Guía para la selección y el mantenimiento de cojinetes lisos esféricos

En el vasto mundo del diseño mecánico, existe un componente sencillo pero crítico que soporta silenciosamente presiones tremendas y al mismo tiempo garantiza el funcionamiento fluido del equipo: el cojinete liso esférico. Así como las articulaciones humanas permiten un movimiento flexible, estos cojinetes sirven como "articulaciones" de la maquinaria, otorgándoles la capacidad de moverse libremente en condiciones de trabajo complejas.

Las rótulas son elementos de rodamiento listos para montar que constan de un aro interior esférico y un aro exterior relativamente móvil. Su diseño único permite movimientos de ajuste espacial entre ejes y carcasas, que incluyen:

• Movimiento rotacional:Permite que los componentes giren dentro de un cierto rango de ángulo.
• Movimiento de inclinación:Permite que los componentes se inclinen dentro de ángulos específicos.
• Movimiento oscilante:Permite movimientos oscilantes alternativos.
• Capacidad de autoalineación:Compensa la desalineación del eje causada por errores de fabricación o instalación.

A diferencia de los rodamientos (como los rodamientos de bolas), las rótulas transmiten cargas estáticas y dinámicas (incluidas cargas alternas) directamente a través de superficies deslizantes, clasificándolas como rodamientos deslizantes. Cuando se combinan con soportes de rodamientos, forman unidades completas listas para montar, comúnmente conocidas como extremos de varilla.

Según los materiales de los pares de fricción, las rótulas se clasifican en varios tipos principales:

• Aleación de acero/cobre:Requiere lubricación y mantenimiento. Adecuado para cargas alternas, movimientos de rotación medianos a grandes y velocidades de deslizamiento moderadas.
• Acero/acero:Similar a la aleación de acero/cobre, requiere lubricación para condiciones de trabajo comparables.
• Compuesto de acero/PTFE:Sin mantenimiento gracias a las propiedades autolubricantes del PTFE. Ideal para cargas unidireccionales y cargas de impacto pequeñas a medianas. No se deben exceder los ángulos de inclinación máximos.

Los fabricantes ofrecen rótulas especializadas que incluyen versiones con aros exteriores ensanchados (tipo S) y series de varios tamaños (K, E, G, W). Las opciones incluyen tipos sin mantenimiento (revestidos de PTFE) o que requieren mantenimiento (relubricables), disponibles en acero inoxidable, acero para cojinetes, acero de fácil corte o materiales templados de alta resistencia, con o sin sellos.

Una variante única incorpora elementos rodantes que funcionan de manera similar a los rodamientos de bolas o de rodillos autoalineantes. Estos siguen los estándares de rodamientos esféricos en cuanto a dimensiones, al tiempo que adoptan estándares de rodamientos para clasificaciones de carga, lo que los hace adecuados para cargas alternas, grandes movimientos de rotación a velocidades medias-altas y rotaciones completas.

Las rótulas se ajustan a la norma DIN ISO 12240-1, que estandariza las series de tamaños, las dimensiones, las tolerancias y el juego radial interno. Si bien el estándar permite una amplia variación en los pares de fricción, materiales y tratamientos de superficie, las convenciones de marcado, las capacidades de carga y los cálculos de vida útil siguen siendo específicos del fabricante. A pesar de los desafíos iniciales de intercambiabilidad, los fabricantes suelen disponer de alternativas adecuadas.

Estos rodamientos sirven a diversas industrias, incluida la construcción de fábricas, maquinaria para hornear, sistemas transportadores, equipos agrícolas, procesamiento de alimentos, maquinaria textil, robótica, construcción de carreteras, fabricación de vehículos, vehículos ferroviarios, tecnología médica y procesamiento de alimentos. Hay soluciones personalizadas disponibles para aplicaciones especializadas a través de la colaboración con socios técnicos.

Como elementos de rodamiento deslizante listos para montar, las rótulas cuentan con anillos interiores y exteriores esféricos que permiten la rotación, la inclinación y el giro sin presión en los bordes. Se adaptan a desalineaciones estructuralmente necesarias y compensan desviaciones relacionadas con la fabricación.

Los criterios de selección incluyen capacidad de carga, cargas operativas y requisitos de vida útil y seguridad operativa. La capacidad de carga se indica mediante cargas nominales en las tablas de dimensiones, aunque estos valores varían entre fabricantes debido a la ausencia de definiciones estandarizadas.

Las rótulas estándar funcionan eficazmente entre -10 °C y +80 °C. Los rangos de temperatura para versiones selladas (RS) y diseños de elementos rodantes se especifican en la documentación técnica.

