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 es el ajuste y qué hay que tener en cuenta.
¿Por qué es importante la elección del ajuste?
Es aconsejable seleccionar un ajuste antes de calcular el juego interno del rodamiento, ya que éste tiene un efecto directo sobre él. Por lo tanto, es lo más importante en ingeniería mecánica. La elección del ajuste, también llamado ajuste del rodamiento, es muy importante para evitar o permitir los movimientos relativos entre el anillo interior y el eje o el anillo exterior y el alojamiento durante el funcionamiento.
Si la interferencia es demasiado pequeña, pueden producirse movimientos relativos no deseados entre las superficies de contacto del rodamiento y el eje o el alojamiento en dirección radial, rotacional o axial. Estos movimientos relativos pueden causar daños en el eje, el alojamiento y el rodamiento, lo que conlleva medidas de reparación costosas o complejas. Además del propio rodamiento, es posible que también haya que sustituir el eje y el alojamiento. Sin embargo, hay casos en los que el rodamiento debe moverse libremente, por ejemplo en el caso de los apoyos libres deslizantes. En este caso, hay que asegurarse de que haya suficiente juego entre las superficies de contacto del rodamiento y el eje o el alojamiento. Si no hay juego, existe el riesgo de que el rodamiento se atasque en caso de fluctuaciones de temperatura con la consiguiente dilatación longitudinal del alojamiento y/o del eje.
En cuanto a la elección del ajuste, hay que tener en cuenta que todos los rodamientos con contacto lineal (rodamientos de rodillos) también pueden funcionar potencialmente directamente en el alojamiento y/o en el eje. El ajuste del rodamiento también es muy importante en estos casos, ya que influye directamente en el juego del rodamiento.
La correcta ejecución del ajuste correcto también es indispensable. Debe prestarse especial atención a la forma geométrica del ajuste del rodamiento del eje y del alojamiento, ya que todos los errores geométricos pueden transferirse al anillo interior y al anillo exterior. Pueden provocar vibraciones, ruidos de funcionamiento y, en última instancia, daños en los rodamientos (véase la lista «Daños en los rodamientos debidos a un ajuste incorrecto»). Para evitarlo, tiene sentido elegir un ajuste de interferencia, incierto o libre sólo después de un análisis cuidadoso de las condiciones de funcionamiento (y de los componentes circundantes). Para ello, se deben seguir estrictamente las recomendaciones del fabricante de rodamientos según el catálogo.
Daños en los rodamientos debido a un ajuste incorrecto:
• Grietas en la pista de rodadura, descamación prematura y desalineación de la pista de rodadura
• Abrasión en la pista de rodadura y el eje o el alojamiento debido a la fluencia y la microcorrosión
• Agarrotamiento causado por un juego negativo del rodamiento (precarga)
• Generación de ruido y deterioro de la concentricidad como resultado de la deformación de la pista de rodadura
Los daños en los rodamientos debidos a un ajuste incorrecto no sólo son manifiestos, sino que afortunadamente también pueden evitarse.
En este punto, los criterios centrales son, por ejemplo, el material del eje y del alojamiento, el grosor de la pared y el acabado superficial. Además, están las condiciones de funcionamiento del rodamiento, que incluyen factores como el tipo, el tamaño y la dirección de la carga, la velocidad y la temperatura.
Ajuste con interferencia
En general, el ajuste con interferencia es un método eficaz para fijar la superficie de contacto de los anillos del rodamiento y el eje o el alojamiento. Como muestra la ilustración de "Carga radial y asiento del rodamiento", se requiere un ajuste con interferencia para los anillos del rodamiento con cargas rotativas - esto se aplica tanto al anillo interior como al anillo exterior. Por "anillos del rodamiento con carga rotativa" se entienden los anillos del rodamiento sometidos a cargas rotativas relativas a su dirección radial. Los ajustes con fuerte interferencia también se recomiendan para condiciones de funcionamiento con elevadas cargas de vibración o choque, para ejes huecos y soportes de paredes finas, así como para aplicaciones con soportes termoplásticos. Además, los ajustes con poco apriete se recomiendan a veces para aplicaciones con una elevada precisión de funcionamiento requerida o cuando se utilizan rodamientos pequeños o de paredes finas. En la mayoría de los casos, el rodamiento debe presionarse sobre el eje o el soporte en el caso de un ajuste con interferencia, por lo que el montaje y desmontaje puede llevar bastante tiempo. El requisito previo es, por ejemplo, que el eje sea un poco mayor que el diámetro interior del rodamiento d. Otra desventaja general del ajuste de interferencia es la reducción del juego del rodamiento o del juego de funcionamiento.
Ajuste incierto
Además del ajuste por interferencia, también existe el ajuste de transición, que se utiliza cuando hay tolerancias en una aplicación que permiten una holgura además de una interferencia.
Ajuste libre
Para los rodamientos no separables, como los rodamientos rígidos de bolas, se recomienda un ajuste con juego para el anillo interior o el anillo exterior. En este caso, el anillo del rodamiento sometido a una carga puntual tiene un ajuste holgado. El diámetro del anillo exterior del rodamiento es menor que el diámetro mínimo del alojamiento, o el diámetro del anillo interior es mayor que el diámetro máximo del eje. La relación entre el asiento del rodamiento y el tipo de carga se muestra en la figura.
| Figura | Sentido de giro del rodamiento | Carga del anillo | Asiento del rodamiento |
Carga fija
|
El anillo interior gira Anillo exterior fijo | Carga circunferencial para el anillo interior
Carga puntual para el anillo exterior | Anillo interior: ajuste apretado en el eje
Anillo exterior: ajuste libre |
Carga circulante
|
| ||
Carga fija
|
| Carga puntual para el anillo interior
Carga circunferencial para el anillo exterior | Anillo interior: ajuste libre
Anillo exterior: apretado en el alojamiento |
Carga circulante
|
El anillo interior gira |
Carga radial y asiento del rodamiento: Aquí se puede ver la conexión entre el tipo de carga y el asiento del rodamiento.
