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BALEROS Y RODAMIENTOS


Un rodamiento (en España y Colombia), también denominado rulemán, rúleman (en Argentina, derivado del francés "Roulement"); rolinera, balinera o balero (en México y Venezuela) o rodaje (en Perú) o caja de bolas (en Cuba, República Dominicana y Puerto Rico) o rol en Costa Rica o también bolillerorodajes, es un tipo de cojinete, que es un elemento mecánico que reduce la fricción entre un eje y las piezas conectadas a éste por medio de rodadura, que le sirve de apoyo y facilita su desplazamiento.


DESCRIPCION


El elemento rotativo que puede emplearse en la fabricación del rodamiento, pueden ser: de bolas, de rodillos o de agujas.
En los rodamientos el movimiento rotativo, según el sentido del esfuerzo que soporta, pueden ser axiales, radiales y axiales-radiales.
Un rodamiento radial es el que soporta esfuerzos radiales, que son esfuerzos de dirección normal a la dirección que pasa por el centro de su eje, como por ejemplo una rueda, es axial si soporta esfuerzos en la dirección de su eje, ejemplo en quicio, y axial-radial si los puede soportar en los dos, de forma alternativa o combinada.

La fabricación de los cojinetes de bolas o rodamientos es la que ocupa en tecnología un lugar muy especial, dados los procedimientos para conseguir la esfericidad perfecta de la bola. Los mayores fabricantes de ese tipo de rodamientos emplean el vacío para tal fin. El material es sometido a un tratamiento abrasivo en cámaras de vacío absoluto. El producto final no es casi perfecto, también es atribuida la gravedad como efecto adverso.

El especialista en el diseño de cojinetes antifricción, se enfrenta al problema de diseñar un grupo de elementos que componen un cojinete de rodamiento; estos elementos deben diseñarse para adaptarlos a un espacio cuyas dimensiones se especifiquen; de igual forma deben estar diseñados para resistir una determinada carga y finalmente estos elementos deben estar diseñados para tener una duración o vida útil satisfactoria cuando la operación se realice según las condiciones especificadas.

Para el diseño de un rodamiento, se deben considerar los siguientes factores:

• Carga por fatiga.
• Fricción.
• Calentamiento.
• Resistencia a la corrosión.
• Problemas cinemáticos.
• Propiedades de los materiales.
• Lubricación.
• Tolerancias al maquinado.
• Ensamble.
• Uso y costo.


TIPOS DE RODAMIENTOS

Cada clase de rodamientos muestra propiedades características, que dependen de su diseño y que lo hace más o menos apropiado para una aplicación dada. Por ejemplo, los rodamientos rígidos de bolas pueden soportar cargas radiales moderadas así como cargas axiales pequeñas. Tienen baja fricción y pueden ser producidos con gran precisión. Por lo tanto, son preferidos para motores eléctricos de medio y pequeño tamaño. Los rodamientos de rodillos esféricos pueden soportar cargas radiales muy pesadas y son oscilantes, lo que les permite asumir flexiones del eje, entre dos rodamientos, que soportan un mismo eje. Estas propiedades los hacen muy populares para aplicaciones por ejemplo en ingeniería pesada, donde las cargas son fuertes, así como las deformaciones producidas por las cargas, en máquinas grandes es también habitual cierta desalineación entre apoyos de los rodamientos.

Los rodamientos se fabrican normalmente en una amplia variedad para dimensiones estándar de diámetro interior, exterior y ancho, y con tolerancias también estandarizadas. Por lo general los fabricantes se rigen a normas internacionales que permiten su intercambiabilidad (ANSI).

El ángulo de contacto es el ángulo formado por la dirección de la carga aplicada a los anillos y los elementos rodantes del rodamiento y el plano perpendicular al centro del eje cuando el rodamiento esta cargado.
Por lo tanto los rodamientos se clasifican en 2 tipos de acuerdo con su ángulo de contacto (β):

• Rodamientos Radiales (0 " ≤ β ≤ " 45). Diseñados principalmente para cargas radiales.

• Rodamientos Axiales (45 < β ≤ " 90). Diseñados principalmente para cargas axiales


Rodamientos rígidos de bolas

También llamado cojinete de bolas o balero. Con una sola y profunda ranura, soporta cargas radiales así como una carga axial o de empuje. Las bolas se introducen en las ranuras desplazando el aro interior lateralmente a una posición excéntrica. Las bolas se separan después de su introducción y luego se inserta el separador.
Son usados en una gran variedad de aplicaciones. Son fáciles de diseñar, no separables, capaces de operar en altas e incluso muy altas velocidades y requieren poca atención o mantenimiento en servicio. Estas características, unidas a su ventaja de precio, hacen a estos rodamientos los más populares de todos los rodamientos.



