1. A 100
Alojamiento
ra
ra
h
h
Fig. 11.1 Dimensiones del Chaflan del Rodamiento,
Radio del Chaflan de Eje y Alojamiento,
y Altura del Codo
Eje
r (mín.) o r1 (mín.) r(mín.) or r1(mín.)
Rodamiento
r (mín.)
o r1 (mín.)
r (mín.)
o r1 (mín.)
11.1Precisión y Acabado de Superficie de los Ejes y
Alojamientos
Si la precisión de un eje o del alojamiento no cumple con
las especificaciones, las prestaciones de los rodamientos
se verán afectadas y no rendirán a plena capacidad.
Por ejemplo, la imprecisión en la calidad del chaflán del
eje puede desalinear a los anillos interior y exterior del
rodamiento, lo que puede reducir la vida de fatiga y añadir
una carga lateral además de la carga normal. A veces
pueden producirse desgaste y roturas por esta misma
razón. Los alojamientos deben ser rígidos para poder
ofrecer un soporte firme al rodamiento. Los alojamientos
de alta rigidez son ventajosos también desde el punto de
vista del ruido, distribución de cargas, etc.
En condiciones normales de funcionamiento, un acabado
torneado o un acabado fino son suficientes para la
superficie de ajuste; Sin embargo, en aplicaciones en que
vibraciones y ruido deban mantenerse en niveles mínimos
o en las que se aplican grandes cargas, será necesario un
acabado rectificado.
En los casos en que dos o más rodamientos se monten en
un alojamiento de una sola pieza, las superficies de ajuste
del diámetro interior del alojamiento deben diseñarse de
manera que ambos asientos de los rodamientos puedan
ser acabados en una misma operación como por ejemplo
el perforado en línea. En el caso de alojamientos partidos,
debe cuidarse la fabricación del alojamiento de manera
que el anillo exterior no se deforme en la instalación. En la
Tabla 11.1 se listan la precisión y el acabado de superficie
para ejes y alojamientos en condiciones normales de
trabajo.
11.2 Dimensiones del Codo y Chafán
Los codos del eje o alojamiento en contacto con la cara
del rodamiento deben ser perpendiculares a la línea
central del eje. (Consulte la Tabla 11.1) La cara frontal del
chaflán del alojamiento para un rodamiento de rodillos
cónicos debe ser paralela con el eje del rodamiento para
evitar interferencias con la jaula.
Los topes del eje y del alojamiento no deben estar en
contacto con el chaflan del rodamiento; por lo tanto, el
radio del tope ra debe ser menor que la medida mínima
del chaflan del rodamiento r o r1 .
La altura del codo para los ejes y alojamientos de los
rodamientos radiales debe ser suficiente para ofrecer un
buen apoyo sobre el lateral de los rodamientos, pero debe
haber apoyo suficiente más allá del chaflán para permitir
el uso de herramientas especiales de desmontaje. En la
Tabla 11.2 se listan las alturas mínimas recomendadas
para rodamientos radiales de series métricas. Las
dimensiones nominales asociadas con el montaje de
los rodamientos se listan en las tablas de rodamientos
incluyendo los diámetros adecuados del codo. Resulta
particularmente importante la altura del codo para
soportar los rebordes laterales de los rodamientos de
rodillos cónicos y de rodillos cilíndricos sujetos a elevadas
cargas axiales.
Los valores de h y ra en la Tabla 11.2 deben ser
adoptados en los casos en que el radio de los topes del
eje y del alojamiento sean los indicados en la Fig. 11.2 (a),
mientras que los valores de la Tabla 11.3 suelen usarse
con radios recortados que se producen al rectificar el eje
tal como se indica en la Fig. 11.2 (b).
11. DISEÑO DE LOS EJES Y ALOJAMIENTOS
Tabla 11. 1 Precisión y Rugosidad del Eje y el
Alojamiento
Observaciones Esta tabla es para recomendaciones generales
utilizando el método de medición del radio, la
clase de tolerancia básica (IT debe seleccionarse
en función de la clase de precisión del rodamiento.
Usando las cifras de IT, consulte la Tabla 11 del
Apéndice (página C22).En los casos en que el
anillo exterior se monte en el diámetro interno
del alojamiento con interferencia o que se monte
un rodamiento de sección en cruz en un eje y
alojamiento, la precisión del eje y del alojamiento
deben ser mayores ya que afecta directamente a
la pista de rodadura del rodamiento.
