Rodamientos de Rodillos Cónicos

Los rodamientos de rodillos cónicos concentran las cargas combinadas en un eje central de rotación. Permiten la acción simultánea de cargas radiales y axiales sobre el conjunto de rodamientos. La capacidad de carga axial de un rodamiento de rodillos cónicos aumenta a medida que se incrementan los ángulos de contacto de la pista de rodadura: su forma cónica da lugar a una menor tensión global en las piezas de contacto. Los rodamientos de rodillos cónicos se utilizan en ejes de motores, ejes, hélices y otras innumerables aplicaciones.

Índice de contenidos

• Componentes de los rodamientos de rodillos cónicos
• ¿Qué tipos de cargas pueden soportar los rodamientos de rodillos cónicos?
• Rodamientos cónicos de una hilera, de empuje o de varias hileras
• Criterios de selección
• Usos comunes
• Prolongación de la vida útil de los equipos
• Ventajas e inconvenientes
• Preguntas frecuentes

Componentes de los rodamientos de rodillos cónicos

Vea nuestra selección de rodamientos en línea

Un rodamiento de rodillos cónicos consta de anillos interiores y exteriores que alojan los elementos rodantes. Los rodillos se estrechan en forma cónica. Las correspondientes pistas de rodadura con las que se interconectan los rodillos están inclinadas para adaptarse a su forma cónica. Los propios rodillos se mantienen unidos en una jaula (también conocida como retenedor) que se ajusta a los anillos interior y exterior. La figura 2 muestra los principales componentes que sujetan los rodillos.

¿Qué tipos de cargas pueden soportar los rodamientos de rodillos cónicos?

La forma angular y cónica de los rodamientos de rodillos cónicos minimiza la tensión causada por la combinación de cargas radiales y axiales. Lascargas radiales y axiales a menudo se combinan para crear diferentes cargas sobre un conjunto de rodamientos. La capacidad de soportar cargas angulares y cargas angulares cambiantes hace que los rodamientos de rodillos cónicos sean indispensables para diversos diseños técnicos e industrias. La forma cónica concentra esencialmente las cargas radiales y axiales en una carga unificada que se aprovecha más fácilmente. Las cargas angulares que pueden aprovecharse dependen del ángulo preciso del rodamiento cónico. Pueden aprovechar una amplia gama de fuerzas mediante la configuración de dos o incluso más rodamientos cónicos.

La inclinación del rodamiento de rodillos aumenta la carga axial/de empuje que puede soportar, mientras que un ángulo poco pronunciado aumenta la capacidad de carga radial. A medida que la carga radial aumenta, el rodamiento experimenta más esfuerzos contra los lados de las pistas de rodadura del rodamiento. Un ángulo más superficial minimiza la tensión, reduciendo la presión sobre los rodillos. El aumento de la carga axial contribuye a la tensión aplicada a la parte superior de los rodillos. Un ángulo más pronunciado distribuirá la presión más hacia el centro del rodamiento y menos sobre los propios rodillos.

Rodamientos cónicos de una hilera, de empuje o de varias hileras

Según el tipo y el ángulo de las cargas que van a interactuar con el rodamiento de rodillos cónicos, será necesario encontrar el rodamiento cónico con un ángulo adecuado. Para las cargas múltiples, existen varios tipos de opciones de montaje de varias filas.

Rodamiento de rodillos cónicos de una hilera

Un rodamiento cónico de una hilera suele ser adecuado para las aplicaciones más sencillas (por ejemplo, fuerzas angulares en un punto fijo y con una fluctuación leve). Para encontrar el adecuado, tendrá que determinar si el uso final del rodamiento cónico tendrá más cargas radiales o axiales. Existen rodamientos de rodillos cónicos sólo axiales, llamados rodamientos cónicos de empuje, que se asemejan a anillos o discos planos en los que los rodillos son perpendiculares al eje del agujero del rodamiento. Cuando se necesiten varios rodamientos, podría ser ventajoso utilizar dos o más rodamientos cónicos de una hilera en lugar de rodamientos de varias hileras dentro de un mismo alojamiento. Por ejemplo, si un rodamiento necesita ser mantenido, ajustado o sustituido por separado del otro. Otra es cuando hay que permitir flexibilidad en el diseño y añadir o quitar rodamientos cónicos individuales de una hilera, lo que es imposible con un rodamiento cónico de varias hileras.

