¿Para qué se utiliza un rodamiento de rodillos? Información general sobre rodamientos.

Los rodamientos diseñados para estructuras con movimientos giratorios son de dos tipos: deslizantes y rodantes. Se diferencian en la forma en que se transmite la fuerza entre las piezas: mediante elementos deslizantes o rodantes. Veamos ambos casos con más detalle.

Rodamientos

El diseño de los rodamientos es simple: son dos anillos con pistas de rodadura incorporadas. Entre los anillos se colocan los cuerpos rodantes que se desplazarán por estas vías. Por regla general, estos cuerpos son bolas o rodillos con forma de aguja, cilíndrica, de barril o cónica.

Una parte importante del diseño de los rodamientos es la jaula, gracias a la cual las bolas o rodillos no se tocan, sino que están distribuidos a igual distancia. En los rodamientos de agujas, gracias a las jaulas y los rodillos a rótula, se controla adicionalmente la correcta posición de los ejes de los elementos rodantes. Y en los rodamientos separables, las jaulas combinan los elementos rodantes, lo que facilita el montaje de los rodamientos.

Las jaulas estampadas suelen estar hechas de acero. En casos especiales se utilizan aleaciones de latón, materiales poliméricos, etc. Por ello, los separadores de polímeros termoplásticos se utilizan muy ampliamente, especialmente si están hechos de poliamida reforzada.

Para los elementos rodantes o anillos se utiliza acero especial endurecido con adición de cromo. También se utiliza el llamado acero cementado. Si las condiciones de funcionamiento de los rodamientos requieren un funcionamiento extremo (por ejemplo, alta velocidad de rotación, carga pesada, funcionamiento a altas temperaturas, aumento de la corrosión), entonces están hechos de acero inoxidable y resistente al calor, polímeros especiales, materiales cerámicos y otros revestimientos. .

Existen rodamientos de tipo abierto, así como aquellos con sellos de contacto y de ranura, que pueden ubicarse en uno o ambos lados.

Aplicación de rodamientos y sus diferencias.

Los rodamientos son un tipo general de piezas, pero dentro de él existen diferentes rodamientos que se diferencian en propiedades, apariencia y condiciones de funcionamiento. Pero normalmente la selección de rodamientos se lleva a cabo de forma experimental para una pieza y un diseño específicos, ya que seleccionar un tipo específico solo es posible de forma condicional, teniendo en cuenta varios factores. Entonces, tenga en cuenta los siguientes puntos:

• velocidad de rotación de la estructura;
• temperatura;
• lubricación;
• presencia de vibraciones, etc.

Si se tienen en cuenta todas las características, los defectos en los rodamientos durante el funcionamiento serán mínimos. La excepción son los casos en que el tamaño del rodamiento y su tipo están determinados por el diámetro de la estructura. Entonces es imposible elegir entre opciones.

Veamos los principales rodamientos y las diferencias entre ellos.

Si los rodamientos están diseñados para soportar cargas radiales, entonces son rodamientos radiales. Su ventaja es que pueden soportar cargas combinadas. Por tanto, existen muchos tipos:

• rodamientos radiales de bolas;
• rodamientos de rodillos cónicos;
• rodamientos de rodillos a rótula de dos hileras;
• Rodamientos de bolas de contacto angular y otros subtipos.

Los rodamientos de agujas y muchos rodamientos cilíndricos no tienen tales ventajas: solo aceptan cargas radiales.

El siguiente tipo de rodamientos son los rodamientos axiales. Se trata de rodamientos que soportan cargas axiales. También existen versiones combinadas de estos productos, que también pueden soportar cargas radiales.

Al elegir un rodamiento, analice si el espacio está limitado en la dirección radial. Si es así, instale rodamientos con una altura de sección menor (rodamientos de agujas sin aro o con aro interior, rodamientos radiales de bolas, etc.). Si está limitado en la dirección axial, se eligen rodamientos cilíndricos de una hilera o rodamientos axiales de agujas sin aros.

