Rodamientos de bolas de contacto de superprecisión Precarga, juego y rigidez

Un único rodamiento de bolas de contacto angular de superprecisión no puede precargarse hasta que un segundo rodamiento proporcione la posición en la dirección opuesta.
Después del montaje, los conjuntos de rodamientos de ajuste universal y los conjuntos de rodamientos emparejados pueden tener una precarga mayor que la precarga preestablecida, predeterminada durante la fabricación. El aumento de la precarga depende principalmente de las tolerancias reales de los asientos del eje y del alojamiento y de si éstas dan lugar a un ajuste de interferencia con los anillos del rodamiento.

Un aumento de la precarga también puede deberse a desviaciones de la forma geométrica de los componentes asociados, como la cilindricidad, la perpendicularidad o la concentricidad de los asientos de los rodamientos.

Durante el funcionamiento, un aumento adicional de la precarga también puede ser causado por:

  •  La fuerza centrífuga causada por la velocidad de rotación del eje, para disposiciones de posición constantes.
  •  Una diferencia de temperatura entre el anillo interior, el anillo exterior y las bolas
  •  Diferente coeficiente de dilatación térmica de los materiales del eje y del alojamiento en comparación con el acero para rodamientos.

Si los rodamientos se montan sin interferencias sobre un eje de acero y en un soporte de paredes gruesas de acero o fundición, la precarga puede determinarse con suficiente precisión a partir de
tcm 12 129561.png?t=1785198279

donde

Gm        Precarga en el juego de rodamientos montado [N]
GA,B,C,D    Precarga preestablecida en el juego de rodamientos, antes del montaje [N] tabla de productos
f        PBactor de rodamiento dependiente de la serie de rodamientos y del tamaño de la tabla de productos
f1        Factor de corrección dependiente de la tabla de productos del ángulo de contacto
f2        Factor de corrección dependiente de la tabla de productos de la clase de precarga
fHC       Factor de corrección para rodamientos híbridos tabla de productos

Pueden ser necesarios ajustes considerablemente más ajustados, por ejemplo, para husillos de muy alta velocidad, en los que las fuerzas centrífugas pueden aflojar el ajuste del anillo interior en su asiento del eje. Estas disposiciones de rodamientos deben evaluarse cuidadosamente. En estos casos, póngase en contacto con el servicio de ingeniería de aplicaciones.

Para la precarga en un juego de rodamientos montados (Gm) de los rodamientos de la serie S70 .. W, póngase en contacto con el servicio de ingeniería de aplicaciones.

Ejemplo de cálculo

¿Cuál es la precarga en un juego de rodamientos 71924 CD/P4ADBC después del montaje?

La precarga preajustada para el juego de dos rodamientos de la serie 719 CD, antes del montaje, clase de precarga C, tamaño 24 es GC = 1 160 N roduct table.

Con el factor de rodamiento f = 1,26 y los factores de corrección f1= 1 y f2= 1,09 de la tabla de productos, la precarga del conjunto de rodamientos montado es de

= 1,26 x 1 x 1,09 x 1 160 ≈ 1 590 N
En aplicaciones de precisión y alta velocidad, es importante una precarga constante y uniforme. Para mantener la precarga adecuada, se suelen utilizar muelles lineales calibrados entre el anillo exterior del rodamiento y el resalte del alojamiento. Con los muelles, el comportamiento cinemático del rodamiento no influye en la precarga en condiciones normales de funcionamiento. Sin embargo, una disposición de rodamientos con muelles tiene un menor grado de rigidez que una disposición que utiliza el desplazamiento axial para fijar la precarga. El método de precarga por muelle es estándar para los husillos utilizados en rectificadoras internas.

Los valores orientativos para las disposiciones de cojinetes elásticos más habituales se indican en tabla 3. Los valores se aplican a rodamientos de diseño simple CE y ACE. Para rodamientos en tándem, los valores deben multiplicarse por un factor igual al número de rodamientos precargados con la fuerza del muelle. Las fuerzas de precarga del muelle especificadas son un compromiso entre una diferencia mínima en el ángulo de contacto de funcionamiento en las pistas de rodadura de los anillos interior y exterior, y la rigidez axial a elevadas velocidades de rotación. Las precargas más elevadas dan lugar a temperaturas de funcionamiento más altas.

Para más información, póngase en contacto con el servicio de ingeniería de aplicaciones.

Para centros de mecanizado, fresadoras, tornos y taladros, la rigidez y el guiado axial preciso son parámetros críticos, especialmente cuando se producen cargas axiales alternas. Para estas aplicaciones, la precarga en los rodamientos suele obtenerse ajustando los anillos de los rodamientos entre sí en dirección axial.

