¿Qué son los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras?

Rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras son un diseño de rodamiento que combina dos filas de bolas de contacto angular dentro de un único anillo interior y exterior, dispuestas espalda con espalda para que puedan soportar simultáneamente cargas radiales, cargas axiales en ambas direcciones y cargas de momento. El ángulo de contacto de cada fila se establece de modo que las líneas de carga de los lados opuestos del rodamiento converjan en el eje del rodamiento, creando una unidad autónoma que resiste las fuerzas de inclinación sin requerir un segundo rodamiento montado por separado para manejar la dirección axial opuesta. En términos de principio estructural, un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras es esencialmente equivalente a un par de dos rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera, espalda con espalda (DB), emparejados, integrados en una unidad más estrecha y compacta que comparte un anillo interior y exterior común (fuente: Biblioteca técnica global de NSK; Catálogo de rodamientos NTN 2203E). El ángulo de contacto estándar para los rodamientos de doble hilera series 5200 y 5300 es 25 grados , mientras que Schaeffler y algunas otras familias de diseño utilizan un ángulo de contacto de 30 grados, lo que aumenta la capacidad de carga axial en relación con la capacidad radial (fuente: NSK; Schaeffler TPI 213). La geometría compacta significa que una unidad de doble hilera ocupa sustancialmente menos espacio axial que dos rodamientos de contacto angular de una hilera montados por separado con el mismo orificio y diámetro exterior, lo que la convierte en la solución preferida cuando se necesita una restricción axial bidireccional en un entorno de instalación estrecho. Rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera en las series 30 y 38 cubren una gama de tamaños de orificio y opciones de sellado que se adaptan exactamente a este tipo de aplicación de carga compacta y multidireccional.

Cómo el ángulo de contacto define el comportamiento del rodamiento

El ángulo de contacto es el parámetro geométrico más importante que distingue un rodamiento de bolas de contacto angular de un rodamiento rígido de bolas, y determina directamente la relación entre la capacidad de carga axial y radial que el rodamiento puede ofrecer.

El significado geométrico del ángulo de contacto

En cualquier rodamiento con elementos rodantes, las bolas transfieren carga entre la pista de rodadura del aro interior y la pista de rodadura del aro exterior a través de puntos de contacto. En un rodamiento rígido, estos puntos de contacto se encuentran en una línea perpendicular al eje del eje, lo que significa que el rodamiento es muy adecuado para cargas radiales, pero solo puede soportar cargas axiales de manera incidental. En un rodamiento de contacto angular, las pistas de rodadura están desplazadas de modo que la línea que conecta los dos puntos de contacto forme un ángulo con el plano radial. Este ángulo es el ángulo de contacto, denominado alfa. Cuando se aplica una carga puramente axial a un rodamiento de contacto angular, se transmite a través de esta línea de contacto inclinada, que descompone la fuerza en un componente radial y un componente axial dentro de la geometría del rodamiento. Cuanto mayor sea el ángulo de contacto, mayor será la proporción de una carga axial aplicada que se transporta de manera eficiente y mayor será la relación de carga axial a radial que el rodamiento puede soportar antes de que la tensión de contacto se vuelva crítica (fuente: NTN Bearing Catalog 2203E; brkbearings.com).

Valores de ángulos de contacto en diseños de doble fila

Los rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera están disponibles en cuatro configuraciones de ángulo de contacto estándar: 15 grados, 25 grados, 30 grados y 40 grados. La variante de 15 grados prioriza el funcionamiento a alta velocidad y una baja rigidez axial; la variante de 40 grados prioriza la capacidad de carga axial máxima a costa de una velocidad nominal reducida y una mayor generación de calor. Los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras de la serie 5000 estándar (series 5200, 5300) se fabrican con un Ángulo de contacto de 25 grados por fila, dispuestos espalda con espalda de modo que cada fila soporte la carga axial desde una dirección. Las variantes de alta capacidad, incluida la familia de diseño Schaeffler, utilizan un Ángulo de contacto de 30 grados que proporciona una mayor fracción de carga axial pero produce una reducción correspondiente en el límite de velocidad para el funcionamiento continuo (fuente: NSK Global; Schaeffler TPI 213).