Los rodamientos cónicos de varias hileras son intrínsecamente más seguros porque funcionan en el mismo alojamiento. Esa carcasa es más prominente y proporciona más superficie para conectar con el equipo con el que interactúa, proporcionando más estabilidad y mayor longevidad.

Rodamientos de rodillos cónicos de varias hileras

Si un rodamiento de rodillos cónicos debe soportar diferentes ángulos de empuje axial, se pueden integrar varias hileras de rodillos (normalmente dos o cuatro) en una unidad. Estas filas de rodillos pueden ser adyacentes entre sí o estar separadas. Estos rodamientos se identifican según la orientación de las múltiples filas entre sí e incluyen:

• Tándem: Las filas de rodillos adyacentes están orientadas con la misma dirección de carga en el mismo rodamiento.
• Doble taza: Los vértices (o "puntos de fuga") enfocados por los dos retenedores de rodillos adyacentes se orientan hacia el interior de una única pista de rodadura exterior de doble ranura.
• Doble cono:Los rodillos están alojados uno al lado del otro, de manera que el "vértice" de cada uno de ellos está orientado hacia el exterior y alejado del otro.
• Con espaciador: Cualquier par de rodamientos de una hilera separados por separadores o una jaula más ancha dentro del mismo conjunto. Los rodamientos de una hilera pueden orientarse igual que en las disposiciones en tándem, de doble copa o de doble cono, según los mismos principios; la diferencia clave es que están distanciados y no uno al lado del otro. Un ejemplo de esto se ve en la Figura 4.

Criterios selección

Los rodamientos de rodillos cónicos son la solución más común cuando se trata de fuerzas combinadas, especialmente las cambiantes.

• Fuerzas no combinadas: Los rodamientos de bolas y otras alternativas más sencillas tienen menos fricción en general y probablemente sean suficientes para fines no especializados que carecen de fuerzas combinadas o de una necesidad de contacto de gran superficie.
• Fuerzas combinadas: Una combinación de cargas axiales y radiales requiere casi siempre un rodamiento de rodillos cónicos.
• Determinación de la capacidad de carga: El ángulo de contacto determina la capacidad de carga, por lo que es esencial decidir los ángulos de carga que soportará un rodamiento. Para las aplicaciones pesadas, los rodamientos cónicos de varias hileras son necesarios para las cargas combinadas. Con las fuerzas más ligeras, una suele ser suficiente.
• Determinación de los ángulos de contacto: El ángulo de contacto entre un componente y el rodamiento determinará el ángulo de la pista de rodadura del anillo exterior. Los ángulos de contacto más significativos se traducen en mayores capacidades de carga axial y viceversa. Al seleccionar el rodamiento cónico correcto para sus necesidades, verá que este ángulo se expresa a menudo con el coeficiente "e"; los valores más altos indican tanto mayores ángulos de contacto como capacidad de carga axial.

Ángulos de contacto superficial, moderado y agudo

Generalmente, un ángulo de 10° a 19° es muy común para aplicaciones de carga radial. Para todo lo que sea menos de 10°, debe considerar si necesita un rodamiento de rodillos de empuje completo e investigar si hay o no mucha fuerza radial. A medida que aumentan las cargas axiales (y disminuyen las radiales), 20° y 24° es un buen equilibrio. Este ángulo es lo suficientemente poco profundo como para que las cargas radiales no ejerzan una presión extrema sobre los rodamientos, pero lo suficientemente pronunciado como para manejar las cargas axiales con mayor eficacia. Para grandes cargas axiales, son necesarios ángulos entre 25° y 29°, y este es el punto en el que las cargas radiales crearán más desgaste y reducirán la vida útil del componente. Aun así, es más que adecuado para manejar una alta mezcla de cargas combinadas radiales y axiales simultáneamente.

Los rodamientos de bolas de contacto angular pueden ser igualmente eficaces para manejar diversas cargas. Lea nuestra guía técnica sobre rodamientos de bolas de contacto angular para obtener más información.

