Holgura de los rodamientos del motor: ¿Qué es y cómo elegirlo?

En general, consideramos que los componentes de un rodamiento son: el anillo interior, el anillo exterior, el elemento rodante, la jaula, las juntas y la lubricación. De hecho, en conferencias anteriores para ingenieros de motores, el juego de un rodamiento de motor se ha enumerado como uno de los componentes de un rodamiento.

Por supuesto, el juego es un entrehierro, no un componente físico, pero la atención que los ingenieros prestan al juego en el diseño, la instalación, el uso y el mantenimiento no es menor que a cualquier parte física del rodamiento.

¿Cuál es el juego de un cojinete de motor?

Juego de rodamientos se refiere típicamente al movimiento de un anillo con respecto a un anillo fijo del rodamiento. Si este movimiento es axial, se denomina juego axial; si es radial, se denomina juego radial.

La siguiente figura muestra el juego radial y axial de un rodamiento rígido a bolas:

En la figura:

• Juego radial del rodamiento = δ
• Juego axial del rodamiento = δ1 + δ2

Los juegos de los rodamientos se rigen por las normas nacionales e internacionales correspondientes. Por ejemplo, la norma GB/T4604-93, comúnmente utilizada para el juego radial de los rodamientos, clasifica los juegos de la siguiente manera:

• Grupo 2, un grupo de liquidación más pequeño que el Grupo 0
• Grupo 0, el grupo de limpieza estándar
• Grupo 3, un grupo de liquidación mayor que el Grupo 0

La norma también especifica otros grupos de juego. En la práctica, los juegos más utilizados para los rodamientos de motores industriales son los del grupo de juegos estándar (grupo 0) y los del grupo C3.

Tabla 1: Juego radial de los rodamientos rígidos a bolas (agujero cilíndrico) - Unidad: µm

Juego radial de los rodamientos rígidos a bolas

Para los ingenieros de motores, los tipos de rodamientos más utilizados son los rodamientos rígidos a bolas y los rodamientos de rodillos cilíndricos. Si se precisan tolerancias para otros tipos de rodamientos, pueden obtenerse de las normas nacionales o de los fabricantes correspondientes.

¿Cómo debe seleccionarse el juego de un rodamiento de motor?

En primer lugar, los valores de juego del rodamiento mencionados en las normas anteriores son valores iniciales, es decir, los valores de juego cuando el rodamiento no ha sido instalado ni utilizado. Cuando el rodamiento está instalado, puesto en funcionamiento y en estado de trabajo, el valor del juego es un factor crítico para el funcionamiento del rodamiento.

Generalmente, el ajuste entre el rotor del motor de rotación interna y el rodamiento es relativamente apretado, mientras que el ajuste entre la carcasa del rodamiento y el anillo exterior del rodamiento es relativamente flojo. De este modo, el anillo interior del rodamiento se expandirá hacia fuera, lo que reducirá el juego. A esto lo llamamos reducción del juego de instalación.

Cuando el rodamiento está en estado de funcionamiento, suele haber una diferencia de temperatura entre los anillos interior y exterior del rodamiento, lo que provoca diferentes grados de dilatación térmica de los anillos interior y exterior del rodamiento, modificando así el juego. Llamamos a esto la reducción del juego causada por la temperatura.

Por lo tanto, el juego de trabajo real del rodamiento es el juego inicial menos la reducción del juego de instalación y la reducción del juego causada por la temperatura.

δ_trabajo = δ_inicial - δ_instale - δ_temperatura

La vida útil de un rodamiento de motor típico está relacionada con su juego de funcionamiento de la siguiente manera:

• Eje vertical: Relación entre la vida útil real y la vida útil esperada de un rodamiento bajo diferentes holguras efectivas (holguras operativas).
• Eje horizontal: El juego efectivo (juego de funcionamiento) del rodamiento.

Está claro que la vida útil más larga del rodamiento se produce cuando su juego tiene un valor inferior a cero. Esto implica que, teóricamente, cuando el juego operativo del rodamiento es negativo, la vida útil del rodamiento es máxima.

Sin embargo, operar con este valor de holgura conlleva un riesgo. Si se examina la pendiente de la curva a ambos lados, se observa que cuando la holgura de funcionamiento real es inferior a la holgura en el momento de máxima vida útil, la pendiente de la curva es pronunciada y, a medida que disminuye la holgura, la vida útil se reduce drásticamente.

Por el contrario, un aumento del juego provoca una disminución mucho más lenta de la vida útil del rodamiento.

Por lo tanto, si el juego de funcionamiento del rodamiento está en el valor óptimo para una vida útil máxima, cualquier reducción adicional debida a cambios en las condiciones de funcionamiento reducirá rápidamente la vida útil del rodamiento. Esto es lo que comúnmente denominamos "agarrotamiento del rodamiento".

Teniendo en cuenta todo lo anterior, en condiciones reales de funcionamiento, a menudo elegimos un juego operativo ligeramente superior a cero para el rodamiento. Se trata de un valor seguro, que garantiza que el impacto sobre la vida útil del rodamiento, independientemente de los cambios en el juego de funcionamiento, permanezca dentro de un rango controlable.

Normalmente, los ingenieros de motores optan por juegos del grupo Normal o C3 a la hora de seleccionar los juegos de los rodamientos. (Esto está asociado al ajuste de tolerancia que utilizamos habitualmente y a la distribución de la temperatura interna en el motor).

Naturalmente, si las condiciones de funcionamiento son únicas, el valor del juego del rodamiento deberá verificarse mediante cálculos para garantizar que el rodamiento funciona en condiciones de juego seguras.