Diferencias entre rodamientos de bolas y rodamientos lisos: ¿qué tipo de rodamiento es el adecuado para usted?
Los rodamientos de bolas y los rodamientos lisos son dos tipos básicos de rodamientos utilizados en una variedad de sistemas mecánicos en ingeniería mecánica. La principal tarea de los rodamientos es permitir movimientos definidos de los componentes y así reducir al máximo la fricción. Aunque ambos tipos de rodamientos tienen un objetivo común, existen diferencias fundamentales en diseño, funcionalidad y aplicación. Este artículo de blog describe las diferencias más importantes entre rodamientos de bolas y rodamientos lisos.
Los rodamientos de bolas como tipo de cojinetes
Los cojinetes se encuentran entre los tipos de rodamientos más comunes. Utilizan elementos rodantes para compensar las fuerzas entre las superficies de rodamiento. Los elementos rodantes están situados entre un anillo interior y un anillo exterior. Los cojinetes se utilizan a menudo para soportar árboles y ejes porque, según su diseño, pueden soportar cargas tanto axiales como radiales, lo que permite la rotación del eje montado.
Los rodamientos de bolas son un subconjunto de los cojinetes y soportan movimientos giratorios con la menor fricción posible. Consisten en anillos interior y exterior, entre los cuales se encuentran bolas que actúan como cuerpos rodantes. Este diseño reduce significativamente la fricción entre las partes móviles de una máquina o sistema. Durante el funcionamiento, las bolas incrustadas distribuyen las cargas que se producen, permitiendo así una rotación suave y eficiente.
Tipos de rodamientos de bolas
Rodamientos de bolas ranurados
Los rodamientos de bolas ranurados son un tipo de rodamientos de bolas ampliamente utilizado que se caracterizan por tener pistas de rodadura empotrados para las bolas. Este diseño les permite absorber cargas tanto radiales como axiales bajas. Se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones industriales y mecánicas debido a su diseño simple y eficiencia. Se caracterizan por una alta capacidad de carga y durabilidad.
Rodamientos de bolas a rótula
Los rodamientos de bolas a rótula tienen propiedades similares a los rodamientos de bolas ranurados, pero tienen un aro interior con dos filas de bolas guiadas en ranuras. La pista de rodadura del anillo exterior tiene forma de bola hueca. Este diseño permite que el rodamiento de bolas a rótula se ajuste a pequeñas desalineaciones entre el aro interior y el aro exterior. La movilidad angular resultante se puede utilizar para compensar posiciones sesgadas o errores de alineación.
Rodamientos de bolas angulares
Los rodamientos de bolas angulares son rodamientos de bolas especiales que, a diferencia de los rodamientos de bolas ranurados, vistos desde un lado no tienen una construcción simétrica. El aro exterior y el aro interior están provistos de un resalte unilateral opuesto, lo que permite un perfil de fuerza oblicuo.
Por lo tanto, además de cargas radiales, pueden soportar cargas axiales más elevadas que, por ejemplo, los rodamientos de bolas ranurados. Los rodamientos de bolas angulares de una hilera solo pueden cargarse axialmente desde un lado, mientras que los rodamientos de bolas angulares de dos hileras pueden absorber cargas desde ambas direcciones.
Rodamientos de bolas axiales
Los rodamientos de bolas axiales se caracterizan por su capacidad para soportar cargas especialmente pesadas en la dirección del eje. Son particularmente adecuados en aplicaciones sujetas únicamente a fuerzas axiales. Dependiendo del diseño del rodamiento axial, pueden absorber fuerzas axiales unilaterales (rodamiento axial unilateral), fuerzas axiales cambiantes (rodamiento axial bilateral), fuerzas axiales y radiales moderadas (rodamiento de bolas angular axial). Los rodamientos de bolas axiales constan de arandelas de eje, arandelas de carcasa y juegos de bolas.
