Principio de funcionamiento de un rodamiento de bolas; los puntos rojos muestran la dirección de rotación.Un rodamiento de bolas de contacto angular de cuatro puntos
El propósito de un rodamiento de bolas es reducir la fricción rotacional y soportar cargas radiales y axiales . Esto se logra utilizando al menos dos pistas para contener las bolas y transmitir las cargas a través de ellas. En la mayoría de las aplicaciones, una pista es estacionaria y la otra está unida al conjunto giratorio (por ejemplo, un cubo o un eje). Cuando una de las pistas del rodamiento gira, hace que las bolas también giren. Debido a que las bolas están rodando, tienen un coeficiente de fricción mucho menor que si dos superficies planas se deslizaran una contra la otra.
Los rodamientos de bolas tienden a tener una capacidad de carga menor para su tamaño que otros tipos de rodamientos de elementos rodantes debido a la menor área de contacto entre las bolas y las pistas. Sin embargo, pueden tolerar cierta desalineación de las pistas internas y externas.
Los diseños más comunes de rodamientos de bolas incluyen los de contacto angular, axiales, de ranura profunda y con pares precargados. Las bolas de los rodamientos de bolas también pueden configurarse de diversas maneras. Los rodamientos de bolas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, algunas de las cuales incluyen patinetas y bombas centrífugas.
Historia
Aunque los cojinetes se habían desarrollado desde la antigüedad, la primera patente moderna registrada sobre cojinetes de bolas fue otorgada a Philip Vaughan , un inventor y maestro herrero galés que creó el primer diseño de un cojinete de bolas en Carmarthen en 1794. Suyo fue el primer diseño moderno de cojinete de bolas, con la bola corriendo a lo largo de una ranura en el conjunto del eje. [1]
Jules Suriray , un mecánico de bicicletas parisino , diseñó el primer rodamiento de bolas de estilo radial en 1869, [2] que luego se instaló en la bicicleta ganadora conducida por James Moore en la primera carrera ciclista de ruta del mundo, París-Rouen , en noviembre de 1869. [3]
Diseños comunes
Precarga de un par de rodamientos en un conjunto de ruedas de un patín en línea
Existen varios diseños comunes de rodamientos de bolas, cada uno de los cuales ofrece distintas ventajas y desventajas en términos de rendimiento. Pueden estar hechos de muchos materiales diferentes, incluidos acero inoxidable , acero cromado y cerámica ( nitruro de silicio , Si3N4 ) . Un rodamiento de bolas híbrido es un rodamiento con bolas de cerámica y pistas de metal.
Contacto angular
Un rodamiento de bolas de contacto angular utiliza pistas asimétricas axialmente . Una carga axial pasa en línea recta a través del rodamiento, mientras que una carga radial toma una trayectoria oblicua que actúa para separar las pistas axialmente. Por lo tanto, el ángulo de contacto en la pista interior es el mismo que en la pista exterior. Los rodamientos de contacto angular soportan mejor las cargas combinadas (cargas tanto en dirección radial como axial) y el ángulo de contacto del rodamiento debe coincidir con las proporciones relativas de cada una. Cuanto mayor sea el ángulo de contacto (normalmente en el rango de 10 a 45 grados), mayor será la carga axial soportada, pero menor la carga radial. En aplicaciones de alta velocidad, como turbinas, motores a reacción y equipos de odontología, las fuerzas centrífugas generadas por las bolas cambian el ángulo de contacto en la pista interior y exterior. Las cerámicas como el nitruro de silicio se utilizan ahora con regularidad en dichas aplicaciones debido a su baja densidad (40% del acero). Estos materiales reducen significativamente la fuerza centrífuga y funcionan bien en entornos de alta temperatura. También tienden a desgastarse de manera similar al acero de los rodamientos, en lugar de agrietarse o romperse como el vidrio o la porcelana. La mayoría de las bicicletas utilizan rodamientos de contacto angular en los juegos de dirección porque las fuerzas sobre estos rodamientos se dan tanto en dirección radial como axial.