También es importante en qué tipo de dirección se mueve el eje en el rodamiento. Así, existen modelos que tienen posibilidad de desplazamiento axial, guiando el eje en varias direcciones axiales, así como aquellos que tienen posibilidad de desplazamiento angular, compensando así posibles deformaciones de las estructuras.

A la hora de determinar el tamaño necesario de un rodamiento, se tienen en cuenta varios factores. En primer lugar, se calcula la carga futura sobre la pieza, así como su tipo: dinámica o estática. También tienen en cuenta la posible capacidad de carga del rodamiento, su vida útil, fiabilidad, etc. Por tanto, los rodamientos giratorios tienen una carga dinámica. Y aquellos que se mueven muy poco entre los anillos, son estacionarios o realizan movimientos oscilatorios, esencialmente tienen una carga estática. Por lo tanto, los rodamientos de rodillos sufren mayores tensiones que los rodamientos de bolas. Los primeros se utilizan para cargas pesadas (pozos, estructuras enormes) y los segundos para cargas pequeñas y medianas.

Cojinetes lisos

Los rodamientos deslizantes se diferencian fundamentalmente de los rodamientos. Pero su tarea es la misma: asegurar la dirección de dos partes móviles o su soporte, transmitiendo al mismo tiempo todas las fuerzas en las partes. La diferencia es que mientras que en los rodamientos los elementos rodantes (bolas y cilindros) funcionan, en los rodamientos esta función la desempeñan las piezas móviles (barras, ejes o muñones). Se deslizan por la superficie de un elemento fijo (semianillo o casquillo). Gracias a este principio, el elemento se desliza entre la capa antifricción del rodamiento y la pieza para la que se utiliza. Gracias al lubricante incorporado, así como al recubrimiento, la zona de contacto se lubrica activamente. Si el movimiento se produce radialmente, la movilidad está garantizada gracias al espacio entre la capa antifricción y el eje.

Hay muchos tipos de rodamientos. Estos incluyen cojinetes radiales, cojinetes de empuje, tiras, medios anillos y muchas otras opciones y diseños. Tienen una serie de ventajas innegables: funcionamiento silencioso, la capacidad de soportar cargas elevadas, mientras giran u oscilan con relativa lentitud. Además, este tipo se recomienda para trabajos en duras condiciones de funcionamiento donde existe diferencia de temperatura. Debido a estas propiedades únicas, los cojinetes lisos se utilizan en todas las áreas de la industria, especialmente para piezas con espacio limitado.

MECÁNICA APLICADA Y

FUNDAMENTOS DEL DISEÑO

Conferencia 10

TRANSMISIONES DE MANIVELA

SOY. SINOTIN

Departamento de Tecnología y Automatización de la Producción

Rodamientos Información general

Un rodamiento es una unidad prefabricada cuyo elemento principal es cuerpos rodantes – bolas o rodillos instalados entre los anillos y mantenidos a cierta distancia entre sí por una jaula llamada separador (Fig. 1).

1- anillo exterior; 2- anillo interior; 3 - bola; 4 - separador.

Figura 1 – Rodamiento de bolas de una hilera

Durante el funcionamiento, los cuerpos rodantes ruedan a lo largo de cintas de correr formadas por anillos, uno de los cuales en la mayoría de los casos está fijo. La distribución de la carga entre los elementos rodantes que soportan la carga es desigual (Fig. 2) y depende de la magnitud del juego radial en el rodamiento y de la precisión de la forma geométrica de sus partes.

Figura 2 – Diagrama de distribución de carga entre elementos rodantes en un rodamiento

Figura 3 – Bloque de anillos dentados sobre rodamientos de agujas sin anillos

En algunos casos, para reducir las dimensiones radiales del rodamiento, no hay anillos (Fig. 3) y los elementos rodantes ruedan directamente sobre el muñón y el alojamiento. Los rodamientos están estandarizados y producidos en masa por fábricas especializadas.

