Guía de rodamientos de contacto angular: tipos, aplicaciones y precarga

Rodamientos de contacto angularson esenciales en aplicaciones de alta velocidad y alta precisión.

Resultan especialmente adecuados para husillos de máquinas herramienta, equipos aeroespaciales y maquinaria de precisión.

Su diseño específico permite que los rodamientos mantengan una elevada rigidez y estabilidad bajo cargas pesadas.

Esta guía aborda los principales tipos, las aplicaciones más habituales, los métodos de precarga y recomendaciones prácticas de selección para ayudarle a elegir el rodamiento adecuado para su aplicación.

¿Qué es un rodamiento de contacto angular?

Los rodamientos de contacto angular sonrodamientos de bolasen los que las pistas de rodadura del aro interior y del aro exterior están dispuestas con un ángulo entre sí.

Este diseño permite que el rodamiento soporte tantocargas radiales y axialesen una sola dirección.

Además, permite operar a altas velocidades y mantener una elevada precisión.

Una de las principales ventajas de los rodamientos de bolas de contacto angular es su capacidad para soportar cargas axiales.

Esta capacidad aumenta a medida que se incrementa el ángulo de contacto del rodamiento de bolas.

Componentes básicos de los rodamientos de contacto angular

• Aro exterior

• Aro interior

• Pista de rodadura interior

• Pista de rodadura exterior

• Bolas

• Jaula

Cómo funcionan los rodamientos de contacto angular

Ángulo de contacto

El ángulo de contacto es una característica fundamental de los rodamientos de contacto angular.

Se refiere al ángulo formado por la línea que une los puntos de contacto de la bola con las pistas de rodadura.

Esta línea se compara con otra línea perpendicular al eje del rodamiento. (Normalmente 15°, 25°, 30°, 40°)

El ángulo de contacto del rodamiento determina cómo soporta las cargas axiales.

Trayectoria de transmisión de carga

Bajo carga, la fuerza se transmite a través de las bolas a lo largo del ángulo de contacto, pasando de una pista de rodadura a la otra.

Esto permite que el rodamiento de bolas de contacto angular soporte cargas axiales y radiales.

Así mejora la capacidad de adaptación a la carga, la estabilidad y la precisión durante el giro.

Tipos de rodamientos de contacto angular

Rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera

Características:

• Mayor capacidad de carga

• Funcionamiento suave y estable

• Instalación sencilla con compatibilidad universal

Rodamiento de bolas de contacto angular de una hilera:7200 BECBP

Aplicaciones de alta rigidez:

• Compresores

• Sistemas de manipulación de materiales

• Enfriadoras de tornillo

• Bombas industriales y bombas de uso general

• Cabrestantes de elevador

• Motores eléctricos

Nota

Rodamientos de contacto angular en miniaturason versiones compactas y de alta precisión de los rodamientos de contacto angular estándar de una hilera.

Los rodamientos de contacto angular suelen tener diámetros de agujero inferiores a10 mmy están optimizados para aplicaciones con espacio limitado y exigencias críticas de precisión.

Rodamientos rígidos de bolas de contacto angular apareados/duplex

Los rodamientos rígidos de bolas de contacto angular duplex, también denominados rodamientos de contacto angular apareados, se suministran como pares de precisión.

Pueden soportar cargas combinadas y configuraciones de montaje específicas. A continuación se presentan tres tipos habituales:

En O (DB)

Los rodamientos de contacto angular dispuestos en O presentan las siguientes características:

• Soportan cargas radiales y axiales en ambos sentidos. Admiten cargas axiales procedentes de ambas direcciones, aunque cada una es soportada por un solo rodamiento.

• La gran distancia entre los centros de carga proporciona una elevada capacidad para soportar momentos.

• Solo permiten un reducido grado de desalineación.

• Ofrecen una configuración de rodamiento de alta rigidez.

• Resisten momentos de inclinación o de vuelco.