• Clasificación de carga estática (C0):La carga estática radial no causa deformación permanente cuando está estacionario, suponiendo una temperatura ambiente normal y componentes circundantes adecuadamente soportados.
• Clasificación de carga dinámica (C):Se utiliza para estimar la vida útil bajo cargas dinámicas, aunque la capacidad real depende de factores como el tipo de carga, los ángulos de rotación/inclinación, los perfiles de velocidad, la holgura de los rodamientos, la fricción, la lubricación y la temperatura.

• Clasificación de carga estática básica (C0):Corresponde a la carga que provoca 0,0001 veces el diámetro del elemento rodante en deformación permanente.
• Clasificación de carga dinámica básica (C):Representa la carga a la que el 90% de los rodamientos idénticos alcanzan 1 millón de revoluciones antes de fallar por fatiga de la superficie de rodadura.

La selección del tamaño del rodamiento debe considerar cargas, direcciones (radiales, axiales o combinadas) y tipos específicos. En comparación con los soportes de cabeza de articulación, las rótulas independientes exhiben una mayor capacidad de carga estática. La carga dinámica requiere verificación mediante cálculos de vida útil.

• Cojinetes deslizantes que requieren mantenimiento
• Cojinetes deslizantes sin mantenimiento
• Rodamientos de elementos rodantes

Se aplican tolerancias estandarizadas a las dimensiones del anillo exterior (diámetro, ancho) y a las dimensiones del anillo interior, teniendo en cuenta que los anillos exteriores partidos pueden perder circularidad temporalmente hasta que se instalen en orificios de alojamiento de precisión.

Se define como la libertad de movimiento radial y axial del aro interior, donde el juego axial suele exceder el juego radial. Los rangos de holgura específicos varían entre los diseños de elementos deslizantes y rodantes.

Nunca se deben exceder los ángulos máximos de inclinación durante la instalación u operación para evitar daños al rodamiento o fallas en el sello/arandela. Los diseños deben restringir el movimiento dentro de ángulos específicos sin aplicar fuerzas excesivas en la carcasa, en particular garantizando una holgura adecuada del sello (especialmente para los modelos 2RS).

Como componentes de precisión listos para montar, los rodamientos esféricos requieren un manejo cuidadoso:

1. Mantenga el embalaje original hasta la instalación para preservar la lubricación.
2. Nunca transmita fuerzas de instalación/desmontaje a través de las pistas de rodamiento a las carcasas.
3. Asegúrese de que el deslizamiento se produzca únicamente entre las superficies de los anillos interior/exterior (no entre rodamientos y ejes/carcasas) mediante el uso de ajustes de interferencia adecuados.

Los ajustes recomendados equilibran las necesidades de interferencia y al mismo tiempo evitan cambios excesivos en el espacio libre debido a la expansión/contracción de la pista. Verifique el apriete de la conexión, ya que los ajustes estándar pueden requerir ajustes para aplicaciones específicas.

La instalación debe respetar los límites de fuerza máxima para garantizar el asiento adecuado del rodamiento.

Los cojinetes de pares de fricción metálicos requieren lubricación periódica para una vida útil óptima. La grasa inicial es suficiente para cargas muy ligeras. La eficacia de la lubricación depende de la magnitud/tipo de carga (constante, pulsante, alterna), el ángulo de rotación y la velocidad de deslizamiento. Las pruebas muestran que los ángulos de rotación pequeños y las velocidades de deslizamiento extremas perjudican la formación de la película lubricante, al igual que la carga unidireccional frente a las cargas alternas.

Para una distribución óptima, lubrique los cojinetes en condiciones sin carga. Tenga en cuenta que los fabricantes suelen suministrar rodamientos únicamente con revestimientos anticorrosión, lo que requiere una lubricación inicial antes de la puesta en servicio o inmediatamente después de la instalación.

• Pares acero/bronce:Utilice grasa de alta presión a base de litio resistente a la corrosión (-20°C a +110°C). Los lubricantes sólidos mejoran el rendimiento en límites de temperatura superiores.
• Pares acero/acero:Grasa de alta presión resistente a la corrosión a base de jabón de litio con aceite base de alta viscosidad y aditivos de disulfuro de molibdeno.
• Pares acero/PTFE:Naturalmente de baja fricción y sin mantenimiento.
• Rodamientos de elementos rodantes:Prelubricado con grasa de jabón de litio.

Para sistemas de lubricación centralizada, controle cuidadosamente la dosis, especialmente para las versiones selladas, para evitar el desplazamiento del sello debido a la sobrepresión.