La selección del ajuste del rodamiento se reduce a un problema: evitar que el anillo del rodamiento se mueva cuando no debería, sin apretarlo tanto que la expansión térmica o la tensión del ensamblaje causen daños. Todo lo demás en el proceso de selección consiste simplemente en analizar las variables que afectan la ubicación de esa línea para su aplicación específica.
Imágenes reales del taller de rodamientos SQ
Comience con qué anillo está girando
Esta es la pregunta que la mayoría de las guías entierran a mitad de camino, pero es el lugar correcto para comenzar porque determina toda la lógica de selección.
Cuando el anillo interior gira con el eje, lo que cubre la gran mayoría de motores eléctricos, cajas de cambios y maquinaria en general, el anillo interior necesita un ajuste de interferencia en el eje. El anillo exterior entra en la carcasa con un ajuste de holgura o de transición. El razonamiento es simple: el anillo giratorio experimenta una carga que recorre toda la pista de rodadura, por lo que debe sujetarse firmemente contra su superficie de contacto o gradualmente se aflojará y se deslizará.
Cuando el aro exterior gira y el aro interior está estacionario, algo común en los cubos de las ruedas, las poleas tensoras y los rodillos locos, la lógica se invierte. El orificio de la carcasa obtiene el ajuste de interferencia y el eje obtiene el ajuste de holgura.
Hacer esto al revés es uno de los errores de adaptación más comunes. El síntoma suele ser un rodamiento que funciona bien inicialmente pero que genera ruido y calor al cabo de unos cientos de horas a medida que el anillo deslizante desgasta su superficie de asiento.
La magnitud de la carga determina cuánta interferencia
Una vez que sepa qué anillo necesita interferencia, la siguiente pregunta es cuánta. La magnitud de la carga impulsa esto directamente.
La mayoría de los fabricantes de rodamientos clasifican las cargas en tres bandas. Las cargas ligeras, generalmente inferiores al 5 % de la capacidad de carga dinámica básica del rodamiento, pueden tolerar ajustes relativamente suaves. Las cargas normales, entre el 5 % y el 10 % de la clasificación dinámica, requieren una interferencia moderada. Las cargas pesadas superiores al 10 % requieren ajustes más ajustados para evitar cualquier movimiento relativo en condiciones de carga máxima.
Para un rodamiento rígido de bolas típico en un eje de acero sólido bajo carga radial normal, los ajustes del aro interior en el rango k5 o m5 cubren la mayoría de las aplicaciones. El orificio del alojamiento para el aro exterior suele aterrizar en H7 o JS7. Estas no son respuestas universales, son la zona de partida desde la cual te adaptas en función de lo que viene después.
La temperatura y el material cambian los números
Un ajuste que funciona a temperatura ambiente puede no mantenerse a la temperatura de funcionamiento, y aquí es donde muchos diseños salen mal.
Los ejes de acero y los anillos de rodamiento de acero se expanden a velocidades similares, por lo que los efectos térmicos sobre la interferencia son modestos en todos los-conjuntos de acero. Las carcasas de aluminio son un asunto diferente. El aluminio se expande aproximadamente dos veces más rápido que el acero, lo que significa que un anillo exterior que comienza con una interferencia adecuada en una carcasa de aluminio puede perder la mayor parte de esa interferencia una vez que la máquina alcanza la temperatura de funcionamiento. La solución práctica es especificar un ajuste inicial más ajustado de lo que sugieren las tablas estándar, generalmente subiendo un grado de tolerancia.
El método de instalación también afecta la interferencia real que se producirá. El ajuste a presión alisa ligeramente las superficies de contacto, lo que reduce la interferencia efectiva después del montaje. Para pozos rectificados, espere perder aproximadamente de 1 a 2,5 micrómetros. Para ejes torneados, la reducción es de 5 a 7 micrómetros. Esto suena pequeño, pero en aplicaciones de precisión es importante. El ajuste térmico evita esto porque el rodamiento se expande para deslizarse sin contacto con la superficie bajo presión, preservando la interferencia teórica completa.