Ventajas:

costo relativamente bajo debido a la producción en masa de rodamientos;

bajas pérdidas por fricción y bajo calentamiento. Las pérdidas por fricción durante el arranque y el funcionamiento en estado estacionario son casi las mismas;

alto grado de intercambiabilidad, lo que garantiza la instalación y reparación de máquinas y dispositivos;

mayor precisión de rotación;

bajo desgaste;

menos sensible a los cambios de temperatura ambiente;

funcionan bien en ausencia de lubricación y tienen una alta estabilidad del par de fricción;

bajo consumo de lubricante;

no requieren atención ni cuidados especiales;

Defectos:

aumento de peso y dimensiones generales de la estructura;

la necesidad de piezas adicionales para fijarlos en la carcasa y en el eje;

ruido específico de bolas rodantes (especialmente a altas velocidades);

alta sensibilidad a cargas de golpes y vibraciones debido a la alta rigidez de la estructura portante;

poco fiable en accionamientos de alta velocidad debido al calentamiento excesivo y al riesgo de destrucción del separador por la acción de las fuerzas centrífugas;

dimensiones radiales relativamente grandes;

Solicitud

En todos los sectores de la construcción de máquinas se utilizan ampliamente soportes mediante rodamientos. Los equipos de impresión no son una excepción. El uso de rodamientos hizo posible sustituir la fricción por deslizamiento por fricción por rodadura. En este caso, el coeficiente de fricción se reduce a 0,0015 – 0,006 *.

Principales tipos de rodamientos.

En la Fig. La Figura 4 muestra los principales tipos de rodamientos. Según la forma de los elementos rodantes, se dividen en elementos de bolas y rodillos (cilíndricos, cónicos, retorcidos, en forma de aguja, etc.), según la dirección de la carga percibida: en contacto radial, de empuje y angular.

1 – radial de bolas; 2 – bola esférica (autoalineable); 3 - bola de contacto angular; radial de 4 rodillos; 5 - rodillo de contacto angular (cónico); 6 - rodillo esférico (autoalineable); 7 - aguja radial; 8 - empuje de bola (simple y autoalineable)

Figura 4 – Principales tipos de rodamientos

Los rodamientos radiales de bolas son los más sencillos y económicos. Permiten pequeñas desalineaciones del eje (hasta ¼ y ½°) y pueden absorber cargas axiales dentro del 70% de la carga radial no utilizada. Estos rodamientos son los más comunes en los soportes de equipos de impresión.

Los rodamientos de rodillos radiales, debido a su mayor superficie de contacto, permiten cargas significativamente mayores que los rodamientos de bolas (en promedio, 70-90%). Sin embargo, no perciben cargas axiales en absoluto y no permiten que el eje se deforme. Cuando el eje se deforma, los rodillos comienzan a trabajar en sus bordes y el rodamiento colapsa rápidamente. Se puede hacer una comparación similar entre los rodamientos de bolas y de rodillos de contacto angular.

Los rodamientos de bolas y de rodillos autoalineantes se utilizan en casos en los que se espera una desalineación significativa del eje (hasta 2-3°). Tienen una superficie anular exterior esférica y los rodillos tienen forma de barril. Estos rodamientos permiten pequeñas cargas axiales: hasta el 20% de la carga radial no utilizada.

El uso de rodamientos de agujas permite reducir las dimensiones (en diámetro) bajo sobrecargas importantes.

La calidad de la jaula tiene una gran influencia en el rendimiento del rodamiento. Las jaulas separan y guían los elementos rodantes. En los rodamientos sin jaula, los elementos rodantes chocan entre sí. En este caso, además de la fricción por rodadura, se produce una fricción por deslizamiento y aumentan las pérdidas y el desgaste de los rodamientos. La instalación de un separador reduce significativamente las pérdidas por fricción, porque El separador es un elemento giratorio y que flota libremente.