Capacidad de carga de momento

Una capacidad de importancia crítica que permite la disposición de doble fila es la resistencia a las cargas de momento, también llamadas momentos de inclinación. Una carga de momento actúa para hacer girar el eje con respecto a la carcasa alrededor de un eje perpendicular a la línea central del eje. Un rodamiento de contacto angular de una hilera o un rodamiento de ranura profunda no pueden resistir este tipo de carga de manera confiable porque la zona de contacto en un lado se sobrecargaría mientras que el lado opuesto perdería contacto. La disposición espalda con espalda de un rodamiento de doble hilera crea un amplio espacio efectivo entre las dos líneas de carga, incluso dentro del ancho del rodamiento único, lo que proporciona un brazo de momento mecánico que resiste las fuerzas de vuelco. Esta es la razón por la que los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras se especifican para aplicaciones donde la flexión del eje, las cargas en voladizo o las fuerzas giroscópicas generan cargas de momento en la posición del rodamiento (fuente: Catálogo de rodamientos NTN 2203E).

Estructura interna y materiales componentes.

Comprender la construcción interna de un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras explica por qué las elecciones específicas de diseño y materiales afectan el rendimiento de maneras que no siempre son evidentes a partir de la capacidad de carga del catálogo únicamente.

Anillos y pistas de rodadura

Los aros interior y exterior de los rodamientos de bolas de contacto angular estándar de dos hileras se fabrican con acero para rodamientos con alto contenido de carbono, más comúnmente 52100 o grados estándar nacionales equivalentes, que se endurece hasta alcanzar una dureza superficial típicamente en el rango de 58 a 65 HRC. Las pistas de rodadura están rectificadas con tolerancias estrictas en cuanto a diámetro, redondez y rugosidad de la superficie, ya que la calidad de la superficie en la zona de contacto determina directamente la distribución de tensiones bajo carga y el nivel de ruido y vibración en funcionamiento. La geometría del hombro en cada anillo está diseñada para generar el desplazamiento entre las dos filas de pistas de rodadura que produce el ángulo de contacto deseado, y esta altura del hombro también establece la carga axial máxima que los anillos pueden soportar antes de que la tensión de contacto migre al hombro del anillo en lugar de permanecer en la pista de rodadura.

Elementos rodantes

Las bolas de ambas filas suelen fabricarse con el mismo acero para rodamientos 52100 que los anillos, o con una cerámica como el nitruro de silicio (Si3N4) en aplicaciones de alta velocidad o críticas para la corrosión. El diámetro de la bola y el número de bolas por fila se seleccionan durante el proceso de diseño para optimizar la capacidad de carga dinámica, la capacidad de carga estática y la capacidad de velocidad del rodamiento para la serie de aplicaciones prevista. Dentro de una serie determinada, un diámetro de bola mayor aumenta la capacidad de carga pero reduce la velocidad máxima permitida porque la fuerza centrífuga en cada bola aumenta con la masa de la bola y el cuadrado de la velocidad. Las bolas de grado de precisión tienen una variación de diámetro de menos de 0,00025 mm entre bolas en la misma fila, ya que incluso las diferencias de diámetro pequeñas provocan un reparto de carga desigual que reduce la capacidad de carga efectiva por debajo de la cifra del catálogo.

Opciones de jaula

La jaula separa las bolas y mantiene un espacio circunferencial constante para que la carga se distribuya uniformemente alrededor del perímetro del rodamiento. Los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras están disponibles con dos tipos de jaulas principales (fuente: NSK Global; NTN):

• Jaula de acero prensado, que es la opción estándar para la mayoría de las aplicaciones de velocidad media y alta y está estampada a partir de una lámina de acero con bajo contenido de carbono con cavidades formadas para guiar las bolas; Las jaulas de acero prensado son adecuadas para la mayoría de las aplicaciones lubricadas con aceite y grasa dentro de la clasificación de velocidad estándar del rodamiento.
• Jaula de poliamida o nailon, que ofrece menor masa y menor ruido a velocidades elevadas, mejor rendimiento en rodamientos sellados lubricados con grasa donde el arrastre viscoso de la grasa es una fuente de calor y menor riesgo de manchas durante la pérdida momentánea de lubricación a alta velocidad.

