Los rodamientos de rodillos cónicos son rodamientos de elementos rodantes que pueden soportar fuerzas axiales (es decir, son buenos rodamientos axiales ) así como fuerzas radiales.
Las pistas de rodadura de los anillos interior y exterior son segmentos de conos y los rodillos están ahusados de modo que las superficies cónicas de las pistas de rodadura y los ejes de los rodillos, si se proyectan, se encontrarían en un punto común sobre el eje principal del rodamiento. Esta geometría hace que el movimiento de los conos permanezca coaxial, sin movimiento deslizante entre las pistas de rodadura y el diámetro exterior de los rodillos.
Esta geometría cónica crea una superficie de contacto lineal que permite soportar mayores cargas que los rodamientos esféricos (de bolas), que tienen un punto de contacto. La geometría implica que las velocidades tangenciales de las superficies de cada uno de los rodillos son las mismas que las de sus pistas de rodadura a lo largo de toda la superficie de contacto y no se produce fricción diferencial.
Los rodillos están estabilizados y sujetos por una brida en el anillo interior, contra la que se desliza su extremo grande, lo que evita que los rodillos se salgan debido al "efecto semilla de calabaza" de su forma cónica.
Cuanto mayores sean los semiángulos de estos conos, mayor será la fuerza axial que puede soportar el rodamiento.
Los rodamientos de rodillos cónicos se pueden separar en un conjunto cónico y una copa. El conjunto cónico no separable consta del anillo interior, los rodillos y una jaula que retiene y separa uniformemente los rodillos. La copa es simplemente el anillo exterior. La holgura interna se establece durante el montaje mediante la posición axial del cono en relación con la copa, aunque son comunes las instalaciones precargadas sin holgura.
Los rodamientos de rodillos cónicos métricos siguen el sistema de designación definido por ISO 355.
El 23 de marzo de 1895, John Lincoln Scott, un granjero y carpintero de Wilmot, Indiana, solicitó una patente a la Oficina de Patentes de los Estados Unidos por su invención de un cojinete de rodillos que se ajustaba a "los ejes y cubos de carros, buggies u otros vehículos con ruedas". [1] El cojinete estaba compuesto por dos juegos de rodillos cilíndricos, uno de mayor diámetro que el otro, que se ajustaban a superficies planas mecanizadas en el eje cónico. En 1898, Henry Timken recibió una patente [2] para el cojinete de rodillos cónicos que utilizaba rodillos cónicos. En ese momento, Timken era un fabricante de carruajes en St. Louis y tenía tres patentes para resortes de carruajes. Sin embargo, fue su patente para cojinetes de rodillos cónicos la que permitió que su empresa tuviera éxito.
Los rodamientos de rodillos cónicos fueron un gran avance a finales del siglo XIX porque los rodamientos utilizados en los ejes de las ruedas no habían cambiado mucho desde la antigüedad. Consistían en un asiento cilíndrico en el bastidor y parte del eje encerrado en una caja que contenía un lubricante. Estos se llamaban cojinetes de deslizamiento y dependían del lubricante para formar un cojinete fluido . Sin una lubricación adecuada, [3] los cojinetes de deslizamiento fallarían debido al calor excesivo causado por la fricción. Timken pudo reducir significativamente la fricción en sus cojinetes de eje agregando elementos cónicos que realmente rodaban mientras transferían la carga de manera uniforme desde el eje hasta el bastidor a través de los anillos internos y externos de acero endurecido y los rodillos: su rodamiento de rodillos cónicos .
El rodamiento de rodillos cónicos, en combinación con lubricantes modernos, es extremadamente duradero y se utiliza casi universalmente en aplicaciones que involucran ejes giratorios y ejes de transmisión. La durabilidad del rodamiento es tal que estos ejes a menudo no requieren mantenimiento durante cientos de miles de kilómetros de funcionamiento.
En muchas aplicaciones, los rodamientos de rodillos cónicos se utilizan en pares consecutivos para que las fuerzas axiales puedan soportarse por igual en cualquier dirección.
Los pares de cojinetes de rodillos cónicos se utilizan en cojinetes de ruedas de automóviles y vehículos donde deben hacer frente simultáneamente a grandes fuerzas verticales (radiales) y horizontales (axiales). Los cojinetes de rodillos cónicos se utilizan comúnmente para aplicaciones de servicio pesado de velocidad moderada donde se requiere durabilidad. Las aplicaciones comunes en el mundo real son en agricultura, construcción y equipos de minería, combate de robots deportivos , sistemas de ejes, caja de cambios, motores y reductores de motores, eje de hélice, caja de grasa de ferrocarril, diferencial, turbinas eólicas, etc. Un cojinete de rodillos cónicos es una unidad que consta de pistas de rodadura cónicas (anillos interior y exterior) y rodillos cónicos. La construcción está destinada a cargas combinadas, como cargas axiales y radiales de doble acción. El eje del cojinete es donde las líneas proyectadas de la pista de rodadura se combinan en una ubicación común para mejorar el rodamiento, al tiempo que se reduce la fricción. La capacidad de carga se puede aumentar o disminuir dependiendo del ángulo de contacto que se aumenta o disminuye. Cuanto mayor sea el grado de ángulo, mayor será el ángulo de contacto. Se utilizan comúnmente en pares para un mejor manejo de la carga radial y, en algunas aplicaciones de servicio pesado, se pueden encontrar en dos o cuatro filas combinadas en una sola unidad.