Rodamientos de Rodillos Esféricos

Los rodamientos oscilantes de rodillos son rodamientos con una o dos hileras de rodillos en forma de tonel colocados en ángulo respecto al eje del rodamiento. Este tipo de rodamiento es uno de los más populares debido a su capacidad de autoalineación. Estos rodamientos son más robustos y pueden soportar cargas más elevadas, tanto radiales como axiales, y distribuyen más uniformemente la carga sobre los rodillos. Las aplicaciones pesadas, como la minería, los equipos de construcción y la maquinaria industrial, suelen utilizar estos rodamientos. En este artículo se analiza con más detalle la construcción de los rodamientos oscilantes de rodillos, su funcionamiento, sus ventajas y desventajas, y se comparan con otros tipos de rodamientos habituales.

Índice de contenidos

• Aplicaciones
• Diseño de rodamiento de rodillos a rótula
• Aspectos de los rodamientos oscilantes de rodillos
• Rodamientos de rodillos a rótula frente a otros tipos de rodamientos
• Preguntas frecuentes

Aplicaciones

Los rodamientos oscilantes de rodillos son adecuados para aplicaciones de la industria pesada debido a su capacidad para soportar desalineaciones y desplazamientos del eje. Por ejemplo:

• Sistemas transportadores: Los rodamientos oscilantes de rodillos soportan los ejes que accionan las correas. La desalineación y la desviación del eje se producen debido a una carga desigual, a la tensión de la correa o a cambios de temperatura.
• Aerogeneradores: Los rodamientos de rodillos a rótula soportan el eje del rotor y la caja de cambios. La desalineación y la desviación del eje pueden producirse por cambios en la dirección del viento, variaciones en la velocidad del viento o el peso de las palas de la turbina.
• Máquinas de papel: Los rodamientos oscilantes de rodillos soportan los rodillos que mueven y dan forma a la banda de papel. Las variaciones de tensión y la velocidad de los rodillos pueden provocar desalineaciones y desviaciones del eje.
• Equipos de construcción: Los rodamientos oscilantes de rodillos soportan componentes giratorios, como el gancho o la corona de giro de una grúa. La desalineación y la desviación del eje pueden deberse a una carga desigual o al movimiento sobre superficies irregulares.
• Equipos de minería: Los rodamientos de rodillos a rótula soportan componentes de equipos de minería como poleas transportadoras o ejes de trituradoras. Las grandes fuerzas generadas durante el proceso de extracción pueden provocar desalineaciones o desviaciones del eje.

Aplicaciones inadecuadas

A pesar de su versatilidad, los rodamientos oscilantes de rodillos no son adecuados para todas las aplicaciones. Por ejemplo:

• Maquinaria de precisión: La forma esférica de los rodillos permite cierto grado de juego o holgura en el rodamiento, lo que afecta a la precisión. Los rodamientos más adecuados para la alta precisión son los rodamientos de bolas de contacto angular, los rodamientos de rodillos cilíndricos, los rodamientos de rodillos cónicos o los rodamientos rígidos de bolas de precisión.
• Aplicaciones de baja carga: Los rodamientos esféricos son los más adecuados para cargas pesadas. Los rodamientos rígidos a bolas y los rodamientos de rodillos cilíndricos son más apropiados para cargas menores.
• Entornos de temperaturas extremas: Los rodamientos de rodillos a rótula no son la mejor elección para aplicaciones industriales con altas temperaturas. Pueden ser necesarios cojinetes especializados con materiales de alta temperatura.

Diseño de rodamiento de rodillos a rótula

Como se ve en la figura 2, un rodamiento de rodillos a rótula tiene los siguientes componentes:

• Anillo exterior (A): La superficie de contacto del anillo exterior tiene una superficie esférica. Esto permite que los rodillos se muevan lateralmente.
• Rodillos (B): Los rodillos en forma de tonel tienen una superficie de contacto esférica con una curvatura que permite al rodamiento soportar cargas axiales. Los rodamientos oscilantes de rodillos con dos hileras de rodillos, también conocidos como rodamientos axiales oscilantes de rodillos, son ideales para cargas axiales más elevadas. Los rodamientos oscilantes de rodillos con una hilera de rodillos son adecuados para aplicaciones con cargas axiales mínimas. Los rodillos de cada fila están inclinados en direcciones opuestas para resistir las cargas de empuje en cualquier dirección.
• Jaula (C): Una jaula mantiene los rodillos en su sitio.
• Anillo interior (D): La superficie de contacto del anillo interior tiene dos pistas de rodadura por las que se desplazan los rodillos.

