Los rodamientos son componentes fundamentales en el ámbito de la mecánica, ya que permiten que los equipos rotativos funcionen con suavidad y eficiencia.
La precarga de un rodamiento es una estrategia de ingeniería orientada a optimizar su desempeño.
Pero ¿qué es exactamente la precarga de un rodamiento y por qué resulta tan importante?
En este artículo se explican los conceptos básicos de la precarga de rodamientos.
También analiza los beneficios y los efectos de la precarga sobre la vida útil y el rendimiento de los rodamientos en diversas aplicaciones.
Comprensión de la carga y la precarga del rodamiento
Antes de profundizar en los detalles de la precarga del rodamiento, conviene aclarar a qué nos referimos con carga del rodamiento.
¿Qué es la carga del rodamiento?
Carga del rodamiento se refiere a las fuerzas que actúan sobre un rodamiento durante su funcionamiento.
Estas fuerzas pueden ser estáticas o dinámicas.
La carga influye en el funcionamiento del rodamiento, en su vida útil y en su rendimiento.
Los rodamientos están diseñados para soportar cargas específicas; superar esos límites puede provocar una falla prematura.
¿Qué es la precarga del rodamiento?
La precarga del rodamiento es una fuerza que actúa entre los elementos rodantes y los aros del rodamiento.
Actúa sin carga externa y se comporta como una holgura interna negativa dentro del rodamiento.
Importancia de la precarga del rodamiento
La precarga del rodamiento puede eliminar la holgura en los rodamientos de bolas estándar, como los Rodamiento 608.
La mayoría de los rodamientos rígidos de bolas incorporan rodamientode rodamiento para permitir un movimiento libre.
Sin precarga, este espacio puede hacer que los elementos rodantes deslicen en lugar de rodar y puede provocar desalineación de las pistas.
La precarga mantiene en contacto los componentes del rodamiento, elimina holguras y aporta mayor rigidez al conjunto.
Ofrece varias ventajas, entre ellas:
Mayor rigidez y precisión
Al aplicar precarga a un rodamiento, se incrementa de forma efectiva su rigidez.
Esto resulta especialmente beneficioso en aplicaciones en las que la precisión de movimiento es crítica.
Un rodamiento con precarga mantiene una posición más estable, lo que mejora la precisión global del sistema.
Reducción de vibraciones y ruido
Las vibraciones pueden afectar negativamente el rendimiento del rodamiento.
La precarga reduce las vibraciones al mantener los componentes del rodamiento en contacto constante, lo que disminuye el ruido y prolonga la vida útil de la máquina.
Distribución óptima de la carga
La precarga ayuda a distribuir la carga de manera más uniforme entre los elementos rodantes.
Esta distribución uniforme puede prevenir un desgaste irregular, dando lugar a un rodamiento más fiable y duradero.
Desafíos de la precarga de rodamientos
Si bien la precarga de rodamientos aporta ventajas, su aplicación no está exenta de dificultades.
Una precarga incorrecta puede provocar aumento de la generación de calor, menor eficiencia y fallo prematuro.
Precarga excesiva: un valor demasiado alto genera fricción y calor excesivos, lo que daña el rodamiento lubricante e incluso el rodamiento. Esto puede ocasionar problemas de dilatación térmica, mayor par, fatiga y desgaste prematuro.
Precarga insuficiente: una precarga insuficiente provoca vibraciones, ruido y holgura excesivos en el conjunto del rodamiento. Ello deriva en un funcionamiento impreciso, fretting en las pistas de rodadura y un desgaste más rápido.
¿Qué nivel de precarga aplicar?
Elegir la precarga adecuada para un sistema de rodamientos es fundamental.
Depende de factores como el tamaño del rodamiento, la rigidez requerida, el par, la vida útil y las condiciones de carga.
Escenarios de precarga:
Fig. 1. Sin holgura o con ajuste por interferencia. Todos los elementos rodantes están sometidos a carga, lo que provoca desgaste y calor excesivos.
Fig. 2. Holgura estándar en estado libre. Baja rigidez, con deslizamiento o patinaje de los elementos rodantes.
Fig. 3. Precarga correcta aplicada. Garantiza rigidez del sistema, menor vibración y mayor vida útil del rodamiento.
Aplicar la precarga correcta es esencial para lograr un rendimiento óptimo, ya que aporta rigidez al sistema, reduce la vibración y prolonga la vida útil del rodamiento.
¿Cómo aplicar la precarga en un rodamiento?
La precarga de un rodamiento debe realizarse con precisión, ya que tanto la precarga insuficiente como la excesiva pueden generar problemas.