Determinación del ajuste del rodamiento
El tipo de ajuste puede determinarse en función de las tolerancias de diámetro de los agujeros del eje y del alojamiento y de las tolerancias de los anillos del rodamiento. Los valores recomendados para el ajuste y los posibles ajustes para varias aplicaciones se pueden encontrar normalmente en las tablas correspondientes, por ejemplo en el catálogo de NTN.
Ajuste mínimo y máximo
En algunas aplicaciones es necesario calcular un ajuste mínimo y máximo entre el anillo interior y el eje o alojamiento y el anillo exterior. En el contexto del ajuste mínimo, debe tenerse en cuenta que el ajuste se reduce en función de 4 factores:
Reducción del ajuste debido a:
• Cargas radiales
• Diferencias entre la temperatura de almacenamiento y la temperatura ambiente
• Cambio de forma/superficie de las superficies de contacto
• Deformación
La tensión del aro interior y exterior debe tenerse en cuenta al seleccionar los ajustes.
Por tanto, el primer factor considerado en detalle es el hecho de que el ajuste entre el anillo interior y el eje se reduce cuando actúa una carga radial sobre el rodamiento. Esta influencia, que se denominará a continuación ∆dF puede calcularse mediante las fórmulas 7 y 8.
Fórmula 7
Fr ≤ 0,3 Cor
∆dF = 0,08 (d x Fr /B)1/2 N
Fórmula 8
Fr > 0,3 Cor
∆dF = 0,02 (Fr /B) N
Las fórmulas se utilizan para calcular la reducción del ajuste debido a una carga radial △dF.
∆dF = Reducción ajuste correspondiente a la carga radial, μ m
d = Diámetro interior del rodamiento, mm
B = Anchura del anillo interior, mm
Fr = Carga radial N {kgf}
Cor = Carga estática nominal N {kgf}
Variables para el cálculo de n ∆dF.
El ajuste entre los anillos interiores y los ejes de acero se reduce por los aumentos de temperatura (diferencia entre la temperatura del rodamiento y la temperatura ambiente, ∆T) debido al funcionamiento del rodamiento. El cálculo del ajuste mínimo requerido en tales casos se muestra en la fórmula 9.
Fórmula 9
∆dT = 0,0015 × d × ∆T
∆dT = Variación debida a la diferencia de temperatura en μ m
∆T = Diferencia entre la temperatura del anillo interior del rodamiento y temperatura ambiente en °C
d = Diámetro del agujero del rodamiento en mm
∆dT se calcula con esta fórmula.
Además, al seleccionar el ajuste, debe tenerse en cuenta que la superficie de ajuste puede alisarse como resultado del ajuste a presión, a diferencia del ajuste por calor. Esto también significa que se reduce el ajuste. El grado de reducción de la interferencia depende de la rugosidad de las superficies de contacto. En general, cabe esperar una reducción de la interferencia (véase "Reducción de la interferencia").
Reducción del ajuste:
• para ejes laminados: 1,0~2,5 μ m
• para ejes mecanizados: 5,0~7,0 μ m
La reducción del ajuste depende del tipo de eje.
Los criterios anteriores se referían al ajuste mínimo, pero ahora se añade un aspecto que afecta al ajuste máximo. El uso de anillos de rodamiento con ajuste provoca tensiones y esfuerzos de compresión en la superficie de ajuste. Si el ajuste es demasiado grande – en cualquier caso, debe respetarse el límite superior especificado de aprox. 127 MPa – no deben sorprendernos los daños en los anillos del rodamiento y la menor vida útil asociada. Las consecuencias de un ajuste demasiado grande pueden ser grietas en el anillo interior y la rotura de los alojamientos o anillos.
Selección de ajuste para materiales con alta dilatación térmica
El eje y alojamiento pueden ser de materiales distintos del acero. Especialmente en el caso de materiales con elevados coeficientes de dilatación térmica (por ejemplo, el aluminio), debe tenerse en cuenta que el ajuste del anillo interior y el eje o del anillo exterior y el alojamiento cambia cuando aumenta la temperatura durante el funcionamiento del rodamiento. Dado que los materiales como el aluminio se dilatan más rápidamente que el acero, por ejemplo, esto sólo puede compensarse hasta cierto punto mediante ajustes más apretados. Si las fluctuaciones de temperatura son demasiado extremas, el alojamiento debe fabricarse con materiales con coeficientes de dilatación comparables, como el acero fundido.
Fórmula 10
∆dTE = (∝1-∝2) × d × ∆T
∆dTE = Cambio en la interferencia debido a diferentes coeficientes de expansión
∝1 = Coeficiente de dilatación del rodamiento, 1/℃
∝2 = Coeficiente de dilatación del eje y del cárter, 1/℃
d = Diámetro de referencia del ajuste correspondiente en mm
∆T = Aumento de la temperatura durante el almacenamiento
Los coeficientes de dilatación de los distintos materiales deben tenerse en cuenta a la hora de elegir el ajuste. El motivo es que los materiales distintos del acero también tienen coeficientes de dilatación diferentes.
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