Tipos de rodamientos y cómo saber cuál necesito en mis accionamientos

En el diseño de un motorreductor o caja de engranajes es fundamental tener en cuenta varios factores para cumplir con las exigencias comerciales y de la aplicación. La eficiencia del mecanismo, sus niveles de ruido, o su durabilidad y fiabilidad, son elementos clave. En este sentido, la elección de los rodamientos idóneos en cada proyecto es fundamental para mejorar el rendimiento y funcionamiento del reductor en la máquina. Pero, ¿qué tipos de rodamientos existen? ¿Qué tengo que tener en cuenta pensando en el trabajo del reductor de velocidad? Este artículo te interesa.

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Tipos de rodamientos

Aunque existen muchas variables y rodamientos específicos para aplicaciones industriales muy concretas. Aquí mostramos los cuatro tipos de rodamientos principales:

1. Rodamientos a bolas

Los rodamientos de bolas son la opción más extendida y se compone de multitud de variables según su forma y se pueden utilizar en múltiples aplicaciones. La elección de un tipo de rodamiento de bolas dependerá de la aplicación industrial para la que se utilizará, así como de la carga a la que estará expuesto. Los más comunes son:

• Rodamientos axiales

• Rodamientos de contacto angular
• Rodamientos rígidos de bolas
• Rodamientos de bolas autoalineables
• Rodamientos de bolas de contacto angular de alta velocidad

Disponen de cuatro partes: anillo exterior, anillo interior, bolas, y jaula o separador y para aumentar el área de contacto y favorecer la resistencia de la transmisión a mayores cargas, las bolas corren en muecas construidas en los anillos. El separador por su parte, mantiene las ruedas separadas evitando contactos entre sí. Ventajas

• Altas velocidades de funcionamiento
• Requieren poco mantenimiento y son de fácil diseño
• Aumentan la capacidad de carga radial
• Tienen baja capacidad axial debido a los choques de las bolas con las ranuras del anillo

2. Rodamientos de agujas

El diseño de rodamientos de agujas destaca por contar con rodillos cilíndricos, finos y largos en su plano diametral. Son muy indicados para aplicaciones donde el espacio radialmente es limitado (la dimensión axial de las agujas o rodillos es mucho mayor que la radial), y son la opción idónea también cuando la transmisión requiere de una capacidad de carga radial elevada. 

Ventajas:

• Buena capacidad de carga
• Útiles en ubicaciones con espacio radial limitado.

3.  Rodamientos de rodillos

Estos componentes disponen de una hilera de rodillos cilíndricos enjaulados entre anillos exteriores e interiores macizos y coronas de rodillos cilíndricos. La jaula impide que los rodillos cilíndricos estén en contacto entre sí en el momento de la rodadura evitando fricciones innecesarias y resistiendo aceleraciones rápidas y en altas velocidades. Son semejantes a los de a bolas pero estas soportan altas cargas radiales, ya que tienen línea de contacto en lugar de puntos de contacto.

Ventajas

• Soportan elevada carga radial
• Adecuados en elevadas velocidades de giro
• Son muy versátiles. Son fáciles de montar y desmontar pudiendo suministrarse como rodamientos libres, de apoyo o fijos.

4. Rodamientos axiales

Como su propio nombre indica, están diseñados para soportar y responder a cargas axiales puras. No debe trabajar con cargas radiales. Se dividen en tipos de dirección simple (acomodan la carga axial en un sentido) y doble (acomodan la carga axial en ambos sentidos). 

Ventajas

• Es la solución más aconsejable cuando nuestro proyecto esté sometido a importantes cargas axiales

¿Qué es un rodamiento en mecánica?

Los rodamientos son elementos mecánicos que aseguran un enlace móvil entre dos elementos de un mecanismo, donde uno se encuentra en rotación con respecto a otro. Su función principal reside en permitir la rotación relativa de dichos elementos bajo carga, con presión y con un rozamiento mínimo, reduciendo la fricción entre un eje y las piezas conectadas a este por medio de una rodadura, que hace de apoyo y facilita su desplazamiento.

