Par de rodillos cónicos vs rodamiento axial para carga combinada radial y axial: cómo decidir y qué verificar antes de la RFQ

Convierta la carga combinada en una carga dinámica equivalente antes de comparar cualquier cosa

La capacidad dinámica básica C de un rodamiento es una carga constante única. No se puede comparar su cifra máxima radial o axial con ella y obtener una vida útil.

Las cargas aplicadas se sustituyen por una carga de magnitud constante y dirección fija que daría la misma vida útil a la misma velocidad: la carga dinámica equivalente P¹⁵.

Esa P, construida a partir de las componentes radial y axial mediante los factores X e Y, es la que se utiliza en la comparación L10 frente a C¹⁷.

Dimensionar con la carga máxima bruta es un error de selección identificado, y yerra en la dirección que importa: el caso combinado se subestima, por lo que la vida calculada es optimista^15,17.

El exponente de vida difiere según el elemento rodante: 3,0 para rodamientos de bolas, 10/3 para rodamientos de rodillos, por lo que la misma relación P/C no da la misma vida entre familias⁸.

Antes de preseleccionar cualquier tipo, solicite al proveedor los factores X e Y para el rodamiento de rodillos cónicos y el rodamiento axial específicos que está considerando. Las fuentes de este conjunto no publican esos factores para ninguno de los dos tipos, y sin ellos no puede calcular P para su candidato.

¿Puede un solo rodamiento de rodillos cónicos soportar ambas componentes, o la carga axial requiere un rodamiento axial?

Un rodamiento de rodillos cónicos soporta carga radial y carga axial en una dirección al mismo tiempo. Por eso aparece en casos combinados de servicio pesado como ejes de automoción y ejes de salida de cajas de cambios¹⁶.

La guía de selección de un proveedor lo dice claramente: utilice rodillos cónicos para cargas combinadas radiales y axiales en una dirección, como un cubo de rueda o un eje de salida de caja de cambios.

Y espere una capacidad combinada sustancialmente mayor que un rodamiento de bolas de contacto angular de tamaño similar, a una velocidad máxima menor⁹. Un rodamiento axial es la otra disposición.

Cuando la carga axial es elevada, los rodamientos axiales se utilizan junto con rodamientos radiales en lugar de solos¹⁸. Eso significa que la ruta del axial no es un intercambio equivalente: añade una segunda posición de rodamiento y las características de alojamiento para asentar ambos.

Lo que la evidencia no proporciona es el punto de cruce. Ninguna fuente de este conjunto cuantifica la carga axial a la que un rodillo cónico se vuelve inadecuado y un rodamiento axial se hace necesario.

Por lo tanto, trate la elección como un juicio sobre su propio caso de carga. Solicite a los proveedores que indiquen la capacidad axial de cada candidato para su diámetro interior.

Descarte candidatos por velocidad antes de dedicar tiempo al detalle de montaje

Los rodillos cónicos ganan capacidad de carga combinada a costa de velocidad. La misma guía del proveedor que los recomienda para cargas combinadas pesadas señala la menor velocidad máxima en relación con un rodamiento de bolas de contacto angular de tamaño similar⁹.

Frente a los rodillos cilíndricos, la diferencia es aún mayor: un proveedor de rodamientos afirma que los límites de velocidad de los rodillos cilíndricos pueden alcanzar hasta un 60% más que los rodamientos de rodillos cónicos de tamaño comparable¹⁹. Un filtro útil es comparar su velocidad de funcionamiento con la velocidad límite del candidato.

Cualquier velocidad de funcionamiento dentro del 80% del límite debe examinarse más a fondo²⁷. Si su eje se encuentra en esa banda, el par de rodillos cónicos es la disposición a cuestionar primero, no a detallar.

Los rodamientos axiales son el vacío más difícil. Las fuentes de este conjunto no proporcionan valores de límite de velocidad para rodamientos axiales, por lo que no puede aplicar el mismo filtro del 80% a la opción axial a partir de datos publicados.

Solicite al proveedor la velocidad límite del rodamiento axial específico en su condición de lubricación antes de comprometerse con esa ruta.

Verifique la alineación del eje y el alojamiento frente a lo que el rodamiento puede absorber

Las capacidades de carga que está comparando suponen una máquina recta. La capacidad de los rodamientos de bolas, cónicos y de rodillos cilíndricos se basa en una desalineación que no supere 0,0005 rad (0,03°).

Más allá de eso, la vida L10 cae por debajo del valor calculado²³. La desalineación llega de dos maneras: alojamientos desalineados o el eje flexionándose bajo carga²³.

Si su eje es largo, está ligeramente apoyado o cargado entre rodamientos, esa deflexión es lo que debe estimar antes de fijar el tipo.

Los rodamientos de rodillos esféricos y los rodamientos axiales autoalineables están diseñados para absorber desalineaciones en el rango de 1,0° a 1,5°²³, y los rodamientos esféricos permiten que el eje y el alojamiento se desalineen²⁴. Un par de rodillos cónicos simple o un rodamiento axial de asiento plano no tienen esa tolerancia.

Por lo tanto, la verificación es: ¿su deflexión calculada y la tolerancia de su alojamiento se mantienen dentro de 0,03°? Si no puede demostrarlo, las familias autoalineables deben estar en la lista corta, y la cuestión cónico versus axial es secundaria.

Confirme que la disposición se puede montar y ajustar en el alojamiento que tiene

Un par opuesto de rodillos cónicos no es de montaje directo. Cuando no se distinguen los lados fijo y libre y la separación entre rodamientos es corta, se monta un par de rodamientos de rodillos cónicos o de contacto angular en disposición apareada para soportar carga axial.

Y después del montaje, la holgura axial se ajusta con tuercas o calzos¹⁸. El montaje cara a cara simplifica el ensamblaje donde se necesita interferencia en el aro interior, pero el ajuste de la precarga requiere cuidado²⁰.

El paso de ajuste es donde se esconde el costo. La precarga se describe como una operación que puede ahuyentar a la gente incluso cuando el precio unitario es razonable⁷.

Si su línea de ensamblaje no tiene una estación para establecer la holgura o la precarga, esa mano de obra recae en algún lugar. La ruta del axial traslada el problema en lugar de eliminarlo: todavía necesita un rodamiento axial correctamente asentado más un rodamiento radial separado¹⁸.

Las fuentes no indican un requisito cuantitativo de perpendicularidad para las superficies de asiento de los rodamientos axiales. Por lo tanto, haga de la tolerancia de asiento una pregunta explícita al proveedor en lugar de una suposición en su plano.

Resuelva la lubricación y mantenga la carga axial fuera de rodamientos no diseñados para ello

No deje que un rodamiento de rodillos cilíndricos absorba la componente axial por conveniencia. Los rodillos cilíndricos con pestañas pueden soportar algo de carga axial.

Pero los límites son diferentes del caso radial: calor por fricción debido al deslizamiento en el contacto rodillo-pestaña, desgaste de la pestaña y del extremo del rodillo, smearing en ese contacto y fractura de la pestaña³¹. El enfriamiento por flujo de aceite es parte de cómo se establece esa capacidad²⁵.

La elección de lubricación se deriva de eso. Los sistemas de aceite cuestan más que la grasa en inversión inicial y mantenimiento, con problemas de fugas y eliminación.

Pero esos inconvenientes pueden ser insignificantes frente al costo de fallas repetidas y tiempo de inactividad⁶. La temperatura del alojamiento establece otra restricción: por encima de aproximadamente 60 °C, se necesitan aceites especializados, verificaciones de nivel constante e intervalos de reengrase más cortos²⁷.

Para su máquina, la decisión es si el servicio justifica un sistema de aceite o si la grasa más un rodamiento correctamente dimensionado mantiene el alojamiento por debajo de esa temperatura. Las fuentes no comparan la sensibilidad a la inanición de los rodamientos axiales con la tolerancia a la grasa de los rodillos cónicos.

Por lo tanto, si la ruta del axial está en juego, comunique por escrito la condición de lubricación al proveedor.

Qué incluir en la RFQ para que las cotizaciones sean comparables

Las fuentes resuelven la elección cualitativa pero no contienen precios, plazos de entrega ni cifras de capacidad axial, por lo que la solicitud de cotización debe extraerlos. Haga las mismas preguntas a cada proveedor candidato para poder comparar las respuestas lado a lado.

• ✓Factores de carga equivalente X e Y para el rodamiento de rodillos cónicos y el rodamiento axial específicos en su diámetro interior.
• ✓Carga axial admisible para cada candidato en su diámetro interior y velocidad; ninguna fuente de este conjunto proporciona una.
• ✓Velocidad límite para el rodamiento axial en su condición de lubricación; el filtro del 80% necesita esta cifra.
• ✓Si el precio cotizado incluye el ajuste de precarga o holgura, o si esa es mano de obra de ensamblaje de su lado.
• ✓Tolerancia de planitud y perpendicularidad de la superficie de asiento para el rodamiento axial, indicada por el proveedor.
• ✓Recomendación de lubricación e intervalo de reengrase a la temperatura de su alojamiento.
• ✓Plazo de entrega para la variante estándar y para cualquier par apareado o variante especial.

Antes de solicitar una cotización

• La evidencia deja esto abierto — consúltelo con el proveedor: los factores de carga X e Y para rodamientos de rodillos cónicos y de empuje — necesarios para calcular la carga dinámica equivalente P.
• La evidencia deja esto abierto — consúltelo con el proveedor: un valor numérico de carga axial admisible o tensión de contacto para rodamientos de bolas de empuje frente a de rodillos cónicos en un tamaño dado.
• La evidencia deja esto abierto — consúltelo con el proveedor: valores de velocidad límite para rodamientos de empuje, de modo que el filtro del 80 % de la velocidad límite no pueda aplicarse a la opción de empuje con datos publicados.
• La evidencia deja esto abierto — consúltelo con el proveedor: un requisito cuantitativo de planeidad y perpendicularidad de la superficie de asiento para rodamientos de empuje.
• Solicite una cotización por escrito con base de precio, cantidad mínima de pedido, utillaje, condiciones de pago y plazo de producción.
• La evidencia deja esto abierto — consúltelo con el proveedor: una comparación directa de la sensibilidad de lubricación o de starving de los rodamientos de empuje frente a la tolerancia a grasa y aceite de los de rodillos cónicos.