Elemento
Tolerancia para
Error de Redondez
Tolerancia para
Cilindricidad
Tolerancia para
Excentricidad del
Chaflán
Rugosidad para
las Superficies de
Ajuste
Ra
Clase de
Rodamientos
Normal, Clase 6
Clase 5, Clase 4
Normal, Clase 6
Clase 5, Clase 4
Normal, Clase 6
Clase 5, Clase 4
Rodamientos Pequeños
Rodamientos Grandes
Eje
IT3
IT3
0.8
1.6
Diámetro Interior
del Alojamiento
IT3 IT4
IT3
1.6
3.2
2
4
2
3 ITIT
~
2
3
2
2 ITIT
~
2
4
2
3 ITIT
~
2
3
2
2 ITIT
~
2
5
2
4 ITIT
~
2
3
2
2 ITIT
~
2
5
2
4 ITIT
~
2
3
2
2 ITIT
~
2. A 101
(mín.)
(mín.)
ra
r
r
h
Fig. 11. 2 Dimensiones del Chaflán y Altura de Codo
(a)
(mín.)
(mín.)
rgr
t
r
b
h
(b)
Observaciones 1. Cuando se aplican cargas axiales pesadas,
la altura del chaflán debe ser mayor que los
valores listados.
Observaciones 2. El radio del tope del ángulo también se
aplica a los rodamientos axiales.
Observaciones 3. El diámetro del chaflán se lista en lugar
de la altura del chaflán en las tablas de
rodamientos.
ra (máx.)
Tabla 11. 2 Alturas de Codo Mínimas Aconsejadas para su
Uso con Rodamientos Radiales Métricos
Unidades : mm
0.05 0.05 0.2 —
0.08 0.08 0.3 —
0.1 0.1 0.4 —
0.15 0.15 0.6 —
0.2 0.2 0.8 —
0.3 0.3 1 1.25
0.6 0.6 2 2.5
1 1 2.5 3
1.1 1 3.25 3.5
1.5 1.5 4 4.5
2 2 4.5 5
2.1 2 5.5 6
2.5 2 — 6
3 2.5 6.5 7
4 3 8 9
5 4 10 11
6 5 13 14
7.5 6 16 18
9.5 8 20 22
12 10 24 27
15 12 29 32
19 15 38 42
Dimensiones
Nominales
del Chaflán
r (mín.)
o
r1 (mín.)
Eje o Alojamiento
Alturas Mínimas del codo
h (min)
Dimensiones
del chaflán de
eje o
alojamiento Rodam. de Bolas de
Ranura Profunda,
Rodam. de Bolas
Autoalineantes,
Rodam. de Rodillos
Cilíndricos,
Rodamientos de
Agujas
Rodamientos de
Bolas de Contacto
Angular,
Rodamientos de
Rodillos Cónicos,
Rodamientos de
Rodillos Esféricos
Tabla 11. 3 Recorte del Eje
Unidades : mm
1 0.2 1.3 2
1.1 0.3 1.5 2.4
1.5 0.4 2 3.2
2 0.5 2.5 4
2.1 0.5 2.5 4
2.5 0.5 2.5 4
3 0.5 3 4.7
4 0.5 4 5.9
5 0.6 5 7.4
6 0.6 6 8.6
7.5 0.6 7 10
Dimensiones del Chaflán
del anillo interior/exterior
r (mín.) o r1(mín.)
Dimensiones del recorte
t rg b
3. A 102
jda
jDa
jda
jDa
(a) (b) (c)
Fig. 11.5 Ejemplos de Ranuras de Aceite
Fig. 11.3 Diametro de los Apoyos para
Rodamientos de Empuje de Bolas
Fig. 11.4 Diámetro de los Apoyos para
Rodamientos de Rodillos de Empuje
Para los rodamientos de empuje, la ortogonalidad y el
área de contacto de la cara de apoyo para los anillos
del rodamiento debe ser la adecuada. En el caso de
rodamientos de bolas de empuje, el diámetro del codo
del alojamiento Da debería ser inferior al diámetro
de giro de las bolas, y el diámetro del codo del eje da
debería ser superior al diámetro de giro de las bolas
(Fig. 11.3).
Para rodamientos de rodillos de empuje, es
recomendable que la longitud total de contacto entre
los rodillos y los anillos tenga el soporte del eje y del
codo del alojamiento (Fig. 11.4).