Usos comunes

Un rodamiento de rodillos cónicos es apropiado siempre que un rodamiento deba soportar cargas combinadas. Uno de los usos más comunes es el mantenimiento del equilibrio axial, que se consigue con múltiples rodamientos de rodillos cónicos a lo largo de un eje o una flecha. Los rodamientos cónicos distribuyen uniformemente las cargas cuando se alinean adecuadamente, minimizando el desgaste de los componentes. Con una mayor superficie, los rodamientos de rodillos cónicos pueden distribuir la fricción y el calor de las cargas combinadas de forma más eficiente que los rodillos no cónicos (que son más eficientes que los rodamientos cónicos sólo con las fuerzas no combinadas más sencillas). Esta reducción de la fricción aumenta la velocidad de rotación de las piezas de interconexión y hace que los rodamientos de rodillos cónicos sean ideales para su uso en:

• Motores
• Motors
• Cajas de cambios (especialmente las de engranajes helicoidales)
• Ruedas y ejes
• Turbinas y hélices

Este equipo debe combinar muchos ángulos diferentes y utilizarlos para accionar motores, ejes de transmisión y otros componentes rotativos.

Prolongación de la vida útil de los equipos

En aplicaciones de alta velocidad, los rodamientos estándar se estropean mucho más rápido y dañan los componentes con los que interactúan. En comparación con sus homólogos no cónicos, los rodillos cónicos combinan una menor fricción con un contacto de alta superficie con piezas de rotación extremadamente rápida. El resultado es una transferencia muy eficaz de las fuerzas combinadas y de las fuerzas de desplazamiento en un solo eje de rotación. Esta eficacia se traduce en muchas menos vibraciones, lo que evita que se dañen los instrumentos delicados de toda la máquina y reduce la necesidad de amortiguar la fuerza exterior.

Ventajas e inconvenientes

Las ventajas de los rodamientos de rodillos cónicos

• Alta fiabilidad: Los rodamientos de rodillos cónicos son muy fiables cuando se utilizan correctamente. Los automóviles pueden funcionar durante cientos de miles de kilómetros sin experimentar fallos en los rodamientos cónicos, lo que requiere poco o ningún mantenimiento.
• Cargas combinadas y variadas: Los rodamientos de rodillos cónicos tienen claras ventajas sobre los rodamientos de rodillos esféricos, cilíndricos y de agujas cuando se manejan cargas combinadas y variadas debido a su geometría.
• Capacidad de carga: Los rodamientos cónicos pueden soportar cargas puramente axiales y radiales.
• Requisito de carga mínima: Es muy poco probable que los rodillos se deslicen o "patinen" cuando se cargan o descargan; otros rodamientos de rodillos tienen requisitos mínimos de carga -una cantidad constante de presión que debe mantenerse- para evitar que los rodillos se deslicen dentro de sus pistas de rodadura.

Los contras de los rodamientos de rodillos cónicos

• La velocidad: Como los rodillos mantienen una superficie de contacto elevada -una ventaja en algunos aspectos (como la distribución uniforme de las cargas)-, no alcanzan el potencial de velocidad de los rodamientos esféricos, que tienen menos fricción interna y generan menos calor.
• El calor: En comparación con los rodillos no cónicos, los rodillos cónicos generan menos calor porque hay menos material, y la jaula del rodamiento con rodillos es menos voluminosa.
• Desalineación dinámica: Los rodamientos esféricos toleran mejor la desalineación dinámica que los rodamientos cónicos, ya que han sido diseñados para ángulos particulares y responden mal a los gradientes fuera de su propósito de diseño. Los rodamientos esféricos pueden soportar desplazamientos temporales sin grandes tensiones en la unidad porque las bolas flotan de forma independiente dentro de su jaula de retención. Con los rodillos cónicos, cualquier presión ejercida sobre uno de ellos se extenderá por todo el conjunto.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto dura un rodamiento de rodillos cónicos?

Cuando se seleccionan, ajustan, sellan y lubrican adecuadamente, los rodamientos cónicos duran mucho tiempo y con un mantenimiento mínimo. Suelen ser algunas de las últimas partes de una máquina que requieren servicio.

¿Cómo se ajustan los rodamientos de rodillos cónicos?

La jaula de rodillos puede doblarse si está demasiado floja, marcando las superficies de la pista de rodadura. Si está demasiado apretado, hay una fricción constante que crea pequeñas virutas de metal. Elimine el "juego" y retroceda hasta que gire libremente.

¿Cuándo debo sustituir un rodamiento de rodillos cónicos?

La descamación del metal indica que el rodamiento cónico debe ser sustituido lo antes posible. Además, los estetoscopios pueden ayudar a detectar ruidos de chirridos o rechinidos que podrían significar un desgaste importante.