Cómo elegir el rodamiento de rodillos esféricos adecuado para equipos de servicio pesado

Un transportador terrestre de 1,6 km en una mina de cobre en Chile perdía el cojinete de su polea de cola cada seis semanas. El rodamiento rígido de bolas original funcionaba a 180 r/min bajo una carga radial medida de 320 kN, y el eje estaba desalineado 1,4 grados en el extremo impulsor. El reemplazo es un rodamiento de rodillos esféricos 22320 y la posición ya ha funcionado durante dos años continuos con el mismo programa de engrase. Esa secuencia de decisiones es lo que documenta esta guía, siguiendo la práctica de selección que Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company aplica a su gama de rodamientos de rodillos a rótula, desde la compacta serie 21300 hasta la pesada serie 24100.

2 grados Juego para desalineación del eje en serie estándar.

10/3 exponente de vida útil utilizado para rodamientos de rodillos en los cálculos L10

60-80% de un margen de ajuste a presión se pierde como reducción del juego interno

Comience con el perfil de carga, no con el número de serie

La carga radial determina el tamaño del rodamiento; el nivel de choque determina la serie. Un rodamiento de rodillos esféricos es un rodamiento de dos hileras con rodillos en forma de barril que giran sobre una pista de rodadura exterior esférica, lo que permite que el eje funcione con hasta aproximadamente 2 grados de desalineación angular mientras transporta pesadas cargas radiales y axiales combinadas en cualquier dirección.

Calcule la carga dinámica equivalente P del rodamiento antes de abrir cualquier catálogo. Para una carga radial combinada Fr y una carga axial Fa, utilice la ecuación estándar P = X x Fr Y x Fa, donde X e Y son los factores publicados para cada serie de rodamientos. Luego multiplique la carga en estado estacionario por un factor de servicio antes de compararla con la clasificación de carga dinámica C: use 1,5-2,0 para cintas transportadoras, ventiladores y cajas de engranajes, y 2,0-3,0 para trituradoras, cribas y prensas. En particular, las cribas vibratorias exponen los rodamientos a aceleraciones máximas de 4-5 g, que un cálculo de carga estática nunca revela.

Regla de oro: cuando el factor de servicio supera 2, o la aceleración máxima excede 4 g, deje de tratar la selección como un problema de carga y trátela como un problema de choque. La elección de la serie importa más que el cálculo del tamaño del orificio.

Una vez que se conoce P, la vida nominal básica se deduce de L10 = (C/P)^(10/3) millones de revoluciones. El exponente 10/3 es la pendiente de Weibull para elementos de rodillos de contacto lineal, inferior al exponente 3 utilizado para rodamientos de bolas, por lo que los rodamientos de rodillos son más sensibles a pequeños cambios de carga. El siguiente cuadro muestra por qué es importante la selección de la serie: estas son capacidades de carga dinámica indicativas para cuatro series de rodamientos de rodillos a rótula en el mismo eje de 100 mm.

Clasificación de carga radial dinámica C para series de 100 mm de diámetro, variantes típicas de clase E.

Para servicio de transportador estándar y choque moderado, la práctica común en equipos de construcción y minería Es comenzar con la serie 22200, que ofrece la mejor relación entre capacidad de carga y tamaño envolvente.

22200 Series Spherical Roller Bearing for Heavy Industrial Use

Rodamiento de rodillos esféricos serie 22200 para uso industrial pesado Esta serie ofrece una relación equilibrada entre capacidad de carga y tamaño, lo que la convierte en una primera opción práctica para equipos transportadores y de minería. Su diseño autoalineante maneja desalineaciones y cargas axiales moderadas en ambas direcciones. Ver producto →

Combina velocidad, temperatura y diseño de jaula

La velocidad límite de un rodamiento de rodillos a rótula la establece la geometría de la jaula y la masa del rodillo, no solo el diámetro del orificio. Un 22220 engrasa hasta aproximadamente 2400 r/min, un 23120 alcanza aproximadamente 2800 r/min y un 22320 se detiene cerca de 1800 r/min porque sus rodillos más grandes generan más fuerza centrífuga.

Cuando la velocidad de funcionamiento exceda aproximadamente el 70% de la velocidad límite, cambie de la jaula de acero prensado estándar a una jaula de latón mecanizada. El latón funciona a menor temperatura, sobrevive mejor a la lubricación marginal y tolera las temperaturas más altas que se encuentran en las acerías y las plantas de cemento.

Comprobación rápida con un diámetro de 100 mm: 22220, 2400 rpm; 23120, 2800 rpm; 22320, 1.800 rpm. Si su deber supera cualquiera de estas cifras, reconsidere la serie o pase a la lubricación con aceite.