Axial
Un rodamiento de bolas axial o axial utiliza pistas de rodadura contiguas. Una carga axial se transmite directamente a través del rodamiento, mientras que una carga radial no soporta bien y tiende a separar las pistas de rodadura, por lo que una carga radial mayor puede dañar el rodamiento.
Ranura profunda
En un rodamiento radial de ranura profunda , las dimensiones de la pista son similares a las dimensiones de las bolas que se mueven en ella. Los rodamientos de ranura profunda soportan cargas más elevadas que los de ranura menos profunda. Al igual que los rodamientos de contacto angular, los rodamientos de ranura profunda soportan cargas tanto radiales como axiales, pero sin la posibilidad de elegir el ángulo de contacto para permitir la elección de la proporción relativa de estas capacidades de carga.
Pares precargados
Los tipos básicos de cojinetes mencionados anteriormente se aplican normalmente en un método de pares precargados , en el que dos cojinetes individuales se fijan rígidamente a lo largo de un eje giratorio para que queden enfrentados. Esto mejora el descentramiento axial al ocupar ( precargar ) la pequeña holgura necesaria entre las bolas y las pistas del cojinete. El emparejamiento también proporciona la ventaja de distribuir uniformemente las cargas, duplicando casi por completo la capacidad de carga total en comparación con un solo cojinete. Los cojinetes de contacto angular casi siempre se utilizan en pares opuestos: el diseño asimétrico de cada cojinete soporta cargas axiales en una sola dirección, por lo que se requiere un par opuesto si la aplicación exige soporte en ambas direcciones. La fuerza de precarga debe diseñarse y ensamblarse con cuidado, porque se deduce de la capacidad de fuerza axial de los cojinetes y puede dañarlos si se aplica en exceso. El mecanismo de emparejamiento puede simplemente enfrentar los cojinetes directamente o separarlos con una cuña, un buje o un elemento del eje.
Tipos de construcción
Wingqvist desarrolló un rodamiento de bolas autoalineableCojinete de bolas autoalineable de Wingqvist
Conrado
El rodamiento de bolas de estilo Conrad debe su nombre a su inventor, Robert Conrad, a quien se le concedió la patente británica 12.206 en 1903 y la patente estadounidense 822.723 en 1906. Estos rodamientos se ensamblan colocando el anillo interior en una posición excéntrica con respecto al anillo exterior, con los dos anillos en contacto en un punto, lo que da como resultado un gran espacio opuesto al punto de contacto. Las bolas se insertan a través del espacio y luego se distribuyen uniformemente alrededor del conjunto del rodamiento, lo que hace que los anillos se vuelvan concéntricos. El ensamblaje se completa colocando una jaula en las bolas para mantener sus posiciones relativas entre sí. Sin la jaula, las bolas eventualmente se desviarían de su posición durante el funcionamiento, lo que provocaría la falla del rodamiento. La jaula no soporta carga y solo sirve para mantener la posición de las bolas. Los rodamientos Conrad tienen la ventaja de que pueden soportar cargas radiales y axiales, pero tienen la desventaja de una menor capacidad de carga debido al número limitado de bolas que se pueden cargar en el conjunto del rodamiento. Probablemente el rodamiento de bolas industrial más conocido sea el estilo Conrad de ranura profunda. El rodamiento se utiliza en la mayoría de las industrias mecánicas.
Relleno de ranuras
En un rodamiento radial con ranuras rellenas , las pistas internas y externas tienen muescas en una cara de modo que cuando las muescas están alineadas, las bolas se pueden deslizar en la ranura resultante para ensamblar el rodamiento. Un rodamiento con ranuras rellenas tiene la ventaja de que se pueden ensamblar más bolas (incluso permitiendo un diseño de complemento completo ), lo que da como resultado una mayor capacidad de carga radial que un rodamiento Conrad de las mismas dimensiones y tipo de material. Sin embargo, un rodamiento con ranuras rellenas no puede soportar una carga axial significativa y las ranuras causan una discontinuidad en las pistas que puede tener un efecto pequeño pero adverso en la resistencia.