A continuación se presentan los métodos para aplicar precarga a los rodamientos:
Precarga fija
La precarga fija se obtiene fabricando el rodamiento con un valor predeterminado de fuerza aplicado internamente.
Esta precarga puede lograrse mediante un ligero desajuste dimensional de las pistas o mediante el uso de resortes.
La precarga fija se utiliza en aplicaciones con condiciones de servicio relativamente estables y previsibles.
Precarga ajustable
La precarga puede ajustarse según distintas necesidades, lo que aporta flexibilidad para diferentes aplicaciones.
El ajuste puede lograrse mediante técnicas como el uso de calces, tuercas roscadas o resortes ondulados.
La precarga ajustable resulta ideal cuando las condiciones de servicio son variables o no se conocen con precisión de antemano.
Tipos de precarga
Precarga radial
Aplicable a rodamientos de rodillos cilíndricospor su diseño.
Fig. 4 Aplicación de precarga radial en rodamientos de rodillos cilíndricos
Para rodamientos con agujero cónico:
Monte el aro interior sobre su asiento cónico.
Genere un ajuste por interferencia, expandiendo el aro interior hasta obtener la precarga necesaria.
Utilice galgas de juego interno para ajustar la precarga con precisión.
Precarga axial
Se utiliza para rodamientos axiales de bolas y rodamientos axiales de rodillos cilíndricos.
Rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera y rodamientos de rodillos cónicos requieren precarga axial. Deben montarse con un segundo rodamiento, en disposición espalda con espalda o cara a cara.
Rodamientos de bolas de ranura profunda también pueden someterse a precarga axial si presentan una mayor holgura radial interna (C3 o C4), de modo que se genere un ángulo de contacto.
Precarga en rodamientos de bolas de contacto angular
Los rodamientos de bolas de contacto angular requieren precarga para asegurar el contacto constante entre las bolas y las pistas de rodadura. Esto puede lograrse mediante:
Métodos de precarga
Desplazamiento axial:
Monte los rodamientos en conjuntos (espalda con espalda o cara a cara).
Fig. 5 Espalda con espalda
Fig. 6 Montaje cara a cara
Desplace axialmente uno de los anillos del rodamiento.
Tenga en cuenta el ajuste con interferencia y las condiciones de servicio.
Precarga por resorte:
Utilice resortes para aplicar una carga axial constante axial.
Compensa la dilatación térmica y mantiene la precarga.
No resulta idóneo cuando se requiere alta rigidez o cuando la dirección de la carga varía.
Consideraciones
Cargas externas: las fuerzas axiales externas pueden modificar la precarga y provocar deslizamiento y fallo. Para evitarlo, ajuste la precarga o utilice ángulos de contacto diferentes.
Ajuste: utilice separadores para afinar la precarga.
Consulte con ingeniería para definir el método de precarga óptimo y garantizar el rendimiento y la vida útil del rodamiento.
Aplicaciones de la precarga de rodamientos
La precarga de rodamientos es una práctica habitual en numerosas industrias.
La precarga es esencial para evitar el deslizamiento en aplicaciones de alta velocidad.
Esto resulta especialmente importante durante arranques y paradas bruscos, o en condiciones de carga ligera o sin carga.
La precarga de rodamientos también es fundamental para aumentar la rigidez del sistema y la precisión de posicionamiento en la mayoría de las aplicaciones de alta precisión.
A continuación, se presentan algunas aplicaciones en las que la precarga de rodamientos es esencial:
Industria automotriz
Ajuste los rodamientos de rueda antes de poner en servicio los automóviles.
Este proceso garantiza que las ruedas giren con suavidad y soporten el peso del vehículo sin desgastarse con rapidez.
Aeroespacial
La industria aeroespacial exige niveles de precisión y rigidez extremadamente elevados.
Los rodamientos de aviones y naves espaciales se precargan previamente para cumplir estos exigentes requisitos.
Máquinas-herramienta
Rodamientos para husillos de máquinas-herramientautilizan la precarga de rodamientos para mejorar la precisión y la estabilidad, lo que da como resultado componentes de alta calidad y fabricados con gran exactitud.
Conclusión
La precarga en los rodamientos es un factor crítico a considerar en cualquier aplicación que utilice rodamientos.
Ingenieros y técnicos pueden mejorar la eficiencia y la vida útil de la maquinaria al comprender la precarga de los rodamientos y su impacto en el rendimiento del rodamiento.
Tanto si se trabaja con precarga fija como regulable, es fundamental aplicar la cantidad adecuada para evitar posibles complicaciones.
Una precarga correcta de los rodamientos mejora el equipo y previene incidencias.
En LILY Bearing, ofrecemos una amplia gama de rodamientos para adaptarnos a cualquier aplicación.
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