Rodamientos lisos
Los rodamientos lisos son rodamientos que no requieren elementos rodantes, como bolas. Una de sus aplicaciones más comunes es guiar y posicionar de forma segura ejes que funcionan a bajas velocidades o realizan movimientos circulares incompletos. El movimiento de rotación del eje no es posible mediante cuerpos rodantes, sino mediante el deslizamiento de la superficie del eje sobre la superficie de contacto del rodamiento deslizante. Las placas deslizantes se utilizan para movimientos lineales deslizantes.
Para minimizar la fricción entre las superficies se utilizan rodamientos de fricción con autolubricación o con suministro externo de lubricante. Los lubricantes utilizados pueden facilitar el movimiento entre las dos superficies y minimizar la fricción.
Tipos de rodamientos lisos
Casquillos de rodamiento liso
Los casquillos de rodamiento liso, o casquillos deslizantes, son rodamientos que permiten un movimiento de baja fricción y amortiguación de vibraciones entre dos componentes. Garantizan un movimiento lineal o giratorio entre los componentes.
Los casquillos de rodamiento liso se dividen según su diseño en casquillos de rodamiento liso con collar y casquillos de rodamiento liso sin collar, también llamados casquillos de rodamiento liso cilíndricos. Gracias al tope mecánico, un casquillo de rodamiento liso o de fricción puede absorber fuerzas axiales moderadas.
Los casquillos de rodamiento liso se distinguen además por su lubricación.
- Los rodamientos lisos simples requieren un mantenimiento eficiente y no están lubricados o lo están con grasa.
- El punto de rodamiento hidrostático se absorbe bajo lubricación constante. El punto de rodamiento está lubricado en todo momento siempre que la circulación esté asegurada por una bomba. Los rodamientos hidrostáticos deben controlarse cuidadosamente y son rodamientos caros. Las ventajas son una baja fricción y un bajo desgaste de los rodamientos, incluso con cargas diferentes.
- Los rodamientos hidrodinámicos solo alcanzan el estado lubricado a una determinada velocidad de rotación porque el lubricante se distribuye mediante efectos hidrodinámicos. Dado que estos efectos no se producen en el estado hidrostático, el rodamiento se desliza a bajas velocidades bajo la influencia de la fricción seca y en las transiciones en la fricción mixta.
Arandelas de empuje
Las arandelas de empuje, o también arandelas para rodamientos lisos, son rodamientos en forma de disco que actúan como rodamientos de eje axial. Las arandelas de rodamiento se insertan o fijan en un lado según la aplicación.
Diferentes disposiciones de rodamientos
Rodamiento fijo/flotante
Una disposición de rodamientos fijo/flotante normalmente consta de dos rodamientos. Los rodamientos fijos aseguran un eje en dirección radial y axial, es decir, deben poder absorber fuerzas radiales y axiales en ambos lados. Por el contrario, los rodamientos flotantes solo pueden absorber fuerzas radiales para compensar el movimiento o desplazamiento axial mediante expansión térmica, tolerancias de fabricación, etc.
Disposición de rodamientos de soporte
La disposición de rodamientos de soporte también consta de dos rodamientos, los cuales absorben ambos una fuerza radial. A diferencia de los rodamientos fijos/flotantes, estas disposiciones de rodamientos solo pueden absorber fuerzas axiales en una dirección. Los rodamientos de soporte se diferencian en dos versiones: rodamientos ajustados y rodamientos flotantes.
En las disposiciones de rodamientos ajustadas, los dos rodamientos están colocados uno contra el otro, también se podría decir que en una imagen especular. El eje está fijado axialmente en una dirección por uno de los rodamientos y en la dirección opuesta por el segundo rodamiento. Esta disposición de rodamientos se utiliza a menudo para guiar el eje bajo tensión previa y rotación precisa. Para los rodamientos ajustados se suelen utilizar rodamientos de contacto angular o rodamientos de rodillos cónicos. Dependiendo de la disposición de los rodamientos, la dilatación térmica de los materiales utilizados provoca cambios en la tensión previa de los rodamientos, lo que puede sobrecargarlos considerablemente y destruirlos.
