Soluciones de precarga ajustable para rodamientos
por Christie Jones, directora de marketing, vicepresidenta
Los cojinetes de rodillos angulares y los rodamientos de bolas en un conjunto suelen requerir una precarga para mantener una fuerza axial mínima diseñada dentro del conjunto. Esta fuerza mínima se denomina precarga del rodamiento, y está diseñada para compensar la acumulación de tolerancias dentro del conjunto y garantizar que no existan holguras ni juegos, consiguiendo así una rotación suave y firme.
Existen numerosas opciones disponibles para el diseñador para compensar las tolerancias del conjunto y alcanzar la fuerza de pretensado deseada.
Este documento técnico presenta algunas de las opciones disponibles, seguidas de los principales beneficios y desventajas de cada enfoque.
La precarga es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento y la prolongación del ciclo de vida de un rodamiento. Los juegos o conjuntos de calzas se utilizan para aplicar la precarga a los rodamientos y para posicionar correctamente el engrane de los dientes de los engranajes.
Sistemas con rosca
Precarga ajustada mediante una tuerca o un perno roscado.
Beneficios: La precarga es infinitamente ajustable y puede ser reparada en el campo con un mínimo de piezas en inventario.
Inconvenientes : La cantidad de precarga es limitada y depende del par de apriete según las especificaciones. Además, los sistemas roscados son más costosos en comparación.
Tuercas de seguridad
Resortes (cónicos, helicoidales/de compresión, ondulados)
La precarga se obtiene mediante un resorte y depende de la constante elástica “K”; solo puede ajustarse sustituyendo el resorte por otro de diferente rigidez o configuración.
Beneficios : Diseño sencillo que permite una ligera deformación en caso de impacto.
Inconvenientes : La precarga se disipa a medida que el resorte se fatiga, y permite una deformación bajo impacto que puede ser perjudicial para el ensamblaje (por ejemplo, en un conjunto de engranajes de corona y piñón). Difícil de ajustar.
.
Resorte ondulado, Arandela cónica Belleville y Resorte helicoidal
Separadores de espesor único
La precarga se ajusta desplazando las holguras mediante una arandela del espesor requerido durante el montaje.
Beneficios : diseño sencillo y económico, que mantiene una precarga constante entre los intervalos de mantenimiento.
Inconvenientes : requiere disponer de varias arandelas calibradas de diferentes grosores para lograr la fuerza adecuada durante el montaje.
Separadores de espesor único
Juego de calas laminadas adheridas por la superficie
La precarga se logra utilizando el mismo método que con una arandela de espesor único, pero se emplea un paquete de arandelas en capas múltiples, pegadas entre sí, para ajustar el espesor en el momento del montaje.
Beneficios : económico, de diseño simple, mantiene una precarga constante entre los intervalos de mantenimiento y permite un servicio más sencillo en el campo con menos necesidad de repuestos.
Inconvenientes : A veces resulta difícil retirar las capas, y las capas desechadas deben eliminarse.
Calzas fijadas a la superficie
Juego de calces de arandela con unión perimetral
La precarga se consigue con varias capas de calzas, pero estas solo están unidas por los bordes, lo que facilita el pelado hasta alcanzar el grosor deseado.
Beneficios : Capas fáciles de despegar. Diseño simple y económico que mantiene una precarga constante entre los intervalos de mantenimiento y permite el servicio más sencillo en campo, con menor necesidad de almacenamiento de repuestos. Las capas no utilizadas pueden emplearse en otro conjunto.
Los juegos de calces unidos por los bordes son ideales para aplicaciones de precarga de rodamientos y ofrecen ventajas claras frente a los calces convencionales o laminados. La principal diferencia entre un juego de calces unidos por los bordes y un paquete de calces laminados radica en el método de unión entre cada capa de material :
- Los paquetes de calzas laminadas están adheridos en toda la superficie entre cada capa de material, y las capas se prensan juntas para su curado, de manera similar al proceso de fabricación del tablero aglomerado.
- Las capas de un conjunto de calces con bordes adheridos se prensan primero entre sí y luego se unen por los bordes del perfil del calce. Esto permite una separación mucho más sencilla de las capas durante su uso en el campo.