Rodamientos de una hilera de bolas con contacto angular


El rodamiento de una hilera de bolas con contacto angular tiene dispuestos sus caminos de rodadura de forma que la presión ejercida por las bolas es aplicada oblicuamente con respecto al eje. Como consecuencia de esta disposición, el rodamiento es especialmente apropiado para soportar no solamente cargas radiales, sino también grandes cargas axiales, debiendo montarse el mismo en contraposición con otro rodamiento que pueda recibir carga axial en sentido contrario.

Radial de una hilera:A este rodamiento se le menciona muchas veces como rodamiento de ranura profunda, conrad o deepgroovebearing. Se encuentra con muchas variaciones: protecciones o sellos sencillos o dobles. Se emplea normalmente para cargas radiales y de empuje (como máximo dos tercios de la radial). Es esencial un alineación cuidadosa, es decir que el máximo desalineamiento sea de 0.5°. Este rodamiento puede soportar una carga de empuje axial relativamente alta. Los cojinetes de bolas de una fila soportan un pequeño desalineamiento del eje, pero donde lo anterior puede ser grave, es posible utilizar cojinetes auto-alineantes.

• De doble hilera.
Este rodamiento está diseñado para admitir cargas radiales fuertes y de empuje ligeras, sin aumentar el diámetro exterior del mismo. Es, aproximadamente, de 60 a 80% más ancho que un rodamiento comparable de una hilera. A causa de la ranura de llenado, las cargas de empuje deben ser ligeras. Los cojinetes de bolas de doble fila se fabrican en una amplia variedad de tipos y tamaños para soportar cargas radiales y axiales más intensas. Algunas veces dos cojinetes de una fila se utilizan conjuntamente por la misma razón, aunque un cojinete de doble fila generalmente requerirá menor número de piezas y ocupará menos espacio.

• De doble hilera de auto-alineamiento interno.
Este rodamiento puede usarse para cargas preponderantemente radiales en donde se requiere auto-alineamiento de 0.003 a 0.005 pulgadas. No se debe abusar de la característica del auto-alineamiento, pues el desalineamiento o carga de empuje excesivos causan pronta falla.

• Rodamiento de contacto angular.
Así llamados por que la línea que atraviesan las superficies que soportan la carga, forman un ángulo con el plano de la cara del rodamiento, están destinados a resistir pesadas cargas axiales. Se los utiliza frecuentemente en pares opuestos axialmente unos a otros, y son adecuados para la carga previa

• De máxima capacidad.
Tiene la misma forma que un rodamiento de hilera, a excepción de la presencia de una ranura o canal de llenado que admite mas bolas y en consecuencia soportará cargas radiales más fuertes. Como su capacidad de empuje axial es pequeña, estos rodamientos se utilizan cuando la carga es principalmente radial.

• De tipo partido.
Este tipo de rodamiento puede ser tanto de bolas como de rodillos. Tiene partido el anillo interior, el exterior y la jaula. Se ensamblan con tornillos, lo que le da facilidad de instalación o al quitar un rodamiento.


Rodamientos de rodillos cilíndricos

Los cojinetes de rodillos cilíndricos soportan una carga radial mayor que los de bolas del mismo tamaño debido a su mayor área de contacto. Sin embargo, tienen la desventaja de requerir casi una perfecta configuración geométrico de pistas y rodillos. Un ligero desalineamiento originará que los rodillos se desvíen y se salgan de alineación. Por esta razón, el retén debe ser grueso y resistente. Desde luego, los rodillos cilíndricos no soportarán cargas de empuje. En este tipo de rodamientos la relación aproximada del la longitud - diámetro debe variar entre 1:1 y 1:3. Son los que permiten mas velocidad rotacional de todos los rodamientos de rodillos.


Rodamientos de agujas


Son rodamientos con rodillos cilíndricos muy delgados y largos en relación con su menor diámetro. A pesar de su pequeña sección, estos rodamientos tienen una gran capacidad de carga y son eminentemente apropiados para las aplicaciones donde el espacio radial es limitado.

Estos rodamientos tienen rodillos cuya longitud es, por lo menos, cuatro veces su diámetro. Son de más utilidad en donde el espacio es un factor. Hay con anillo interior o sin él. Si se usa el árbol como el anillo interior, se debe endurecer y rectificar. El tipo de complemento pleno se usa para cargas altas, oscilantes o para bajas velocidades. El tipo de jaula se debe emplear para movimientos rotacional; no puede soportar cargas de empuje. Tiene una capacidad de carga radial alta respecto a su altura particular, pero limitado respecto a cargas axiales.