Este método de precarga ofrece importantes ventajas en términos de rigidez del sistema. Sin embargo, dependiendo del diseño interno del rodamiento y del material de las bolas, la precarga aumenta considerablemente con la velocidad de rotación como resultado de las fuerzas centrífugas.

Los rodamientos universalmente emparejables o los conjuntos de rodamientos emparejables se fabrican de forma que, cuando se montan correctamente, alcanzan su desplazamiento axial predeterminado y los valores de precarga adecuados.

Con rodamientos simples, deben utilizarse anillos distanciadores de precisión.
En los casos en que se utilizan rodamientos universalmente compatibles o conjuntos de rodamientos compatibles, la precarga se determina en fábrica durante la producción. En algunos casos, sin embargo, puede ser necesario optimizar la precarga para adaptarla a las condiciones de funcionamiento particulares. En estos casos, los rodamientos no deben modificarse, ya que esto requiere herramientas y conocimientos especiales, y los rodamientos podrían sufrir daños irreparables. La modificación de los rodamientos debe confiarse exclusivamente a los centros de servicio de husillos Refabricación de husillos de máquinas herramienta.

Sin embargo, es posible aumentar o disminuir la precarga utilizando anillos distanciadores entre dos rodamientos dispuestos espalda con espalda o cara con cara, cuando se utilizan en conjuntos de dos o más rodamientos. No es necesario insertar separadores entre rodamientos dispuestos en tándem.

Rectificando la cara lateral del espaciador interior o exterior, se puede modificar la precarga en el juego de rodamientos.
tabla 4 proporciona información sobre cuál de las caras laterales de los anillos distanciadores de igual anchura debe rectificarse y qué efecto tiene. La desviación dimensional necesaria para la anchura total de los anillos distanciadores se indica en las siguientes tablas:

  •  tabla 5 para rodamientos de la serie 718 .. D
  •  tabla 6 para rodamientos de las series 719 .. D y 70 .. D
  •  tabla 7 para rodamientos de las series 719 .. E y 70 .. E
  •  tabla 8 Para rodamientos de las series 719 .. B y 70 .. B
  •  tabla 9 para rodamientos de la serie 72 .. D

Anillos distanciadores

Por regla general, la utilización de anillos distanciadores con juegos de rodamientos a bolas de contacto angular es ventajosa cuando:

  •  Es necesario ajustar la precarga en el juego de rodamientos
  •  Debe aumentarse la rigidez y la capacidad de carga de momento
  •  Las boquillas para la lubricación con aceite deben estar lo más cerca posible de las pistas de rodadura de los rodamientos
  •  Se necesita un espacio suficientemente grande para la grasa sobrante, con el fin de reducir el calor por fricción en el rodamiento
  •  Se requiere una mejor disipación del calor a través de la carcasa a velocidades de funcionamiento muy elevadas

Para conseguir un rendimiento óptimo del rodamiento, los anillos distanciadores no deben deformarse bajo carga, de lo contrario, las desviaciones de forma pueden influir en la precarga del conjunto de rodamientos. En consecuencia, deben utilizarse siempre los valores orientativos para las tolerancias del eje y del alojamiento.

Los anillos distanciadores deben fabricarse con acero de alta calidad que pueda endurecerse a entre 45 y 60 HRC, dependiendo de la aplicación. El paralelismo plano de las superficies frontales es especialmente importante. La desviación admisible no debe exceder de 1 a 2 μm.

A menos que deba ajustarse la precarga, la anchura total de los anillos espaciadores interior y exterior debe ser idéntica. La forma más precisa de hacerlo es procesar la anchura de los anillos espaciadores concéntricos interior y exterior en una sola operación.
Utilizando galgas extensométricas, ha determinado que la precarga cambia con la velocidad de rotación y que hay un marcado aumento de la precarga a velocidades de rotación muy altas. Esto se debe principalmente a las grandes fuerzas centrífugas que actúan sobre las bolas y que las hacen cambiar de posición en las pistas de rodadura.

En comparación con un rodamiento con bolas de acero, un rodamiento híbrido (rodamiento con bolas de cerámica) puede alcanzar velocidades de rotación mucho mayores, sin aumentar significativamente la precarga, como resultado de la menor masa de las bolas.
La rigidez axial depende de la deformación elástica (flecha) del rodamiento bajo carga y puede expresarse como una relación entre la carga y la flecha. Sin embargo, como la relación entre la flexión y la carga no es lineal, sólo se pueden proporcionar valores orientativos tabla de productos.

