¿Los rodamientos rígidos de bolas son buenos para los momentos de manija? Una guía práctica

Imagínese un pequeño motor eléctrico atornillado a la carcasa de una bomba. La correa está tensa, el eje está ligeramente desalineado y cada pulso del motor envía una fuerza de torsión al rodamiento. Esa fuerza de torsión se denomina carga de momento y decide si un rodamiento rígido de bolas es el componente correcto o la causa de una falla prematura.

La respuesta corta es que los rodamientos rígidos de bolas pueden soportar cargas de momento pequeñas a moderadas, pero no están diseñados para fuerzas de inclinación intensas o continuas. Para la mayoría de motores de baja potencia, ventiladores, maquinaria alimentaria y unidades de transmisión pequeñas, son una opción excelente y rentable. Para un mezclador que funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana, con un eje largo en voladizo o una caja de cambios que experimenta una oscilación constante, un rodamiento rígido de bolas puede ser solo una parte de la solución.

Qué carga de momento es realmente

Una carga momentánea es realmente un término general. A menudo se le llama momento de inclinación o momento de vuelco, y es una fuerza que intenta doblar el eje alrededor del rodamiento. Se comporta de manera diferente a los dos tipos de carga que suelen destacar los catálogos de rodamientos.

• La carga radial presiona los elementos rodantes directamente hacia abajo, perpendicular al eje del eje.
• La carga axial empuja a lo largo del eje del eje, ya sea hacia o desde la cara del rodamiento.
• La carga de momento intenta inclinar el aro interior con respecto al aro exterior, porque la fuerza actúa a una distancia desplazada del centro del rodamiento.

Los rodamientos rígidos de bolas utilizan ranuras profundas en las pistas de rodadura, lo que les da la capacidad de soportar cargas radiales y cargas axiales limitadas desde ambas direcciones. Las bolas se asientan en una zona de contacto relativamente amplia, por lo que una pequeña inclinación se puede distribuir entre varias bolas. Pero el contacto sigue siendo esencialmente un contacto puntual, por lo que un gran momento concentra la tensión en unos pocos elementos rodantes y reduce la vida útil más rápidamente que una carga radial igual.

¿Pueden los rodamientos rígidos de bolas soportar momentos?

Sí, pero con un límite claro. Si el momento es pequeño e intermitente, el rodamiento funciona bien y muchas veces pasa desapercibido. Si el momento es alto o permanente, las bolas y las pistas de rodadura se deforman, la fricción aumenta y el rodamiento se calienta. La regla práctica es que un rodamiento rígido de bolas de una hilera puede soportar pequeñas cargas de momento que son incidentales a la aplicación, no la carga principal de diseño.

Un rodamiento rígido de bolas de dos hileras es una historia diferente. La fila adicional de bolas hace que el rodamiento sea más robusto y puede soportar cargas de momento de inclinación además de cargas radiales y axiales. La compensación es ancho y costo. En un ventilador compacto o en una herramienta eléctrica pequeña, es posible que no quepa un rodamiento de doble hilera y que la rigidez añadida no valga la pena el cambio de forma.

Dónde aparecen las cargas momentáneas en máquinas reales

Los ventiladores y bombas accionados por correa son el caso clásico. Cuando se tensa una correa, la polea crea una fuerza radial sobre el eje, y si el eje es largo o la polea está en voladizo, esa fuerza también crea un momento en el cojinete. Una situación similar ocurre en un husillo de taladro pequeño, donde el mandril está lejos del rodamiento y la presión de perforación dobla el eje.

En los conjuntos de electrodomésticos y maquinaria alimentaria, las cargas de momento a menudo provienen de piezas giratorias desequilibradas, caras de montaje desalineadas o expansión térmica. Estas cargas suelen ser pequeñas, razón por la cual los rodamientos rígidos de bolas en miniatura y de tamaño pequeño funcionan bien en este tipo de productos. Cuando el momento es más constante, un rodamiento con anillo elástico puede ayudar al bloquear el rodamiento axialmente en el eje o en la carcasa, de modo que la carga inclinada no empuje el rodamiento fuera de su posición.

Rodamiento rígido de bolas 6200ZZNR con anillo elástico para motores pequeños Este rodamiento de 10×30×9 mm cuenta con protectores dobles y un anillo elástico para posicionamiento axial. Es adecuado para motores y herramientas pequeños donde las cargas de momento requieren una alineación estable, como se analizó en la sección anterior sobre selección de rodamientos. Ver producto →

Las cortadoras rotativas, las cortadoras de cabello eléctricas y las licuadoras pequeñas también producen fuerzas oscilantes. El momento cambia de dirección en cada ciclo y el rodamiento necesita suficiente espacio interno para permitir que las bolas se muevan sin atascarse. Un rodamiento en miniatura con una jaula bien diseñada mantiene estable la separación de las bolas bajo vibración, que es lo que el rodamiento necesita cuando el momento gira hacia adelante y hacia atrás miles de veces por minuto.

Factores que determinan la capacidad de momento

La geometría del rodamiento determina la mayor parte de la capacidad de momento, pero las condiciones de funcionamiento son igualmente importantes. Estos son los detalles que vale la pena verificar antes de finalizar el diseño.