La temperatura establece el segundo límite. Los rodamientos estándar funcionan entre -30 °C y 120 °C; con anillos termoestabilizados, los mismos rodamientos funcionan a 200 °C, pero el juego interno seleccionado debe abrirse para absorber la diferencia de expansión entre el eje, el anillo y el soporte. Para ejes giratorios grandes en ventiladores, bombas y generadores, donde la velocidad importa más que la carga máxima, la serie 23000 es el punto de partida correcto.

23000 Series Spherical Roller Bearing for High-Speed Rotating Shafts

Rodamiento de rodillos esféricos serie 23000 para ejes giratorios de alta velocidad Diseñado para ejes grandes en ventiladores, bombas y generadores, este rodamiento prioriza la velocidad sobre la carga máxima. Se autoalinea para compensar la deflexión del eje y soporta cargas radiales pesadas en condiciones exigentes. Ver producto →

Establezca el juego interno y la lubricación correctamente

Más rodamientos de rodillos a rótula fallan por juego incorrecto y mala lubricación que por sobrecarga bruta. Seleccione el juego interno radial antes de confirmar el ajuste. Un ajuste apretado del eje consume entre el 60% y el 80% del margen de interferencia del juego montado y el operador no puede ver la pérdida hasta que la carcasa comienza a calentarse.

Clase CN: el valor predeterminado para máquinas continuas con ajuste ligero a normal, como motores eléctricos y ventiladores.
Clase C3: preferida para rodamientos montados por inducción, prensas y todas las posiciones con un gradiente de temperatura superior a 10 °C entre los aros interior y exterior.
Clase C4: reservada para hornos, secadoras y otras posiciones de alto calor donde el anillo exterior se calienta más que el eje.

Regla de relación de viscosidad (kappa >= 2): Mantenga la viscosidad de funcionamiento real de la grasa o aceite al menos el doble del mínimo requerido para el tamaño y la velocidad del rodamiento. Caiga por debajo de kappa = 1 y los rodillos comenzarán a correr en el borde del contacto metal con metal, lo que se manifiesta primero como desgaste por deslizamiento en los extremos de los rodillos.

Para la lubricación con grasa, elija una grasa cuya viscosidad de aceite base coincida con la velocidad y la temperatura: normalmente ISO VG 220 para un rodamiento con un diámetro interior de 80-150 mm que funciona a 60-90 °C, e ISO VG 320-460 para sistemas de aceite circulante en laminadores y prensas pesadas. Los intervalos de relubricación van desde aproximadamente 500 horas de servicio pesado continuo hasta 4000 horas para posiciones limpias con carga ligera.

Compare series sobre diámetro interior, carga y velocidad juntas

El mismo tamaño de orificio puede soportar casi el doble de carga cuando se pasa de una serie 22200 a una serie 22300, por lo que nunca congele la serie antes de que se arreglen el diámetro del eje y la disposición de la carcasa. La siguiente comparación es la tabla de selección utilizada para la mayoría de los puestos industriales pesados.

Tabla: series de rodamientos de rodillos a rótula comparadas con un diámetro interior de 100 mm. Los valores de carga y velocidad son datos indicativos de tipo catálogo, no sustituyen a las tablas de clasificación del fabricante.
Serie	Diseño de rodillos	Cr, diámetro de 100 mm	Límite de velocidad	Posición típica de servicio pesado
22200	Estándar de doble fila	alrededor de 285 kN	2.400 rpm	Transportadores, ventiladores, cajas de cambios.
22300	Rodillos de gran tamaño en el mismo OD	alrededor de 540 kN	1.800 rpm	Trituradoras, cribas, prensas.
23000	Rodillos delgados, mayor velocidad	alrededor de 345-485 kN	2.800 rpm	Bombas, turbinas, grandes motores.
23200	Perfil 23000 ampliado	alrededor de 520 kN	2.000 rpm	Máquinas vibratorias pesadas
24000/24100	Rodillos enormes y extra anchos	por encima de 600 kN	1.200-1.500 rpm	Laminadores, hornos, poleas de cuerda.

Atajo de selección: el servicio de vibración requiere la serie 22300, el servicio de rotación de alta velocidad requiere la familia 23000 y los enormes hornos y molinos de movimiento lento requieren las series 24000 y 24100.

Cuando el factor decisivo es la resistencia a golpes y vibraciones, la serie 22300 es la respuesta habitual. Sus rodillos de gran tamaño distribuyen la tensión de contacto en un área más grande, que es exactamente lo que exige un cabezal trituradora o una plataforma de criba vibratoria. Para los hornos y molinos más grandes, las series 24000 y 24100 son la única solución práctica.

