Puntos clave
Si extrae un año de rodamientos fallados de una planta, un número llamativo presenta marcas hechas antes de que la máquina girara, como hundimientos por brinell en el paso de bolas de un anillo estacionario. Fueron dañados durante el montaje y luego funcionaron con tiempo prestado hasta que el daño se propagó a desprendimientos de material; el defecto iniciador es invisible el día del montaje e indetectable con una comprobación girando a mano.
Por ello la sustitución del rodamiento necesita un método escrito con mediciones registradas: los pasos de montaje dentro de un plan de mantenimiento preventivo estructurado, con campos para el diámetro medido del eje y la temperatura de montaje, deben repetirse siempre de la misma manera.
Trabaje en un banco limpio con paños sin pelusa, nunca sople el asiento con aire del taller y mantenga la caja del rodamiento cerrada hasta que el eje esté listo. Antes de abrirla:
Una planta que trabaja según un código ISO 4406 de limpieza del aceite para sus sistemas de circulación debería mantener el banco de montaje al mismo estándar.
El anillo que gira respecto a la dirección de carga necesita un ajuste de interferencia; el anillo que permanece estacionario respecto a la carga puede admitir un ajuste más holgado. Con un eje giratorio y una carga radial estacionaria: interferencia en el anillo interior, un ajuste algo holgado o de transición en el anillo exterior.
Las designaciones típicas del eje son j6 para cargas ligeras, k5 o k6 para uso industrial normal, y m5 o m6 para cargas pesadas o por choque; las carcasas son comúnmente H7, o J7 cuando el anillo exterior no debe desplazarse. Un ajuste más apretado resiste el desplazamiento y el fretting pero exige más fuerza de montaje y reduce el juego.
Presionar un anillo interior sobre un asiento sobredimensionado lo estira: el orificio crece, la pista con él, y el espacio que tenían los elementos rodantes se reduce. Aproximadamente el 80 por ciento de la interferencia aparece como pérdida de juego radial interno en un eje macizo de acero, así que 25 micrómetros de interferencia consumen aproximadamente 20 micrómetros de juego antes de que la máquina haya girado una vez.
Por tanto, la elección del ajuste y la clase de juego son una sola decisión: un ajuste apretado con un rodamiento de clase de juego estándar CN en una aplicación caliente puede alcanzar un juego operativo negativo, es decir precarga, fricción, calor y vida corta. Elegir C3 o C4 en lugar de CN se trata en el artículo complementario sobre las clases de juego interno de rodamientos.
Montaje en frío conviene para rodamientos pequeños, aproximadamente hasta 60 a 70 mm de orificio con interferencias moderadas. Use una herramienta de montaje cuyo anillo de impacto contacte solo con el anillo que se está montando: en un ajuste de eje, solo el anillo interior. Un manguito que contacte ambas caras del anillo es correcto únicamente cuando el rodamiento se conduce sobre el eje y dentro del alojamiento en la misma acción, de modo que cada anillo reciba su fuerza directamente. Golpéelo con un martillo de impacto o, mejor, con una prensa, que añade retroalimentación que un martillo no da: si la fuerza sigue aumentando después de que el anillo debería haber hecho tope, significa que algo está desalineado. La fuerza de montaje nunca debe transmitirse a través de los elementos rodantes.
Montaje por calor es la práctica habitual desde aproximadamente 70 mm de orificio en adelante, y por debajo de eso cuando la interferencia excede lo que puede suministrar una prensa. Use un calentador por inducción con una sonda de temperatura, o un baño de aceite con termostato. Caliente el anillo interior 80 a 90 K por encima de la temperatura del eje, lo que desde un taller a 20 °C significa alrededor de 100 a 110 °C. Los rodamientos estándar están estabilizados dimensionalmente hasta 120 °C, así que trate los 120 °C como el techo duro y 110 °C como el objetivo operativo: por encima del techo corre el riesgo de cambio dimensional en los anillos, y el calor degrada la grasa en unidades prelubricadas mucho antes de eso. Nunca use una llama, y nunca caliente un rodamiento sellado o engrasado en un baño de aceite.
Asientos cónicos requieren una manga adaptadora en un eje cilíndrico, o el propio cono del eje, accionados hacia arriba con una tuerca de bloqueo o una tuerca hidráulica; una manga de extracción es la contraparte para retirar, no un dispositivo de montaje. La variable de control es la distancia de avance o la reducción en el juego interno medido, nunca el par: la interferencia la fija cuánto asciende el anillo por el cono.
Al montar, rellene completamente la cavidad del rodamiento y el espacio libre del alojamiento hasta aproximadamente 30 a 50 por ciento para velocidades normales. Sobrellenar un rodamiento de alta velocidad es una causa clásica de un pico de temperatura el primer día, porque la grasa agitada genera calor más rápido de lo que puede disiparse. Registre el llenado inicial, que no es la cantidad de recarga en marcha. Los intervalos se tratan en la guía sobre intervalos de relubricación de rodamientos. La ejecución pertenece a las rutas de lubricación programadas.
