Rodamientos de cajas de ejes y motores de tracción ferroviarios: tipo, aislamiento, juego y lubricación — qué sostiene la evidencia

Por qué el rodamiento es una decisión de sistema y no cuatro especificaciones separadas

No puede fijar el tipo de rodamiento antes de nombrar la solicitación. Las fuentes vinculan cada elección a una condición de carga, no al rodamiento por sí solo.

Una carga pesada o de impacto con aro interior giratorio gobierna la decisión de juego y de ajuste del eje. La tabla de ajustes nombra los muñones de eje de material rodante ferroviario y los motores de tracción exactamente en esa fila¹⁵.

La caja de ejes añade una segunda condición: su aro exterior está fijo. Eso hace que el ajuste del alojamiento sea una cuestión distinta del ajuste del eje¹⁸.

En el motor de tracción, el propio accionamiento cambia el rodamiento. Los convertidores de frecuencia con modulación por ancho de pulso y conmutación rápida suelen provocar erosión eléctrica en los rodamientos.

Por eso las máquinas alimentadas por convertidor exigen una consideración especial ya en la fase de selección¹⁰. Esa erosión se manifiesta como cráteres o como un patrón ondulado regular.

La causa indicada es la corriente que atraviesa el rodamiento procedente de la tensión de eje del variador y de una puesta a tierra deficiente¹⁷. La lubricación cierra el círculo, porque el calor y la velocidad cambian lo que debe hacer la grasa o el aceite.

La velocidad de servicio influye tanto en la vida del rodamiento como en la del lubricante. Tamaño, diseño de jaula, lubricación, juego y tipo de retén deben considerarse en conjunto al elegir el rodamiento¹⁰.

Trate las cuatro decisiones como una sola configuración: cambie la solicitación y al menos una de ellas se mueve. Compruebe que su especificación ata tipo, juego, ajuste y lubricación a la misma condición de carga.

Descartar un tipo que no soporta el choque antes de comparar marcas

Empiece por el carácter de la carga, porque elimina tipos más rápido que cualquier comparación de precios. Los rodamientos de bolas usan contacto puntual y los de rodillos contacto lineal, lo que cambia la fricción, la capacidad de carga y la sensibilidad al choque.

La división práctica es bolas para velocidad alta con baja fricción y rodillos para cargas más pesadas y condiciones de choque o impacto⁸. Esa división no es un salvoconducto para los rodillos.

Los elementos rodantes pueden dañarse bajo impacto elevado. La recomendación es seleccionar tipos resistentes al impacto en lugar de suponer que cualquier rodillo servirá⁶.

Donde dominan choque y vibración, se ofrece una jaula de acero templado como protección frente a choque y aceleración. Hay jaulas de latón para choque y vibración extremos, alta aceleración y lubricación mínima³.

La velocidad tira en sentido contrario. Los rodamientos de bolas son normalmente más adecuados para alta velocidad que los de rodillos.

A velocidades muy altas, los rodamientos de alta precisión o híbridos pueden ser beneficiosos. Pero esa decisión exige un análisis del comportamiento dinámico de la máquina¹⁰.

En un motor de tracción usted sopesa ambos extremos a la vez. Compruebe la capacidad dinámica y la velocidad límite del candidato en el catálogo antes de preseleccionarlo⁸.

Aislado, híbrido o todo cerámico para el motor de tracción

El conjunto de prevención frente a la erosión eléctrica está enunciado con claridad: anillos de puesta a tierra del eje, rodamientos aislados o cerámicos (híbridos) y una puesta a masa correcta¹⁷. Cuál de ellos especifica es una decisión distinta de si los necesita.

Los rodamientos híbridos tienen aros de acero de rodamientos y elementos rodantes de nitruro de silicio. Las bolas cerámicas aíslan el alojamiento del eje en motores de CA y CC y en generadores¹.

La misma fuente sitúa el híbrido como una mejora adicional de las propiedades de aislamiento, sobre todo para aplicaciones con convertidor de alta frecuencia. Cita los rodamientos rígidos de bolas de una hilera y los de rodillos cilíndricos de una hilera como variantes para motor y generador¹.

Los rodamientos totalmente cerámicos con aros y bolas de circonia o de nitruro de silicio se posicionan para aislamiento eléctrico completo. El híbrido se describe como la opción industrial de partida habitual, que equilibra las ventajas de la bola cerámica con la resistencia del aro metálico¹⁶.

Un proveedor afirma que sus rodamientos híbridos tienen además mayor velocidad admisible y más vida útil que rodamientos totalmente de acero del mismo tamaño. Añade que se comportan extremadamente bien en condiciones vibratorias u oscilantes¹.

Es una afirmación del proveedor sobre su propio producto, no un resultado de ensayo independiente. Valórela como una oferta, no como una referencia.

Ninguna fuente da aquí una cifra de tensión, corriente o impedancia a partir de la cual el aislamiento sea suficiente. Ese umbral debe venir del proveedor del motor o del rodamiento.

Pida esa cifra a su proveedor antes de especificar una opción de aislamiento.

Clase de juego y ajustes para la caja de ejes y el motor de tracción

Las tablas de ajustes le dan la dirección aunque retengan los números. Para carga pesada o de impacto con aro interior giratorio se requieren rodamientos con juego interno mayor que el estándar.

La tolerancia de eje es n6, p6 o r6 según la banda de tamaño¹⁵. Así que la decisión de juego es mayor que el estándar y no una clase con nombre¹⁵.

El lado del alojamiento se divide según la solicitación. Las cajas de ejes de material rodante ferroviario llevan un alojamiento H7 con aro exterior fácilmente desplazable bajo carga de aro exterior fijo¹⁸.

