Holgura del rodamiento y holgura de funcionamiento, ¿no es lo mismo? Y precarga, ya lo había oído, pero ¿qué se supone que es eso? ¿Cómo se calculan todos estos valores y qué criterios son importantes a la hora de elegir el juego de funcionamiento correcto? Tal vez usted se enfrente a estas preguntas; en este artículo encontrarás las respuestas correspondientes y otras respuestas.
Definición de juego del rodamiento y juego de funcionamiento
El juego del rodamiento se refiere a un rodamiento no instalado y puede describirse como la movilidad interna de los cuerpos rodantes y los anillos en ambas direcciones, axial y radial. El juego de funcionamiento también puede describirse como la movilidad interna de los cuerpos rodantes y los anillos en ambas direcciones, pero se refiere a un rodamiento instalado en funcionamiento.
Juego interno
La forma más práctica de explicar el juego interno es imaginar un rodamiento (por ejemplo, un rodamiento rígido de bolas) que tiene en la mano. Si intenta mover el anillo interior de este rodamiento hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y hacia la derecha mientras sujeta el anillo exterior, notarás un pequeño desplazamiento en dirección radial (flecha negra) o axial (flecha morada). Este desplazamiento se denomina juego del rodamiento. A la inversa, también se puede sujetar el aro interior y desplazar el exterior hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y hacia la derecha. Esto también se denomina juego del rodamiento.
Pero basta de teoría. ¿Qué ocurre con el juego del rodamiento en un ejemplo práctico? Para un rodamiento 6008C4, por ejemplo, el juego radial es de 28-46µm (= C4). àEn el primer paso, el rodamiento 6008C4 se monta en un eje de acero que tenga, por ejemplo, un ajuste k6 (+2 → +18µm). Dado que el rodamiento 6008C4 tiene una tolerancia en el anillo interior de 0/-12µm, el apriete entre el anillo interior y el eje es de 2µm → 30µm. Este valor se obtiene observando el ajuste del eje y la tolerancia en el anillo interior del rodamiento.
Sólo se tienen en cuenta los valores extremos, que cubren el intervalo cuando el rodamiento "más grande" se monta en el eje "más pequeño" o el rodamiento "más pequeño" se monta en el eje "más grande". En este ejemplo, serían los siguientes casos:
- Eje con 40,002 mm y rodamiento con 40,000 mm = 2 µm
- Eje con 40,018 mm y rodamiento con 39,988 mm = 30 µm
Se necesita algo de fuerza para montar el 6008C4 en el eje. Debido a este ajuste del eje, el juego del rodamiento se reduce de modo que éste después del montaje en el eje es de +3µm → +44µm. Ahora el eje está montado con el 6008C4 un alojamiento de acero. En este ejemplo, el alojamiento tiene un ajuste H6 (0µm/+19µm) y el anillo exterior del rodamiento tiene una tolerancia de 0/-13µm.
De forma comparable al eje, se consideran el ajuste del rodamiento y la tolerancia del anillo exterior. Aquí se aplica, por ejemplo:
- Alojamiento con 68,000 mm y rodamiento con 68,000 mm = 0 µm
- Alojamiento con 68,019 mm y rodamiento con 67,987 mm = 32 µm
Como se puede ver, el juego entre el anillo exterior y el alojamiento es de 0µm 32µm. Esto no cambia el juego en el rodamiento: +3 → +44µm.
A continuación, el eje gira a 8.000 rpm, por ejemplo. El rodamiento 6008C4 tiene ahora una temperatura de 100°C en el anillo interior y de 90°C en el anillo exterior. Pero, ¿qué ocurre realmente ahora? Pues bien, el anillo interior y el anillo exterior se dilatan debido al calor, pero el anillo interior se dilata más que el anillo exterior. Debido a esto, el juego del rodamiento se reduce de +3 → +44µm a -5,0 → +36,5µm. Esta reducción de unos 7,5µm se calcula con un programa informático o, alternativamente, con la ayuda de fórmulas de catálogo.