Estos diámetros da y Da se muestran en las tablas de
rodamientos.
11.3 Sellados de Rodamientos
Para garantizar la máxima vida posible de un
rodamiento, puede que sea necesario aplicar sellados
para evitar pérdidas de lubricante y la entrada de
polvo, agua, y otros cuerpos extraños, como partículas
metálicas. Los sellados no deben tener una fricción de
funcionamiento excesiva y deben ser indeformables.
Su montaje y desmontaje también debería ser sencillo.
Es necesario seleccionar el sellado adecuado para cada
aplicación, considerando el método de lubricación.
11.3.1 Sellados Sin Contacto
Puede adquirir varios sistemas de sellado que no
entran en contacto con el eje, como ranuras de aceite,
retenes y laberínticos. Normalmente obtendrá un
sellado satisfactorio con estos sellados gracias a su
mínima holgura en funcionamiento. La fuerza centrífuga
también puede ayudar a evitar la contaminación interna
y la pérdida de lubricante.
(1) Sellados de Ranura de Aceite
La efectividad de los sellados de ranura de aceite se
debe a la pequeña holgura existente entre el eje y
el diámetro interior del alojamiento, así como a las
múltiples ranuras en la superficie del diámetro interior
del alojamiento, en la superficie del eje, o en ambas (Fig.
11.5 (a), (b)).
La sola utilización de ranuras de aceite no es totalmente
eficaz, excepto a bajas velocidades, por lo que a menudo
se combinan con un sellado del tipo retén o laberíntico
(Fig. 11.5 (c)). La entrada de polvo se impide llenando
las ranuras de grasa con una consistencia aproximada
de 200.
Cuanto menor sea la holgura entre el eje y el
alojamiento, mayor será el efecto de sellado; sin
embargo, el eje y el alojamiento no deben entrar en
contacto durante el funcionamiento. Las holguras
recomendadas se muestran en la Tabla 11.4.
La anchura recomendada de la ranura es de
aproximadamente 3 a 5 mm, con una profundidad
aproximada de entre 4 y 5 mm. Si los métodos de
sellado sólo utilizan ranuras, debería haber tres o más
ranuras.
DISEÑO DE LOS EJES Y ALOJAMIENTOS
4. A 103
(a)
(a)
(b) (d)(c)
Laberinto Axial (b) Laberinto Radial (c) Laberinto para Eje Autoalineante
Fig. 11.7 Ejemplos de Diseños Laberínticos
Fig. 11.6 Ejemplos de Configuraciones de Retenes
(2) Sellados del Tipo Retén (Deflector)
Un retén está diseñado para forzar la eliminación de
agua y polvo por medio de la fuerza centrífuga que
actúa sobre cualquier elemento contaminante del eje.
Los mecanismos de sellado con retenes en el interior
del alojamiento que se muestran en la Fig. 11.6 (a),
(b) tienen la principal finalidad de evitar pérdidas de
aceite, y se utilizan en entornos relativamente poco
polvorientos. La fuerza centrífuga de los retenes,
mostrada en las Figs 11.6 (c), (d), evita que entren
polvo y humedad.
(3) Sellados Laberínticos
Los sellados laberínticos están formados por segmentos
interdigitados incorporados al eje y al alojamiento,
separados por una holgura muy pequeña. Resultan
especialmente adecuados para evitar pérdidas de aceite
del eje a altas velocidades.
El tipo mostrado en la Fig. 11.7 (a) es muy utilizado
debido a su facilidad de montaje, pero los mostrados
en la Fig. 11.7 (b), (c) proporcionan un sellado más
efectivo.
Tabla 11. 4 Holguras entre los Ejes y los
Alojamientos para los Sellados
del Tipo de Ranura de Aceite
Unidades : mm
Tabla 11. 5 Holguras de los Sellados Laberínticos
Unidades : mm
Diámetro del Eje Nominal
Holguras de Laberinto
Holgura Radial Holgura Axial
Inferior a 50 0.25 0.4 1 2
50-200 0.5 1.5 2 5
Diámetro del Eje Nominal
Inferior a 50
50-200
Holgura Radial
0.25 0.4
0.5 1.5
5. A 104
Fig. 11.8 Ejemplo de un Retén de Aceite (1)
Fig. 11.9 Ejemplo de un Retén de Aceite (2)
DISEÑO DE LOS EJES Y ALOJAMIENTOS
11.3.2 Sellados de Contacto
La efectividad de los sellados de contacto se consigue por
contacto físico entre el eje y el sellado, que puede fabricarse de
goma sintética, resina sintética, fieltro, etc. Los retenes de aceite
por medio de labios de goma son los que se utilizan con más
frecuencia.