Estos valores se aplican a pares de rodamientos montados con un ajuste de interferencia casi nulo sobre un eje de acero, en condiciones estáticas y sometidos a cargas moderadas.

Pueden calcularse valores más precisos de la rigidez axial utilizando métodos informáticos avanzados. Para más información, póngase en contacto con el servicio de ingeniería de aplicaciones.

Comparando rodamientos del mismo tamaño, los conjuntos de rodamientos compuestos por tres o más rodamientos proporcionan un mayor grado de rigidez axial que los conjuntos con dos rodamientos. Los valores orientativos de rigidez axial para estos conjuntos pueden calcularse multiplicando los valores indicados en la tabla de productos, por un factor proporcionado en tabla 10.

Para los rodamientos híbridos, los valores orientativos para la rigidez axial pueden obtenerse del mismo modo que para los rodamientos con bolas de acero. Sin embargo, el valor calculado debe multiplicarse por un factor de 1,11 (para todas las disposiciones y clases de precarga).
Los rodamientos de bolas de contacto angular de superprecisión suelen estar situados axialmente en ejes o en soportes con contratuercas de precisión o placas de extremo. Estos componentes requieren una gran precisión geométrica y una buena resistencia mecánica para proporcionar un soporte y una ubicación adecuados.

El par de apriete Mt, para las contratuercas de precisión o los tornillos de las placas extremas, debe ser suficiente para mantener todos los componentes, incluidos los cojinetes, en su sitio sin causar distorsiones u otros daños.

Para obtener información sobre las contratuercas de precisión, consulte Tuercas de precisión.

Cálculo del par de apriete necesario

Debido al número de variables (fricción entre los componentes acoplados, grado de ajuste de interferencia, aumento de la precarga debido al ajuste de interferencia, etc.), no es posible calcular con precisión el par de apriete requerido Mt para una contratuerca de precisión o los pernos de una placa final. Las siguientes fórmulas pueden utilizarse para estimar Mt, pero los resultados deben verificarse durante el funcionamiento.

La fuerza de apriete axial necesaria para una contratuerca de precisión o los pernos de una placa extrema puede estimarse a partir de
Required%20tightening%20torque tcm 12 129563.png?t=1785198279
El par de apriete necesario para una contratuerca de precisión puede estimarse a partir de
Tightening%20torque%20precision%20lock%20nut tcm 12 129564.png?t=1785198279
El par de apriete necesario para los tornillos de la placa de extremo puede calcularse a partir de
Tightening%20torque%20end%20plate%20bolts tcm 12 129565.png?t=1785198279
donde

Mt        Par de apriete necesario [Nmm]
Pa       Fuerza de sujeción axial requerida [N]
Fc        Fuerza axial de ajuste [N]
  •  Para rodamientos de las series 718 .. D, 719 .. D, 70 .. D y 72 .. D (tabla 11)
  •  Para rodamientos de las series 719 .. E, 70 .. E y S70 .. W (tabla 12)
  •  Para rodamientos de las series 719 .. B y 70 .. B (tabla 13)
Fc        fuerza de sujeción axial mínima [N].
  •  Para rodamientos de las series 718 .. D, 719 .. D, 70 .. D y 72 .. D (tabla 11)
  •  Para rodamientos de las series 719 .. E, 70 .. E y S70 .. W (tabla 12)
  •  Para rodamientos de las series 719 .. B y 70 .. B (tabla 13)
GA,B,C,D    Precarga del rodamiento, antes del montaje [N] tabla de productos
K        Factor de cálculo dependiente de la rosca tabla 14
Ncp       Número de rodamientos en la misma orientación que el rodamiento con el que la contratuerca de precisión o la placa final está en contacto directo1)
Nb       Número de tornillos de la placa final

1 No se trata del número total de rodamientos de la disposición, sino sólo de los que deben moverse para cerrar los huecos entre los anillos y alcanzar la precarga preestablecida. Consulte también el procedimiento de bloqueo.

Procedimiento de bloqueo

Cuando se fijan axialmente rodamientos de bolas de contacto angular de superprecisión utilizando una contratuerca de precisión o una placa final, debe aplicarse el siguiente procedimiento para asegurarse de que todos los rodamientos están completamente asentados y la fuerza de fijación se reajusta al nivel requerido estimado.

  • 1 Apriete los tornillos de la contratuerca/placa final 2 ó 3 veces más que el valor de Mt.
  • 2 Afloje la contratuerca / los pernos de la placa final.
  • 3 Vuelva a apretar los tornillos de la contratuerca/placa final hasta el valor de Mt.
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