Rodamientos de rodillos cónicos

El rodamiento de rodillos cónicos, debido a la posición oblicua de los rodillos y caminos de rodadura, es especialmente adecuado para resistir cargas radiales y axiales simultáneas. Para casos en que la carga axial es muy importante hay una serie de rodamientos cuyo ángulo es muy abierto. Este rodamiento debe montarse en oposición con otro rodamiento capaz de soportar los esfuerzos axiales en sentido contrario. El rodamiento es desmontable; el aro interior con sus rodillos y el aro exterior se montan cada uno separadamente.

Debido a la disposición oblicua de los caminos de rodadura con respecto al eje del rodamiento, son especialmente adecuados para soportar importantes cargas axiales y radiales combinadas. Estos rodamientos son desmontables pudiendo separar el aro exterior del conjunto interior. Las generatrices de las superficies de rodadura de las pistas y el eje del rodillo convergen en un punto común sobre el eje de rotación del rodamiento. Esto permite asegurar un movimiento de rodadura sin deslizamientos de los rodillos sobre las pistas. Puede variar la relación entre la capacidad de carga axial y radial del rodamiento en función del ángulo entre las superficies de rodadura y el eje de rotación del rodamiento. Tiene menor coeficiente de fricción y mayores velocidades de trabajo que otros rodamientos de rodillo.


Rodamientos de rodillos esféricos


Estos rodamientos son excelentes para cargas radiales fuertes y empuje moderado. Su característica de auto-alineamiento interno es útil en muchas aplicaciones, pero no se debe abusar de ello. Los elementos esféricos tienen la ventaja de ampliar su área de contacto a medida que la carga aumenta.


Rodamientos de rodillos cilíndricos de empuje

Son apropiados para aplicaciones que deben soportar pesadas cargas axiales. Además, son insensibles a los choques, son fuertes y requieren poco espacio axial. Son rodamientos de una sola dirección y solamente pueden aceptar cargas axiales en una dirección. Su uso principal es en aplicaciones donde la capacidad de carga de los rodamientos de bolas de empuje es inadecuada. Tienen diversos usos industriales, y su extracción es segura.


Rodamientos axiales de rodillos a rótula

El rodamiento axial de rodillos a rótula tiene una hilera de rodillos situados oblicuamente, los cuales, guiados por una pestaña del aro fijo al eje, giran sobre la superficie esférica del aro apoyado en el soporte. En consecuencia, el rodamiento posee una gran capacidad de carga y es de alineación automática. Debido a la especial ejecución de la superficie de apoyo de los rodillos en la pestaña de guía, los rodillos giran separados de la pestaña por una fina capa de aceite. El rodamiento puede, por lo mismo, girar a una gran velocidad, aun soportando elevada carga. Contrariamente a los otros rodamientos axiales, éste puede resistir también cargas radiales.


Rodamientos de bolas a rótula

Los rodamientos de bolas a rótula tienen dos hileras de bolas que apoyan sobre un camino de rodadura esférico en el aro exterior, permitiendo desalineaciones angulares del eje respecto al soporte. Son utilizados en aplicaciones donde pueden producirse desalineaciones considerables, por ejemplo, por efecto de las dilataciones, de flexiones en el eje o por el modo de construcción. De esta forma, liberan dos grados de libertad correspondientes al giro del aro interior respecto a los dos ejes geométricos perpendiculares al eje del aro exterior.
Este tipo de rodamientos tienen menor fricción que otros tipos de rodamientos, por lo que se calientan menos en las mismas condiciones de carga y velocidad, siendo aptos para mayores velocidades.



Rodamientos de rodillos cilíndricos

Un rodamiento de rodillos cilíndricos normalmente tiene una hilera de rodillos. Estos rodillos son guiados por pestañas de uno de los aros, mientras que el otro aro puede tener pestañas o no.
Según sea la disposición de las pestañas, hay varios tipos de rodamientos de rodillos cilíndricos:

• Tipo NU: con dos pestañas en el aro exterior y sin pestañas en el aro interior. Sólo admiten cargas radiales, son desmontables y permiten desplazamientos axiales relativos del alojamiento y eje en ambos sentidos.

• Tipo N: con dos pestañas en el aro interior y sin pestañas en el aro exterior. Sus características similares al anterior tipo.

• Tipo NJ: con dos pestañas en el aro exterior y una pestaña en el aro interior. Puede utilizarse para la fijación axial del eje en un sentido.

• Tipo NUP: con dos pestañas integrales en el aro exterior y con una pestaña integral y dos pestañas en el aro interior. Una de las pestañas del aro interior no es integral, es decir, es similar a una arandela para permitir el montaje y el desmontaje. Se utilizan para fijar axialmente un eje en ambos sentidos.