Opciones de sellado y blindaje

Los rodamientos de bolas de contacto angular abiertos de dos hileras requieren lubricación externa mediante reposición periódica de grasa o un sistema de aceite presurizado. Hay variantes selladas y blindadas disponibles y se especifican cada vez más para aplicaciones donde el acceso para mantenimiento es limitado o la entrada de contaminación es una preocupación (fuente: Catálogo de rodamientos NTN 2203E; NSK). Las designaciones de sufijos más utilizadas son:

La convención de nomenclatura de las series 30-2RS, 38-2RS, 30-ZZ y 38-ZZ utilizada en el Rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera La gama de productos codifica directamente tanto el número de serie como el tipo de sellado en la designación del rodamiento, lo que hace que sea sencillo identificar qué variante es apropiada para una aplicación determinada únicamente a partir del número de pieza.

Clasificaciones de carga y especificaciones de rendimiento

El rendimiento de cualquier rodamiento con elementos rodantes se caracteriza principalmente por tres valores nominales: la capacidad de carga dinámica básica, la capacidad de carga estática básica y la velocidad límite. Estas cifras están determinadas por la geometría interna del rodamiento y deben interpretarse correctamente en relación con el ciclo de carga y la velocidad reales de la aplicación antes de poder predecir una vida útil confiable.

Clasificación de carga dinámica básica

La clasificación de carga dinámica básica (C) se define como la carga radial constante bajo la cual un grupo de rodamientos idénticos alcanzará una vida de fatiga nominal de un millón de revoluciones con una confiabilidad del 90 por ciento, siguiendo el método de cálculo definido en ISO 281. Para un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras, la clasificación de carga dinámica es mayor que la de un rodamiento de una sola hilera con el mismo diámetro porque dos hileras de bolas comparten la carga aplicada, distribuyendo la tensión de contacto hertziana sobre una mayor cantidad de puntos de contacto. Como referencia práctica, el rodamiento de la serie 5200 con un diámetro interior de 10 mm (número de rodamiento 5200) tiene una capacidad de carga dinámica de 7.150 norte , mientras que la serie 5203 con un diámetro interior de 17 mm soporta aproximadamente 12 700 N, y la serie 5204 con un diámetro interior de 20 mm soporta aproximadamente 15 900 N (fuente: catálogo de rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera de tipo sellado y blindado de NSK, documento e1249b).

Clasificación de carga estática básica

La clasificación de carga estática básica (C0) define la carga bajo la cual la tensión de contacto máxima entre una bola y la pista de rodadura alcanza aproximadamente 4000 MPa, el nivel en el que la deformación plástica local de la pista de rodadura comienza a producir una huella permanente que aumenta la vibración y el ruido durante la operación posterior. Utilizando los mismos datos de referencia de NSK, la serie 5200 (diámetro de 10 mm) tiene una capacidad de carga estática de 3900 N, mientras que la serie 5203 (diámetro de 17 mm) tiene 8300 N y la 5204 (diámetro de 20 mm) tiene 10 700 N (fuente: catálogo NSK e1249b). Las aplicaciones que involucran cargas de choque, cargas estáticas pesadas durante el ensamblaje o cargas de momento pesadas sostenidas a baja velocidad deben evaluarse con respecto a la clasificación estática en lugar de la clasificación dinámica.

Cálculo de carga dinámica equivalente

Cuando un rodamiento experimenta una carga radial y axial combinada en lugar de una carga puramente radial, se debe calcular una carga dinámica equivalente P antes de aplicar la ecuación de vida ISO 281. Para rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras, la fórmula estándar es P = XFr YFa, donde Fr es la fuerza radial, Fa es la fuerza axial y X e Y son factores de carga que dependen de la relación entre la fuerza axial y la radial en relación con un valor umbral e. Para la serie de doble fila sellada y blindada, los valores típicos cuando Fa/Fr es menor o igual a e son X = 1, Y = 0,92, y cuando Fa/Fr excede e, X = 0,67 e Y = 1,41, con e aproximadamente 0,68 (fuente: catálogo NSK e1249b). Estos valores cambian según el ángulo de contacto y la serie de rodamientos, y los diseñadores siempre deben utilizar los valores de la hoja de datos del fabricante específico para la serie de rodamientos que se aplica.