Carrera aliviada
Los rodamientos de bolas con pista de alivio se "alivian", como sugiere el nombre, al reducir el diámetro exterior del anillo interior en un lado o aumentar el diámetro interior del anillo exterior en un lado. Esto permite ensamblar una mayor cantidad de bolas en la pista interior o exterior y luego ajustarlas a presión sobre el alivio. A veces, el anillo exterior se calienta para facilitar el ensamblaje. Al igual que la construcción con ranuras rellenas, la construcción con pista de alivio permite una mayor cantidad de bolas que la construcción Conrad, hasta incluir el complemento completo, y el recuento de bolas adicional brinda una capacidad de carga adicional. Sin embargo, un rodamiento con pista de alivio solo puede soportar cargas axiales significativas en una dirección ("alejándose" de la pista de alivio).
Raza fracturada
Otra forma de colocar más bolas en un rodamiento de bolas radial es "fracturar" (cortar) radialmente uno de los anillos por completo, cargar las bolas, volver a ensamblar la parte fracturada y luego usar un par de bandas de acero para mantener juntas y alineadas las secciones del anillo fracturado. Nuevamente, esto permite colocar más bolas, incluido el complemento de bolas completo; sin embargo, a diferencia de las construcciones con ranuras rellenas o pistas aliviadas, puede soportar una carga axial significativa en cualquier dirección.
Filas
Existen dos diseños de hileras : rodamientos de una hilera y rodamientos de dos hileras . La mayoría de los rodamientos de bolas tienen un diseño de una hilera, lo que significa que hay una hilera de bolas de rodamiento. Este diseño funciona con cargas radiales y axiales. [4] Un diseño de doble hilera tiene dos hileras de bolas de rodamiento. Las ventajas de los rodamientos de doble hilera en comparación con los de una hilera incluyen que pueden soportar cargas radiales y axiales en ambas direcciones. Los rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera tienen un montaje empinado, que también puede soportar efectos de inclinación. Otras ventajas de los rodamientos de doble hilera son su rigidez y compacidad. Su desventaja es que necesitan una mejor alineación que los rodamientos de una hilera.
Con bridas
Los rodamientos con una brida en el anillo exterior simplifican la ubicación axial. La carcasa de dichos rodamientos puede constar de un orificio pasante de diámetro uniforme, pero la cara de entrada de la carcasa (que puede ser la cara exterior o interior) debe mecanizarse de manera verdaderamente perpendicular al eje del orificio. Sin embargo, la fabricación de dichas bridas es muy costosa. Una disposición más rentable del anillo exterior del rodamiento, con beneficios similares, es una ranura para anillo elástico en uno o ambos extremos del diámetro exterior. El anillo elástico asume la función de una brida.
