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¿Qué es un Rodamiento? El rodamiento, en su forma actual, se desarrolló a finales del siglo XIX. Inicialmente se fabricaban a mano. Hoy en día, los rodamientos son una de las piezas de maquinaria más utilizadas, ya que su movimiento giratorio facilita todos los movimientos y además ayuda a reducir la fricción entre los distintos elementos móviles. • •
Los rodamientos tienen dos funciones principales: Transfieren el movimiento, es decir, apoyan y guían componentes que giran entre sí. Transmiten fuerzas Rodamientos de rodillos y rodamientos sin elementos de rodadura En un manguito o rodamiento sin elementos de rodadura, el eje y el rodamiento se mueven en direcciones opuestas a través de una superficie de deslizamiento. Por el contrario, los dos componentes de un rodamiento de rodillos que se mueven uno hacia el otro - los anillos interior y exterior - están separados por elementos rodantes. Este diseño genera significativamente menos fricción que el de un rodamiento sin elementos de rodadura. Rodamientos radiales y rodamientos axiales Los rodamientos pueden transmitir cargas en una dirección radial o en una dirección axial (empuje) y, en muchos casos, hay una combinación tanto de cargas radiales como axiales en la transmisión del movimiento. Ambos diseños están disponibles como rodamientos de bolas o como rodamientos de rodillos. La elección del diseño de los rodamientos depende de cada aplicación.
Rodamiento Radial
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RODOLFO GUAS
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Rodamiento Axial
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Componentes Los rodamientos en general están formados por los siguientes componentes: Dos anillos o discos con caminos de rodadura Elementos de rodadura en forma de rodillos o bolas Una jaula, que es la estructura que mantiene separados los elementos de rodadura y las guías Anillo interior / Anillo exterior El anillo interior y el anillo exterior se fabrican generalmente a partir de una aleación especial de acero al cromo de gran pureza. Este material tiene la dureza y la pureza necesarias. Ambos factores son importantes para conseguir un elevado índice de carga y a prolongada vida útil. Los caminos de rodadura están endurecidos, rectificados y pulidos. También suelen utilizarse materiales especiales tales como cerámica y plásticos. Aunque los plásticos no tienen capacidad para soportar temperaturas extremadamente altas, son considerablemente más ligeros que el acero. Esta característica los hace muy valiosos en sectores como la automoción. Anillo Interior
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Anillo Exterior
Elementos de Rodadura
Los elementos de rodadura pueden ser bolas, rodillos, conos, esferas o agujas. En general, suelen fabricarse con una aleación de acero al cromo de gran pureza. También suelen utilizarse materiales especiales tales como cerámica y plásticos. Los elementos de rodadura ruedan sobre los caminos de rodadura formados especialmente en los anillos o discos, y se mantienen separados y guiados por la jaula. Jaula
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Controles y máquinas eléctricas Electricidad industrial La jaula es el elemento responsable de mantener los elementos de rodadura separados y guiados. Entre los materiales utilizados encontramos acero, latón y plástico. Se pueden fabricar jaulas de metal sólido mediante técnicas de mecanizado, mientras que las jaulas prensadas se fabrican a partir de láminas de acero. Del mismo modo, las jaulas de plástico se pueden mecanizar a partir de plástico sólido o se pueden moldear por inyección. ¿Cuál es la diferencia entre los términos rodamiento, chumacera, balero y cojinete? Un rodamiento es un cojinete de rodadura. Es un dispositivo que se coloca en los puntos de soporte de ejes para tolerar cargas radiales, axiales o ambas simultáneamente. Éstas cargas son toleradas por medio de rodillos o bolas que están colocadas en fila sobre unas pistas, como muestra la siguiente figura:
La chumacera es el alojamiento donde va instalado el rodamiento. Ésta permite fijar el punto de soporte del eje a algún bastidor. como muestra la figura (lo verde oscuro es la chumacera y lo plateado/gris es el rodamiento):
Lo que comúnmente llamamos balero es un rodamiento. Un cojinete es un dispositivo que se utiliza para soportar cargas radiales, axiales o ambas inclusive en los puntos de apoyo de los ejes, de tal manera que los rodamientos son un tipo de cojinete. Existen dos tipos: cojinetes de rodadura (que llamamos comúnmente rodamientos) y cojinetes de deslizamiento (que en Venezuela llamamos comúnmente TEMA 3: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
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Controles y máquinas eléctricas Electricidad industrial bocinas). En la siguiente figura veras un cojinete de deslizamiento con su chumacera (es lo de color bronce):
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Los
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Rodamientos: es un cojinete que utiliza elementos rodantes (bolas o rodillos) para mantener la separación entre las pieza en movimiento. Este mecanismo permite reducir la fricción y lo generación de calor, permitiendo también funcionar a mayores velocidades que los cojinetes de fricción. Rodamiento de bolas: estos rodamientos emplean bolas de acero (o incluso cerámicas para aplicaciones especiales) para reducir la fricción entre el aro interno y el externo. Los tres tipos principales son: rodamientos de bolas de ranura profunda, rodamientos de bolas axiales y rodamiento de bolas de contacto angular. Rodamiento de bolas de ranura profunda: es el rodamiento más común. Gracias a su diseño este rodamiento puede soportar cargas radiales bajas o medias y pequeñas cargas de carácter axial en ambas direcciones. También requieren poco mantenimiento y permiten trabajar a altas velocidades. (ISO 15, ISO 8443).