Capacidad de velocidad

El límite de velocidad de un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras se establece mediante el calor generado en los contactos rodantes y en la interfaz jaula-bola, y se expresa convencionalmente como un límite de velocidad de grasa o un límite de velocidad de aceite, siendo el límite de aceite típicamente entre un 20 y un 30 por ciento mayor que el límite de grasa. Las variantes selladas y protegidas tienen un límite de velocidad más bajo que los rodamientos abiertos equivalentes porque la fricción del labio del sello o la proximidad del escudo agregan calor que el relleno de grasa fija debe disipar sin enfriamiento externo. La norma DIN 628-3, que regula las dimensiones principales de los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras, establece límites dimensionales que garantizan la intercambiabilidad entre fabricantes de rodamientos dentro de la misma serie (fuente: Schaeffler TPI 213).

Sistema de designación e identificación de series.

Leer correctamente la designación de un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras permite a un ingeniero o especialista en compras confirmar el diámetro del orificio, la serie (y por lo tanto el diámetro exterior y el ancho) y la configuración del sellado a partir del número de pieza sin necesidad de consultar una tabla de dimensiones completa.

Las referencias de las series 30 y 38 en la designación del producto se refieren a la clasificación de series de diámetro exterior del rodamiento. Las series 30 y 38 en rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera indican una envolvente dimensional específica, y las variantes de sufijo 2RS y ZZ que las acompañan identifican directamente si se utilizan sellos de contacto o protectores de acero, lo que permite especificar la variante correcta para servicio sellado lubricado con grasa o servicio blindado, respectivamente.

Comparación con tipos de rodamientos alternativos

Seleccionar un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras para una aplicación requiere comprender en qué se diferencia de otros tipos de rodamientos que potencialmente podrían considerarse para la misma posición.

vs rodamiento de bolas de contacto angular de una hilera

Un rodamiento de bolas de contacto angular de una hilera solo puede soportar carga axial en una dirección porque la geometría de la pista de rodadura desplazada crea una línea de contacto que converge en el eje desde un solo lado. Para soportar cargas axiales bidireccionales con rodamientos de una sola hilera, se deben montar dos rodamientos en oposición, ya sea espalda con espalda (DB), cara a cara (DF) o en tándem (DT para aumento de carga axial en la misma dirección). Un rodamiento de doble hilera logra la misma restricción axial bidireccional en una unidad única y más estrecha con un aro interior y un aro exterior, lo que simplifica el diseño del alojamiento y reduce el espacio axial requerido. La desventaja es que la unidad de doble fila tiene un ángulo de contacto fijo y una disposición espalda con espalda que no se puede cambiar, mientras que una disposición de una sola fila emparejada permite al ingeniero seleccionar el montaje cara a cara si la geometría de la aplicación requiere diferentes características del brazo de momento (fuente: NSK Global; NTN Bearing Catalog 2203E).

vs rodamiento rígido de bolas

Un rodamiento rígido de bolas tiene una ranura de pista simétrica en ambos anillos que le permite soportar cargas axiales moderadas en ambas direcciones, pero la línea de carga permanece esencialmente radial con cargas axiales bajas y el rodamiento no tiene un ángulo de contacto definido. Para cargas combinadas de bajas a moderadas a alta velocidad, un rodamiento rígido suele ser más económico y alcanza índices de velocidad más altos que un rodamiento de contacto angular del mismo tamaño. Sin embargo, los rodamientos rígidos no pueden proporcionar el posicionamiento axial rígido de un eje que ofrece un rodamiento de contacto angular, y no son adecuados para aplicaciones donde se deben resistir cargas de momento o donde la rigidez axial precisa es parte del diseño del sistema (fuente: brkbearings.com).

