Soluciones de precarga de rodamientos ajustables
Por Christie Jones, vicepresidenta de Marketing
Los rodamientos angulares y los rodamientos de bolas en un conjunto suelen requerir una precarga para mantener una fuerza axial mínima diseñada en el conjunto. Esta fuerza mínima se denomina precarga del rodamiento y está diseñada para superar la acumulación de tolerancias dentro del conjunto y garantizar que no existan holguras ni espacios para una rotación suave y ajustada.
El diseñador dispone de muchas opciones para compensar las tolerancias del conjunto y lograr la fuerza de precarga deseada.
Este documento técnico ofrece algunas de las opciones disponibles, seguidas de las principales ventajas e inconvenientes de cada enfoque.
La precarga es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento y la prolongación del ciclo de vida de un rodamiento. Las lainas se utilizan para precargar los rodamientos y posicionarlos para un correcto engranaje de los dientes.
Sistemas roscados
Precarga ajustada mediante una tuerca o un perno roscado.
Ventajas: la precarga es infinitamente ajustable y se puede reparar in situ con un mínimo de piezas en stock.
Inconvenientes: la cantidad de precarga es limitada y depende del torque según las especificaciones. Los sistemas roscados también son caros en comparación.
Tuercas de tope
Resortes (cónicos, helicoidales/de compresión, ondulados)
La precarga se consigue mediante un resorte y depende de la constante del resorte «K», y solo se puede ajustar sustituyendo el resorte por otro de diferente resistencia o configuración.
Ventajas: diseño sencillo y permite un pequeño rendimiento durante el impacto.
Inconvenientes: disipa la precarga a medida que el resorte se fatiga y permite un rendimiento durante el impacto que puede ser perjudicial para el conjunto (como en el caso de un conjunto de engranajes de corona y piñón). Difícil de ajustar.
Resorte ondulado, arandela Belleville y resorte helicoidal
Lainas de espesor único
La precarga se ajusta desplazando los espacios con una laina del espesor requerido durante el ensamblaje.
Ventajas: diseño sencillo y económico, y mantiene una precarga constante entre intervalos de servicio.
Inconvenientes: requiere múltiples espesores de lainas en stock para lograr la fuerza adecuada durante el ensamble.
Lainas de espesor único
Paquete de lainas laminadas unidas por superficie
La precarga se consigue utilizando el mismo método que con una laina de un solo espesor, pero se utiliza un paquete de lainas de varias capas pegadas para ajustar el espesor en el punto de montaje.
Ventajas: diseño sencillo y económico, mantiene una precarga constante entre intervalos de mantenimiento y permite un mantenimiento más fácil sobre el terreno con menos piezas en stock.
Inconvenientes: a veces es difícil despegar las capas y las capas descartadas deben desecharse.
Lainas unidas por superficie
Juego de lainas unidas por el borde
La precarga se consigue con varias capas de lainas, pero estas se mantienen unidas solo por el borde, lo que hace que despegar hasta el espesor deseado sea relativamente sencillo.
Ventajas: capas fáciles de despegar. Diseño sencillo y económico, mantiene una precarga constante entre intervalos de mantenimiento y permite un mantenimiento más sencillo sobre el terreno con menos piezas en stock. Las capas no utilizadas pueden emplearse en otro ensamble.
Los juegos de lainas unidas por el borde son ideales para aplicaciones de precarga de rodamientos y tienen ventajas claras sobre las lainas convencionales y laminadas. La diferencia clave entre un juego de lainas unidas por el borde y un paquete de lainas laminadas es el método de unión entre cada capa de material:
- Los paquetes de lainas laminadas se adhieren en toda la superficie entre cada capa de material y las capas se prensan entre sí para curarlas, de forma muy similar a como se fabrican los tableros aglomerados.
- Las capas de un juego de lainas unidas por el borde se prensan primero entre sí y luego se adhieren por el borde del perfil de la laina. Esto permite separar mucho más fácilmente las capas en el campo.
Las lainas unidas por el borde son fáciles de despegar. Las capas no utilizadas se pueden utilizar para otra aplicación.
Nota: Capas de ajuste grueso y fino.
Además, en un paquete de lainas laminadas, las capas no deseadas deben desecharse debido a su deformación durante el despegado. Dado que los juegos de cuñas con bordes encolados son más fáciles de despegar, las capas que no se necesitan se conservan y pueden utilizarse para una aplicación posterior.
Una ventaja adicional de los juegos de cuñas con bordes encolados sobre las técnicas de precarga convencionales es su mayor versatilidad en cuanto a tamaño y forma. Con los sistemas de precarga con resortes o roscados, la fuerza de precarga debe distribuirse en un diseño circular, mientras que con los juegos de cuñas con bordes encolados, las lainas pueden fabricarse con cualquier diseño, grande o pequeño. Además, los juegos de lainas unidas por el borde proporcionan una precarga más precisa y constante a lo largo de la vida útil del conjunto sin necesidad de un par de apriete preciso, como en el caso de los sistemas roscados.
Juegos de lainas unidas por el borde en un conjunto de engranajes de eje de corona y piñón. Las flechas rojas ilustran las fuerzas de precarga.
A: A: CORONA
B: JUEGO DE LAINAS IZQUIERDO
C: JUEGO DE LAINAS DERECHO
D: PIÑÓN DE TRANSMISIÓN
En la mayoría de los casos, los juegos de lainas unidas por el borde ofrecen la solución más rentable para cualquier sistema de precarga angular de cojinetes, especialmente durante la reparación o el mantenimiento sobre el terreno.
Juego de lainas unidas por el borde en otras aplicaciones
El juego de lainas unidas por el borde de SPIROL ofrece ventajas de ahorro de costos con respecto a las lainas unidas por superficie ya que los materiales son menos costosos. Los juegos de lainas unidas por el borde ofrecen un ajuste seguro en segundos, en lugar de los laminados con superficie adherida, que requieren mucho tiempo y son difíciles de despegar. Se mejora la seguridad, ya que no se necesita ningún cuchillo para retirar las capas unidas por el borde. También se consigue un ahorro de costos, ya que las capas retiradas son piezas funcionales reutilizables.
El siguiente caso práctico ilustra las ventajas de las soluciones de juegos de lainas unidas por el borde de SPIROL en una aplicación de fabricación.
Caso de estudio:
Un fabricante de vehículos militares de asalto terrestre se puso en contacto con SPIROL para que le suministrara rápidamente paquetes de lainas ajustables para espaciar las bisagras de las puertas de los vehículos blindados. El espaciado es fundamental para el proceso de soldadura, ya que proporciona un sellado adecuado y un enganche seguro de los sistemas de puertas.
Problema:
El cliente diseñó un paquete de lainas ajustables basado en material de lainas adheridas a la superficie que requería 94 capas de laminados de 0,002 pulgadas de espesor. Debido al tamaño y la configuración de las piezas, los materiales adheridos a la superficie planteaban problemas en cuanto al costo, el tiempo necesario para el ajuste dimensional y el largo plazo de entrega requerido para la fabricación.
Solución de SPIROL:
Los ingenieros de aplicaciones de SPIROL trabajaron con el cliente para determinar el ajuste necesario y desarrollaron tres propuestas de juegos de lainas unidas por el borde. El cliente evaluó las ventajas y seleccionó una propuesta que ofrecía un ajuste seguro y rápido, una reducción del 70 % en el costo y un plazo de fabricación corto. SPIROL proporcionó la solución sin costo de herramientas utilizando la tecnología de fabricación sin herramientas de SPIROL.
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