Aunque la capacidad de carga axial de los rodamientos oscilantes de rodillos es menor que la de un rodamiento de contacto angular, los rodamientos oscilantes pueden soportar estas cargas axiales en ambas direcciones. Los rodamientos de contacto angular sólo pueden hacer esto en una dirección a menos que se monten en una configuración espalda con espalda o cara con cara.

Taladro cónico frente a cilíndrico

Los rodamientos oscilantes de rodillos pueden tener un agujero cónico o cilíndrico. La elección entre uno y otro se basa en lo siguiente:

• Velocidad de rotación: Para aplicaciones con altas velocidades de rotación, se prefieren los rodamientos con agujero cónico.
• Desalineación: Los rodamientos con agujero cónico pueden soportar más desalineaciones que los de agujero cilíndrico.
• Carga: Un rodamiento de rodillos a rótula con agujero cónico puede soportar cargas más pesadas que los que tienen agujero cilíndrico.
• Diseño del eje: Al igual que los rodamientos, los ejes pueden tener diámetros exteriores cilíndricos o cónicos.
• Vibraciones: Las aplicaciones con fuertes vibraciones deben disponer de rodamientos oscilantes de rodillos con agujero cónico.

La razón principal por la que los rodamientos de rodillos a rótula con agujero cónico funcionan mejor en los factores anteriores se debe a la posibilidad de ajustar sus holguras internas. El juego interno es la distancia entre los rodillos y las pistas de rodadura. Si el juego es demasiado pequeño, puede producirse un desgaste extremo; si es demasiado grande, habrá vibraciones excesivas, lo que reducirá la capacidad de carga y la vida útil. El ajuste se realiza mediante un manguito adaptador cónico (véase más abajo).

Aspectos de los rodamientos oscilantes de rodillos

En esta sección se tratan cuatro aspectos importantes de los rodamientos oscilantes de rodillos:

• Desalineación
• Materiales
• Lubricación
• Opciones de montaje

Desalineación de los rodamientos de rodillos a rótula

Hay varias razones por las que se produce la desalineación de los rodamientos. Sin embargo, en el caso de los rodamientos oscilantes de rodillos, la razón principal de la desalineación está relacionada con su uso en aplicaciones industriales pesadas. Los rodamientos oscilantes de rodillos soportan y guían los ejes giratorios, que pueden desviarse bajo cargas pesadas, provocando la desalineación de los rodamientos. Además, las fuertes vibraciones pueden provocar desalineaciones.

Los rodamientos oscilantes de rodillos pueden soportar una desalineación del eje de hasta 2º. Para aplicaciones con más de 2º de desviación, los rodamientos autoalineables pueden ser una solución adecuada.

Material de los rodamientos de rodillos a rótula

Los anillos exterior e interior y los rodillos de un rodamiento oscilante de rodillos suelen ser de acero al cromo, que es el material habitual de muchos tipos de rodamientos. Este material se ha normalizado en cierta medida:

• AISI 52100 (Estados Unidos)
• DIN 17230
• 100CR6 (Alemania)
• SUJ2 (Japón)
• GCR15 (China)

Los materiales habituales de las jaulas son:

• Acero
• Latón
• Polyamide
• Lámina de acero

Lubricación de rodamientos de rodillos a rótula

Como todos los rodamientos, los rodamientos oscilantes de rodillos deben lubricarse adecuadamente con grasa o aceite. La grasa tiene una capacidad de velocidad de funcionamiento inferior a la del aceite. Para aplicaciones de alta velocidad, el aceite es una mejor opción.

Si se prefiere la grasa, elija un rodamiento bien adaptado a este tipo de lubricación. A menudo, los fabricantes incorporan una ranura de engrase en la pista de rodadura exterior para facilitar la aplicación de grasa mediante boquillas engrasadoras.

Si se prefiere el aceite, puede hacerse mediante un rodamiento sellado con depósito de aceite o lubricación por baño de aceite. Con un baño de aceite, sólo el rodillo inferior debe entrar en contacto con el aceite. Esto permite la lubricación por salpicadura. Si más rodillos que el inferior entran en contacto con el aceite, el rodamiento necesitará más fuerza para que los rodillos lo atraviesen, perdiendo su eficacia y ventaja de velocidad.