vs rodamiento de rodillos cónicos

Un rodamiento de rodillos cónicos soporta cargas radiales y axiales más altas que un rodamiento de bolas de contacto angular del mismo tamaño de orificio porque el contacto lineal entre los rodillos y las pistas de rodadura distribuye la carga sobre un área más grande, lo que reduce la tensión máxima de contacto. Sin embargo, los rodamientos de rodillos cónicos requieren un ajuste preciso de la precarga axial durante el montaje, generan más calor a altas velocidades debido a la fricción deslizante del extremo del rodillo y tienen un límite de velocidad más bajo que los rodamientos de bolas de contacto angular. Para aplicaciones de velocidad media donde las cargas combinadas moderadas y la geometría compacta son los requisitos principales, los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras generalmente se prefieren a los rodamientos de rodillos cónicos.

Tabla comparativa

Aplicaciones típicas y casos de uso de la industria

Los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras se encuentran en aplicaciones que comparten un requisito común: restricción axial bidireccional en un espacio compacto con velocidad de moderada a alta, donde las cargas de momento o cargas combinadas hacen que un rodamiento rígido sea insuficiente.

Motores eléctricos y sopladores

Los motores eléctricos utilizan con frecuencia rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera en la posición del extremo de transmisión donde las fuerzas axiales de la tensión de la correa, el empuje del engranaje helicoidal o la carga de las aspas del ventilador crean una carga axial bidireccional dependiendo de la dirección de arranque-parada. El diseño compacto de una sola unidad simplifica la construcción de la carcasa del motor en comparación con una disposición de dos cojinetes, y el ángulo de contacto de 25 grados de las series estándar 5200 y 5300 proporciona la combinación de rigidez axial razonable y velocidad de rotación adecuada para la mayoría de las aplicaciones de motores de inducción. NSK enumera bombas, motores eléctricos y sopladores como las principales aplicaciones típicas para este tipo de rodamiento (fuente: Biblioteca técnica global de NSK).

Bombas y Compresores

Las bombas centrífugas generan fuerzas de empuje axial que invierten la dirección con cambios en el caudal y el diferencial de presión, y esta carga axial bidireccional es exactamente la condición para la cual se diseñan los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras. Los diseños de bombas de alta capacidad que utilizan un rodamiento con un ángulo de contacto de 30 grados pueden soportar las cargas axiales más altas típicas de las bombas centrífugas multietapa y al mismo tiempo mantener una capacidad de velocidad adecuada para la mayoría de las condiciones de servicio de las bombas. Las variantes selladas y blindadas con designaciones 2RS o ZZ se utilizan ampliamente en aplicaciones de bombas donde la cavidad del rodamiento no es accesible para la relubricación periódica.

Cajas de cambios y unidades de engranajes

Los engranajes helicoidales producen un componente axial de la carga del diente que actúa a lo largo del eje del eje, y la dirección de este empuje se invierte entre el piñón y el engranaje en un par acoplado. Los rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera en los extremos del eje limitan este empuje en ambas direcciones sin requerir posiciones separadas de los rodamientos de empuje ni disposiciones de precarga axial adicionales. En cajas de engranajes industriales compactas donde minimizar la longitud de la carcasa es una prioridad de diseño, el rodamiento de doble hilera de una sola unidad en cada posición del eje ahorra una envoltura axial significativa en comparación con una disposición de una hilera emparejada.

Husillos para máquinas herramienta y equipos de precisión

Los husillos de máquinas herramienta CNC, particularmente aquellos que operan en el rango de velocidad intermedia, utilizan rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera para proporcionar un posicionamiento axial y radial rígido del husillo con respecto a la carcasa del cabezal. La resistencia a la carga de momento es particularmente valiosa en esta aplicación porque las fuerzas de corte aplicadas en la punta de la herramienta crean un momento de flexión en la posición del cojinete delantero que causaría una deflexión inaceptable del husillo si se usara un cojinete estándar de ranura profunda. Los rodamientos de doble hilera precargados de precisión con un juego interno más ajustado de lo normal (clase de juego C2) se especifican para los requisitos de rigidez más altos en esta categoría de aplicación.