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Rodamientos de bolas axiales: son diseñados para soportar grandes cargas axiales, pero no pueden ejercer ninguna reacción radial. Además existen rodamientos axiales simples que pueden soportar solamente cargas en una dirección y rodamientos axiales de bolas de doble dirección que pueden soportar cargas en ambas direcciones del eje.
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(ISO 20516).
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Rodamientos de bolas de contacto angular: estos rodamientos son diseñados para soportar cargas axiales significativas combinadas con fuerzas radiales y altas velocidades. ISO 15 e ISO 12044.
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Cilíndricos: este tipo de rodamientos presentan rodillos cilíndricos que están en contacto lineal con las pistas de rodadura. Esto permite trabajar con mayores cargas radiales que los rodamientos de bolas y mejor resistencia a golpes y vibraciones y también es apropiado para altas velocidades. Existen diferentes tipos de estos rodamientos designados como UN, NJ, NUP, N, NF, NNU, NN, etc. Las dimensiones principales más utilizadas vienen indicadas en la norma ISO 15.
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Esférico: el diseño especial de estos rodamientos permite el auto alineado entre el eje y su alojamiento. Este diseño consiste en un canal de rodadura esférico para el aro exterior y un canal de rodadura doble en el interno. Este tipo de rodamiento puede ser diseñado para ser montado con bolas, cilindros, conos o rodillos especiales. La mayoría de los rodamientos esféricos son adecuados para cargas radiales bajas o medias y para bajas cargas axiales. (ISO 15).
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Rodamiento cónico: este rodamiento posee rodillos troncocónicos que proporcionan la capacidad de soportar altas cargas combinadas en una sola dirección. La capacidad de carga axial depende directamente del ángulo de contacto. (ISO 355)
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Rodamiento de agujas: son rodamientos similares a los cilíndricos, pero en este caso los rodillos son cilindros que tienen un pequeño diámetro en relación a su longitud. Éstos ofrecen una solución muy compacta para grandes capacidades de carga. (ISO 3030, ISO 3245, ISO 1206). TEMA 3: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
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Rodamientos lineales: es una solución muy rentable para una amplia gama de aplicaciones como equipamiento electrónico, maquinas punzadoras, impresoras, etc. Normalmente se utiliza para pequeñas cargas y una alta precisión en el movimiento. (ISO 10285, ISO 12090, ISO 13012). TEMA 3: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
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Averías en los rodamientos y en las transmisiones Los rodamientos son elementos del automóvil relativamente robustos y de larga duración, especialmente si están montados correctamente. El manejo conveniente en el montaje y desmontaje no implica nada extraordinario: es verdad que exigen limpieza, exactitud y útiles adecuados, pero esto es totalmente normal tratándose de piezas de precisión. En general, los rodamientos llegan a las manos de los expertos en mecánica en condiciones de ser montados de inmediato. Por tanto, conviene dejarlos en su envase original hasta ese momento. Antes de empaquetarse, los rodamientos reciben un tratamiento antioxidante. En el envase original resisten el almacenamiento durante muchos años. La tecnología aplicada a los rodamientos del automóvil, con excepción de los de rodillos cónicos, es la de engrase de por vida y para obturaciones fijas. Algunos fabricantes incorporan las últimas tecnologías de triple sellado. Está, pues, contraindicado manipular estas protecciones, que suponen larga vida útil para el rodamiento.
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Las averías más frecuentes de los rodamientos se deben a defectos de montaje, agua en el rodamiento, impurezas en el rodamiento, defecto de forma en el soporte (alojamiento) o eje y fatiga del material. El montaje adecuado tiene que ver con todas y cada una de estas causas de avería, incluso con la última. Un montaje inadecuado puede afectar sensiblemente a la vida del rodamiento y contribuir a la fatiga de los aceros de alta calidad especiales para rodamientos.