• Los trayectos de carga se proyectan hacia el exterior desde el eje del rodamiento.

En X (DF)

Los rodamientos de contacto angular dispuestos en X se caracterizan por:

• Soportan cargas radiales y axiales en ambos sentidos, y cada carga axial es soportada por un único rodamiento

• Reducen la capacidad de carga por momento debido a la menor distancia entre los centros de carga

• Permiten una mayor desalineación en comparación con las disposiciones en O

• Ofrecen una rigidez inferior a la de las configuraciones en O

• Las trayectorias de carga convergen hacia la línea central del eje del rodamiento

En tándem (DT)

Los rodamientos de contacto angular montados en tándem ofrecen ventajas como las siguientes:

• Se utiliza cuando la capacidad de carga de un solo rodamiento resulta insuficiente.

• Distribuye por igual las cargas radiales y axiales entre los rodamientos.

• Presenta trayectorias de carga en paralelo.

• Admite cargas axiales en un solo sentido.

• Si las cargas axiales actúan en ambos sentidos, debe incorporarse un tercer rodamiento, dispuesto en oposición al par en tándem.

Rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera

Unrodamiento de bolas de contacto angular de doble hileraestá compuesto por dos rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera.

Estos rodamientos de contacto angular se disponen en montaje espalda con espalda dentro de un solo conjunto.

Características principales:

• Requiere menos espacio axial de montaje

• Ofrece una alternativa compacta a los rodamientos de contacto angular de una hilera montados espalda con espalda, que requieren mayor espacio axial

• Soporta cargas radiales y axiales en ambos sentidos

• Soporta momentos de inclinación o vuelco

• Ofrece una configuración de rodamiento de alta rigidez

Aplicaciones:

• Motores eléctricos

• Bombas y compresores

• Husillos de máquinas herramienta

• Cajas de engranajes

• Transportadores y AGV

• Industria textil

Rodamiento rígido de bolas de doble hilera con contacto angular:3200 ATN9

Rodamientos rígidos de bolas de doble hilera condiseños sellados y con blindajeofrecen una protección superior, mayor durabilidad y fiabilidad en aplicaciones exigentes.

Se suministran con sellos de goma o con blindajes metálicos, según los requisitos de la aplicación.

Los sellos de goma son adecuados para entornos húmedos y polvorientos, mientras que los blindajes metálicos ofrecen su mejor desempeño en condiciones limpias y de alta velocidad.

Rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto

Rodamiento de bolas de cuatro puntos de contactopresenta un ángulo de contacto de 30° y un diseño de aro interior partido.

cuando se someten a cargas radiales, las bolas establecen un contacto de cuatro puntos con los aros interior y exterior.

Este diseño exclusivo permite que un solo rodamiento soporte cargas axiales en ambos sentidos.

Bajo cargas axiales puras o elevadas, la carga se reparte entre dos puntos de contacto, de forma similar a los rodamientos de contacto angular estándar.

Rodamiento de bolas de cuatro puntos de contacto:QJ 202 N2MA

Características:

• Admite cargas axiales en ambos sentidos

• Diseño axial compacto

• Mayor capacidad de carga

• Estructura separable práctica

• Lubricación optimizada

• Manipulación sencilla

Aplicaciones:

• Transmisiones para tractores

• Reductores para robots

• Servomotores

• Unidades de engranajes industriales

• Aplicaciones aeroespaciales

Para una comparación más detallada de estas tres configuraciones, consulterodamientos de una hilera frente a rodamientos de dos hileras y rodamientos de contacto de cuatro puntos.

Cómo seleccionar rodamientos de contacto angular

La selección de rodamientos de contacto angular requiere considerar cuidadosamente diversos parámetros de aplicación.

Entre ellos figuran la velocidad, la dirección de la carga y los requisitos de rigidez.

También son importantes otros factores, como el ángulo de contacto, los materiales y las disposiciones de apareamiento.