Enjaulado
Las jaulas se utilizan normalmente para asegurar las bolas en un rodamiento de bolas de estilo Conrad. En otros tipos de construcción pueden reducir la cantidad de bolas según la forma específica de la jaula y, por lo tanto, reducir la capacidad de carga. Sin jaulas, la posición tangencial se estabiliza mediante el deslizamiento de dos superficies convexas una sobre la otra. Con una jaula, la posición tangencial se estabiliza mediante el deslizamiento de una superficie convexa en una superficie cóncava coincidente, lo que evita abolladuras en las bolas y tiene una fricción menor. Los rodamientos de rodillos enjaulados fueron inventados por John Harrison a mediados del siglo XVIII como parte de su trabajo sobre cronógrafos. [5]
Rodamientos de bolas híbridos que utilizan bolas de cerámica
Las bolas de cerámica pueden pesar hasta un 40% menos que las de acero, dependiendo del tamaño y el material. Esto reduce la carga centrífuga y el deslizamiento, por lo que los rodamientos híbridos de cerámica pueden funcionar entre un 20% y un 40% más rápido que los rodamientos convencionales. Esto significa que la ranura de la pista exterior ejerce menos fuerza hacia adentro contra la bola a medida que gira el rodamiento. Esta reducción de la fuerza reduce la fricción y la resistencia a la rodadura. Las bolas más ligeras permiten que el rodamiento gire más rápido y utiliza menos energía para mantener su velocidad. Las bolas de cerámica suelen ser más duras que la pista. Debido al desgaste, con el tiempo formarán una ranura en la pista. Esto es preferible a que las bolas se desgasten, lo que las dejaría con posibles puntos planos que perjudicarían significativamente el rendimiento. Si bien los rodamientos híbridos de cerámica utilizan bolas de cerámica en lugar de las de acero, están construidos con anillos internos y externos de acero; de ahí la designación híbrida . Si bien el material cerámico en sí es más fuerte que el acero, también es más rígido, lo que genera mayores tensiones en los anillos y, por lo tanto, una menor capacidad de carga. Las bolas de cerámica son aislantes eléctricas, lo que puede evitar fallas por "arco eléctrico" si se debe pasar corriente a través del rodamiento. Las bolas de cerámica también pueden ser eficaces en entornos en los que no se dispone de lubricación (como en aplicaciones espaciales). En algunos entornos, solo se utiliza una fina capa de cerámica sobre un cojinete de bolas de metal.
Cojinetes totalmente cerámicos
Estos rodamientos utilizan bolas y pistas de cerámica. Son resistentes a la corrosión y rara vez requieren lubricación, si es que la necesitan. Debido a la rigidez y dureza de las bolas y la pista, estos rodamientos son ruidosos a altas velocidades. La rigidez de la cerámica hace que estos rodamientos sean frágiles y propensos a agrietarse bajo carga o impacto. Debido a que tanto las bolas como las pistas tienen una dureza similar, el desgaste puede provocar que tanto las bolas como las pistas se descascarillen a altas velocidades, lo que puede provocar chispas.
Autoalineación
Los rodamientos de bolas autoalineables, como el rodamiento Wingqvist que se muestra en la imagen, están construidos con el anillo interior y el conjunto de bolas contenidos dentro de un anillo exterior que tiene una pista esférica. Esta construcción permite que el rodamiento tolere una pequeña desalineación angular resultante de deflexiones del eje o de la carcasa o de un montaje inadecuado. El rodamiento se utilizó principalmente en disposiciones de rodamientos con ejes muy largos, como ejes de transmisión en fábricas textiles. [6] Un inconveniente de los rodamientos de bolas autoalineables es una capacidad de carga limitada, ya que la pista exterior tiene una osculación muy baja (su radio es mucho mayor que el radio de la bola). Esto condujo a la invención del rodamiento de rodillos esféricos , que tiene un diseño similar, pero utiliza rodillos en lugar de bolas. El rodamiento axial de rodillos esféricos es otra invención derivada de los hallazgos de Wingqvist .