Equipos automotrices y agrícolas

Las transmisiones de máquinas agrícolas, cajas de cambios de tractores y algunas aplicaciones de accionamiento de accesorios automotrices utilizan rodamientos de bolas de contacto angular de doble hilera en posiciones donde se deben manejar cargas radiales y axiales combinadas con componentes de momento dentro de una unidad sellada compacta y sin mantenimiento. Las variantes ZZ blindadas o selladas 2RS son particularmente apropiadas para estas aplicaciones porque el acceso de servicio generalmente es limitado y se requiere protección contra la contaminación del suelo, restos de cultivos o arena de la carretera durante un intervalo de servicio de cientos de horas de operación.

Requisitos de lubricación e intervalos de mantenimiento

La lubricación es la causa principal más común de falla de los rodamientos y comprender los requisitos de lubricación específicos de los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras es esencial para lograr la vida útil esperada en cualquier aplicación.

Lubricación con grasa para rodamientos sellados y blindados

Los rodamientos sellados 2RS y blindados ZZ se llenan con grasa de fábrica durante la fabricación y están diseñados para no requerir mantenimiento durante su vida útil prevista en condiciones normales de funcionamiento. El volumen de llenado de grasa se optimiza en la etapa de fabricación para proporcionar una lubricación adecuada sin pérdidas excesivas por agitación que generarían calor y reducirían la vida útil efectiva de la grasa. El reemplazo de estos rodamientos al final de su vida útil esperada es generalmente más rentable que intentar reponer la grasa, ya que el diseño sellado o blindado no facilita el acceso a la cavidad de grasa sin comprometer la función de sellado.

Lubricación con grasa para rodamientos abiertos

Los rodamientos de bolas de contacto angular abiertos de dos hileras requieren una aplicación de grasa externa. El volumen de llenado de grasa en la cavidad del rodamiento y la carcasa normalmente debe llenar entre un tercio y la mitad del espacio libre disponible; el sobrellenado provoca un calor agitado que acelera la degradación de la grasa y acorta la vida útil del rodamiento. Las grasas a base de litio o de complejo de litio con una consistencia NLGI Grado 2 son adecuadas para la mayoría de las condiciones estándar de velocidad y temperatura. La guía de Schaeffler sobre intervalos de cambio de aceite para rodamientos de contacto angular de dos hileras lubricados con aceite recomienda seguir los intervalos establecidos a los que se hace referencia en el Proyecto FVA No. 171 y ajustarlos según la temperatura de funcionamiento y el nivel de contaminación (fuente: Schaeffler TPI 213).

Lubricación con aceite para aplicaciones de alta velocidad

A velocidades más altas donde la lubricación con grasa generaría calor excesivo, los rodamientos de contacto angular abiertos de doble hilera se pueden lubricar con aceite a través de un baño de aceite, niebla de aceite o suministro de aceite circulante. La circulación de aceite con un enfriador y filtro externos es el método preferido para las aplicaciones de mayor velocidad y carga, como husillos de máquinas herramienta y compresores de alta velocidad, ya que simultáneamente lubrica, enfría y elimina los residuos de desgaste de la cavidad del rodamiento.

Guía de instalación, espacio libre y precarga

La instalación correcta es tan importante como la selección correcta del rodamiento para lograr la vida útil nominal, particularmente para los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras que deben instalarse con ajustes y posicionamiento axial apropiados.

Ajustes de eje y carcasa

El aro interior de un rodamiento de bolas de contacto angular de dos hileras normalmente se monta en el eje con un ajuste de interferencia cuando el aro interior gira con respecto a la dirección de la carga, que es la configuración más común en maquinaria rotativa. Un ajuste de interferencia garantiza que el anillo no se deslice sobre la superficie del eje bajo la carga giratoria, lo que provocaría desgaste por fricción en el eje y generaría calor. El anillo exterior normalmente se monta en la carcasa con un ajuste de transición o de interferencia ligera. La magnitud de la interferencia se especifica en las tablas de tolerancia de ajuste ISO 286 y se selecciona en función del tamaño del rodamiento, la velocidad de rotación y la magnitud de la carga; Los rodamientos más grandes y las cargas más pesadas requieren ajustes más ajustados para evitar el deslizamiento bajo carga.