En el proceso de diseño de los rodamientos se deben tener en cuenta una gran cantidad de factores:

• Rozamiento
• Transferencia de calor
• Propiedades de los materiales
• Fatiga
• Resistencia a la corrosión
• Forma y tipo de lubricación
• Velocidades de funcionamiento
• Tipos de montaje
• Costos

Diferencia entre rodamientos y cojinetes

Los cojinetes se distinguen de los rodamientos de rodillos por el hecho de que los cojinetes lisos no tienen elementos rodantes.

Además mientras los cojinetes de deslizamiento o fricción están constituidos por un soporte acoplado sobre un casquillo de metal duro, en los rodamientos el gorrón del árbol y la superficie de rodadura del soporte están separados por elementos rodantes, de forma que con el giro del gorrón se genera un movimiento de rodadura y no de deslizamiento.

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¿Qué tipos de cojinetes hay?

De acuerdo con el tipo de contacto que exista entre las piezas, el cojinete puede ser de rodadura o de deslizamiento:

• Cojinete de rodadura o rodamiento:

Elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento. Están constituidos por dos anillos rodantes separados entre sí por unos cuerpos, cuya forma varía según su uso,

• Cojinete de deslizamiento

En este tipo, dos casquillos tienen un movimiento en contacto directo, realizándose un deslizamiento por fricción, con el fin de que ésta sea la menor posible.  La reducción del rozamiento se realiza según la selección de materiales y lubricantes, mediante los cuales se crea una película deslizante que separa los dos materiales y en parte evita el contacto directo.

• Cojinete de empuje

Este modelo absorbe cargas axiales y lo podemos encontrar tanto en automóviles como en barcos. Es el sistema de accionamiento del embrague, ya que para realizar el desembrague es necesario interponer un cojinete que absorba la carga axial de reacción de los muelles y permita la rotación.

El papel de los rodamientos en el funcionamiento del reductor

Los distintos tipos de rodamientos o cojinetes nos ayudan a mejorar la eficiencia del reductor, entendida en mejorar su funcionamiento para limitar las pérdidas de energía asociadas a los engranes, o al sobrecalentamiento de la caja reductora. En resumen la acción de estos componentes mecánicos persigue reducir la fricción entre el eje y las piezas conectadas a él, sirviendo de apoyo y facilitando el desplazamiento de las piezas de cualquier mecanismo.

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Capacidad de carga del rodamiento

Por otro lado, los rodamientos también tienen una influencia destacada en torno a la capacidad de carga estática y carga dinámica del motorreductor. Su elección puede condicionar estos parámetros, según permitan aumentar o disminuir el área de contacto con el eje.

Aquí es importante destacar que la respuesta del material del rodamiento frente a la fatiga determina la capacidad de carga dinámica de un rodamiento.

¿Cómo se puede calcular la capacidad de carga de un rodamiento? Cruzando los datos de la capacidad de carga dinámica con la duración de vida nominal. Esta duración o vida del rodamiento se relaciona con la aparición de la fatiga, que puede deberse a la influencia de agentes externos (humedad, polvo, etc) y al desgaste provocado por la carga y la velocidad de funcionamiento. De esta forma, la duración puede determinarse en los ensayos de ciclo de vida del reductor, observando en qué momento se produce la primera avería.

Carga axial y radial en rodamientos

Dentro de los sistemas de transmisión, cuando sus componentes transmiten el movimiento se genera cargas radiales y cargas axiales en el extremo del eje se deben verificar. Los rodamientos son importantes ya que ayudan a que el eje soporte tanto cargas radiales, como axiales, o la combinación de ambas; siempre evitando que se excedan unos límites marcados por los fabricantes de reductores.

• Carga axial: Fuerza que se produce paralela al eje

• Carga radial: Fuerza que se produce perpendicular al eje

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