Condiciones de funcionamiento
Esperanza de vida
La vida útil calculada de un rodamiento se basa en la carga que soporta y su velocidad de funcionamiento. La vida útil estándar de un rodamiento que se puede utilizar en la industria es inversamente proporcional a la carga del rodamiento elevada al cubo. [ cita requerida ] La carga máxima nominal de un rodamiento es para una vida útil de 1 millón de rotaciones, que a 50 Hz (es decir, 3000 RPM) es una vida útil de 5,5 horas de trabajo. El 90% de los rodamientos de ese tipo tienen al menos esa vida útil, y el 50% de los rodamientos tienen una vida útil al menos 5 veces más larga. [7]
El cálculo de la vida útil estándar de la industria se basa en el trabajo de Lundberg y Palmgren realizado en 1947. La fórmula supone que la vida útil está limitada por la fatiga del metal y que la distribución de la vida útil se puede describir mediante una distribución de Weibull . Existen muchas variaciones de la fórmula que incluyen factores para las propiedades del material, la lubricación y la carga. La factorización de la carga puede verse como una admisión tácita de que los materiales modernos demuestran una relación diferente entre la carga y la vida útil de la que determinaron Lundberg y Palmgren. [7]
Modos de falla
Si un rodamiento no gira, la carga máxima está determinada por la fuerza que provoca la deformación plástica de los elementos o pistas de rodadura. Las hendiduras causadas por los elementos pueden concentrar las tensiones y generar grietas en los componentes. La carga máxima para rodamientos que no giran o que giran muy lentamente se denomina carga máxima "estática". [7]
Además, si un rodamiento no gira, las fuerzas oscilantes que actúan sobre él pueden causar daños por impacto en la pista del rodamiento o en los elementos rodantes, lo que se conoce como Brinelling . Una segunda forma menor, llamada Brinelling falso, se produce si el rodamiento solo gira en un arco corto y empuja el lubricante hacia afuera de los elementos rodantes.
Para un rodamiento giratorio, la capacidad de carga dinámica indica la carga que el rodamiento soporta en 1.000.000 de ciclos.
Si un rodamiento está girando, pero experimenta una carga pesada que dura menos de una revolución, se debe utilizar la carga máxima estática en los cálculos, ya que el rodamiento no gira durante la carga máxima. [7]
Si se aplica un par de torsión lateral a un rodamiento radial de ranura profunda, los elementos rodantes ejercen una fuerza desigual en forma de elipse sobre el anillo exterior, que se concentra en dos regiones en lados opuestos del anillo exterior. Si el anillo exterior no es lo suficientemente fuerte, o si no está suficientemente reforzado por la estructura de soporte, el anillo exterior se deformará y adoptará una forma ovalada debido a la tensión del par de torsión lateral, hasta que el espacio sea lo suficientemente grande como para que los elementos rodantes escapen. A continuación, el anillo interior se sale y el rodamiento colapsa estructuralmente.
Un par de torsión lateral en un rodamiento radial también aplica presión a la jaula que mantiene los elementos rodantes a distancias iguales, debido a que los elementos rodantes intentan deslizarse juntos en el lugar donde se produce el par de torsión lateral más alto. Si la jaula colapsa o se rompe, los elementos rodantes se agrupan, el anillo interior pierde soporte y puede salirse del centro.
Carga máxima
En general, la carga máxima sobre un rodamiento de bolas es proporcional al diámetro exterior del rodamiento multiplicado por el ancho del rodamiento (donde el ancho se mide en dirección del eje). [7]
Los rodamientos tienen valores nominales de carga estática. Estos se basan en no exceder una cierta cantidad de deformación plástica en la pista de rodadura. Estos valores nominales pueden superarse en gran medida para ciertas aplicaciones.
Lubricación
Para que un rodamiento funcione correctamente, necesita lubricarse. En la mayoría de los casos, el lubricante se basa en el efecto elastohidrodinámico (por aceite o grasa), pero para trabajar a temperaturas extremas, también existen rodamientos lubricados en seco .