Las cuñas laminadas con borde unido son fáciles de despegar. Las capas no utilizadas pueden emplearse en otra aplicación.
Nota : Capas de ajuste grueso y fino.
Además, en un paquete de calzas laminadas, las capas no deseadas deben desecharse debido a su deformación durante el proceso de separación. Como los conjuntos de calzas con bordes adheridos son más fáciles de despegar, las capas que no se necesitan se conservan y pueden utilizarse en una aplicación posterior.
Una ventaja adicional de los conjuntos de calas unidas por los bordes en comparación con las técnicas convencionales de precarga es su mayor versatilidad en cuanto a tamaño y forma. En los sistemas de precarga con muelles o roscados, la fuerza de precarga debe distribuirse en un diseño circular, mientras que con los conjuntos de calas unidas por los bordes, las calas pueden fabricarse con cualquier forma o tamaño. Además, los conjuntos de calas unidas por los bordes ofrecen una precarga más precisa y uniforme durante toda la vida útil del conjunto, sin necesidad de un par de apriete exacto, como ocurre con un sistema roscado.
Juegos de calzas unidas por los bordes en un conjunto de engranajes de eje cónico y corona. Las flechas rojas ilustran las fuerzas de precarga.
A: CORONA DENTADA
B: PAQUETE DE CALZAS IZQUIERDAS
C: JUEGO DE CALZAS DERECHO
D: PIÑÓN DE TRANSMISIÓN
En la mayoría de los casos, los juegos de calas con unión perimetral ofrecen la solución más rentable para cualquier sistema de precarga angular de rodamientos, especialmente durante las operaciones de reparación o mantenimiento en campo.
Juego de calas con bordes adheridos en otras aplicaciones.
El conjunto de calas laminadas unidas por el borde de SPIROL ofrece ventajas económicas frente a las calas unidas por la superficie, ya que los materiales utilizados son menos costosos. Los conjuntos de calas con unión por el borde permiten un ajuste seguro en cuestión de segundos, evitando el trabajo lento y complicado de desprender capas laminadas unidas por la superficie. Además, mejoran la seguridad al no requerir el uso de cuchillos para separar las capas unidas por el borde. También se generan ahorros adicionales, ya que las capas retiradas pueden reutilizarse como piezas funcionales.
El siguiente estudio de caso ilustra los beneficios de las soluciones de juegos de calas unidas por el borde SPIROL en una aplicación de fabricación.
Estudio de caso :
Un fabricante de vehículos de asalto terrestre militar se dirigió a SPIROL para solicitar la entrega rápida de juegos de calzas ajustables destinados al espaciado de las bisagras de las puertas de los vehículos blindados. Este espaciado es fundamental para el proceso de soldadura, ya que garantiza un sellado adecuado y un correcto acoplamiento de los sistemas de cierre de las puertas.
Problema :
El cliente diseñó un conjunto de calzas ajustable basado en material de calzas laminado en superficie, que requería 94 capas de láminas de 0,002 pulgadas de espesor. Debido al tamaño y la configuración de las piezas, los materiales laminados en superficie resultaban problemáticos en cuanto al costo, el tiempo necesario para los ajustes dimensionales y el largo plazo de entrega requerido para la fabricación.
Solución de SPIROL :
Los ingenieros de aplicación de SPIROL colaboraron con el cliente para determinar el ajuste necesario y desarrollaron tres propuestas de juegos de calzas unidas por los bordes. El cliente evaluó las ventajas y seleccionó la propuesta que ofrecía un ajuste seguro y rápido, una reducción de costos del 70% y un plazo de fabricación corto. SPIROL proporcionó la solución sin costos de utillaje gracias a su tecnología de fabricación sin herramientas.
¿Tiene un problema de fabricación que no puede resolver? A nuestros expertos en ingeniería les encantan los desafíos. Recomendar soluciones eficientes para los requisitos de su aplicación es lo que mejor hacemos. ¡Llámenos o complete el siguiente formulario para conectarse con nosotros!
+34 932 71 64 28