Métodos de montaje de los rodamientos de rodillos a rótula

Los rodamientos oscilantes de rodillos suelen montarse de tres formas principales:

• Tornillo prisionero
• Adaptador cónico
• Eje directo

Montaje con tornillo prisionero

El rodamiento se monta con un collarín y tornillos prisioneros, pernos totalmente roscados en toda su longitud. Por regla general, los rodamientos con tornillos de fijación están diseñados para soportar cargas ligeras o moderadas, pero no cargas pesadas. Las cargas previstas determinan el tamaño de los tornillos si éstos se aprietan hasta su capacidad total. Elegir un tamaño de tornillo demasiado grande provoca una flexión excesiva del anillo. Seguir las recomendaciones de los fabricantes en cuanto al ajuste del eje y el apriete de los tornillos de fijación es crucial para lograr el rendimiento deseado del rodamiento, especialmente cuando se trabaja con cargas más pesadas o velocidades más elevadas.

Manguito adaptador cónico

Los manguitos de fijación cónicos pueden montar un rodamiento de rodillos a rótula con agujero cónico en un eje con diámetro exterior cilíndrico o ligeramente cónico. El manguito se ajusta al eje y tiene un interior cónico que coincide con el del rodamiento.

Un manguito adaptador cónico suele ser de acero. Está dividido en toda su longitud, lo que permite instalarlo y retirarlo fácilmente. La razón principal por la que se prefieren los manguitos de fijación cónicos es su facilidad de instalación. No requieren mecanizado adicional ni herramientas especiales. El manguito se aprieta en el eje mediante una tuerca o un dispositivo de bloqueo. Esto comprime el manguito sobre el eje, creando un ajuste seguro y estable.

Rodamientos oscilantes de rodillos de montaje directo en el eje

Los rodamientos oscilantes de rodillos de montaje directo en el eje tienen un agujero cilíndrico y se montan directamente en ejes cilíndricos relativamente pequeños. El montaje directo elimina la necesidad de componentes adicionales y simplifica el proceso de montaje. Este estilo de montaje es adecuado para aplicaciones con espacio limitado para el montaje de componentes.

Rodamientos de rodillos a rótula frente a otros tipos de rodamientos

Rodamientos de rodillos cilíndricos frente a rodamientos oscilantes de rodillos

Las principales diferencias entre los rodamientos de rodillos cilíndricos y a rótula son las cargas que soportan y su capacidad para soportar desalineaciones. También difieren en el coeficiente de fricción y la aplicación.

• Cargas: Los rodamientos de rodillos cilíndricos soportan elevadas cargas radiales y pequeñas cargas axiales. Sin embargo, los rodamientos oscilantes de rodillos no sólo soportan cargas radiales, sino también cargas axiales más elevadas.
• Desalineación: Los rodamientos de rodillos cilíndricos no soportan la desalineación, a diferencia de los rodamientos de rodillos a rótula.
• Fricción: Los rodamientos de rodillos cilíndricos tienen un coeficiente de fricción menor que los rodamientos de rodillos a rótula y, por tanto, pueden soportar aplicaciones de mayor velocidad.
• Aplicaciones: Los rodamientos de rodillos cilíndricos se utilizan en máquinas como bombas, compresores y reductores. Los rodamientos de rodillos a rótula pueden soportar mayores vibraciones y cargas, por lo que son adecuados para equipos de minería, papeleras y maquinaria de construcción.

Rodamientos oscilantes de rodillos frente a rodamientos a bolas

La principal diferencia entre los rodamientos oscilantes de rodillos y los rodamientos de bolas es su aplicación. Los rodamientos de bolas pueden funcionar a velocidades más elevadas que los rodamientos oscilantes de rodillos. Sin embargo, los rodamientos de bolas no pueden soportar tanta carga ni soportar desalineaciones. Ejemplos de aplicaciones de los rodamientos de bolas son los motores eléctricos, las bicicletas y los sistemas transportadores.

Rodamientos de rodillos a rótula frente a rodamientos de rodillos cónicos

Las principales diferencias entre los rodamientos de rodillos a rótula y los cónicos son la carga que soportan y su capacidad para soportar desalineaciones. La forma de los rodillos cónicos permite un mayor contacto entre los rodillos y las pistas del rodamiento. Por lo tanto, el rodillo cónico puede soportar cargas más elevadas a velocidades más altas. Sin embargo, los rodamientos de rodillos cónicos no soportan las desalineaciones como los rodamientos oscilantes de rodillos.

Preguntas frecuentes

¿Para qué se utilizan los rodamientos oscilantes de rodillos?

Los rodamientos oscilantes de rodillos se utilizan para cargas de bajas a elevadas, tanto radiales como axiales, y si hay problemas de desalineación.

¿Qué tipo de cargas puede soportar un rodamiento oscilante de rodillos?

Los rodamientos de rodillos a rótula pueden soportar cargas radiales, axiales y axiales que van desde cargas bajas hasta cargas extremadamente elevadas.