Precarga y ajuste axial son aspectos críticos de la tecnología de rodamientos, aunque con frecuencia se interpretan de forma incorrecta. Cuando se aplica adecuadamente, la precarga puede reducir de manera significativa problemas como la vibración, el aumento de temperatura, el ruido y la fatiga prematura en los rodamientos.

Gary Hughes, gerente de ingeniería de producto en The Barden Corporation, expone las ventajas y limitaciones de los tres métodos principales para aplicar la precarga: resortes, ajuste axial y rodamientos Duplex.

Por qué es importante aplicar precarga a los rodamientos

La precarga consiste en eliminar o controlar la holgura interna de un rodamiento. El nivel de holgura interna incide directamente en:

  • Ruido y vibración

  • Generación de calor

  • Vida útil a fatiga del rodamiento

  • Rigidez y estabilidad del sistema

Cuando se aplica correctamente, la precarga puede:

  • Controlar el juego radial y axial

  • Mejorar la rigidez y la previsibilidad del sistema

  • Reducir el descentramiento no repetitivo

  • Minimizar las variaciones del ángulo de contacto a velocidades muy altas

  • Controlar el deslizamiento de las bolas bajo aceleraciones extremas

Capacidad de deformación del rodamiento: deflexión axial y radial

  • Deformación axial es la deflexión entre los anillos interior y exterior una vez eliminado el juego axial y aplicada la precarga. Se produce por la deformación elástica de las bolas y de las pistas bajo carga axial.

  • Deformación radial es la deflexión causada por la carga radial.

Ambos tipos están condicionados por el diseño del rodamiento, el ángulo de contacto y las características de la carga. Para optimizar la vida útil del rodamiento, la precarga debe ser siempre lo más baja posible para lograr el rendimiento requerido sin generar calor excesivo, ya que esto reduce la capacidad de velocidad y la vida útil del rodamiento.

Los tres métodos principales de precarga de rodamientos

Precarga por resorte

La precarga por resorte se considera el método más simple y suele ser la primera opción. Sus principales ventajas son:

  • Proporciona una precarga constante

  • Se ve menos afectada por la dilatación térmica que la precarga rígida

  • Admite una ligera desalineación

  • Permite utilizar rodamientos estándar sin recurrir a costoso rectificado de precarga

No obstante, la precarga por resorte presenta limitaciones:

  • Por lo general, no puede soportar cargas axiales alternantes

  • Requiere espacio para los resortes y su recorrido

  • Puede provocar desalineación de los anillos debido a ajustes con juego.

Pese a sus limitaciones, la precarga por resorte sigue siendo una solución muy utilizada, con opciones como muelles helicoidales, arandelas Belleville, resortes ondulados y arandelas elásticas de dedos. Por lo general, los resortes se montan sobre el anillo exterior fijo con un ajuste con juego para garantizar la eficacia de la precarga ante variaciones de temperatura.

Ajuste axial

El ajuste axial se logra montando al menos dos rodamientos en oposición de modo que los anillos queden desplazados axialmente. La precarga se aplica mediante:

  • Elementos roscados

  • Calzas de precisión

  • Separadores

Calzas lapeadas de precisión se prefieren frente a los elementos roscados para evitar desalineaciones. Las calzas deben fabricarse con tolerancias de 1–2 μm, equivalentes a las de los propios rodamientos.

Buenas prácticas para el ajuste axial:

  • Asegurar una correcta alineación y asiento de las caras de los anillos

  • Mantener una limpieza extrema durante el montaje

  • Evite una precarga excesiva durante el montaje o la operación, debido a la dilatación térmica

Ventajas:

  • No aumenta la fricción del rodamiento

  • Ideal para aplicaciones de bajo par

Rodamientos dúplex

Los rodamientos dúplex incorporan precarga incorporada y se suministran como conjuntos apareados, lo que simplifica la instalación. La precarga se establece mediante un desfase rectificado con precisión entre las caras de los aros interior o exterior.

Ventajas de los rodamientos dúplex:

  • Montaje sencillo y mínima excentricidad

  • Alta rigidez axial y radial

  • Capacidad para soportar cargas de empuje bidireccionales o elevadas en un solo sentido

Limitaciones:

  • Mayor par de arranque y generación de calor

  • Menor capacidad de velocidad

  • Sensibles a la desalineación y a la dilatación térmica

  • Menor adaptabilidad a los ajustes por interferencia

Configuraciones dúplex

  • DB (espalda con espalda): Es la mejor opción para alojamientos bien alineados, alta rigidez al momento y aplicaciones en las que los ejes trabajan a una temperatura superior a la de los alojamientos.

  • DF (cara a cara): Se utiliza cuando es necesario compensar desalineación, aunque su capacidad de velocidad es inferior a la de DB.

  • DT (tándem): Diseñado para cargas axiales elevadas en una sola dirección, ofrece mayor capacidad sin aumentar el tamaño del rodamiento. Los conjuntos DT requieren precarga por resorte , ya que no incorporan precarga integrada.

Selección del método de precarga adecuado

La elección entre precarga por resorte, ajuste axial, y rodamientos dúplex depende de los requisitos de la aplicación, las condiciones de alineación, las limitaciones de par y las características de carga.

Cuando se aplica correctamente, la precarga del rodamiento y el ajuste axial contribuyen a minimizar la vibración, reducir el calentamiento, prolongar la vida útil del rodamiento y mejorar el rendimiento global del sistema, garantizando fiabilidad incluso en condiciones de alta velocidad o de carga elevada.