Si ahora se añade una fuerza radial, vuelve a mejorar el juego radial. Esto se debe a que algunos de los cuerpos rodantes absorben la carga radial y los otros cuerpos rodantes se alivian. En la ilustración de la carga radial, esto se muestra una vez para un rodamiento. La longitud de las flechas amarillas indica la magnitud de la fuerza que actúa sobre los elementos rodantes.
Existen diferentes grupos de juego radial para los rodamientos. Se pueden consultar en la tabla. (Nota: El juego axial puede calcularse a partir del juego radial mediante fórmulas, por ejemplo para rodamientos rígidos de bolas).
| Holgura interna | Significado | Posibles aplicaciones |
| C2 | El juego del rodamiento es menor de lo normal |
|
| CN | Juego de rodamiento estándar |
|
| C3 | El juego del rodamiento es mayor de lo normal |
|
| C4 | Mayor que C3 |
|
| C5 | Mayor que C4 |
|
Seguramente no será la última vez que te encuentres con CN, C3 y C4. Las demás clases de juego para rodamientos solo se utilizan en condiciones de funcionamiento especiales.
Juego en funcionamiento
Ahora podemos decir que el juego del rodamiento en estado de funcionamiento es de -5,0µm a 36,5µm. Este juego del rodamiento en estado de funcionamiento también se denomina juego de funcionamiento. En la tabla se pueden ver las correlaciones y la variación del juego del rodamiento en función del estado de montaje.
| Resultados resumidos | ||||||
| Paso | Estado | Holgura radial interna/holgura de funcionamiento | ||||
| 1 | Antes del montaje | 28µm – 46µm | ||||
| 2 | Después del montaje en el eje k6 fit | 3µm – 44µm | ||||
| 3 | Después del montaje en la carcasa H6 | 3µm – 44µm | ||||
| 4 | En funcionamiento, 8.000 rpm, Temperatura anillo interior: 100°C, temperatura anillo exterior: 90°C | +7,3µm → +48,7µm | ||||
| 5 | Fuerza radial de 1.000 N | +7,3µm → +48,7µm | ||||
Esta tabla resume los hechos más importantes descritos anteriormente.
Fórmula 11
Juego radial = δ
Juego axial = δ1 + δ2
La determinación del juego radial y axial.
Ejemplo: Relación entre el juego y la vida útil
Es fundamental seleccionar con cuidado el juego del rodamiento, ya que éste influye en la vida útil (no en la vida útil L10h), la curva de temperatura, el rendimiento del rodamiento y el ruido de funcionamiento. Los efectos del juego de funcionamiento sobre la vida útil se muestran en el gráfico.
Como se puede ver en la figura, la vida útil disminuye rápidamente en las zonas 3 y 1. Pero, ¿por qué disminuye tanto la vida útil? Supongamos que el rodamiento 6008C4 mencionado en el ejemplo anterior tiene 12 bolas (cuerpos rodantes). Sin embargo, si la diferencia de temperatura entre el anillo interior y el anillo exterior ahora siempre aumenta, el juego de funcionamiento seguirá disminuyendo (zona 3). Como resultado, los 12 cuerpos rodantes están ahora en contacto, deslizándose sobre las pistas de rodadura (ya no se produce rodadura). Esto reduce la vida útil hasta el punto de provocar un fallo total.