Determine los parámetros básicos de la aplicación

• Velocidad de operación objetivo (rpm)

• Tipo de carga

• Rigidez requerida

• Restricciones dimensionales

• Limitaciones de espacio

• Entorno de operación

Comprender los límites de velocidad

Tres tipos de definiciones de velocidad

• Velocidad límite: Velocidad teórica máxima que un rodamiento puede alcanzar en condiciones ideales: lubricación, carga y alineación óptimas.

• Velocidad de referencia: límite superior recomendado para una operación estable a largo plazo en condiciones normales de funcionamiento.

• Velocidad real de operación: velocidad de giro del equipo en condiciones normales.

Tabla de referencia de velocidad recomendada

Consejo: Al seleccionar los rodamientos, asegúrese de que la velocidad de referencia sea ≥ la velocidad objetivo, manteniendo un margen de seguridad del 10-30%.

Factores que afectan la velocidad de referencia

• Disposición en pares de rodamientos

• Tipo de precarga

• Método de lubricación

• Material de la jaula

Comprender los requisitos de carga

• Los rodamientos de contacto angular admiten cargas radiales y axiales combinadas, por lo que resultan idóneos para aplicaciones de alta rigidez o con cargas múltiples.

• Los rodamientos de contacto angular de una hilera soportan fuerzas axiales en un solo sentido. Para absorber esfuerzos en ambos sentidos, suelen montarse en pareja, en configuraciones DB (espalda con espalda) o DF (cara a cara).

• Los rodamientos de doble hilera y los rodamientos de contacto de cuatro puntos pueden soportar directamente fuerzas axiales en ambos sentidos. Se emplean con frecuencia en aplicaciones que requieren una posición axial precisa o que soportan elevadas cargas de empuje.

• Para aplicaciones de carga elevada, se recomienda seleccionar rodamientos con un gran ángulo de contacto, como 40°. Las configuraciones de varias hileras también son eficaces para aumentar la capacidad de carga.

Seleccione el ángulo de contacto adecuado

Los distintos ángulos de contacto se adaptan a diferentes requisitos de velocidad y carga axial.

Consulte la tabla siguiente como guía inicial de selección.

Al seleccionar rodamientos, también es importante verificar los códigos de ángulo utilizados por las distintas marcas. (p. ej., el rodamiento de contacto angular NSK A5 = 25°).

Seleccione materiales y jaulas

Considere la precarga en la selección

En aplicaciones de alta velocidad y alta precisión, como husillos y servomotores, la precarga es un factor importante a considerar.

Contribuye a aumentar la rigidez y a reducir la vibración. La precarga debe evaluarse cuidadosamente durante el proceso de selección del rodamiento.

La precarga está estrechamente relacionada con el ángulo de contacto y con la disposición de apareamiento de los rodamientos.

El método específico de precarga —por ejemplo, mediante resortes o separadores— suele definirse durante la instalación.

Depende de las condiciones de operación y de los requisitos de desempeño de la aplicación.

Seleccione la disposición de rodamientos (DB/DF/DT)

Materiales de los rodamientos de contacto angular

Materiales para anillos y elementos rodantes

Acero al cromo

Calidades estándar:

Características:

• Alta dureza y elevada resistencia al desgaste

• Buena maquinabilidad.

• Adecuado para la mayoría de las aplicaciones industriales estándar.

Aplicaciones típicas:

• Rodamientos para motores eléctricos y sistemas de transmisión de maquinaria general.

• Máquinas-herramienta, transmisiones automotrices y componentes rotativos de alta velocidad.

• Rodamientos para diversos equipos industriales.

Diversos aceros aleados (tratados mediante nitruración y otros procesos)

Materiales de referencia:

• X30CrMoN15-1 (X30)

• Cronidur 30 (acero inoxidable nitrurado)

Características:

• La capa nitrurada mejora la dureza superficial y prolonga la vida útil;

• Excelente resistencia a la fatiga y al desgaste;

• Funciona de forma estable en temperaturas extremas (de -70°C a +250°C).

