Elementos para asegurar rodamientos axiales

En muchas aplicaciones industriales y mecánicas, los rodamientos son componentes críticos que proporcionan un movimiento reproducible y de baja fricción entre piezas móviles, árboles o ejes. Dependiendo de su lugar de instalación y función, estos rodamientos deben permitir diferentes grados de libertad y estar fijados de forma segura. Además de muchas otras opciones, se utilizan elementos de bloqueo como anillos de retención, tuercas ranuradas o tuercas de eje para asegurar piezas de máquinas como cojinetes, pernos o ejes contra desplazamientos axiales.

Importancia de asegurar los rodamientos

Los ejes y cojinetes pueden cambiar de posición debido a vibraciones, rotación o incluso bajo la influencia de la expansión térmica. Esto puede provocar un juego no deseado, un desgaste excesivo o incluso un fallo total de la máquina. Una planificación cuidadosa del diseño que tenga en cuenta la necesaria libertad de movimiento es un requisito previo para asegurar los rodamientos de manera eficiente y, por lo tanto, contribuye a la longevidad de todo el sistema. El aflojamiento o desplazamiento involuntario de un rodamiento o eje en una máquina puede provocar accidentes graves además de fallos de la máquina. Los bloqueos de rodamientos y ejes evitan estos movimientos indeseados y contribuyen así a la seguridad de los operadores y al funcionamiento de la máquina. Además, en algunas industrias y aplicaciones se deben observar ciertas regulaciones y pautas, que en consecuencia requieren bloqueos de rodamientos para garantizar la seguridad y fiabilidad.

Dependiendo de la aplicación y del grado de libertad requerido, existen distintos apoyos, por ejemplo, rodamientos fijos y rodamientos flotantes. Un rodamiento fijo evita el movimiento de un componente o estructura en una dirección específica, mientras que un rodamiento flotante permite el libre movimiento. Esto puede resultar ventajoso en caso de expansión térmica u otros efectos de fuerza.

Puede encontrar más información sobre rodamientos y disposiciones de rodamientos en nuestro blog sobre tipos de rodamientos.

Componentes estandarizados para asegurar rodamientos

Existen varias piezas estandarizadas y soluciones de diseño para asegurar rodamientos y ejes. Las siguientes soluciones están disponibles en la tienda MISUMI:

Tuercas ranuradas y tuercas de eje

Las tuercas ranuradas - o tuercas de eje - son un subconjunto de elementos de fijación y bloqueo ajustables. Son un tipo especial de contratuerca diseñado para sujetar o apretar elementos de la máquina en un árbol, eje o pernos contra un componente o rodamiento de empuje. Requieren de una rosca sobre la que se roscan. Dependiendo de la ejecución, también es necesario el uso de un pasador de resorte, una ranura que sobresalga axialmente u otra adaptación constructiva al eje.

Las tuercas ranuradas se utilizan comúnmente para sujetar componentes como rodamientos, ruedas o poleas de correa en su lugar y al mismo tiempo permiten ajustarlos.

El diseño de las tuercas ranuradas se caracteriza por dos o más ranuras transversales distribuidas uniformemente en el diámetro exterior. Estas ranuras permiten apretar la tuerca utilizando una herramienta de ajuste adecuada, como una llave de gancho o una llave de tubo. Las tuercas de seguridad del eje suelen tener una rosca fina en el diámetro interior que tiene una acción de autobloqueo. En este caso, la posición se asegura apretando la tuerca ranurada contra el elemento de la máquina a asegurar (p. ej., un aro interior de rodamiento situado en un segmento de eje). Cuando se aplica un par, la fuerza de apriete correspondiente sobre la rosca interior de la tuerca de fijación se ejerce sobre la rosca exterior del perno en el que está roscada, y el anillo interior del rodamiento se fija en su posición.

La capacidad de ajuste es una gran ventaja porque permite ajustar la posición de un componente a lo largo de un eje o varilla roscada sin tener que quitar la tuerca por completo. Sin embargo, debido a su diseño, las tuercas tienen una menor capacidad de carga en comparación con otro tipo de tuercas, como las tuercas hexagonales. Las tuercas ranuradas suelen estar hechas de acero o acero inoxidable.

Tuerca ranurada con placa de bloqueo y arandela elástica, según sea necesario

Las placas de bloqueo, o arandelas de retención, se utilizan a menudo en combinación con tuercas si las tuercas no son autoblocantes, por lo que se requiere una función de bloqueo cautivo separada. Un requisito previo para utilizar una placa de bloqueo o una arandela de retención como elemento de bloqueo cautivo es que el eje tenga un chavetero para la tuerca ranurada en la zona de la rosca.

La placa de bloqueo, que a menudo tiene un aspecto visual similar a una arandela dentada, tiene en el perímetro interior un "diente guía" que es guiado por el chavetero del eje. Esta guía evita que la arandela de retención o la placa de bloqueo giren. Una vez que se alcanza la posición deseada de la tuerca roscada en el eje, el diente de la placa de bloqueo que coincide con la tuerca ranurada se dobla dentro de la ranura en la circunferencia exterior de la tuerca, evitando así que la tuerca gire. La placa de bloqueo se deforma plásticamente y evita que la tuerca se desprenda de su posición en la rosca mediante el bloqueo de forma.

Se puede utilizar una arandela elástica adicional (arandela elástica del eje) para garantizar la precarga axial y al mismo tiempo tener en cuenta cualquier posible alargamiento del eje. Esto supone una ventaja respecto a otros tipos de elementos de fijación, ya que las oscilaciones, los golpes y los cambios térmicos de dimensiones se pueden compensar mediante la acción del resorte con el dimensionamiento correspondiente.