Si la tabla de las clases de juego de los rodamientos mencionada anteriormente se amplía con una columna más, las bolas que "soportan" la fuerza radial (por ejemplo, el peso del eje) se muestran en la cuarta columna (soporte de carga).
| Paso | Estado | Aire del rodamiento/ Juego operativo | Cuerpos rodantes soportando la carga | Zona (véase el gráfico anterior) | Nota | ||||||
| 1 | Antes del montaje | 28µm – 46µm | – | – | – | ||||||
| 2 | Después del montaje en el eje k6 fit | 3µm – 44µm | 3 de 12 | 1–2 | – | ||||||
| 3 | Después del montaje en la carcasa H6 | 3µm – 44µm | 3 de 12 | 1–2 | – | ||||||
| 4 | En funcionamiento, 8.000 rpm, Temperatura anillo interior: 100°C, temperatura anillo exterior: 90°C | -5,0µm – 36,5µm | 12 de 12 | 2–3 |  El rodamiento 6008C4 tiene una temperatura del anillo interior de 100°C y del anillo exterior de 90°C a n= 8.000rpm. | ||||||
| 5 | Fuerza radial de 1.000 N | +7,3µm → +48,7µm | 7 de 12 | 2–1 |  El rodamiento 6008C4 está en funcionamiento bajo la acción de una carga radial de 1.000N. | ||||||
Esta tabla muestra cuántos cuerpos rodantes soportan la carga – en función del juego de funcionamiento.
Cálculo del juego de funcionamiento
Aunque, en teoría, el juego de funcionamiento debería ser ligeramente negativo para garantizar la máxima duración de vida del rodamiento, en la práctica diaria, en condiciones normales de funcionamiento, el juego de funcionamiento suele ser ligeramente superior a cero. La razón de ello es que este juego de funcionamiento negativo (precarga) podría aumentar si un rodamiento está expuesto a condiciones de funcionamiento cambiantes. Esto, a su vez, provocaría la reducción de la vida útil ya descrita.
Para calcular el juego de funcionamiento, deben tenerse en cuenta factores como los ajustes, así como las diferencias de temperatura que se producen entre el anillo interior y el exterior.
Fórmula 12
δeff = δo – ( δf + δt )
δeff = Juego de funcionamiento (ajuste efectivo), mm
δo = Juego del rodamiento, mm
δf = Disminución del juego del rodamiento debido a la interferencia causada por los ajustes, mm
δt = Disminución del juego del rodamiento debido a las diferencias de temperatura entre los anillos interior y exterior, mm
El cálculo del juego de funcionamiento δeff requiere tres variables.
El exceso δf
El juego de un rodamiento se reduce debido a una interferencia δf entre el anillo interior y el eje o el anillo exterior y el alojamiento. Debido a la interferencia δf entre el anillo interior y el eje, el anillo interior se dilata o el anillo exterior se comprime (interferencia entre el anillo exterior y el soporte) durante el montaje.
La fórmula 13 puede utilizarse para calcular la reducción del juego del rodamiento. Para simplificar, se tienen en cuenta factores como la forma del rodamiento, el eje y el alojamiento, así como los materiales utilizados, con un valor numérico del 70%-90%. En general, cuanto mayor es la interferencia, más se reduce el juego del rodamiento.
Fórmula 13
δf = (0,70 ~ 0,90) ∆deff
∆deff indica la sobremedida efectiva en mm.
La diferencia de temperatura δt
Pero con el cálculo del valor δf el trabajo aún no ha terminado: el siguiente paso es calcular la variable δt que tiene en cuenta la reducción del juego de funcionamiento debido a una diferencia de temperatura en el rodamiento. Un dato importante: cuando el rodamiento está en funcionamiento, el anillo exterior está realmente entre 5 y 10°C más frío que el interior, por ejemplo. En determinadas condiciones, como una disipación de calor del alojamiento superior a la media, esta diferencia puede ser incluso mayor.
Fórmula 14
δt = ∝ × ∆T × Do
∝ = Coeficiente de dilatación por temperatura del material del rodamiento, 12,5× ((10)*6/℃)
∆T = Diferencia de temperatura (anillo interior/exterior) en °C
Do = Diámetro de la pista anillo exterior, mm
Si la reducción del juego de funcionamiento debe calcularse mediante una diferencia de temperatura, hay que tener en cuenta varios factores.
El diámetro de la pista de rodadura del anillo exterior Do
Para determinar de nuevo el diámetro de la pista de rodadura del anillo exterior Do (aproximadamente), hay que utilizar la fórmula 15 o la fórmula 16, según el tipo de rodamiento.