La Organización Internacional de Normalización ha desarrollado requisitos generales para las dimensiones básicas:

• Rodamientos de rodillos radiales métricos: norma ISO 15:1998 (excluidos los rodamientos de rodillos cónicos);
• Rodamientos de rodillos cónicos radiales métricos - Norma ISO 355:1977;
• Rodamientos axiales de rodillos métricos - norma ISO 104:2002;
• Para otras series, se utiliza el sistema de designación "europeo".

Designación de tipos de rodamientos.

El código de identificación de rodamiento se compone de una serie de letras y números que tienen un significado específico y se divide en tres componentes, comenzando de izquierda a derecha:

• La primera parte es el diseño del rodamiento;
• La segunda parte es la serie dimensional del rodamiento;
• La tercera parte es el diámetro del orificio del rodamiento.

La primera parte del símbolo muestra la forma estructural. Esta pieza se indica siempre en forma numérica, a excepción de los rodamientos de rodillos cilíndricos y los rodamientos de bolas y anillos desmontables.

La segunda parte del símbolo indica el tipo de rodamiento:

0 Rodamientos de bolas de contacto angular

1 rodamientos de bolas a rótula

2 rodamientos de rodillos a rótula, rodamientos axiales de rodillos a rótula

3 rodamientos de rodillos cónicos

4 rodamientos rígidos de bolas de dos hileras

5 rodamientos axiales de bolas

6 rodamientos rígidos de bolas de una hilera

7 rodamientos de bolas de contacto angular de una hilera

8 rodamientos axiales de rodillos cilíndricos

N Rodamientos de rodillos cilíndricos (la letra “N” puede ir seguida de una o dos letras más para indicar el diseño de las pestañas de empuje de los rodamientos de rodillos cilíndricos, por ejemplo, NJ, NU, NUP)

Rodamientos de bolas de contacto de cuatro puntos QJ

La segunda parte del símbolo muestra la serie de tamaños del rodamiento: en función del diámetro del orificio se pueden determinar otras dimensiones del rodamiento, más concretamente el diámetro exterior y la anchura. Con el mismo orificio y diámetro exterior, el rodamiento puede tener diferentes anchos. Por lo tanto, podemos dividir aproximadamente la combinación en una serie de diámetros y una serie de anchos.

Las series de diámetro, al igual que las series de ancho, se designan mediante números enteros; ambos números crean una serie dimensional de rodamientos. Comenzando a definir la designación de izquierda a derecha, el primer número indica la serie de anchos, el segundo, la serie de diámetros. Esta combinación se denomina serie de tamaños y está precedida por un código de diámetro del orificio. Si el tipo de rodamiento proporciona solo una serie de ancho, no se indica el número de ancho. La designación de la Serie Dimensional consistirá exclusivamente en un número que contenga una serie de diámetros.

La tercera parte muestra el diámetro del agujero e incluye dos números con el siguiente sistema de codificación:

00 = agujero Ø 10 mm
01 = agujero Ø 12 mm
02 = agujero Ø 15 mm
03 = agujero Ø 17 mm
04 = agujero Ø 20 mm (más precisamente 20: 5 = 04)
05 = agujero Ø 25 mm (más precisamente 25: 5 = 05)
... antes:
96 = agujero Ø 480 mm (más precisamente 480: 5 = 96)

Si el diámetro del orificio del rodamiento es igual o superior a 500 mm, la parte del símbolo que indica la serie de tamaños está separada por una barra (/) seguida del diámetro del orificio en milímetros. P.ej. 62/500. Para un determinado tipo de rodamiento, las dos primeras partes de la designación permanecen sin cambios, pero se puede cambiar la última parte, más precisamente la parte que determina el código del diámetro del agujero. La parte invariable de la designación, que incluye la forma del diseño y la serie de tamaños, generalmente se denomina "serie de rodamientos".

1 - Los números entre paréntesis no están incluidos en la designación del código de serie del rodamiento
2 - Los rodamientos de rodillos cilíndricos incluyen las series NJ, NUP, N, NF y NU

Sufijos de rodamiento

z- Arandela protectora de rodamientos de metal de un lado.