22300 Series Spherical Roller Bearing for Shock and Vibration

Rodamiento de rodillos esféricos serie 22300 para golpes y vibraciones Con rodillos de gran tamaño que distribuyen la tensión de contacto, esta serie se adapta a cabezales trituradoras y cribas vibratorias. Resiste cargas de impacto y desalineación al tiempo que reduce la fricción y la generación de calor en entornos hostiles. Ver producto →

Verifique los ajustes y controle los signos de problema

Un rodamiento es tan fiable como el asiento del eje, el asiento de la carcasa y la lubricación que lo rodea. Antes del montaje, mida la redondez y la conicidad de ambos asientos: una desviación superior a IT5/2 en el muñón del eje distorsionará el anillo interior y aparecerá como un punto caliente dentro de la primera hora de funcionamiento.

Utilice un ajuste a presión en el anillo giratorio: para un anillo interior giratorio, seleccione una tolerancia del eje de p6 o r6; para un anillo exterior giratorio, el ajuste de la carcasa debe ser K7 o M7. Monte con un calentador de inducción y nunca golpee la cara del anillo. Registre el espacio interno antes y después del montaje y confirme que la reducción coincida con el 60-80 % esperado del margen de ajuste a presión. Después de la primera hora, la temperatura de la carcasa debería estabilizarse entre 60 y 90 °C; Una subida superior a 100 °C significa que la clase de juego o el lubricante son incorrectos.

Descamación en un lado de la pista de rodadura: desalineación o orificio de la carcasa deformado.
Marcas de derrape en los rodillos: carga insuficiente o ajuste radial demasiado ligero.
Preocupación por el asiento del eje: un ajuste flojo o un eje doblado.
Grasa oscura y seca en la jaula: el intervalo de relubricación es demasiado largo.

Definir P Carga equivalente con factor de servicio.

Fijar el límite de velocidad Verifique la velocidad límite y el material de la jaula.

Elija liquidación CN, C3 o C4 contra ataques y calor.

Confirmar ajustes Eje p6/r6, carcasa K7/M7.

Comisión Registre la holgura, verifique la temperatura y verifique la lubricación.

Ruta de menor riesgo: para posiciones calientes, elija C3; para shock, elija 22300; para alta velocidad, elija 23000; y para cada posición, verificar la relación de viscosidad antes de la puesta en servicio. La rutina de selección detallada, incluidos los casos límite de velocidad y carga, se describe en nuestra guía separada. guía de selección de rodamientos de rodillos a rótula .

Preguntas frecuentes

Respuestas directas a las preguntas que surgen con mayor frecuencia cuando se especifican rodamientos de rodillos a rótula para equipos industriales pesados.

¿Cuál es la diferencia entre las series 22200 y 22300?

Ambas series cubren el mismo rango de diámetro de eje, pero un rodamiento 22300 utiliza rodillos considerablemente más grandes. Con un diámetro de 100 mm, el 22320 tiene una capacidad de carga dinámica cercana a los 540 kN, mientras que el 22220 ronda los 285 kN. Elija 22300 para trituradoras, cribas y prensas; elija 22200 para transportadores y ventiladores.

¿Cuánta carga axial puede soportar un rodamiento de rodillos a rótula?

Los rodamientos de rodillos a rótula soportan cargas combinadas en ambas direcciones axiales. Con una carga radial moderada, la carga axial utilizable es aproximadamente un tercio de la clasificación radial dinámica. Además, verifique los factores X e Y del catálogo, porque la relación entre carga axial y radial afecta directamente a la carga equivalente P.

¿Cuánta desalineación es aceptable?

Las series estándar toleran hasta 2 grados de desalineación angular estática entre las líneas centrales del eje y la carcasa, y algunos diseños de series ligeras alcanzan los 3 grados. Esta asignación cubre la deflexión del eje y el error de montaje, no un eje doblado o una base asentada. Verifique el patrón de contacto después de la primera ejecución si la aplicación está cerca del límite.

¿Con qué frecuencia se debe relubricar el rodamiento?

Un rodamiento de rodillos esféricos lubricado con grasa en una polea transportadora de 180 r/min normalmente necesita engrasarse cada 1000 a 2000 horas de funcionamiento, y cada reengrase debe purgar entre el 10 y el 15 % del volumen de grasa. Es posible que sea necesario volver a engrasar los rodillos lentos y calientes de los hornos cada 500 horas, mientras que el funcionamiento limpio de los ventiladores puede extenderse hasta 4000 horas. Los sistemas lubricados con aceite se manejan mejor mediante análisis de aceite regulares.