Fórmula 15
Para rodamientos de bolas y rodamientos de rodillos esféricos:
Do = 0,20 (d + 4,0D)
Fórmula 16
Para rodamientos de rodillos (excepto rodamientos de rodillos esféricos):
Do = 0,25 (d + 3,0D)
El cálculo del diámetro de la pista de rodadura del anillo exterior Do es diferente para los rodamientos de bolas y los rodamientos de rodillos.
Precarga
Hasta ahora, este artículo ha tratado sobre las clases de juego de los rodamientos y cómo cambian durante el funcionamiento. Pero dependiendo de la aplicación, es necesario precargar axialmente los rodamientos.
Una posibilidad, que se utiliza a menudo en motores eléctricos, por ejemplo, es la precarga axial de los rodamientos mediante un muelle (precarga mediante una fuerza de precarga constante). Esto se muestra simbólicamente en la ilustración. La fuerza del muelle actúa en toda la circunferencia.
¿Por qué se hace esto? La fuerza de precarga del muelle hace que todas las bolas encajen perfectamente en las pistas de rodadura del rodamiento rígido de bolas (juego axial del rodamiento = 0µm). De este modo, la precarga provoca una tensión en los puntos de contacto de los elementos rodantes y las pistas de rodadura. Esto reduce el ruido de funcionamiento y mejora el comportamiento ante las vibraciones.
Otra aplicación son los rodamientos del husillo de una máquina herramienta (de ahí el nombre de rodamiento de husillo). En este caso, los rodamientos del husillo se precargan axialmente mediante un muelle, como en el caso del motor eléctrico, o alternativamente a través de una trayectoria definida.
La precarga es más probable en los rodamientos de bolas de contacto angular y los rodamientos de rodillos cónicos, y una ligera precarga también tiene un efecto positivo en la vida útil total. En el contexto de la precarga, siempre hay que tener en cuenta la finalidad y el objetivo, porque la precarga también conlleva sus riesgos, especialmente si se fija demasiada precarga. Por lo tanto, no hay que desdeñar en absoluto que esto puede provocar un aumento de la presión superficial, una generación de calor extremadamente elevada y un acortamiento de la vida útil del rodamiento.
Efectos de la precarga:
- Aumento de la rigidez
- Sólo se recomienda condicionalmente para las velocidades más altas
- Se mejora la concentricidad y la precisión de posicionamiento
- Influencia positiva en las vibraciones y el ruido de rodadura
- Menor riesgo de marcas en las pistas por deslizamiento
- Guiado forzado de los cuerpos rodantes sobre el respaldo guía (por ejemplo, con rodamientos de rodillos cónicos)
El resultado está relacionado con varios aspectos.
Esto te interesa
Cálculo de duración de vida
¡Oh no, daño en los rodamientos! No es nada inusual que los rodamientos estén expuestos a una presión y un esfuerzo de fricción continuos. El
El rodamiento de bolas de contacto angular
El rodamiento de bolas de contacto angular es muy similar al rodamiento rígido de bolas. Características de los rodamientos de bolas de contacto angular Quizás
El rodamiento de rodillos cónicos
Características de los rodamientos de rodillos cónicos Aquí se ve un rodamiento de rodillos cónicos NTN. Como su nombre indica, los rodamientos de rodillos cónicos
Materiales y fabricación
¿Has leído ya nuestro capítulo sobre estructura y modo de funcionamiento? Tal vez te hayas preguntado de qué están hechos los rodamientos. Aquí encontrarás algunas
O, X y disposición en tándem
Si ya has leído los artículos sobre rodamientos a bolas de contacto angular o rodamientos de rodillos cónicos, es posible que ya hayas entrado en
Selección del ajuste de montaje
Después de leer este artículo, deberías conocer y ser capaz de definir estos tres tipos de ajuste. Pero antes de eso, es útil entender qué
