La técnica de precarga aumenta el rendimiento y la durabilidad de los rodamientos

Imaginen una máquina herramienta de alta velocidad donde incluso la más leve vibración en el husillo puede afectar directamente la precisión de mecanizado.O considere un diferencial de automóvil donde el ruido excesivo reduce significativamente el confort de conducciónEstas aplicaciones aparentemente diferentes comparten un factor crítico común: el precarga de rodamientos.

La precarga, como técnica de instalación de rodamientos de precisión, implica la aplicación de un espacio libre negativo controlado para mejorar significativamente la rigidez del sistema de rodamientos, reducir el ruido, mejorar la precisión de la guía,y hasta extender la vida útil del rodamientoEste artículo explora los principios, métodos, factores influyentes y consideraciones de aplicación de la precarga de cojinetes para proporcionar una guía completa para ingenieros y técnicos.

La carga previa del rodamiento no es necesaria en todas las aplicaciones, pero desempeña un papel crucial en escenarios específicos.

• Refuerzo de la rigidez:La precarga aumenta significativamente la rigidez del rodamiento, reduciendo la deformación bajo carga y mejorando la precisión y estabilidad del sistema,especialmente importante en los husillos de máquinas herramienta e instrumentos de precisión.
• Reducción del ruido:La precarga elimina o minimiza el espacio libre interno, manteniendo los elementos rodantes bajo fuerza constante para reducir los niveles de ruido, críticos para los diferenciales automotrices y los motores eléctricos.
• Guía mejorada del eje:La precarga mejora la precisión de la guía del eje, manteniendo una posición y dirección estables bajo carga,esencial para aplicaciones que requieren un control preciso del movimiento, como las juntas robóticas y los dispositivos de transmisión de precisión.
• Compensación por desgaste y deformación:La carga previa compensa el aumento del espacio libre debido al desgaste inicial y a la deformación microscópica de las superficies de apareamiento.
• Vida útil del rodamiento:Una carga previa adecuada mejora la distribución interna de la carga, reduciendo las cargas de los elementos rodantes individuales para prolongar la vida útil.aumento de la fricción y la generación de calor.

La carga previa de los rodamientos se logra principalmente mediante dos métodos:

Este método utiliza resortes para aplicar la fuerza de precarga, ofreciendo simplicidad, bajo costo y compensación automática para el desgaste y la deformación.aplicaciones de baja velocidad como motores pequeños y ventiladores, la selección del muelle requiere cálculos y ensayos para garantizar un rango de precarga adecuado.

Este método controla con precisión la fuerza de precarga a través del ajuste de la posición del rodamiento o de las carcasas / tuercas, adecuado para varias cargas y velocidades.,Los métodos de aplicación incluyen:

• Ajuste de las tuercas:Simple pero requiere un control preciso del par.
• Ajuste de la barandilla:Precisión superior, pero requiere una medición previa del espacio libre axial.
• Ajuste del espaciador:Utiliza espaciadores de tamaño de precisión para una precarga constante en la producción en masa.

Aplicado radialmente, principalmente para rodamientos de rodillos cilíndricos mediante ajustes de interferencia (anillo interno/eje o anillo externo/carcasa).

Aplicado axialmente, principalmente para rodamientos de bolas de contacto angulares, rodamientos de rodillos cónicos y rodamientos de empuje.

• En el caso de los vehículos de la categoría M2 y M3Mayor rigidez y capacidad de momento pero sensible a la temperatura, adecuado para tramos cortos como husillos de máquinas herramienta.
• En contacto directo (DF):Menos sensible a la temperatura pero menos rígida, ideal para largos tramos como los centros de ruedas de los automóviles.

Los rodamientos de bolas de ranura profunda pueden aceptar una precarga axial cuando se seleccionan con mayor espacio libre radial (C3/C4).

La determinación de la fuerza de precarga es crítica: la fuerza insuficiente no produce ningún beneficio, mientras que la fuerza excesiva causa sobrecarga.

• Tipo/tamaño del rodamiento
• Magnitud/dirección de la carga
• Velocidad de rotación
• Método de lubricación
• Temperatura de funcionamiento
• Materiales y estructura del eje/carcasa

Para los nuevos diseños, se recomienda un cálculo seguido de una verificación experimental debido a las incertidumbres prácticas.

Basado en la relación de deformación precarga-elasticidad, la medición del desplazamiento del eje para determinar la precarga.

• Distancias entre el eje y el casco
• Ancho total del rodamiento
• Desplazamiento axial requerido
• Compensación de la expansión térmica
• Tolerancias de fabricación
• Compensación por pérdida de carga previa

Medidas de torque de fricción para determinar la carga previa, adecuadas para la producción en serie debido a su velocidad y potencial de automatización.

Medición/aplicación directa de la fuerza de precarga, aunque generalmente se prefieren métodos indirectos por simplicidad.

Se llevará a cabo por separado para cada disposición de rodamientos utilizando tuercas/cargas/espaciadores con verificación de mediciones para lograr un precargo nominal preciso.

Los componentes fabricados con tolerancias estándares se ensamblan al azar, asumiendo la improbabilidad estadística de una apilamiento de tolerancias extremas.

• Las máquinas herramienta:Mejora la rigidez y reduce las vibraciones para mejorar la precisión del mecanizado.
• Diferenciales para automóviles:Aumenta la rigidez y reduce el ruido para un mejor manejo y comodidad.
• Turbinas eólicas:Cuenta con capacidad de carga y vida útil para una mayor fiabilidad.
• Las articulaciones robóticas:Mejora la rigidez y reduce el espacio libre para una precisión de movimiento superior.

Más allá de los valores óptimos de precarga, la mejora de la rigidez se sitúa mientras que el aumento de la fricción/calor acorta drásticamente la vida útil del rodamiento.La complejidad del cálculo justifica herramientas de ingeniería modernas o consulta profesionalDurante el ajuste, minimizar la variación mediante el asiento adecuado elementos rodantes.

Los cojinetes especializados de fila única o de pareja facilitan un ajuste sencillo y fiable o proporcionan una instalación posterior a la carga predeterminada, incluyendo:

• Especificación CL7C rodamientos de rodillos cónicos para diferenciales automotrices
• Los demás rodamientos de bolas de contacto angulares
• Los demás rodamientos de rodillos cónicos de fila única
• Los rodamientos de bolas de ranura profunda de una sola fila