El ajuste y el juego interno no son independientes
Este paso se omite más a menudo de lo que debería. El ajuste de interferencia en el aro interior comprime el aro ligeramente hacia adentro, lo que reduce el juego radial interno del rodamiento. Para la mayoría de las aplicaciones estándar con ajustes moderados y temperaturas moderadas, el grado de holgura estándar (C0 o CN) maneja esto sin problemas. Pero si especifica un ajuste más ajustado-que-normal, funciona a temperaturas elevadas o ambas cosas, el juego interno se reducirá más de lo previsto y el rodamiento puede funcionar sin juego interno o incluso con una ligera precarga.
La solución es aumentar el espacio libre C3 cuando se utilizan ajustes de interferencia pesados o cuando las temperaturas de funcionamiento estarán significativamente por encima de la temperatura ambiente. Esto es particularmente relevante para rodamientos de rodillos a rótula y rodamientos de rodillos cilíndricos de gran tamaño en entornos cálidos. Para rodamientos de precisión más pequeños, la relación entre ajuste y juego debe calcularse en lugar de asumirse.
Cómo se aplica esto a los componentes lineales
La misma lógica de ajuste se extiende a los componentes del movimiento lineal, aunque la terminología cambia. Toma elLM20UUcomo ejemplo. Es un casquillo lineal de bolas diseñado para ejes de 20 mm, y el ajuste entre el casquillo y su carcasa es tan importante como lo es para un rodamiento giratorio. Un LM20UU que se ejecuta en una carcasa que está demasiado suelta desarrollará juego y eventualmente vibrará bajo carga. Si está demasiado apretado, el casquillo se deforma ligeramente, lo que puede provocar una carga desigual de las bolas y un desgaste acelerado del eje.
Al especificar un rodamiento LM20UU en una aplicación estructural, se aplican las mismas preguntas: ¿cuáles son las condiciones de carga, la carcasa es de aluminio o acero y qué rango de temperatura verá el conjunto? La tolerancia del orificio de la carcasa para un LM20UU generalmente sigue H7 como punto de partida y luego se ajusta según esas condiciones. La tolerancia del eje se controla mediante la especificación de acabado esmerilado del fabricante del eje, generalmente h6 para una instalación típica de LM20UU.
CUADRADO LM20UUAJ
Una referencia rápida para aplicaciones comunes
| Solicitud | Ajuste del eje (anillo interior) | Ajuste de la carcasa (anillo exterior) |
|---|---|---|
| Motores eléctricos, bombas. | k5, m5 | H7 |
| Transportadores, maquinaria en general. | js5, k5 | H7, JS7 |
| Cargas de choque pesadas | n6, p6 | H7 |
| Anillo exterior giratorio (ruedas, poleas) | h6, g6 | N7, M7 |
| Es necesario un desmontaje frecuente | h6 | H8 |
Los modos de falla a tener en cuenta
Si el anillo giratorio está demasiado flojo, se arrastrará. El anillo gira lentamente contra su superficie de asiento, generando calor y desechos metálicos que se abren paso hacia la pista de rodadura. El orificio de la carcasa o el muñón del eje terminan desgastados de forma ovalada y el rodamiento falla mucho antes de su vida útil calculada.
Demasiado apretado en todos los ámbitos y el espacio interno desaparece. El rodamiento se calienta, la vida útil disminuye y, en casos graves, los elementos rodantes se atascan contra la pista de rodadura.
Ninguno de los dos fracasos se anuncia ruidosamente al principio. Cuando se activan las alarmas de vibración o temperatura, el daño ya suele estar hecho. Conseguir el ajuste perfecto en la fase de diseño no cuesta casi nada. Repararlo más tarde, cuando la carcasa se ha desgastado, cuesta mucho más.