• Número de bolas: más bolas reparten la carga en más puntos de contacto, lo que mejora la resistencia a la inclinación.
• Profundidad de la pista de rodadura: las ranuras más profundas permiten cierta desalineación angular sin tensión excesiva en los bordes.
• Juego interno: un juego más estrecho aumenta la rigidez del momento pero aumenta la fricción, por lo que la velocidad útil disminuye.
• Precarga: una precarga aplicada hace que el rodamiento sea más rígido y firme contra la flexión del eje, pero demasiada precarga provoca la generación de calor.
• Material: el acero cromado es la opción estándar para la capacidad de carga, mientras que el acero inoxidable protege la corrosión de dos piezas en entornos alimentarios o químicos.
• Sellos y protectores: los sellos de contacto añaden resistencia y calor, pero mantienen limpia la pista de rodadura; Las versiones blindadas protegen contra el polvo sin fricción adicional.
• Tipo jaula: una jaula fuerte mantuvo estable el espaciado de las bolas, y eso evita que el momento se concentre en una sola tronera.

Para algunas asambleas, un rodamiento con bridas Agrega un hombro de localización que resiste el cambio axial. La brida puede ser una contramedida útil cuando el momento intenta deslizar el rodamiento fuera de su orificio y, a menudo, simplifica el diseño del alojamiento.

Elegir el rodamiento adecuado para su aplicación

Empiece por estimar la magnitud del momento. La fórmula es simple: el momento es igual a la fuerza multiplicada por la distancia desde el centro del rodamiento hasta el punto de la fuerza. Compare ese valor con la capacidad de carga dinámica del rodamiento y recuerde que la capacidad asume una carga radial, no una carga inclinada. Si el momento es más que una fracción de la carga nominal, solicite una sección más pesada o un diseño de doble fila.

Luego verifique la velocidad. Alta velocidad más un alto momento es la peor combinación, porque la fricción genera calor que el rodamiento no puede eliminar en una carcasa estrecha. En ese caso, un rodamiento más grande con más bolas o una jaula más liviana suele ser una mejor respuesta que simplemente agregar precarga.

El siguiente paso es el ajuste y la liquidación. Un eje demasiado flojo permite que el anillo interior gire y eso convierte el momento en una falsa abolladura. Una carcasa demasiado apretada aprieta el aro exterior y quita el juego radial que el rodamiento necesita para inclinarse ligeramente. Después del ajuste, elija la lubricación. La grasa con un aceite base de alta viscosidad protege el contacto rodante a baja velocidad, mientras que un baño de aceite funciona mejor para un funcionamiento continuo a alta velocidad.

Rodamiento de bolas 6205ZZ para cargas radiales medias en motores y bombas Con un tamaño de 25×52×15 mm y acero GCr15, este rodamiento blindado soporta cargas radiales moderadas. Combina bien con las pautas sobre ajuste, holgura y lubricación mencionadas anteriormente, lo que garantiza un rendimiento confiable en la maquinaria. Ver producto →

Para aplicaciones de una sola hilera con momento moderado, un rodamiento de tamaño pequeño con ranura profunda y jaula de acero es un valor predeterminado confiable. Proporciona una buena capacidad radial, funciona en un amplio rango de velocidades y sigue siendo rentable en la producción en volumen.

Trabajar directamente con un fabricante de rodamientos

Los valores del catálogo son un punto de partida útil, pero se basan en un banco de pruebas, no en su carcasa, eje, ciclo de carga y temperatura específicos. Aquí es donde un fabricante directo puede ayudar. Cuando trabaja con una fábrica de rodamientos en un producto nuevo, puede ajustar el número de bolas, el material de la jaula, el juego interno, el tipo de grasa e incluso la geometría de la pista para adaptarse al momento de su ensamblaje real.

En nuestras instalaciones de Ningbo fabricamos miniaturas y de pequeño tamaño. rodamientos rígidos de bolas para aplicaciones donde hay un pequeño momento presente pero no dominante. Revisamos rutinariamente dibujos, probamos muestras y verificamos el descentramiento dinámico y los niveles de ruido antes de la producción. El proceso de fabricación sigue los sistemas de gestión ISO 9001 e ISO/TS 16949, por lo que cada lote recibe controles dimensionales e inspección visual antes del embalaje.

Rodamiento miniatura de acero inoxidable SMR148-2RS para dispositivos de precisión Este rodamiento de acero inoxidable de 8×14×4 mm resiste la corrosión y es ideal para motores y robots pequeños. Su perfil delgado y sus protectores cumplen con los requisitos para aplicaciones livianas en entornos hostiles o compactos. Ver producto →

Si su diseño utiliza un cojinete de acero inoxidable para una máquina de alimentos o una articulación de robot, el momento suele ser pequeño, pero el requisito de corrosión no lo es. Un rodamiento en miniatura de acero inoxidable con un perfil delgado puede soportar la carga de inclinación y al mismo tiempo resistir el entorno que arruinaría un rodamiento de acero cromado. Para pedidos OEM de mayor volumen, también admitimos dimensiones no estándar y diseños de jaula especiales sin gastos generales de instalación innecesarios.

¿Los rodamientos rígidos de bolas son buenos para los momentos de manija? Sí para momentos pequeños y moderados, no para momentos continuos pesados. El rodamiento no es deficiente por un solo tipo de carga; está diseñado simplemente para un dominio radial y una inclinación ocasional. Verifique la magnitud de su momento, su velocidad, su ajuste y holgura, luego confirme con el fabricante antes de congelar el diseño. La respuesta correcta para una aplicación puede ser la respuesta incorrecta para otra, y una breve conversación con el proveedor de rodamientos puede evitarle una falla en el campo más adelante.