Cómo elegir un rodamiento

Hay muchos tipos diferentes de rodamientos disponibles en la actualidad y hay muy poca información sobre las diferencias entre ellos.Quizás se haya preguntado "¿qué rodamiento será mejor para su aplicación?"O "¿cómo elijo un rodamiento?"Este artículo le ayudará a responder esas preguntas.
En primer lugar, debe saber que la mayoría de los rodamientos con elemento rodante se dividen en dos grandes grupos:

Rodamientos de bolas
Rodamientos de rodillos
Dentro de estos grupos, existen subcategorías de rodamientos que tienen características únicas o diseños optimizados para mejorar el rendimiento.
En este artículo, cubriremos las cuatro cosas que necesita saber sobre su aplicación para elegir el tipo correcto de rodamiento.

Encuentre la carga del rodamiento y la capacidad de carga
Las cargas de los rodamientos se definen generalmente como la fuerza de reacción que un componente ejerce sobre un rodamiento cuando está en uso.
Al elegir el rodamiento adecuado para su aplicación, primero debe encontrar la capacidad de carga del rodamiento.La capacidad de carga es la cantidad de carga que un rodamiento puede soportar y es uno de los factores más importantes a la hora de elegir un rodamiento.
Las cargas de los rodamientos pueden ser axiales (de empuje), radiales o una combinación.
Una carga de rodamiento axial (o de empuje) es cuando la fuerza es paralela al eje del eje.
Una carga de rodamiento radial es cuando la fuerza es perpendicular al eje.Entonces, una carga de rodamiento combinada es cuando las fuerzas paralelas y perpendiculares producen una fuerza angular con respecto al eje.

Cómo distribuyen las cargas los rodamientos de bolas
Los rodamientos de bolas están diseñados con bolas esféricas y pueden distribuir cargas sobre una superficie de tamaño mediano.Suelen funcionar mejor para cargas pequeñas y medianas, distribuyendo las cargas a través de un único punto de contacto.
A continuación se muestra una referencia rápida sobre el tipo de carga del rodamiento y el mejor rodamiento de bolas para el trabajo:
Cargas radiales (perpendiculares al eje) y ligeras: elija rodamientos radiales de bolas (también conocidos como rodamientos rígidos de bolas).Los rodamientos radiales son algunos de los tipos de rodamientos más comunes del mercado.
Cargas axiales (de empuje) (paralelas al eje): elija rodamientos axiales de bolas
Cargas combinadas, tanto radiales como axiales: elija un rodamiento de contacto angular.Las bolas entran en contacto con la pista de rodadura en un ángulo que soporta mejor cargas combinadas.
Rodamientos de rodillos y carga de rodamientos
Los rodamientos de rodillos están diseñados con rodillos cilíndricos que pueden distribuir cargas sobre una superficie mayor que los rodamientos de bolas.Suelen funcionar mejor para aplicaciones de carga pesada.

A continuación se muestra una referencia rápida sobre el tipo de carga del rodamiento y el mejor rodamiento de rodillos para el trabajo:
Cargas radiales (perpendiculares al eje): elija rodamientos de rodillos cilíndricos estándar
Cargas axiales (de empuje) (paralelas al eje): elija rodamientos de empuje cilíndricos
Cargas combinadas, radiales y axiales: elija un rodamiento de rodillos cónicos
Velocidades de rotación
La velocidad de rotación de su aplicación es el siguiente factor a considerar al elegir un rodamiento.
Si su aplicación funcionará a altas velocidades de rotación, los rodamientos de bolas suelen ser la opción preferida.Funcionan mejor a velocidades más altas y ofrecen un rango de velocidad más alto que los rodamientos de rodillos.
Una razón es que el contacto entre el elemento rodante y las pistas de rodadura en un rodamiento de bolas es un punto en lugar de una línea de contacto, como en los rodamientos de rodillos.Debido a que los elementos rodantes presionan la pista de rodadura a medida que ruedan sobre la superficie, se produce mucha menos deformación de la superficie en las cargas puntuales de los rodamientos de bolas.

Fuerza centrífuga y rodamientos
Otra razón por la que un rodamiento de bolas es mejor para aplicaciones de alta velocidad es por las fuerzas centrífugas.La fuerza centrífuga se define como una fuerza que empuja hacia afuera a un cuerpo que se mueve alrededor de un centro y surge de la inercia del cuerpo.
La fuerza centrífuga es el principal factor limitante de la velocidad del rodamiento porque se convierte en cargas radiales y axiales sobre un rodamiento.Dado que los rodamientos de rodillos tienen más masa que un rodamiento de bolas, el rodamiento de rodillos producirá una fuerza centrífuga mayor que un rodamiento de bolas del mismo tamaño.

Reduzca la fuerza centrífuga con material de bolas de cerámica
A veces, la velocidad de una aplicación está por encima de la velocidad nominal de un rodamiento de bolas.
Si esto sucede, una solución simple y común es cambiar el material del rodamiento de bolas de acero a cerámica.Esto mantiene el mismo tamaño del rodamiento pero ofrece aproximadamente un índice de velocidad un 25% más alto.Dado que el material cerámico es más liviano que el acero, las bolas cerámicas producen menos fuerza centrífuga para cualquier velocidad determinada.

Las aplicaciones de alta velocidad funcionan mejor con rodamientos de contacto angular
Los rodamientos de contacto angular son la mejor opción de rodamientos para aplicaciones de alta velocidad.Una razón es que las bolas son más pequeñas y las bolas más pequeñas pesan menos y producen menos fuerza centrífuga al girar.Los rodamientos de contacto angular también tienen una precarga incorporada en los rodamientos que funciona con fuerzas centrífugas para hacer rodar adecuadamente las bolas en el rodamiento.
Si está diseñando una aplicación de alta velocidad, entonces querrá un rodamiento de alta precisión, generalmente dentro de la clase de precisión ABEC 7.
Un rodamiento de menor precisión tiene más “margen de maniobra” dimensional cuando se fabrica que un rodamiento de alta precisión.Por lo tanto, cuando el rodamiento se utiliza a altas velocidades, las bolas ruedan rápidamente sobre la pista del rodamiento con menos confiabilidad, lo que puede provocar una falla del rodamiento.
Los rodamientos de alta precisión se fabrican con estándares estrictos y tienen muy poca desviación de las especificaciones cuando se producen.Los rodamientos de alta precisión son confiables para aplicaciones rápidas porque garantizan una buena interacción entre la bola y la pista de rodadura.

Desviación y rigidez del rodamiento
El descentramiento del rodamiento es la cantidad que orbita un eje desde su centro geométrico a medida que gira.Algunas aplicaciones, como los husillos de herramientas de corte, solo permitirán que se produzca una pequeña desviación en sus componentes giratorios.
Si está diseñando una aplicación como esta, elija un rodamiento de alta precisión porque producirá desviaciones más pequeñas del sistema debido a las estrechas tolerancias con las que se fabricó el rodamiento.
La rigidez del rodamiento es la resistencia a la fuerza que hace que el eje se desvíe de su eje y juega un papel clave en minimizar el descentramiento del eje.La rigidez del rodamiento proviene de la interacción del elemento rodante con la pista de rodadura.Cuanto más se presiona el elemento rodante contra la pista de rodadura, provocando una deformación elástica, mayor es la rigidez.

La rigidez de los rodamientos suele clasificarse por:
Rigidez axial
Rigidez radial
Cuanto mayor sea la rigidez del rodamiento, más fuerza se necesitará para mover el eje cuando esté en uso.
Veamos cómo funciona esto con rodamientos de contacto angular de precisión.Estos rodamientos normalmente vienen con un desplazamiento fabricado entre la pista de rodadura interior y exterior.Cuando se instalan los rodamientos de contacto angular, se elimina el desplazamiento, lo que hace que las bolas presionen la pista de rodadura sin ninguna aplicación de fuerza externa.Esto se llama precarga y el proceso aumenta la rigidez del rodamiento incluso antes de que el rodamiento experimente alguna fuerza de aplicación.

Lubricación de rodamientos
Conocer las necesidades de lubricación de sus rodamientos es importante para elegir los rodamientos correctos y debe considerarse desde el principio en el diseño de una aplicación.La lubricación inadecuada es una de las causas más comunes de falla de los rodamientos.
La lubricación crea una película de aceite entre el elemento rodante y la pista del rodamiento que ayuda a prevenir la fricción y el sobrecalentamiento.
El tipo de lubricación más común es la grasa, que consiste en un aceite con un agente espesante.El agente espesante mantiene el aceite en su lugar, por lo que no saldrá del rodamiento.A medida que la bola (cojinete de bolas) o el rodillo (cojinete de rodillos) rueda sobre la grasa, el agente espesante se separa dejando solo la película de aceite entre el elemento rodante y la pista de rodadura del rodamiento.Una vez que pasa el elemento rodante, el aceite y el agente espesante se vuelven a unir.
Para aplicaciones de alta velocidad, es importante conocer la velocidad a la que el aceite y el espesante pueden separarse y volverse a unir.Esto se llama valor de aplicación o rodamiento n*dm.
Antes de seleccionar una grasa, necesita encontrar el valor ndm de su aplicación.Para hacer esto multiplique las RPM de su aplicación por el diámetro del centro de las bolas en el rodamiento (dm).Compare su valor ndm con el valor de velocidad máxima de la grasa, que se encuentra en la hoja de datos.
Si su valor n*dm es mayor que el valor de velocidad máxima de la grasa en la hoja de datos, entonces la grasa no podrá proporcionar suficiente lubricación y se producirán fallas prematuras.
Otra opción de lubricación para aplicaciones de alta velocidad son los sistemas de neblina de aceite que mezclan aceite con aire comprimido y luego lo inyectan en la pista del rodamiento a intervalos medidos.Esta opción es más costosa que la lubricación con grasa porque requiere un sistema externo de mezcla y medición y aire comprimido filtrado.Sin embargo, los sistemas de neblina de aceite permiten que los rodamientos funcionen a velocidades más altas y al mismo tiempo generan una menor cantidad de calor que los rodamientos engrasados.
Para aplicaciones de menor velocidad es común un baño de aceite.Un baño de aceite es cuando una parte del rodamiento se sumerge en aceite.Para rodamientos que funcionarán en ambientes extremos, se puede usar un lubricante seco en lugar de un lubricante a base de petróleo, pero la vida útil del rodamiento generalmente se acorta debido a la naturaleza de la película del lubricante que se rompe con el tiempo.Hay un par de factores más que deben considerarse al seleccionar un lubricante para su aplicación; consulte nuestro artículo detallado “Todo lo que necesita saber sobre la lubricación de rodamientos”.

Resumen: Cómo elegir un rodamiento
Cómo elegir el rodamiento adecuado para su aplicación:

Encuentre la carga del rodamiento y la capacidad de carga
Primero, conozca el tipo y la cantidad de carga que su aplicación colocará sobre el rodamiento.Las cargas de tamaño pequeño a mediano suelen funcionar mejor con rodamientos de bolas.Las aplicaciones de carga pesada suelen funcionar mejor con rodamientos de rodillos.

Conozca la velocidad de rotación de su aplicación
Determine la velocidad de rotación de su aplicación.Las velocidades altas (RPM) suelen funcionar mejor con rodamientos de bolas y las velocidades más bajas suelen funcionar mejor con rodamientos de rodillos.

Tenga en cuenta el descentramiento y la rigidez del rodamiento
También desea determinar qué tipo de descentramiento permitirá su aplicación.Si la aplicación sólo permite pequeñas desviaciones, lo más probable es que un rodamiento de bolas sea su mejor opción.

Encuentre la lubricación adecuada para sus necesidades de rodamientos
Para aplicaciones de alta velocidad, calcule su valor n*dm, y si es mayor que la velocidad máxima de la grasa, entonces la grasa no podrá proporcionar suficiente lubricación.Hay otras opciones como la nebulización de aceite.Para aplicaciones de baja velocidad, un baño de aceite es una buena opción.
¿Preguntas?A nuestros ingenieros in situ les encantaría conocerle y ayudarle a elegir el mejor rodamiento para su aplicación.