(1) Retenes de Aceite
Pueden usarse muchos tipos de retenes de aceite para evitar
pérdidas de lubricante así como para impedir que el polvo, el
agua y otros cuerpos extraños entren en el interior del rodamiento
(Figs. 11.8 y 11.9)
En Japón, tales retenes de aceite están normalizados (Consulte
JIS B 2402) en base al tipo y tamaño. Puesto que muchos
retenes de aceite están equipados con muelles perimetrales para
mantener una fuerza de contacto adecuada, es posible que los
retenes de aceite sigan el movimiento rotatorio no uniforme de un
eje en alguna dimensión.
Los materiales de los labios de los retenes suelen ser goma
sintética incluyendo nitrilos, acrilatos, silicona, y fluorina.
También se utiliza el tetrafluorhidro de etileno. La temperatura de
funcionamiento máxima para cada material aumenta en el mismo
orden en que se han enumerado.
Los retenes de goma sintética pueden provocar serios problemas
como sobrecalentamiento, desgaste, holguras a menos que entre
el labio del retén y el eje exista una película de aceite. Por lo
tanto, al montar los retenes debe aplicarse lubricante en el labio
del retén. También es aconsejable para lubricar en el interior del
alojamiento, rociar cierta cantidad de lubricante en las superficies
de deslizamiento.
La velocidad tangencial permisible para los retenes de aceite
varía en función del tipo, acabado de la superficie del eje, líquido
a sellar, temperatura, excentricidad del eje, etc. El rango de
temperatura para los retenes de aceite queda limitado por el
material de los labios. En la Tabla 11.6 se listan las velocidades
tangenciales aproximadas así como las temperaturas permitidas
en condiciones favorables.
Cuando se usan retenes de aceite en elevadas velocidades
tangenciales o bajo elevada presión interna, la superficie
de contacto del eje debe tener un acabado muy pulido y la
excentricidad del eje debe estar comprendida entre 0.02 y 0.05
mm.
La dureza de la superficie de contacto del eje debe ser superior a
HRC40 por medio de tratamiento por calor o por recubrimiento de
cromo duro con el fin de mejorar la resistencia a la abrasión. Si es
posible, se aconseja una dureza superior a HRC 55.
En la Tabla 11.7 se indica el nivel aproximado de acabado exigido
en la superficie de contacto para varias velocidades superficiales
tangenciales del eje.
(2) Retenes de fieltro
Los retenes de fieltro son el tipo de retén más simple y más
utilizado en ejes de transmisión, etc.
Sin embargo, puesto que resultan inevitables las pérdidas si se
usa aceite lubricante, este tipo de sellado sólo suele utilizarse en
lubricación por grasa, principalmente para evitar que el polvo y
otras materias extrañas entren en el interior del rodamiento. Los
retenes de fieltro no son aconsejables en velocidades tangenciales
superiores a 4m/s; por lo tanto es aconsejable substituirlos por
retenes de goma sintética dependiendo de la aplicación.
Tabla 11. 6 Velocidades Tangenciales de Superficie Permisibles
y Rango de Temperatura para los Retenes de Aceite
Tabla 11.7 Velocidades Tangenciales
de Superficie y Acabado de
las Superficies de Contacto
Menos de 5 0.8
5 a 10 0.4
Más de 10 0.2
Nota (1
) El límite superior del rango de temperaturas puede
elevarse unos 20 grados C durante cortos intervalos
de funcionamiento.
Materiales de los Retenes
Velocidades
Tangenciales
Permisibles (m/s)
Rango de
Temperatura
Operativa ( C)(1)
Goma
Sintética
Resina con Tetrafluorhidro
de Etileno
Menos de 15 –50 a +220
Goma de Nitrilo
Goma Acrílica
Goma de Silicona
Goma con Contenido
de Fluorina
Menos de 16
Menos de 25
Menos de 32
Menos de 32
–25 a +100
–15 a +130
–70 a +200
–30 a +200
Velocidades
Tangenciales de
Superficie (m/s)
Acabado Superficial
Ra