El rodamiento flotante tiene muchas similitudes con el rodamiento ajustado. Sin embargo, el rodamiento flotante permite un cierto juego axial s, es decir, el eje puede moverse - o flotar - axialmente a lo largo de una distancia determinada. Se utilizan rodamientos flotantes si no hay una guía axial ajustada. Los tipos de rodamientos adecuados para rodamientos flotantes son los rodamientos de bolas ranurados o los rodamientos de bolas esféricos.
Criterios para la selección de rodamientos lisos y de bolas
La diferencia fundamental entre los dos tipos de rodamientos radica en su estructura y funcionalidad. Al decidir a favor o en contra de uno de estos tipos de rodamientos, resulta útil tener en cuenta las siguientes características distintivas:
- Fricción y eficiencia: Los rodamientos de bolas utilizan elementos rodantes, normalmente bolas, que ruedan entre los aros interiores y exteriores, permitiendo así un movimiento de baja fricción. Dado que las bolas absorben una gran parte de la carga, la fricción en los rodamientos de bolas es generalmente baja, lo que a su vez conduce a una transferencia eficiente de pares y permite velocidades más altas. Los rodamientos lisos utilizan el principio de fricción directa entre dos superficies. En este caso se forma una película deslizante, normalmente de lubricante, entre el eje y el rodamiento deslizante. Dado que el movimiento se produce sobre una superficie con un lubricante como medio de deslizamiento, la fricción en los rodamientos de fricción es generalmente mayor que en los rodamientos de bolas.
- Sensibilidad al estrés y al choque: Los rodamientos lisos son ventajosos en aplicaciones con velocidades de rotación más bajas y fuerzas radiales elevadas, pero los rodamientos de bolas son adecuados para velocidades de rotación más altas. Debido a que los rodamientos de bolas generalmente tienen pares de fricción más bajos que los rodamientos lisos, desarrollan menos calor, por lo que no se requiere enfriamiento adicional. En cuanto a la carga de impacto, los rodamientos deslizantes son ventajosos porque en los rodamientos de bolas la carga de material es mayor debido a la menor superficie de apoyo de los cuerpos de rodillos y los rodamientos de bolas son más sensibles a las cargas de impacto. Incluso las vibraciones en reposo pueden dañar fácilmente los rodamientos de bolas, y la baja amortiguación de vibraciones de los rodamientos de bolas va acompañada de una gran variedad de vibraciones, ruidos y oscilaciones. Los rodamientos deslizantes, por el contrario, pueden amortiguar las vibraciones provocadas por las vibraciones.
- Vida útil y esfuerzo de mantenimiento: Los rodamientos lisos tienen una vida útil comparativamente larga, mientras que los rodamientos de bolas normalmente solo están diseñados para una vida útil limitada. En comparación con los rodamientos de bolas, los rodamientos lisos requieren menos mantenimiento, ya que el desgaste es bastante reducido incluso con cargas más elevadas. También son más resistentes a la suciedad que los rodamientos de bolas y, por tanto, son más adecuados para su uso en entornos hostiles. Para este uso, los rodamientos de bolas deberían estar cuidadosamente sellados para evitar la entrada de polvo y suciedad. Los rodamientos de bolas, en cambio, se pueden integrar en conjuntos con menos esfuerzo, ya que son componentes estandarizados internacionalmente. Los rodamientos de bolas son generalmente más adecuados que los rodamientos de fricción, especialmente a altas velocidades de rotación, mientras que los rodamientos de fricción son más adecuados para movimientos giratorios.
- Instalación y costes: Mientras que los rodamientos de bolas requieren un espacio de instalación comparativamente grande, los rodamientos de fricción son compactos y de una sola pieza, por lo que requieren un espacio mínimo. También son más fáciles de montar. Otra diferencia es el factor coste. Los rodamientos lisos son la variante algo más económica en comparación con los rodamientos de bolas, porque los rodamientos de bolas implican mayores costes de diseño, tanto para el propio rodamiento como para los soportes, las superficies de montaje y los sujetadores.
Ejemplo de aplicación
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El ejemplo de aplicación es un transportador de placa de circuito impreso de vidrio. El rodamiento de los rodillos se realiza con rodamientos de bolas. Los componentes adecuados para diseñar su rodamiento los puede encontrar en la tienda MISUMI:
