Comprender el montaje en eje vertical para rodamientos
Uno de los procedimientos de montaje de rodamientos más comunes es emplear una posición de eje vertical y mediante calentamiento. Teniendo en cuenta todos los métodos habituales, nada menos que uno de cada seis rodamientos puede fallar debido a daños involuntarios durante el montaje. Siendo tan usado, el procedimiento con el eje vertical ofrece riesgos poco conocidos. Este artículo aborda posibles problemas y cómo superarlos.
Es importante que el montaje después del calentamiento sea rápido para evitar pérdidas de temperatura que puedan provocar que el componente quede atascado en una posición errónea o cause otros daños.
Opciones de calentamiento y montaje
Hay varias opciones de montaje usando calentamiento. Entre las más comunes, pueden citarse:
- Rodamiento caliente colocado en un asiento de eje a temperatura ambiente
- Eje a temperatura ambiente colocado en un rodamiento caliente
- Rodamiento a temperatura ambiente colocado en un soporte caliente
- Soporte caliente colocado en un rodamiento montado en un eje a temperatura ambiente
No obstante, durante el montaje vertical, los rodamientos se comportan de forma diferente a otros componentes. Todas las opciones provocarán un incremento en el juego en el rodamiento, seguido de una reducción durante los diversos ciclos de calentamiento y enfriamiento. Los rodamientos tienen una relación entre el juego axial y radial definida por el ángulo de contacto. En los rodamientos de dos hileras, esto viene dado por la ecuación:
∆ a = 2.3 x Yo x ∆ r (∆ a es, por regla general, entre 5 y 15 veces el juego radial)
Por lo tanto, un pequeño movimiento radial (es decir, un cambio de juego) da como resultado un gran movimiento axial.
Primero hemos de tener en cuenta los movimientos y fuerzas dentro del rodamiento (figura 6).
También hay un ángulo de contacto, α, y varios rodillos, Z. Usando la ecuación:
N=(M x g)/Z(sen(α)+µ x cos(α)), vemos que la fricción reduce la carga en los rodillos.
No obstante, en la segunda secuencia, cuando el aro interior se desplaza hacia arriba, entonces la carga vertical (M x g) la soporta la hilera inferior. Por lo tanto, la ecuación se convierte en N=(M x g)/Z(sen(α)-µ x cos(α)) y la fricción se invierte (figura 7). Si sen(α) = µ x cos(α), el movimiento hacia arriba crea cargas muy grandes en los rodillos y la consecuencia práctica es un riesgo de autofijación o adherencia.
Consecuencias prácticas
De lo antedicho, se han identificado dos consecuencias potencialmente dañinas de autofijación y también de “casi autofijación”, que, con frecuencia, pueden verse en máquinas, pero que raramente se consideran como directamente relacionadas con los procedimientos de montaje. La figura 10 muestra algunos de los daños comunes en rodamientos.
Se hacen mediciones durante la primera hora de igualación de la temperatura (figura 11).
Se hicieron mediciones durante la primera hora y media de igualación de la temperatura. Para facilitar las mediciones, se utilizó un soporte ficticio (figura 14).
En este caso, el aspecto del camino de rodadura del aro interior inferior en el rodamiento de prueba se estudió después de desmontar el rodamiento. Se apreciaban marcas delgadas orientadas axialmente.
Sin embargo, no todos los contactos con rodillos han dejado esas marcas. Bajo el microscopio, las marcas delgadas orientadas axialmente mostraban que consistían parcialmente de material adherido.
Esos daños se reproducen debido a la rodadura y se convierten en desgaste/deformación superficial.
Para evitar daños provocados por el montaje, hay tres factores con los que se tiene que trabajar. En primer lugar, es importante reducir o eliminar la carga del rodamiento durante la secuencia de montaje. La trayectoria lógica es evitar el montaje vertical y/o contrarrestar la fuerza de gravedad. Si no fuera posible, montar verticalmente, pero inclinar luego a la posición horizontal para reducir la carga axial durante el enfriamiento. Intentar liberar la fricción girando para superarla y evitar el movimiento centrando axialmente durante el enfriamiento. Sobre todo, la concientización es el factor clave, puesto que tener en cuenta los daños potenciales durante el montaje contribuye a reducir el riesgo.
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