La importancia de la precarga de los rodamientos y el ajuste axial

La precarga y el ajuste axial son aspectos vitales de la tecnología de los rodamientos, aunque en gran medida incomprendidos. Sin embargo, cuando se aplica correctamente, la precarga puede reducir o superar las causas de la vibración, la acumulación de calor, el ruido y la fatiga de los rodamientos. Gary Hughes, Director de Ingeniería de Producto de The Barden Corporation, describe los pros y los contras de los tres métodos principales de aplicar precarga a un rodamiento.La precarga y el ajuste axial es un método para eliminar o controlar el juego interno de un rodamiento. Esto es importante porque el grado de juego interno de un rodamiento puede influir en diversos factores, como el ruido, las vibraciones, la acumulación de calor y la vida a fatiga. Cuando se aplica correctamente, la precarga reduce o supera las causas de estos problemas: controla el juego radial y axial; proporciona una rigidez predecible del sistema; reduce la excentricidad no repetitiva; reduce la diferencia en los ángulos de contacto entre los anillos interior y exterior a velocidades muy elevadas; y controla el patinaje de las bolas bajo aceleraciones muy elevadas.Rendimiento del rodamientoEl rendimiento axial es la desviación axial entre los anillos interior y exterior después de eliminar el juego axial y aplicar una carga de trabajo o precarga. Es el resultado de la deformación elástica de las bolas y las pistas de rodadura bajo cargas de empuje. Del mismo modo, el límite elástico radial es la deformación radial provocada por una carga radial. Ambos tipos de fluencia se rigen por el diseño interno del rodamiento, el ángulo de contacto y las características de la carga (magnitud y dirección). En todas las disposiciones de rodamientos en las que se considere necesaria la precarga, ésta debe aplicarse lo menos posible para conseguir el resultado deseado, evitando la generación excesiva de calor, que reduce la capacidad de velocidad y la vida útil del rodamiento.Además, es importante seleccionar el método de precarga más adecuado, del que existen tres tipos principales: muelles, ajuste axial y rodamientos Duplex rectificados por precarga.MuellesDe los tres métodos de precarga, los muelles suelen considerarse los más sencillos y deben tenerse en cuenta en primer lugar.La precarga por muelles proporciona una precarga relativamente constante porque es menos sensible a la expansión térmica diferencial que la precarga rígida, y se adapta mejor a cualquier desalineación menor. Además, es posible utilizar rodamientos a los que no se ha añadido el coste del rectificado de la precarga. Una desventaja del uso de muelles es que, por lo general, no admiten cargas de empuje inversas. También hay que prever espacio para alojar tanto los muelles como su recorrido. Además, los muelles pueden tender a desalinear el anillo que se está cargando debido a los ajustes de holgura necesarios.A pesar de las desventajas de la precarga por muelle, este método sigue siendo muy popular, lo que queda ilustrado por el hecho de que existen numerosos tipos de muelles disponibles para la precarga, incluidos muelles helicoidales, arandelas Belleville, onduladas o de dedos. En cuanto al montaje, el muelle se aplica normalmente a la parte no giratoria del rodamiento, normalmente el anillo exterior. Este anillo debe tener un ajuste de holgura en el alojamiento a todas las temperaturas para garantizar que la fuerza de precarga del muelle sea efectiva.Ajuste axialOtro método para lograr el control del juego interno es el ajuste axial. Esta técnica requiere el montaje de al menos dos rodamientos opuestos, de forma que los anillos interior y exterior de cada rodamiento estén desplazados axialmente. Esta técnica requiere mucho cuidado y precisión para evitar una excesiva absorción de juego interno, que puede producirse durante la instalación por sobrecarga de los rodamientos, o durante el funcionamiento debido a la dilatación térmica. En este caso, normalmente se prefieren las calas lapeadas de precisión a los elementos roscados, ya que las roscas helicoidales pueden provocar desalineaciones. Las calas deben fabricarse con tolerancias de paralelismo iguales a las de los rodamientos, ya que deben ser capaces de espaciar los rodamientos con precisiones de 1-2 micrómetros o mejores. Las caras de los anillos de los rodamientos deben estar bien alineadas y sólidamente asentadas y debe haber una limpieza extrema durante el montaje. El ajuste axial no aumenta la fricción del rodamiento y, por lo tanto, es preferible para aplicaciones de par muy bajo.Rodamientos DuplexEl tercer método principal para aplicar la precarga es utilizar rodamientos Duplex. A diferencia de los muelles y el método de ajuste axial, el uso de rodamientos dúplex ofrece la ventaja de que los medios para conseguir la precarga están incorporados. En efecto, este método de precarga puede ser el más sencillo para el cliente, que recibe los rodamientos listos para montar y con la seguridad de que están precargados según los requisitos exactos de la aplicación. Cuando los rodamientos se fijan juntos durante la instalación, las caras desplazadas se encuentran, estableciendo una precarga permanente en el conjunto de rodamientos. Los rodamientos dúplex suelen tener una velocidad limitada debido al calor generado por esta precarga rígida. El dúplex se utiliza principalmente cuando se requiere una rigidez radial y axial predecible. Los rodamientos dúplex pueden soportar cargas axiales bidireccionales o cargas axiales unidireccionales pesadas. Al utilizar rodamientos dúplex, deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos: aumento del par; reducción de la capacidad de velocidad; sensibilidad a la dilatación térmica diferencial; susceptibilidad a las variaciones brutas de par debidas a la desalineación; y escasa adaptabilidad al montaje con interferencia. La mayoría de los rodamientos rígidos y de contacto angular Barden están disponibles en conjuntos dúplex universales o pueden suministrarse en configuraciones específicas DB (espalda con espalda), DF (cara con cara) o DT (tándem). Por el contrario, el montaje DF sólo se utiliza en unas pocas aplicaciones, principalmente cuando se debe tener en cuenta la desalineación. La capacidad de velocidad es normalmente inferior a la de un par DB de idéntica precarga.El montaje DT emplea pares en tándem que ofrecen una mayor capacidad sin aumentar el tamaño del rodamiento, mediante el reparto de cargas. Los pares DT pueden contrarrestar cargas de empuje pesadas de una dirección, pero no pueden soportar cargas inversas como los pares DB y DF. Los conjuntos DT no tienen precarga incorporada y deben utilizarse junto con precarga de muelle.

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