Para que un rodamiento tenga su vida útil nominal con su carga máxima nominal, debe estar lubricado con un lubricante (aceite o grasa) que tenga al menos la viscosidad dinámica mínima (generalmente indicada con la letra griega ) recomendada para ese rodamiento. [7]
La viscosidad dinámica recomendada es inversamente proporcional al diámetro del cojinete. [7]
La viscosidad dinámica recomendada disminuye con la frecuencia de rotación. Como indicación aproximada: para menos de 3000 RPM , la viscosidad recomendada aumenta con un factor de 6 para una disminución de la velocidad de un factor de 10, y para más de 3000 RPM , la viscosidad recomendada disminuye con un factor de 3 para un aumento de la velocidad de un factor de 10. [7]
Para un rodamiento donde el promedio del diámetro exterior del rodamiento y el diámetro del orificio del eje es de 50 mm , y que gira a 3000 RPM , la viscosidad dinámica recomendada es de 12 mm 2 /s . [7]
Téngase en cuenta que la viscosidad dinámica del aceite varía considerablemente con la temperatura: un aumento de temperatura de 50 a 70 °C hace que la viscosidad disminuya en un factor de 10. [7]
Si la viscosidad del lubricante es superior a la recomendada, la vida útil del rodamiento aumenta, aproximadamente proporcional a la raíz cuadrada de la viscosidad. Si la viscosidad del lubricante es inferior a la recomendada, la vida útil del rodamiento disminuye, y en qué medida depende del tipo de aceite que se utilice. Para los aceites con aditivos EP ('presión extrema'), la vida útil es proporcional a la raíz cuadrada de la viscosidad dinámica, al igual que lo era para una viscosidad demasiado alta, mientras que para los aceites ordinarios la vida útil es proporcional al cuadrado de la viscosidad si se utiliza una viscosidad inferior a la recomendada. [7]
La lubricación se puede realizar con una grasa, que tiene la ventaja de que la grasa normalmente se mantiene dentro del rodamiento y libera el aceite lubricante a medida que las bolas lo comprimen. Proporciona una barrera protectora para el metal del rodamiento contra el medio ambiente, pero tiene la desventaja de que esta grasa debe reemplazarse periódicamente y la carga máxima del rodamiento disminuye (porque si el rodamiento se calienta demasiado, la grasa se derrite y se sale del rodamiento). El tiempo entre reemplazos de grasa disminuye muy fuertemente con el diámetro del rodamiento: para un rodamiento de 40 mm , la grasa debe reemplazarse cada 5000 horas de trabajo, mientras que para un rodamiento de 100 mm debe reemplazarse cada 500 horas de trabajo. [7]
La lubricación también se puede realizar con aceite, que tiene la ventaja de una mayor carga máxima, pero necesita alguna forma de mantener el aceite en el cojinete, ya que normalmente tiende a agotarse. Para la lubricación con aceite, se recomienda que para aplicaciones donde el aceite no se calienta más de 50 °C , el aceite se reemplace una vez al año, mientras que para aplicaciones donde el aceite no se calienta más de 100 °C , el aceite se debe reemplazar 4 veces al año. Para los motores de automóviles, el aceite se calienta a 100 °C , pero el motor tiene un filtro de aceite para mantener la calidad del aceite; por lo tanto, el aceite generalmente se cambia con menos frecuencia que el aceite en los cojinetes. [7]
Si el rodamiento se utiliza en condiciones de oscilación, se debe preferir la lubricación con aceite. [8] Si es necesaria la lubricación con grasa, la composición debe adaptarse a los parámetros que se dan. Si es posible, se deben preferir las grasas con una alta tasa de sangrado y una baja viscosidad del aceite base. [9]
Dirección de carga
La mayoría de los cojinetes están diseñados para soportar cargas perpendiculares al eje ("cargas radiales"). Si también pueden soportar cargas axiales y, en caso afirmativo, en qué medida, depende del tipo de cojinete. Los cojinetes de empuje (que se encuentran comúnmente en los lazy susans ) están diseñados específicamente para cargas axiales. [7]
Para los rodamientos de bolas de ranura profunda de una sola hilera, la documentación de SKF dice que la carga axial máxima es aproximadamente el 50% de la carga radial máxima, pero también dice que los rodamientos "livianos" y/o "pequeños" pueden soportar cargas axiales que son el 25% de la carga radial máxima. [7]
En el caso de los rodamientos de bolas de contacto de borde de una sola hilera, la carga axial puede ser aproximadamente 2 veces la carga radial máxima, y en el caso de los rodamientos cónicos, la carga axial máxima es entre 1 y 2 veces la carga radial máxima. [7]
A menudo, los rodamientos de bolas de estilo Conrad presentan un truncamiento de la elipse de contacto bajo carga axial. Esto significa que el diámetro interior del anillo exterior es lo suficientemente grande o el diámetro exterior del anillo interior es lo suficientemente pequeño como para reducir el área de contacto entre las bolas y la pista de rodadura. Cuando este es el caso, puede aumentar significativamente las tensiones en el rodamiento, invalidando a menudo las reglas generales sobre las relaciones entre la capacidad de carga radial y axial. Con tipos de construcción distintos a los Conrad, se puede reducir aún más el diámetro interior del anillo exterior y aumentar el diámetro exterior del anillo interior para protegerse contra esto.
Si hay cargas axiales y radiales, se pueden sumar vectorialmente para obtener la carga total sobre el rodamiento, que en combinación con la carga máxima nominal se puede utilizar para predecir la vida útil. [7] Sin embargo, para predecir correctamente la vida útil nominal de los rodamientos de bolas, se debe utilizar la norma ISO/TS 16281 con la ayuda de un software de cálculo.
Cómo evitar cargas axiales indeseables
La parte de un rodamiento que gira (ya sea el orificio del eje o la circunferencia exterior) debe estar fija, mientras que para una parte que no gira esto no es necesario (por lo que se puede permitir que se deslice). Si un rodamiento se carga axialmente, ambos lados deben estar fijos. [7]
Si un eje tiene dos cojinetes y la temperatura varía, el eje se contrae o se expande, por lo que no es admisible que ambos cojinetes estén fijados por ambos lados, ya que la expansión del eje ejercería fuerzas axiales que destruirían dichos cojinetes. Por lo tanto, al menos uno de los cojinetes debe poder deslizarse. [7]
Un 'ajuste de deslizamiento libre' es aquel en el que hay al menos un espacio libre de 4 μm, presumiblemente porque la rugosidad de la superficie de una superficie hecha en un torno normalmente está entre 1,6 y 3,2 μm. [7]
Adaptar
Los rodamientos pueden soportar su carga máxima solo si las piezas acopladas tienen el tamaño adecuado. Los fabricantes de rodamientos proporcionan tolerancias para el ajuste del eje y la carcasa para que esto se pueda lograr. También se pueden especificar el material y la dureza . [7]
Los accesorios que no pueden deslizarse se fabrican con diámetros que impiden el deslizamiento y, en consecuencia, las superficies de contacto no se pueden colocar en posición sin aplicar fuerza. En el caso de los cojinetes pequeños, lo mejor es hacerlo con una prensa, ya que golpear con un martillo daña tanto el cojinete como el eje, mientras que en el caso de los cojinetes grandes, las fuerzas necesarias son tan grandes que no hay otra alternativa que calentar una pieza antes del montaje, de modo que la expansión térmica permita un ajuste deslizante temporal. [7]
Evitar cargas de torsión
Si un eje está soportado por dos cojinetes y las líneas centrales de rotación de estos cojinetes no son las mismas, se ejercen grandes fuerzas sobre el cojinete, lo que puede destruirlo. Es aceptable una pequeña cantidad de desalineación, y la magnitud de la misma depende del tipo de cojinete. En el caso de los cojinetes que están diseñados específicamente para ser "autoalineables", la desalineación aceptable es de entre 1,5 y 3 grados de arco. Los cojinetes que no están diseñados para ser autoalineables pueden aceptar una desalineación de solo 2 a 10 minutos de arco (0,033-0,166 grados). [7]
Aplicaciones
Un rodamiento de bolas para ruedas de patineta con una jaula de plástico.
En general, los rodamientos de bolas se utilizan en la mayoría de las aplicaciones que implican piezas móviles. Algunas de estas aplicaciones tienen características y requisitos específicos:
En el campo de la relojería , la empresa Jean Lassale diseñó un movimiento de reloj que utilizaba cojinetes de bolas para reducir el grosor del movimiento. Al utilizar bolas de 0,20 mm, el calibre 1200 tenía solo 1,2 mm de grosor, lo que lo convierte en el movimiento de reloj mecánico más fino. [10]
Los cojinetes aeroespaciales se utilizan en muchas aplicaciones en aeronaves comerciales, privadas y militares, incluidas poleas, cajas de cambios y ejes de motores a reacción . Los materiales incluyen acero para herramientas M50 (AMS6491), acero al cromo-carbono (AMS6444), AMS5930 resistente a la corrosión, acero inoxidable 440C, nitruro de silicio (cerámica) y 440C revestido con carburo de titanio .
Una rueda de patineta contiene dos cojinetes, que están sujetos a cargas axiales y radiales variables en el tiempo. El cojinete más utilizado es el 608-2Z (un cojinete de bolas de ranura profunda de la serie 60 con un diámetro interior de 8 mm).
Muchos yo-yos , desde los de nivel principiante hasta los de nivel profesional o de competición, incorporan cojinetes de bolas.
Muchos juguetes fidget spinner utilizan múltiples cojinetes de bolas para agregar peso y permitir que el juguete gire.
Cojinetes de ejes de locomotoras de ferrocarril . Acción de las bielas laterales de las locomotoras de vapor de alta velocidad más nuevas antes de que los ferrocarriles se convirtieran en motores diésel.
Designación
El tamaño de la bola aumenta a medida que aumenta la serie, para cualquier diámetro interior o exterior (no ambos). Cuanto más grande sea la bola, mayor será la capacidad de carga. Las series 200 y 300 son las más comunes. [4]
^ "Rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera". Archivado desde el original el 11 de mayo de 2013.
^ Ver:
Suriray, "Perfectionnements dans les vélocipèdes" (Mejoras en bicicletas), patente francesa núm. 86.680, publicado: 2 de agosto de 1869, Bulletin des lois de la République française (1873), serie 12, vol. 6, página 647.
Louis Baudry de Saunier, Histoire générale de la vélocipédie [Historia general del ciclismo] (París, Francia: Paul Ollendorff, 1891), páginas 62–63.
^ Historia de la bicicleta, cronología del crecimiento del ciclismo y el desarrollo de la tecnología de la bicicleta, por David Mozer. Ibike.org. Consultado el 1 de septiembre de 2012.
^ ab Brumbach, Michael E.; Clade, Jeffrey A. (2003), Mantenimiento industrial, Cengage Learning, págs. 112-113, ISBN978-0-7668-2695-3.
^ Sobel, Dava (1995). Longitude . Londres: Fourth Estate. pág. 103. ISBN0-00-721446-4Un nuevo dispositivo antifricción que Harrison desarrolló para el H-3 sobrevive hasta nuestros días: ... cojinetes de bolas enjaulados .
^ "Fabricación y ventas". SKF. Archivado desde el original el 8 de abril de 2014. Consultado el 5 de diciembre de 2013 .
^ Maruyama, Taisuke; Saitoh, Tsuyoshi; Yokouchi, Atsushi (4 de mayo de 2017). "Diferencias en los mecanismos de reducción del desgaste por frotamiento entre lubricación con aceite y grasa". Tribology Transactions . 60 (3): 497–505. doi :10.1080/10402004.2016.1180469. ISSN 1040-2004. S2CID 138588351.
^ Schwack, Fabian; Bader, Norbert; Leckner, Johan; Demaille, Claire; Poll, Gerhard (15 de agosto de 2020). "Un estudio de lubricantes de grasa en condiciones de cojinetes de paso de turbinas eólicas". Wear . 454–455: 203335. doi : 10.1016/j.wear.2020.203335 . ISSN 0043-1648.