Selección de autorización interna

Los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras están disponibles en varios grupos de juego interno: C2 (más pequeños de lo normal), CN (normal, el valor predeterminado si no se proporciona ningún sufijo de juego), C3 (más grande de lo normal) y C4 (incluso más grande). El grupo de juego correcto depende del ajuste del eje y la carcasa y de la temperatura de funcionamiento esperada. Un ajuste de interferencia en el eje reduce el juego interno después de la instalación, por lo que un rodamiento que mide el juego normal antes del montaje puede funcionar con juego cero o con una ligera precarga después del montaje. Si la temperatura de funcionamiento hace que el eje se expanda más rápido que la carcasa, se produce una mayor reducción del espacio libre durante el funcionamiento. Para aplicaciones donde el eje funciona significativamente más caliente que la carcasa, un juego inicial C3 o C4 compensa este diferencial de expansión térmica y evita que el rodamiento funcione con una precarga excesiva (fuente: Catálogo de rodamientos NTN 2203E).

Consideraciones de precarga

La precarga ligera, en la que el rodamiento funciona con un juego interno nulo o con una cantidad muy pequeña de deformación elástica compartida entre las dos filas, aumenta la rigidez radial y axial de la posición del rodamiento y reduce la vibración y el ruido bajo cargas fluctuantes. Los rodamientos de husillo de máquinas herramienta suelen estar precargados para mejorar la precisión del posicionamiento. La precarga excesiva genera calor y aumenta la tensión de fatiga, lo que acorta la vida útil, por lo que la precarga debe especificarse y verificarse cuidadosamente durante el montaje utilizando la fuerza de precarga axial o mediciones de par de arranque.

Modos de falla y monitoreo de condición

Comprender los modos de falla de los rodamientos de bolas de contacto angular de dos hileras permite a los ingenieros de mantenimiento detectar el deterioro temprano y planificar el reemplazo de los rodamientos antes de que una falla catastrófica cause daños secundarios al eje, la carcasa o la máquina.

Descantillado por fatiga

La fatiga por contacto rodante produce grietas subsuperficiales en la pista de rodadura o en el material de las bolas que se propagan a la superficie y eventualmente hacen que el material se rompa, produciendo astillas o picaduras. El desconchado genera una firma distintiva de vibración de alta frecuencia que puede detectarse mediante un monitoreo de vibración basado en un acelerómetro mediante un análisis de frecuencia de defectos en los rodamientos. Las frecuencias de defectos características para el aro exterior, el aro interior y las bolas dependen de la geometría del rodamiento y la velocidad de rotación, y estas frecuencias se pueden calcular a partir de parámetros de geometría de rodamiento estándar utilizando ecuaciones definidas en ISO 15243 y normas relacionadas.

Contaminación y desgaste abrasivo

La contaminación por partículas en el lubricante provoca desgaste abrasivo de tres cuerpos en los contactos rodantes, lo que gradualmente vuelve áspera la superficie de la pista de rodadura, aumenta la vibración y el ruido y, finalmente, introduce partículas de desgaste que aceleran el ciclo de daño. Los rodamientos de doble hilera sellados y blindados brindan una protección sustancialmente mejor contra la contaminación que los rodamientos abiertos en la mayoría de los entornos industriales, y esta es una de las principales razones por las que las variantes 2RS y ZZ se especifican con preferencia a los rodamientos abiertos siempre que el entorno operativo incluya riesgo de ingreso de polvo, virutas o fluidos de proceso.

Fallo de lubricación

Un lubricante insuficiente, un lubricante degradado o un lubricante del tipo incorrecto provoca contacto de metal con metal en las interfaces de rodadura, generando un rápido aumento de temperatura, desgaste adhesivo, manchas de las superficies de las bolas y de las pistas de rodadura y, finalmente, agarrotamiento. Para los rodamientos sellados y protegidos, la falla de lubricación generalmente ocurre al final o cerca del final de la vida útil de diseño del rodamiento cuando la grasa cargada en fábrica se ha descompuesto debido a la degradación térmica y mecánica. La detección temprana mediante el monitoreo de la temperatura de la carcasa del rodamiento o el análisis periódico de la firma de vibraciones permite planificar el reemplazo antes de la falla y no después de ella.