Los rodamientos de rodillos son más rígidos que los de bolas y se utilizan para cargas pesadas y ejes de gran diámetro.


Rodamientos de rodilla a rótula


El rodamiento de rodillos a rótula tiene dos hileras de rodillos con camino esférico común en el aro exterior siendo, por lo tanto, de alineación automática. El número y tamaño de sus rodillos le dan una capacidad de carga muy grande. La mayoría de las series puede soportar no solamente fuertes cargas radiales sino también cargas axiales considerables en ambas direcciones. Pueden ser reemplazados por rodamientos de la misma designación que se dará por medio de letras y números según corresponda a la normalización determinada.


Rodamientos axiales de bolas de simple efecto

El rodamiento axial de bolas de simple efecto consta de una hilera de bolas entre dos aros, uno de los cuales, el aro fijo al eje, es de asiento plano, mientras que el otro, el aro apoyado en el soporte, puede tener asiento plano o esférico. En este último caso, el rodamiento se apoya en una contra-placa. Los rodamientos con asiento plano deberían, sin duda, preferirse para la mayoría de las aplicaciones, pero los de asiento esférico son muy útiles en ciertos casos, para compensar pequeñas inexactitudes de fabricación de los soportes. El rodamiento está destinado a resistir solamente carga axial en una dirección.


Rodamientos de aguja de empuje

Pueden soportar pesadas cargas axiales, son insensibles a las cargas de choque y proveen aplicaciones de rodamientos duras requiriendo un mínimo de espacio axial.


Partes de un cojinete de rodamientos

Los cojinetes rodantes, se fabrican para soportar cargas puramente radiales, cargas de empuje axial puro o una combinación de ambas cargas. La nomenclatura de un cojinete tipo bolas se muestra en la figura siguiente:

En la figura, se muestran las cuatro partes esenciales de un rodamiento. Dichas partes son: aro externo, aro interno, elementos rodantes y separador.

• Aro externo. El anillo exterior esta montado en el albergue de la máquina y en la mayoría de los casos no rueda. La parte de la trayectoria de los elementos rodantes se llama corredor o raceway, y la sección de los anillos donde los elementos giran, es llamada superficie de rodadura o racewaysurface. En el caso de rodamientos de bola, como existen unos surco o canales provistos para las bolas, a estas también se les denomina surcos, canales de rodadura o racewaygrooves. Los anillos se fabrican normalmente con aceros SAE 52100 endurecido de 60 a 67 Rockwell C.

• Aro interno. El anillo interno esta montado en el árbol de la máquina y en la mayoría de los casos está en la parte rodante. El anillo interno esta normalmente comprometido con un eje.

• Elementos rodantes.
Estos elementos pueden ser tanto bolas como rodillos. Existen muchos tipos de rodamientos con variadas formas de rodillos como ser: de bola, rodillo cilíndrico, rodillo cilíndrico largo, rodamiento de aguja, rodillo trapezoidal y rodillo convexo. Se utilizan también materiales como el acero inoxidable, cerámicos, monel, plásticos y materiales especiales en caso de trabajo con corrosivos.

• Separador o jaula. Sirve para guiar los elementos de giro a lo largo de los anillos del rodamiento en una relativa posición correcta. Existen variadas clases de separadores que incluyen las prensadas (las más usadas), maquinadas (utilizadas para mayor resistencia o altas velocidades), moldeadas y en forma de clavija o chaveta. Debido a su menor resistencia a la fricción en comparación con los anillos y elementos rodantes, los rodamientos con separadores son más convenientes para trabajar bajo rotaciones de alta velocidad. Las jaulas se fabrican de bronce o plásticos sintéticos (que trabajan mejor a altas velocidades con un mínimo de fricción y ruido). En los cojinetes de costo relativamente bajo algunas veces se omite el separador, pero este tiene una función importante de evitar el contacto de los elementos rodantes a fin de que no ocurra rozamiento entre ellos.

• Cubiertas. Todos estos cojinetes pueden obtenerse con cubiertas o protectores en uno o en ambos lados. Las cubiertas no proporcionan un cierre completo, pero sí ofrecen protección contra la entrada de polvo y suciedad. Una variedad de cojinetes se fabrica con sellos herméticos en uno o en ambos lados. Cuando los sellos están en ambos lados, los cojinetes se lubrican en la fábrica. Aunque se supone que un cojinete sellado tiene lubricación por toda la vida, algunas veces se proporciona un medio para su re- lubricación.


Fuentes:
Rodamiento. http://es.wikipedia.org/wiki/Rodamiento
Rodamientos. http://html.rincondelvago.com/rodamientos_1.html

 
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