Comprensión de la precarga del rodamiento
Definición: ¿Qué es la precarga del rodamiento?
precarga del rodamiento (también llamada precarga o carga inicial) es una carga de compresión controlada que se aplica intencionalmente a un rodamiento para eliminar la fricción interna. autorización y crea una ligera interferencia entre los elementos rodantes y las pistas. La precarga garantiza que todos los elementos rodantes estén en contacto continuo con las pistas en todas las condiciones de funcionamiento, eliminando la pequeña holgura interna que de otro modo existiría. Esto crea un sistema de rodamientos más rígido y preciso, con una mejor distribución de la carga y mayor resistencia a las vibraciones.
La precarga es esencial en aplicaciones que requieren alta rigidez, posicionamiento preciso del eje o funcionamiento con cargas variables u oscilantes. Es una práctica estándar en husillos de máquinas herramienta, instrumentos de precisión y maquinaria de alta velocidad donde inestabilidad La prevención es fundamental.
Propósito y beneficios
1. Mayor rigidez
El principal beneficio de la precarga:
- Elimina la holgura que permite la deflexión bajo carga
- Todos los elementos rodantes en contacto, distribuyendo la carga entre todos los elementos.
- La rigidez del rodamiento puede aumentar de 2 a 5 veces en comparación con un rodamiento sin precarga.
- Reduce la deflexión del eje y mejora la rigidez del sistema.
2. Mayor exactitud y precisión
- Elimina descentramiento del eje del espacio libre del cojinete
- Proporciona un posicionamiento del eje preciso y repetible.
- Fundamental para maquinaria de precisión (máquinas herramienta, instrumentos de medición).
- Reduce vibración de los impactos relacionados con el despeje
3. Prevención de derrapes
- Garantiza que los elementos rodantes rueden de verdad en lugar de patinar.
- Particularmente importante con cargas ligeras o a altas velocidades.
- El deslizamiento provoca un rápido desgaste de los rodamientos y daños en la superficie.
- La precarga mantiene una fuerza de contacto adecuada para un rodamiento puro.
4. Reducción de ruido
- Elimina el traqueteo del espacio interno
- Proporciona un funcionamiento más silencioso y suave
- Importante para aplicaciones cerca de personal o equipos sensibles.
5. Mejora de la estabilidad
- El aumento de la rigidez de los cojinetes eleva velocidades críticas
- Mejora mojadura características
- Previene las inestabilidades inducidas por los rodamientos.
- Reduce la susceptibilidad a las vibraciones externas
Tipos de precarga
1. Precarga fija (rígida)
Precarga constante independientemente de la temperatura o la velocidad:
- Método: Espaciadores, arandelas o tuercas de seguridad colocadas en una posición específica
- Características: Alta rigidez, control preciso
- Limitaciones: Puede aumentar con la temperatura, riesgo de sobrecarga.
- Aplicaciones: Husillos para máquinas herramienta, equipos de precisión
2. Precarga del resorte (elástico)
Precarga mantenida por resortes, permitiendo la compensación térmica:
- Método: Muelles ondulados, arandelas Belleville o muelles helicoidales
- Características: Se adapta a la dilatación térmica sin sobrecargarse.
- Ventajas: Más tolerante a los cambios de temperatura
- Aplicaciones: Aplicaciones con variación de temperatura y requisitos de precisión menos críticos.
Métodos de precarga
Precarga axial (la más común)
Montaje cara a cara o espalda con espalda
- Dos rodamientos de contacto angular montados uno frente al otro.
- Fuerza axial aplicada que empuja los cojinetes entre sí
- Elimina la holgura axial en ambas direcciones.
- Estándar para máquinas herramienta y aplicaciones de alta precisión
Precarga ajustable
- Tuerca de bloqueo o retenedor roscado ajustado para establecer la precarga
- Medido por par de torsión, fuerza axial o aumento de temperatura del cojinete
- Puede ajustarse durante el montaje o el mantenimiento.
Precarga radial
- El ajuste por interferencia entre las pistas y el eje/carcasa crea una compresión radial.
- Elementos rodantes comprimidos radialmente entre pistas
- Menos común que la precarga axial
- Se utiliza en algunos rodamientos sellados y aplicaciones especiales.
Selección de magnitud de precarga
Precarga ligera
- Fuerza: 1-5% de capacidad de carga dinámica del rodamiento
- Ventajas: Mayor rigidez con un mínimo aumento de la fricción
- Aplicaciones: maquinaria de precisión general
Precarga media
- Fuerza: 5-10% de clasificación dinámica
- Ventajas: Alta rigidez, buena precisión
- Aplicaciones: Husillos para máquinas herramienta, accionamientos de precisión
Precarga pesada
- Fuerza: 10-20% de clasificación dinámica
- Ventajas: Máxima rigidez y estabilidad
- Limitaciones: Alta fricción, generación de calor, vida útil reducida
- Aplicaciones: Aplicaciones de ultraprecisión, requisitos de alta rigidez a baja velocidad
Desventajas y consideraciones
Mayor fricción y calor
- La precarga aumenta las cargas de contacto y la fricción
- La temperatura de funcionamiento aumenta (normalmente entre 5 y 20 °C por encima de la temperatura sin carga).
- Las temperaturas elevadas aceleran la degradación del lubricante
- Puede requerir refrigeración o lubricación mejoradas.
Vida útil reducida de los rodamientos
- La precarga se suma a las cargas operativas.
- El cálculo de la vida útil del rodamiento debe incluir el efecto de la precarga.
- Una precarga excesiva puede reducir drásticamente la vida
- Compensación: rigidez/precisión frente a vida útil
Sensibilidad térmica
- La precarga fija aumenta con el aumento de temperatura (expansión diferencial).
- Puede provocar una sobrecarga si no se tiene en cuenta la dilatación térmica.
- La precarga del resorte compensa los cambios térmicos.
- El diseño debe tener en cuenta el rango de temperatura de funcionamiento.
Aplicaciones
Donde la precarga es esencial
- Husillos para máquinas herramienta: Rectificado, fresado y torneado de husillos que requieren precisión y rigidez.
- Equipos de alta velocidad: Evita derrapes e inestabilidad
- Instrumentos de precisión: Equipos de medición, sistemas ópticos
- Cargas oscilantes: Aplicaciones con inversión de carga o cargas variables
- Cargas momentáneas: Cojinetes sometidos a momentos de vuelco
Donde no se recomienda la precarga
- Aplicaciones a altas temperaturas (riesgo de sobrecarga térmica)
- Velocidad muy alta (problemas de fricción y calor)
- Fuertes cargas de choque
- Cuando la prioridad es una vida útil prolongada del rodamiento sobre la rigidez
- Aplicaciones industriales generales donde la precisión no es crítica.
La precarga de los rodamientos es una herramienta eficaz para mejorar el rendimiento de los sistemas de rodamientos, ya que proporciona mayor rigidez, precisión y evita el deslizamiento y la inestabilidad. Sin embargo, debe especificarse y aplicarse cuidadosamente, teniendo en cuenta las contrapartidas de mayor fricción, calor y posible reducción de la vida útil, para lograr un rendimiento óptimo en cada aplicación específica.
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