Aplicaciones típicas:

• Sector aeroespacial e instrumentos de precisión.

• Rodamientos para husillos de alta velocidad y giróscopos aeroespaciales.

• Equipos militares, de energía nuclear y de detección.

Acero inoxidable

Modelos habituales:

AISI 440C, AISI 316L, AISI 304

Características:

• Buena resistencia a la corrosión y al óxido

• Adecuado para entornos húmedos, de alta humedad o con presencia de agentes químicos

• Dureza ligeramente inferior en comparación con GCr15, ideal para aplicaciones de carga ligera a media

Aplicaciones típicas:

• Equipos médicos e instrumentos de laboratorio

• Maquinaria para procesamiento de alimentos

• Equipos marinos, sistemas de limpieza

Cerámica

Características: alta dureza, bajo coeficiente de fricción, excelente resistencia a la corrosión y buen desempeño a altas temperaturas.

• Cerámica híbrida: Se utiliza habitualmente en maquinaria de alta velocidad y precisión, como en aplicaciones aeroespaciales y automotrices.

• Rodamientos de cerámica completa: Adecuados para entornos de alta temperatura, vacío o con presencia de agentes químicamente corrosivos.

JaulaMateriales

Montaje y precarga de rodamientos de contacto angular

Conceptos básicos de la precarga

Precargase refiere a aplicar previamente una pequeña carga al rodamiento.

Esto se realiza antes de que el rodamiento de contacto angular esté sometido a cualquier carga externa.

De este modo, se garantiza que los elementos rodantes permanezcan en contacto con las pistas de rodadura.

Incluso cuando no actúan cargas externas, el rodamiento mantiene la estabilidad interna.

Función:

• Aumentar la rigidez

• Reducir las vibraciones

• Mejorar la precisión

• Mejorar la distribución de la carga

Métodos de precarga:

• Precarga constante: se logra mediante componentes como resortes o separadores para mantener una fuerza de precarga fija.

• Precarga variable: la precarga se ajusta en función de las condiciones de operación, normalmente mediante dispositivos mecánicos como calces o elementos de ajuste.

Métodos de instalación

Métodos de ajuste de la precarga

• Calces: arandelas delgadas utilizadas para ajustar la precarga mediante la adición o eliminación de láminas.

• Separadores: mantienen una distancia fija entre las partes del rodamiento para controlar la precarga.

• Resortes: proporcionan una precarga constante para mantener una presión uniforme en el rodamiento, y se colocan entre los anillos o entre el rodamiento y la carcasa.

• Arandelas cónicas: aplican precarga axial en rodamientos montados en pareja, con geometría inclinada para un ajuste preciso.

Consideraciones de montaje

• Al ajustar la precarga, es esencial evitar una restricción excesiva de los anillos del rodamiento. Esto puede provocar fricción excesiva, acumulación de calor y una falla prematura del rodamiento.

• Deben mantenerse una alineación correcta y una holgura adecuada para evitar una carga desigual sobre los elementos rodantes.

Recomendaciones de precarga

Rodamientos de contacto angular frente a rodamientos de bolas de ranura profunda

Para un análisis más detallado de cómo se comparan en la práctica estos dos tipos de rodamientos, consulterodamientos de bolas de ranura profunda frente a rodamientos de contacto angular.

Conclusión

Los rodamientos de contacto angular son fundamentales en aplicaciones de alta velocidad y alta precisión, ya que soportan simultáneamente cargas radiales y axiales.

La selección del rodamiento adecuado exige considerar la velocidad, la carga y las dimensiones.

Una vez definida la configuración, visite el sitio web del fabricante de rodamientos de bolas de contacto angular para verificar el modelo, las dimensiones y los métodos de montaje y confirmar la compatibilidad.

ContactoLily Bearinghoy.