Espacio disponible para el rodamiento

El espacio disponible para un rodamiento y sus elementos adyacentes en general suele ser limitado por el tipo y tamaño del rodamiento que debe ser seleccionado dentro de estos limites. En muchos casos, el diámetro del eje se fija por el propio diseño de la máquina; por lo tanto, el rodamiento se selecciona en base al tamaño de su diámetro interior. En los rodamientos, existen numerosas series y tipos de medidas estandarizadas, y es necesario realizar la selección del rodamiento óptimo entre todos ellos. En la Figura pueden verse las series de dimensiones de los rodamientos radiales y sus correspondientes tipos de rodamientos.

Capacidad de carga y tipos de rodamientos

La capacidad de carga axial de un rodamiento está estrechamente relacionada con la capacidad de carga radial (consulte la Página A24) de forma que depende del diseño del rodamiento tal como se indica en la Fig. 3.2. Esta figura permite ver claramente que cuando los rodamientos de rodillos de la misma serie dimensional son comparados, se observa que los rodamientos de rodillos ofrecen una mayor capacidad de carga que los rodamientos de bolas y son superiores si existen cargas por impactos.

Velocidad permisible y tipos de rodamientos

La velocidad máxima de los rodamientos varía dependiendo, no sólo del tipo de rodamiento, sino también de su tamaño, tipo de jaula, cargas, método de lubricación, disipación de calor, etc. Asumiendo que se use el método de lubricación por baño de aceite, los tipos de rodamiento quedan ordenados de forma aproximada desde los de mayor velocidad hasta los de menor velocidad tal como se indica en la Figura.

Desalineación de los anillos interior / exterior y tipos de rodamientos

Debido a la deflexión de un eje causada por las cargas que sobre él se aplican, errores de dimensiones, en el eje y el soporte, y de errores de montaje, es posible que los anillos interior y exterior queden ligeramente desalineados. La desalineación permisible varía dependiendo del tipo de rodamiento y de las condiciones de trabajo, pero en general suele ser de un pequeño ángulo inferior a 0.0012 radianes (4’). Si se espera una desalineación superior, deberán seleccionarse los rodamientos que cuentan con capacidad de autoalineación, como los rodamientos de bolas autoalineantes, los rodamientos de rodillos esféricos, y algunas unidades de ciertos tipos de rodamiento.

Rigidez y tipos de rodamientos

Cuando se aplican cargas a un rodamiento de rodillos, se produce cierta deformación elástica en las áreas de contacto entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura. La rigidez del rodamiento viene determinada por el índice de la carga aplicada al rodamiento con el valor de la deformación elástica de los anillos interior y exterior así como del de los elementos rodantes. Para los husillos principales de las máquinas herramienta, es necesario disponer de rodamientos de elevada rigidez junto con el resto del husillo. Consecuentemente, puesto que los rodamientos de rodillos se deforman menos bajo aplicación carga, suelen seleccionarse más a menudo que los rodamientos de bolas. Cuando se necesita de una elevada rigidez, los rodamientos se construyen con precarga, lo que significa que tienen una holgura negativa. Los rodamientos de bolas de contacto angular y los rodamientos de rodillos cónicos suelen precargarse.

Ruido y par de varios tipos de rodamientos

Puesto que los rodillos se fabrican con una elevadísima precisión, el ruido y el par son mínimos. Para rodamientos de bolas de ranura profunda y en particular para rodamientos de rodillos cilíndricos, el nivel de ruido a veces se especifica en función de su finalidad. Para rodamientos de bolas en miniatura de alta precisión, se especifica el par de arranque. Los rodamientos de bolas de ranura profunda son los aconsejados para aplicaciones en las que se necesiten un bajo par y un bajo nivel de ruido, como por ejemplo en motores e instrumentos.

Precisión de funcionamiento y tipos de rodamientos

Para los husillos principales de las máquinas herramienta que necesitan de una elevada precisión de funcionamiento o en aplicaciones de alta velocidad como supercompresores, suelen utilizarse rodamientos de alta precisión de las Clases 5, 4 ó 2. La precisión de funcionamiento de los rodamientos de rodillos se especifica de varias formas, y las clases de precisión especificada varía en función del tipo de rodamiento. Una comparación del salto radial del anillo interior para la máxima precisión de funcionamiento especificada para cada tipo de rodamiento se indica en la Figura En aplicaciones que requieran elevada precisión de funcionamiento, los rodamientos más adecuados son los rodamientos de bolas de ranura profunda, los rodamientos de bolas de contacto angular y los rodamientos de rodillos cilíndricos.

Montaje y desmontaje de varios tipos de rodamientos

Los tipos de rodamientos separables como los rodamientos de rodillos cilíndricos, los rodamientos de agujas y los rodamientos de rodillos cónicos son los más adecuados para el montaje y desmontaje. En maquinaria cuyos rodamientos se montan y desmontan con cierta frecuencia para su mantenimiento periódico, estos tipos de rodamientos son los más aconsejados. Además, los rodamientos de bolas autoalineantes (los pequeños) con agujeros cónicos pueden ser montados y desmontados con relativa facilidad utilizando manguitos.

En general, los ejes se montan sólo con dos rodamientos. Al tener en cuenta la disposición de montaje de los rodamientos, deben considerarse en cuenta los puntos siguientes:

(1) Dilatación y contracción del eje provocados por variaciones de temperatura.
(2) Facilidad del rodamiento para su montaje y desmontaje.
(3) Desalineación de los anillos interior y exterior provocada por la deflexión del eje o por error de montaje.
(4) Rigidez de la totalidad del sistema incluyendo los rodamientos y el método de precarga.
(5) Capacidad para soportar las cargas en sus posiciones correctas y cómo transmitirlas.

Rodamientos de extremo fijo y de extremo libre

De entre los rodamientos montados sobre un eje, sólo uno de ellos puede ser de “extremo fijo” y utilizarse para fijar el eje axialmente. Para este rodamiento de extremo fijo, debe seleccionarse un tipo que pueda soportar tanto cargas radiales como axiales. El resto de los rodamientos deben ser de “extremo libre”, y sólo deben soportar cargas radiales para mitigar la contracción y dilatación térmica del eje.

Si las medidas tomadas para reducir la contracción y dilatación térmica del eje son insuficientes, se transmiten cargas axiales excesivas a los rodamientos, lo cual puede causar fallos prematuros. Como rodamientos de extremo libre, recomendamos los rodamientos de rodillos cilíndricos o de agujas, con anillos interiores y exteriores separables que pueden desplazarse axialmente (tipos NU, N, etc.). Si utiliza este tipo, el montaje y desmontaje también será más sencillo. Si se utilizan tipos no separables como rodamientos de extremo libre, normalmente el ajuste entre el anillo exterior y el alojamiento debe ser ligero para permitir el movimiento axial del eje junto con el rodamiento. Algunas veces, dicha dilatación queda mitigada gracias a la holgura entre el anillo interior y el eje. Cuando la distancia entre los rodamientos es pequeña y la influencia de la dilatación y contracción del eje es insignificante, se utilizan dos rodamientos opuestos, ya sean de bolas de contacto angular o de rodillos cónicos. El juego axial (posible movimiento axial) después del montaje se ajusta utilizando tuercas o láminas.

Ejemplo de disposiciones de los rodamientos

En la Tabla se muestran algunas disposiciones representativas de montaje de los rodamientos, considerando la precarga y rigidez del conjunto, la contracción y dilatación del eje, el error de montaje, etc.

Disposiciones del rodamiento		Observaciones	Ejemplos de aplicación
Extremo fijo	Extremo libre
		Esta es una disposición típica, en la que no se aplican cargas anormales a los rodamientos aunque el eje se dilate o contraiga. Si el error de montaje es pequeño, resulta aconsejable para velocidades altas.	Motores eléctricos de tamaño mediano, ventiladores
		Esta disposición permite soportar cargas elevadas y de choque, así como también alguna carga axial. Cada tipo de rodamiento de rodillos cilíndricos es separable. Resulta útil cuando es necesaria una interferencia para los anillos interior y exterior.	Motores de tracción para material rodante
		Esta disposición se utiliza cuando las cargas son relativamente elevadas. Para obtener la máxima rigidez del rodamiento de extremo fijo se utiliza una disposición del tipo espalda contra espalda. Tanto el eje como el alojamiento deben tener una alta precisión, y el error de montaje debe ser pequeño.	Rodillos de mesa para acerías, husillos principales de los tornos
		Resulta adecuado cuando es necesaria una interferencia para los anillos interior y exterior. No pueden aplicarse cargas axiales elevadas.	Rodillos para fabricación de papel satinado, ejes de locomotoras diesel
		Recomendable para velocidades altas y cargas radiales elevadas. También pueden aplicarse cargas axiales moderadas. Es necesario dejar algo de juego entre el anillo exterior del rodamiento rígido de bolas de una hilera y el diámetro interior del alojamiento, para evitar someterlo a cargas radiales.	Engranajes reductores de las locomotoras diesel
		Esta es la distribución más habitual. Puede soportar no sólo cargas radiales, sino también cargas axiales moderadas.	Bombas de voluta de doble succión, transmisiones de automóviles
		Esta distribución es la más adecuada cuando existe un error de montaje o desviaciones del eje. Se utiliza a menudo para aplicaciones generales e industriales donde se aplican cargas elevadas.	Reductores de velocidad, rodillos de mesa para acererías, ruedas para puentes grúa aéreos
		Recomendable cuando existen cargas axiales bastante elevadas en ambas direcciones. Pueden utilizarse rodamientos de contacto angular de hilera doble en vez rodamientosde una disposición de dos de bolas de contacto angular.	Reductores de transmisiones por tornillo sin fin
Cuando no hay diferencias entre los extremos fijo y libre		Observaciones	Ejemplos de aplicación
		Esta distribución es frecuente, ya que puede soportar cargas elevadas y de choque. La distribución espalda contra espalda resulta especialmente adecuada cuando la distancia rodamientos entre los es pequeña y se aplican cargas momentáneas. La disposición cara a cara facilita el montaje cuando es necesaria una interferencia para el anillo interior. En general, esta disposición resulta adecuada cuando existe un error de montaje. Para utilizar esta disposición con una precarga, debe tenerse en cuenta la cantidad de precarga y el ajuste del juego.	Árboles de mando de los diferenciales de automóviles, ejes delanteros y traseros de automóviles, reductores de transmisiones por tornillo sin fin
		Se utiliza a velocidades altas cuando las cargas radiales no son demasiado elevadas y las cargas axiales son relativamente elevadas. Proporciona una buena rigidez del eje mediante la precarga. Para cargas momentáneas, la disposición espalda contra espalda es mejor que la cara a cara.	Ejes de muelas
		Puede soportar cargas elevadas y cargas de choque. Puede utilizarse si es necesaria una interferencia tanto para los anillos interiores como para los exteriores. Debe tenerse cuidado con que el juego axial no sea demasiado reducido durante el funcionamiento. También es posible un montaje del tipo NF + tipo NF.	Engranajes reductores finales de maquinaria para la construcción
		Algunas veces se utiliza un muelle a un lado del anillo exterior de un rodamiento.	Motores eléctricos pequeños, reductores de velocidad pequeños, bombas pequeñas
Disposiciones verticales		Observaciones	Ejemplos de aplicación
		Los rodamientos de bolas de contacto angular emparejados se encuentran en el extremo fijo. El rodamiento de rodillos cilíndrico se encuentra en el extremo libre.	Motores eléctricos verticales
		El centro esférico del asiento autoalineante debe coincidir con el del rodamiento de bolas autoalineantes. El rodamiento superior se encuentra en el extremo libre.	Abridores verticales (hiladoras y tejedoras mecánicas)