ZZ- Arandela protectora de rodamientos metálica de doble cara.

R.S.- Sello de goma unidireccional para rodamiento.

2RS- Sello de goma de doble cara para rodamiento.

norte- Ranura para el circlip en el aro exterior del rodamiento

NR- Ranura y anillo de retención en el aro exterior.

METRO- Separador de latón

MAMÁ.- Jaula de latón centrada en el aro exterior.

MEGABYTE.- Jaula de latón centrada en el aro interior.

Tennesse- Separador de poliamida reforzada

P6- La clase de precisión corresponde a ISO 6

P5- La clase de precisión corresponde a ISO 5

P4- La clase de precisión corresponde a ISO 4

C2- Una serie de huecos es menor de lo normal.

C3- Una serie de huecos más grandes de lo normal.

C4- Serie de huecos superiores a C3

C5- Serie de huecos mayores que C4

k- Agujero cónico

Cojinete. Es poco probable que la humanidad pueda inventar un dispositivo aún más eficaz para reducir la fricción que surge como resultado de la influencia del movimiento rodante, giratorio o lineal. Es por eso que los rodamientos se encuentran en cientos de miles de mecanismos y son tan diversos en su tipo, forma y configuración. Es difícil encontrar una máquina o mecanismo utilizado en la producción y la industria que no utilice rodamientos. Son uno de los elementos básicos utilizados en el diseño de la mayoría de los mecanismos: desde automóviles y transporte agrícola, hasta máquinas para procesar metales y madera y lavadoras.

De hecho, los rodamientos soportan mecanismos cinemáticos que se utilizan para determinar la posición relativa de los elementos estructurales móviles de los mecanismos. Además, los cojinetes garantizan un movimiento eficiente de estos elementos entre sí.

¿Qué son los rodamientos?

Los tipos de conjuntos (cojinetes) se clasifican según sus características de diseño. Los principales elementos del rodamiento son:

• Anillos (exterior e interior).
• Cuerpos rodantes (de diferentes configuraciones).
• Separador-separador: pieza diseñada para sujetar y separar bolas o rodillos.

Los rodamientos suelen distinguirse según varios parámetros. En primer lugar, este es el mecanismo de su funcionamiento: deslizante o rodante. El siguiente principio de clasificación fue la imagen de un cuerpo rodante.

Como cuerpos rodantes se utilizan:

• globos- Estos rodamientos se llaman rodamientos de bolas y se utilizan en muchos mecanismos. Los rodamientos de bolas son: rodamientos de bolas radiales, de contacto angular, axiales y de cuatro puntos de contacto.
• rodillos- Los rodamientos de rodillos tienen un diseño un poco menos común. Hay modificaciones de rodillos cilíndricos, de rodillos cónicos y de agujas de rodillos. Cada tipo de rodamiento se utiliza en un área específica, y si necesitas elegir un rodamiento específico, hazlo en función de su finalidad.

El mercado moderno ofrece una amplia variedad de rodamientos y es extremadamente importante no solo encontrar la modificación necesaria, sino también tener confianza en su calidad. Desafortunadamente, los rodamientos fabricados en China no pueden demostrar una alta calidad y durabilidad. Por lo tanto, recomendamos prestar atención a los productos de la empresa que estuvo en los orígenes de la invención de los rodamientos, la empresa sueca AB SKF, que tiene una planta de ciclo completo en Ucrania, y un par de oficinas de diseño, uzp. net.ua. Los rodamientos SKF le servirán durante mucho tiempo y no le defraudarán en el momento más crucial.

¿Dónde se utilizan los rodamientos?

Como mencionamos anteriormente, dependiendo de la modificación, los rodamientos se utilizan en diversos campos.

Por ejemplo, los rodamientos de bolas se utilizan en mecanismos:

1. motor electrico;
2. electrodomésticos alimentados por electricidad;
3. cajas de cambios;
4. máquinas para trabajar la madera;
5. zapatillas;
6. cajas de cambios, arrancadores y bujes de vehículos.