Los motores de tracción aparecen bajo carga de impacto elevada con un ajuste no desplazable M7¹⁸. Son dos condiciones diferentes, no una contradicción.

No traslade una a la otra. El juego C3 o C0 se describe para soportes de pie partidos SNT con rodamientos de rodillos a rótula, un contexto de alojamiento distinto.

Por tanto no resuelve la clase de juego ferroviaria³. Ninguna fuente da aquí un rango de juego en micrómetros, una ventana de juego en servicio ni un margen de dilatación térmica para un rodamiento ferroviario.

Pida al proveedor el rango de juego que corresponde a mayor que el estándar en su alojamiento y su ajuste.

Grasa o aceite, y los umbrales de temperatura y velocidad que obligan a cambiar

La grasa es la opción por defecto más sencilla mientras las temperaturas se mantengan moderadas. La subida de temperatura por fricción en el rodamiento suele ser menor con grasa que con un baño de aceite.

Esto se cumple siempre que se use el tipo y la cantidad correctos de grasa y se suministre bien al rodamiento¹¹. El aceite entra cuando necesita refrigeración adicional para alcanzar las temperaturas normales de servicio.

Esa necesidad puede venir de una fuente de calor externa o del calor generado a alta velocidad, o cuando el intervalo de relubricación con grasa es corto¹¹. Dos umbrales le dicen cuándo revisar esa elección.

La mayoría de los usuarios prefiere mantener las carcasas por debajo de 60 °C (140 °F). Por encima de eso, con grasa se necesitan aceite especial, controles de nivel constantes e intervalos de reengrase mucho más cortos⁵.

Cualquier velocidad de servicio dentro del 80 % de la velocidad límite basada en Ndm debe examinarse con más detalle⁵. La cantidad de llenado importa tanto como el tipo de lubricante.

Sobrellenar la cavidad del rodamiento eleva la temperatura y puede provocar fallo. En motores de alta velocidad la cantidad de grasa debe mantenerse baja¹⁴.

Los rodamientos sellados y engrasados de por vida no se pueden relubricar en absoluto. Entonces manda la vida de la grasa y el motor solo es libre de mantenimiento en términos de lubricación¹¹.

Para servicio ferroviario, ninguna de estas fuentes nombra un tipo de grasa, aceite base, espesante, grado NLGI, cantidad de llenado ni intervalo de relubricación. Esos datos vienen del proveedor según su ciclo de servicio.

Pídalos por escrito antes de aprobar el lubricante.

Qué incluir en la solicitud de cotización antes de comprometerse

Las fuentes sostienen una expectativa de documentación y de material incluso donde no dan ninguna cifra propia del ferrocarril. El GCr15 (tipo SAE52100), un acero al cromo de alto carbono, aporta tras temple y revenido una dureza alta y uniforme, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga.

Así que el grado de acero y su tratamiento térmico son puntos legítimos que un proveedor debe documentar⁷. La documentación completa con origen del material, registros de tratamiento térmico e informes de inspección es la práctica de trazabilidad indicada.

Incluye verificación dimensional y de material al 100 % para aplicaciones críticas con referencia cruzada²⁰. Trate cualquier vida calculada como condicional.

La fórmula L10 supone lubricación limpia, montaje correcto y condiciones normales. La contaminación, el desalineado, una lubricación deficiente y la vibración pueden reducir la vida real muy por debajo del valor calculado¹⁹.

Pida los números que este conjunto de evidencia no puede aportar.

• ✓Pida las capacidades de carga dinámica y estática del rodamiento ofrecido en su alojamiento, no un valor genérico de catálogo.
• ✓Pida el rango de juego interno en micrómetros que el proveedor considera mayor que el estándar para su ajuste de eje.
• ✓Pregunte qué banda de tolerancia de eje (n6, p6 o r6) aplica el proveedor en su diámetro de eje.
• ✓Confirme la tolerancia del alojamiento: H7 para la caja de ejes, M7 para la carcasa del motor de tracción con impacto elevado.
• ✓Pida la tensión o la tensión de eje para la que está calificado el aislamiento ofrecido, ya que ninguna fuente la indica.
• ✓Solicite la especificación de grasa, aceite base, espesante, cantidad de llenado e intervalo de relubricación para su solicitación.
• ✓Solicite origen del material, registros de tratamiento térmico e informes de inspección dimensional junto con la cotización.

Dónde discrepan las fuentes y qué resuelve cada punto

Dos de estas discrepancias cambian lo que usted especifica; la tercera solo cambia cómo lee una cotización. Mantenga ambas versiones visibles hasta que responda su proveedor.

Antes de solicitar una cotización

• Pida los números de certificado, los organismos emisores, el alcance y la vigencia para el modelo exacto y el mercado de destino.
• Solicite al proveedor evidencia específica del modelo y deje registrada la condición que cambiaría su decisión de compra.
• Solicite al proveedor evidencia específica del modelo y deje registrada la condición que cambiaría su decisión de compra.
• Solicite al proveedor evidencia específica del modelo y deje registrada la condición que cambiaría su decisión de compra.
• Solicite la ficha técnica completa con unidades, condiciones de ensayo y supuestos de configuración.
• Solicite al proveedor evidencia específica del modelo y deje registrada la condición que cambiaría su decisión de compra.
• Solicite una cotización escrita con base de precio, MOQ, utillaje, condiciones de pago y plazo de producción.
• Contraste la documentación del proveedor con su aplicación y su mercado de destino antes de aprobar.