Como evitar las averías: montaje adecuado Antes de colocar el rodamiento, hay que verificar que la referencia es la que corresponde al modelo y el año del vehículo que reparamos. Hay que asegurarse de que se dispone de todas las herramientas necesarias y útiles (casquillos. prensa, llave dinamométrica. etc.) y verificar las especificaciones de holguras, precargas. pares de apriete, etc. La limpieza en la manipulación debe ser una preocupación permanente para el mecánico. Cualquier cuerpo extraño que pueda penetrar en el rodamiento conlleva un deterioro rápido del rodamiento. Antes del montaje, hay que asegurarse de la limpieza de todo el material: piezas y herramientas. Verificar ejes y rodamientos es primordial. Una deformación de la mangueta, la ovalización del alojamiento del rodamiento o el alojamiento acampanado son las principales causas de averías. Los aros de rodamientos son relativamente finos con relación con los ejes y el alojamiento, y ello se traduce en una contracción o copia de la deformación que altera sus condiciones de trabajo. En el caso de detectar anomalías en el alojamiento o eje. deben ser rectificadas o sustituidas por piezas nuevas antes de continuar el montaje.
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Controles y máquinas eléctricas Electricidad industrial Siempre se ha de utilizar un tubo o casquillo (fig. 1) unas décimas menor en diámetro al del aro del rodamiento que deba ser montado con ajuste apretado, bien sea sobre el aro inferior, montaje sobre un eje o en el aro exterior si se monta en su alojamiento (fig. 2). Si el ajuste apretado es sobre eje y rodamiento a la vez, el casquillo debe apoyarse sobre ambos anillos (fig. 3). Si por error aplicáramos la fuerza en el aro interior para el clavado del aro exterior en un alojamiento, dañaríamos de inmediato el rodamiento, pues al transmitir la presión ejercida a través de los elementos rodantes (bolas) produciríamos unas pequeñas huellas en la pista del aro contrario, al girar el rodamiento y con el paso continuo de las bolas por la pista marcada tendríamos una vibración y pérdida de pequeñas partículas de acero que dañarían en pocos kilómetros el rodamiento produciendo una avería prematura. Como medio de calado de un rodamiento, la prensa hidráulica es el idóneo para la presión progresiva.
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Controles y máquinas eléctricas Electricidad industrial El montaje con martillo se desaconseja del todo. Incluso si se golpea el aro adecuado al rebote de las bolas (fig. 4) en el interior de sus jaulas y pista dañaría ambas y la avería se produciría en pocos kilómetros. Este sistema de montaje tiene un riesgo adicional, el de golpear las obturaciones. Una protección dañada, desplazada o hundida perderá su estanqueidad permitiendo la entrada de agua y suciedad. Así no obtendremos el kilometraje esperado de un rodamiento. Para este montaje es preciso utilizar una prensa hidráulica u otro medio de presión progresiva como podría ser un útil con tornillo. Por último hay que insistir en un punto fundamental. En los rodamientos la tolerancia radial interna (el juego) viene dado de fábrica y responde a unas exigencias de diseño. En los rodamientos rígidos de bolas y en los de doble contacto angular el apriete de las tuercas de fijación debe ser el recomendado por el constructor del vehículo. Estos valores de apriete deben ser especialmente precisos en los rodamientos de rodillos cónicos. Superar los valores especificados puede producir un aumento de la temperatura en el rodamiento y una avería en pocas horas de marcha.
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Averías en las transmisiones Las transmisiones, como todos los componentes fundamentales del automóvil, están sujetos a averías. Estas son las más frecuentes y las medidas a adoptar.
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Pérdida de grasa Se detecta, si es en la junta lado rueda, manchas de grasa en interior guardabarros y rueda; si es en la junta interior, sólo se observa al elevar el coche. Se produce por rotura del fuelle causada por su desgaste, golpes, gravilla, camino en mal estado, etc. y por la utilización de fuelles de baja calidad. Las consecuencias, si no se repara, son la degradación de la junta por deterioro de los elementos mecánicos al trabajar sin lubricación. La solución es cambiar el fuelle o manguito sustituyendo también la grasa y las abrazaderas. TEMA 3: MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS
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Ruidos o vibraciones Se detectan ruidos intermitentes localizados en la rueda al girar pronunciadamente a poca velocidad o cuando circulando en 4ª se desacelera y se vuelve a acelerar bruscamente. Se producen en las juntas de trípode debido a que la presión del rodete produce un surco o huella en la tulipa lado rueda. En las juntas de bolas el ruido se produce debido a una huella en la mangueta lado rueda. También una excesiva holgura entre las pistas produce ruidos. Se detectan vibraciones a través de la palanca de cambio al acelerar intensamente en la marcha más corta y se intensifican si la dirección está girada. Se producen en las juntas de trípode, debido a que una huella en la tulipa de la junta lado cambio produce unas vibraciones que se derivan a la caja de cambios y de allí a la palanca También en las juntas de bola pueden producirse vibraciones en la palanca de cambio debidas a una huella en la tulipa lado cambio. Las consecuencias en ambos casos son que si no se reparan, se produce un funcionamiento incorrecto de la transmisión y se inicia un proceso acelerado de destrucción de la junta. La solución es sustituir la junta homocinética o incluso la transmisión completa.
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