Y muchos, muchos otros mecanismos donde se requiere una alta velocidad de rotación. El papel de los rodamientos de rodillos cilíndricos es algo diferente. Su tarea principal es transportar cargas pesadas perpendiculares al eje (cargas radiales). Se pueden encontrar en mecanismos:

1. motores eléctricos gigantes;
2. cajas de grasa de vehículos ferroviarios;
3. dispositivos para cortar metales;
4. mecanismos de bombeo;

Los rodamientos de rodillos cónicos se utilizan en aplicaciones donde el manejo de cargas combinadas (es decir, tanto radiales como axiales) es particularmente importante. Se utilizan principalmente en los mecanismos de transporte ferroviario, agrícola y de pasajeros. Los rodamientos de agujas se utilizan con mayor frecuencia en artículos que utilizamos habitualmente en la vida cotidiana. Las agujas, que actúan en ellas como elementos rodantes, permiten reducir significativamente el tamaño y el coste total, manteniendo al mismo tiempo una sólida capacidad de carga. Definitivamente encontrará rodamientos de agujas en los siguientes mecanismos:

1. barcos a motor;
2. automóvil - motor de combustión interna (ICE), sistema de frenos;
3. equipos de impresión y copia;
4. herramientas eléctricas.

Encontrar un rodamiento adecuado es bastante fácil. Lo principal es saber para qué está destinado y en qué condiciones funcionará.

Los rodamientos son dos anillos que tienen diversas formas y realizan la función de cuerpos rodantes. En el diseño, el rodamiento tiene un separador que separa los cuerpos entre sí, al mismo tiempo que dirige su movimiento y controla la presencia de la misma distancia entre los anillos. En los anillos hay ranuras especiales, que son pistas de rodadura a lo largo de las cuales se mueve el cuerpo rodante durante el funcionamiento.

Ventajas y finalidad

Las características de diseño del rodamiento permiten lograr una buena fricción de rodadura, lo que reduce las pérdidas de energía gastadas en la fricción misma y también ayuda a reducir el desgaste. Hay dos tipos de rodamientos:

1. Abierto.
2. Cerrado con una cubierta protectora, no es necesario reemplazar el lubricante.

El objetivo principal de tales piezas es fijar la posición en los planos del espacio, creando la menor resistencia a la rodadura posible, recibiendo y transmitiendo cargas de las unidades móviles a los elementos estructurales.

Existen varios tipos diferentes de conexiones con este tipo de rodamiento. Esto se logra debido a que son un soporte para los elementos en movimiento, determinando su ubicación en la estructura de todo el mecanismo y aceptando cargas importantes. Es precisamente por esto que las ventajas de estas piezas están garantizadas:

• reducción del coeficiente de fricción;
• centrar el eje con la mayor precisión posible;
• pequeñas dimensiones axiales.

Área de uso

Todas las ventajas y características de diseño mencionadas anteriormente determinan el ámbito de uso más amplio de estos rodamientos. Así, por ejemplo, se pueden utilizar en unidades estructurales de aviones para:

• rotores de motor;
• rotores principales y de cola de helicópteros;
• hélices de avión.

Los rodamientos soportan perfectamente cargas radiales y axiales, siempre que no superen la velocidad de rotación media, lo que a su vez permite utilizarlos en ruedas de trenes de aterrizaje de aviones. Algunos modelos también pueden realizar una función de soporte para ejes de longitud considerable, pero seguramente quedarán torcidos.

En las palancas de las válvulas de pistón del motor se pueden utilizar cojinetes que no sean adecuados para funcionar a velocidades de eje medias y altas. Algunos modelos incluso están diseñados para soportar cargas pesadas por eje a bajas velocidades. Esto hace posible utilizar dichos cojinetes en casquillos de tornillo, donde, al cambiar el paso del tornillo, ayudan a girar la hoja.