado limpio y se señalarán de tal forma que posteriormente pueda saberse rápidamente de dónde proceden. AFLOJAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE SEGURIDAD

Al continuar el desmontaje hay que observar si las tuercas que sujetan el aro interior en dirección axial están apretadas. Esto es de gran importancia en rodamientos de bolas de contacto angular con aro interior partido y en rodamientos con cuatro caminos de rodadura. Si la sujeción axial se afloja, varían las condiciones de juego y de rodadura en el rodamiento. Lo mismo vale para parejas de rodamientos de rodillos cónicos o de bolas de contacto angular, ajustados uno contra otro. En los manguitos de montaje y de desmontaje, así como en los asientos cónicos, hay que observar asimismo si las tuercas tensoras están apretadas. POSICIÓN DE LOS AROS

Una vez aflojadas las tuercas de sujeción, se limpian las superficies frontales de los aros de los rodamientos para determinar en qué posición se encuentran montados con relación al eje y al alojamiento. En la mayoría de los casos, las huellas de rodadura sobre las pistas indican claramente la dirección de la carga que actuó sobre el rodamiento. Sin embargo, si estas huellas no son regulares, el hecho de conocer la dirección de la carga no tiene interés si no se conoce la posición relativa del aro exterior con relación al alojamiento y del aro interior con relación al cigüeñal, eje excéntrico u otro eje sobre el que haya estado montado. Con este fin es preferible dibujar un esquema, indicando la posición del símbolo marcado con relación al alojamiento y al eje. Hay que indicar, además, si el lado marcado estuvo al lado del extremo del eje o al otro. En rodamientos despiezables, como rodamientos de rodillos cilíndricos, rodamientos desmontables de bolas y rodamientos con cuatro caminos de rodadura, esto vale para ambos aros. Si después del desmontaje se observan huellas de rodadura irregulares pueden sacarse conclusiones sobre modo y dirección de la carga y sobre las tensiones indebidas o precargas, si las hubo. Así pueden obtenerse posibles informaciones sobre las causas del deterioro. CONTROL DE LOS ASIENTOS

Al desmontar el rodamiento hay que observar si los aros pueden extraerse con facilidad o dificultad extraordinarias. Los distintos órganos de rodamientos de rodillos cilíndricos y de rodillos cónicos deben permanecer juntos y en ningún caso intercambiarse con partes similares de otros rodamientos.

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También hay que controlar el estado de los restantes órganos de la máquina, principalmente si quieren evitarse largas interrupciones de la producción y, por lo tanto, hayan de montarse rodamientos nuevos inmediatamente. En cualquier caso hay que medir los diámetros del eje y del agujero del alojamiento, prestando principal atención al error de redondez de las zonas de asiento. Igualmente deberá controlarse el estado de los elementos de accionamiento o accionados, principalmente en las ruedas dentadas, así como de todas las piezas móviles de la máquina. De las huellas de deslizamiento, marcas de patinado y aspecto de la zona solicitada puede deducirse muchas veces si los ejes estaban alienados o si se produjeron tensiones indebidas. Durante el examen

Una vez finalizado el desmontaje puede comenzarse con el examen del rodamiento. Las señales del deterioro y los pormenores registrados facilitan, en la mayoría de los casos, una determinación aproximada de las causas de un deterioro y de la manera en que se produjo. En casos dudosos, rogamos ponerse en contacto con las oficinas de asistencias al mantenimiento. Lógicamente, en muchos casos no es necesario observar todas las indicaciones. Tampoco se procederá de forma tan minuciosa si el valor del rodamiento nuevo es tan reducido que no resulta rentable una investigación detallada. Sin embargo, en el campo de la maquinaria pesada, en el que se monta un número reducido de grandes instalaciones, si de vez en cuando se produce un deterioro, inexplicable en un principio, de un rodamiento, deberán seguirse las instrucciones mencionadas, ya que sólo con un rodamiento deteriorado, pero cuidadosamente lavado, ni siquiera un experimentado ingeniero especialista de rodamientos podrá reconocer en todos los casos, las causas que produjeron el deterioro.

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Bibliografía

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Averías en los rodamientos. SKF. El rodamiento. SNR. Catálogo general. FAG. Lubricación de rodamientos. FAG. Montaje de rodamientos. FAG. Averías en los rodamientos. FAG.

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