Las ventajas de las tuercas ranuradas con placa de bloqueo son:

• Sin aflojamiento autónomo
• Se puede montar sin tensiones gracias al bloqueo de forma con ranura en el eje
• Posibilidad de montaje con fuerza de precarga definida con arandela elástica

Tuercas ranuradas con tornillo prisionero

En otra configuración, las tuercas ranuradas pueden presentar tornillos de ajuste o tornillos prisioneros dispuestos axial o radialmente, que sirven para la fijación. Estas conexiones son fácilmente desmontables. Las tuercas ranuradas correspondientes se pueden bloquear en cualquier posición sin mucho esfuerzo.

Bloqueo con contratuerca

Otro método es el uso de una segunda tuerca ranurada como contratuerca, que se aprieta contra la primera tuerca ranurada. Este método se utiliza cuando la tuerca no está apretada contra un rodamiento de empuje o un aro interior de rodamiento, sino que se enrosca libremente en el perno. El bloqueo mediante contratuerca es un método comúnmente utilizado cuando se debe establecer una holgura definida con respecto al rodamiento de empuje o una dimensión definida en el tornillo de rosca completa.

Elementos de retención del eje

Los ejes suelen estar asegurados contra el deslizamiento fuera del asiento del rodamiento con arandelas de retención (bloqueo del eje). En la aplicación, las arandelas simplemente se encajan en la ranura del eje con un objeto duro adecuado. En estos casos el montaje es radial. Aflojar es igual de simple y se puede lograr con un mandril o un destornillador que levanta la arandela del eje en el hueco. Otras variantes, como los llamados anillos de apriete, arandelas de apriete y también coronas dentadas, se pueden deslizar axialmente sobre el extremo del eje. Dependen de su fuerza de sujeción para encajar en el diámetro exterior del eje o en una ranura y así fijar la arandela en su posición. Las arandelas de retención proporcionan una superficie plana que distribuye uniformemente la presión para ayudar a que el rodamiento permanezca en su lugar. Las arandelas de retención, como las arandelas de llave o las arandelas elásticas, se utilizan a menudo, por ejemplo, para sujetar tornillos y pernos de forma segura en su lugar y para evitar que se aflojen debido a las vibraciones. Las arandelas de retención pueden estar hechas de una variedad de materiales, incluido acero para resortes, acero inoxidable o plásticos como el nailon.

Puede encontrar más información sobre los elementos de bloqueo del eje en el blog sobre pasadores de bloqueo.

Anillo de retención de rodamientos para perforaciones y ejes

Los anillos de bloqueo (o circlips) están estrechamente relacionados con las arandelas de retención. Se trata de anillos ranurados que se expanden o contraen y encajan en una ranura de un eje o buje, según el diseño. Por ello se distingue entre anillos de retención del orificio (anillos interiores) y anillos de retención del eje (anillos exteriores). El requisito previo para el uso de anillos de retención es que la ranura recorra radialmente toda la circunferencia del eje o de la perforación y que, según las fichas técnicas, la ranura esté sobredimensionada en comparación con el grosor del anillo. Si se desea evitar completamente el juego y el ruido o vibración en la dirección del eje, se utilizan arandelas elásticas adicionales o anillos de retención coronados o cargados por resorte, donde la acción del resorte del anillo de retención ubicado en la ranura presiona este último contra el elemento a asegurar con un bloqueo de fricción. Los anillos de retención se utilizan preferentemente, por ejemplo, para fijar rodamientos de bolas y rodamientos de rodillos, para fijar los rodamientos en los soportes y evitar movimientos axiales. En algunos casos también se pueden utilizar cubiertas de rodamientos en lugar de anillos de retención.

Los anillos de retención suelen estar hechos de acero para resortes o acero inoxidable. El acero para resortes permite que los anillos se contraigan o expandan debido a su elasticidad y encajen en una ranura o asiento. El acero inoxidable, por otro lado, suele elegirse cuando se requiere resistencia a la corrosión.

Una ventaja de los anillos de retención es que son rentables y pueden reutilizarse si se retiran correctamente. Por lo general, también son fáciles de instalar sin herramientas ni procedimientos complejos. Una desventaja es que, debido a la ranura necesaria, puede producirse un efecto de entalladura en el eje, lo que debería tenerse en cuenta en el diseño.

Tuerca hidráulica

Las tuercas hidráulicas son herramientas que facilitan el montaje y desmontaje de rodamientos. La tuerca hidráulica se enrosca en el eje al lado del componente a sujetar. A continuación se genera una presión definida en la tuerca hidráulica a través de una conexión hidráulica. Esto empuja un elemento que se mueve hidráulicamente de la tuerca hidráulica contra el rodamiento o el casquillo. Mediante una presión hidráulica definida, la tuerca hidráulica puede ejercer una fuerza de precarga definida sobre elementos de la máquina, como por ejemplo grandes cojinetes, pero también tornillos. Esto facilita el montaje de los rodamientos así como la inserción e instalación de los correspondientes elementos de bloqueo, como tuercas ranuradas, arandelas de retención y anillos de retención. Una gran ventaja al utilizar tuercas hidráulicas es el ahorro de tiempo durante el montaje y desmontaje. Además, se reduce el riesgo de daños a la máquina porque las tuercas hidráulicas se pueden aplicar sin fricción y ejercen una presión uniforme. A menudo se utilizan para asegurar componentes de difícil acceso o para sujetar componentes giratorios.

Componentes individuales para bloqueos de rodamientos

En la práctica, los bloqueos de rodamientos se implementan como una combinación de piezas estandarizadas y topes en ejes y perforaciones. Estos ejes y perforaciones se pueden producir directamente a partir del modelo CAD utilizando la herramienta "meviy" sin tener que generar un dibujo derivado.