Rodamientos de soporte de husillo de bolas: aplicaciones, criterios de selección y orientación práctica

Un fabricante de fresadoras de pórtico que utilizaba un husillo de bolas de 40 mm y 1,2 m de largo a 2.500 rpm llamó después de seis semanas de producción en dos turnos. El juego en el eje X había aumentado de 0,008 mm a 0,035 mm, y la carcasa del cojinete en el extremo de empuje se encontraba a unos 8 grados C por encima del bastidor de la máquina. No se había roto nada. El acero se expande aproximadamente 0,0115 mm por metro por grado C, de modo que el tornillo crecía aproximadamente 0,1 mm entre una fría mañana de lunes y una cálida tarde de viernes, y como ambos extremos habían sido sujetos con cojinetes ubicados axialmente, todo ese crecimiento tuvo que ser absorbido en alguna parte.

La lección es la misma que surge en la mayoría de las consultas sobre rodamientos de soporte de husillo de bolas: el rodamiento es la última decisión, no la primera. Decida cómo se ubicará axialmente el tornillo, cuánta precarga necesita el par de empuje y cómo se permitirá que flote el extremo libre. Luego elija los números de pieza.

Lo que realmente tiene que hacer cada extremo del tornillo

La respuesta corta: un extremo fija el tornillo axialmente y soporta el empuje, el otro extremo lo sostiene radialmente y lo deja moverse. Un juego de rodamientos de soporte no son dos rodamientos idénticos elegidos por conveniencia, es un par de componentes con diferentes funciones y los patrones de falla también son diferentes.

Una rápida comprobación de cordura para cualquier diseño nuevo: mida la distancia entre los dos asientos de los rodamientos en milímetros, divídala por 1000, multiplíquela por el aumento de temperatura esperado en grados C y multiplíquela por 11,5. El resultado, en micrones, es el recorrido axial que el extremo flotante debe poder absorber. En un tornillo de 2 m con una elevación de 5 grados, esto ya ronda las 115 micras, que es mucho más de lo que cualquier precarga puede tragar.

Elegir el par de extremo fijo

Tres disposiciones cubren la mayoría de los trabajos de automatización y máquinas herramienta, y la elección generalmente se reduce a la velocidad, la rigidez y la cantidad de espacio axial que puede ahorrar la carcasa.

• Par de contactos angulares espalda con espalda (DB): la carga más amplia distribuida entre los dos puntos de contacto, buena resistencia a los momentos de flexión y la opción estándar para extremos de empuje de tornillo.
• Par cara a cara (DF): tolera un poco más de desalineación pero tiene una distribución de carga más estrecha, por lo que se flexiona más bajo carga de momento.
• Par en tándem (DT): ambos rodamientos comparten empuje en una dirección, se usa solo cuando el empuje es pesado y unidireccional y un segundo par cierra el circuito en otra parte.

Los rodamientos de soporte de husillo de bolas se construyen comúnmente con un ángulo de contacto de 60 grados, porque la prioridad es la rigidez axial en lugar de la capacidad radial. Los pares universales se suministran con una precarga definida ya rectificada, por lo que el par debe montarse como un juego y nunca mezclarse con otro par de una caja diferente. Si el diseño necesita una sola unidad compacta en lugar de dos anillos separados, un rodamiento de contacto angular de dos hileras realiza el mismo trabajo de ubicación en el asiento de un alojamiento y soporta una carga radial y de empuje combinada; nuestro

Rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras series 52 y 53 Una alternativa compacta de carcasa única para localización radial y axial combinada, con opciones de sellado y lubricación para usos en máquinas herramienta, energía eólica, cubos y bombas. Ver producto →

La página enumera los tamaños de las series 52 y 53 utilizados en esta función. La desventaja es que la precarga se fija en el momento de la fabricación, por lo que la rigidez axial no se puede ajustar posteriormente.

Precarga: donde comienzan la mayoría de los problemas de los rodamientos de soporte

La precarga elimina el espacio interno y hace que la posición del tornillo sea repetible, pero es una ventana estrecha. Como punto de partida, la precarga ligera se sitúa entre el 1 y el 2 por ciento de la clasificación de carga dinámica del par y la precarga media, alrededor del 3 por ciento; cualquier cosa más allá de eso generalmente aumenta la temperatura de funcionamiento más rápido que la rigidez. La prueba práctica es simple: después de un rodaje de 30 minutos, la temperatura de la carcasa debe estabilizarse, no seguir subiendo, y el juego axial medido con un indicador de cuadrante en el extremo del tornillo debe indicar cero con un retorno repetible a la posición.

Dos errores dominan. Primero, usar una contratuerca para agregar precarga que debería haberse molido en el par, lo que aplasta los anillos interiores y produce un rodamiento rígido en frío y agarrotado en caliente. En segundo lugar, aplicar una gran precarga a un tornillo que no tiene un extremo flotante, lo que convierte el crecimiento térmico en una carga de empuje de varios cientos de newtons. El razonamiento detrás de las bandas de tolerancia y los valores de torque se expone con más detalle en nuestra nota sobre Selección de precarga para rodamientos de las series 52 y 53. , y la misma lógica se aplica a los pares de contactos angulares coincidentes.

El extremo flotante merece un rumbo real

El extremo flotante a menudo se trata como una ocurrencia tardía, y de ahí provienen las fallas silenciosas. Tiene que soportar la carga radial del tornillo más el peso de la tuerca y el carro, mantener el tornillo concéntrico con el extremo de empuje y aún deslizarse axialmente sin rayar su asiento. La respuesta habitual es un rodamiento rígido de bolas con un ajuste de localización en el eje y un ajuste deslizante en el alojamiento, con el aro exterior libre para moverse quizás entre 0,3 y 0,5 mm en cada sentido y sin nada que lo sujete en el orificio.

Dos detalles importan más que la página del catálogo. El orificio del alojamiento debe ser lo suficientemente redondo y liso para que el aro exterior se deslice en lugar de inclinarse, y el rodamiento no debe ser del tipo precargado, porque cualquier restricción axial en este extremo anula toda la disposición. Estándar

Rodamientos rígidos de bolas en las series 42 y 43 Para asientos de fijación no precargados, esta categoría cubre rodamientos rígidos de bolas series 42 y 43 con tamaños estándar y opciones de holgura para soportes calientes. Ver producto →

Los tamaños cubren la mayoría de los asientos de soporte, y un espacio libre C3 suele ser una opción sensata cuando la carcasa se calienta más rápido que el eje.

Cuando el taller está polvoriento o mojado

Los recintos de máquinas no son salas limpias. El polvo de hierro fundido, la neblina de refrigerante y el agua de lavado llegan a una carcasa de soporte, y un rodamiento abierto que sobrevive en el banco de pruebas puede fallar en una temporada en el taller. Las variantes selladas y blindadas de las mismas familias de rodamientos resuelven la mayor parte de esto sin cambiar la envoltura de la carcasa, y un sello de contacto 2RS es una mejor opción que un escudo ZZ dondequiera que haya refrigerante, porque un escudo solo desvía los desechos en lugar de sellarlos. Nuestro

Rodamientos de contacto angular de doble hilera series 32 y 33 Unidades de doble fila selladas o blindadas para carcasas de soporte sucias, que combinan capacidad de carga radial y axial con un ángulo de contacto de 30 grados y ubicación compacta. Ver producto →

La gama se utiliza cuando una unidad de localización compacta también debe sobrevivir a condiciones de suciedad, y el Serie 30 y 38 con cierres 2RS o ZZ Proporcionan la misma función de localización axial en un ancho más estrecho para carcasas estrechas.

Secuencia de montaje que evita fallos prematuros

La mayoría de las quejas sobre soporte que llegan a un fabricante son problemas de ensamblaje más que problemas de fabricación. La siguiente secuencia es la que recomendamos para un par emparejado en el extremo de empuje.

1. Limpie el asiento del eje, el orificio de la carcasa y las caras del espaciador, luego verifique el descentramiento del hombro con un indicador de cuadrante; Un total de 0,002 a 0,005 mm es un objetivo razonable para un eje de precisión.
2. Verifique el paralelismo del espaciador en una placa de superficie. Un espaciador que tiene un desfase de 0,01 mm de paralelo inclina el anillo exterior y añade silenciosamente varios cientos de newtons de precarga desigual.
3. Coloque el par en el orden marcado, manteniendo las marcas coincidentes alineadas exactamente como se suministran; invertir un anillo cambia la precarga y la línea de carga.
4. Lubrique ligeramente la rosca de la contratuerca antes de apretar, de modo que el torque aplicado se convierta en fuerza de sujeción en lugar de fricción en las roscas secas, luego apriete en dos o tres pasos hasta el valor especificado.
5. Mida el movimiento axial con un indicador de cuadrante contra el extremo del tornillo mientras empuja y tira con la mano, luego repita con una palanca con carga moderada para confirmar que la lectura no aumenta.
6. Correr a mayor velocidad, observando la temperatura de la vivienda; una lectura estable después de 30 a 60 minutos es el criterio de aprobación, un ascenso continuo no lo es.

Puntos a confirmar antes del primer corte

• Sólo un extremo está ubicado axialmente. Dos extremos ubicados es la causa más común de falla prematura de los cojinetes de empuje.
• La precarga coincide con el trabajo: liviana para alta velocidad y larga vida útil, media para cortes pesados ​​y rigidez, nunca "tan apretada como sea posible".
• La cantidad de lubricante se mide, no se adivina. Engrasar demasiado un rodamiento de soporte pequeño se agita y se sobrecalienta tan rápido como si no se engrasa.
• La alineación del acoplamiento se verifica después de sujetar los rodamientos, no antes.

Una breve lista de verificación de compras

Cuando se especifica un rodamiento de soporte, la consulta necesita más que un orificio y un diámetro exterior. Los compradores que suministran lo siguiente obtienen una cotización utilizable la primera vez:

Solicite que le entreguen el par como un juego combinado con la precarga marcada en el paquete y manténgalo unido durante la entrada de mercancías, el almacenamiento y el montaje. Los pares mixtos son la forma más tranquila de perder la rigidez por la que se pagó.

Los cojinetes de soporte de un husillo de bolas son una pequeña parte de la máquina y una gran parte de su repetibilidad. Haga la disposición correcta, con un extremo ubicado y el otro libre, déle al par de empuje una precarga con la que pueda vivir y mantenga el extremo flotante genuinamente libre. Los propios rodamientos rara vez son el eslabón débil; las decisiones a su alrededor suelen serlo.