Una vez montado, gire el eje a mano buscando aspereza o un agarre cíclico, y luego tome líneas base de vibración y temperatura en la primera hora, a las cuatro horas y a las 24 horas. Un aumento en una o dos horas que alcanza un pico y cae hasta una meseta estable es redistribución de la grasa. Uno que aún sube a las cuatro horas, o que nunca se estabiliza, significa juego operativo insuficiente, exceso de grasa o un anillo inclinado: pare e investigue en lugar de rodarlo. Juzgue la meseta respecto a la línea base de esta máquina o al límite del fabricante, ya que muchas carcasas de motores y ventiladores se sitúan constantemente 30 a 40 K por encima del ambiente.
Fabrico es donde vive este registro: las tareas recurrentes de MP llevan los listados de comprobación de montaje e inspección, los valores medidos y los resultados se almacenan vinculados al activo para que el siguiente técnico vea lo que midió el eje la vez anterior y cada activo lleve su propio historial que un auditor puede abrir; una comprobación fallida puede desencadenar una tarea de seguimiento, y los datos de paro de máquina desde PLC u OEE pueden convertirse en una orden de trabajo. Para verlo frente a su lista de activos, reserve una demo breve.
Una planta sustituye el rodamiento del lado del accionamiento de un motor ventilador centrífugo de 75 kW: un rodamiento de bolas profunda ranura 6312, 60 mm de orificio, 130 mm de diámetro exterior, juego C3, en un eje dibujado 60 k5, funcionando continuamente con el anillo interior cerca de 70 °C y el anillo exterior cerca de 50 °C.
Paso 1, medición. El asiento del eje mide un diámetro medio de 60.014 mm en tres posiciones. La banda k5 para este tamaño es de +2 a +15 micrómetros: en tolerancia, pero cerca de la parte alta. El orificio del rodamiento mide 59.996 mm, 4 micrómetros por debajo del nominal, dentro de la desviación media de orificio de la clase Normal de 0 a -15 micrómetros para un orificio mayor de 50 hasta 80 mm (esa tolerancia se aplica al diámetro medio del orificio; la ovalidad se limita por separado, por eso el orificio se mide en dos orientaciones).
Paso 2, interferencia real. La interferencia es igual al diámetro del eje menos el diámetro del orificio, menos el aplanamiento de las asperezas superficiales durante el montaje: 60.014 menos 59.996 igual a 0.018 mm, es decir 18 micrómetros de interferencia medida, un micrómetro o dos menos en efecto en un asiento rectificado, más en uno torneado. Un eje en la parte baja de la banda k5 con un orificio en nominal hubiera dado solo 2 micrómetros, y un eje en la parte alta de la banda frente a un orificio 15 micrómetros bajo nominal hubiera dado 30: el plano por sí solo deja una incertidumbre de quince veces.
Paso 3, juego perdido por el ajuste. Aplicando la regla del 80 por ciento: 18 por 0.8 es igual a 14.4 micrómetros de juego radial interno perdido al montar.
Paso 4, juego inicial. Este rodamiento C3 mide 38 micrómetros de juego radial interno antes del montaje; después del montaje, 38 menos 14.4 es igual a 23.6 micrómetros.
Paso 5, efecto térmico. El anillo interior funciona 20 K más caliente que el anillo exterior. Esa diferencia anillo a anillo es lo que necesita la fórmula de cierre; una lectura de superficie de la carcasa es menor que la del anillo exterior tras ella, así que no la use directamente. El cierre equivale al diámetro medio del rodamiento, 0.5 veces (60 más 130) es igual a 95 mm, multiplicado por el coeficiente de dilatación por la diferencia de temperatura: 95 mm por 0.0000115 por K por 20 K, que es 0.0219 mm. El juego radial interno es una cifra de juego total, por lo que todo ese crecimiento diferencial se pierde: aproximadamente 22 micrómetros.
Paso 6, veredicto. El juego operativo es aproximadamente 23.6 menos 22, es decir aproximadamente 2 micrómetros, positivo pero justo: un eje en la parte alta de la banda k5, 60.015 mm, frente a un orificio de rodamiento en la parte baja de su banda de clase Normal, 59.985 mm, daría 30 micrómetros de interferencia, 24 micrómetros perdidos en el montaje y un juego operativo de 38 menos 24 menos 22, es decir -8 micrómetros: precarga antes de que la máquina haya girado. Decisión: 2 micrómetros es menor que la incertidumbre en las entradas que lo produjeron, así que trátelo como cero. Registre los medidos 60.014 mm y ajuste la variante C4: una unidad C4 que mida 45 micrómetros deja 45 menos 14.4 menos 22, unos 9 micrómetros de juego de funcionamiento, que es un margen real en lugar de un artefacto de redondeo. Mantenga la C3 solo para una tarea donde la diferencia anillo a anillo se verifique por debajo de unos 15 K. Caliéntelo en un calentador por inducción a 100 °C: 60 mm por 0.0000115 por 80 K son aproximadamente 55 micrómetros de crecimiento del orificio, suficiente para empujar contra el hombro. Si el eje hubiese montado un rodamiento estándar CN que midiera 15 micrómetros de juego, la aritmética sería 15 menos 14.4 menos 22, profundamente negativa: fuerte precarga. Decisión: no montar; obtener la variante de mayor juego.
Sí, a través de una herramienta de montaje, solo en rodamientos pequeños con interferencia ligera. Para un ajuste de eje la herramienta debe apoyarse únicamente en el anillo interior, ya que ese es el anillo que se impulsa; un manguito que contacte ambas caras de los anillos corresponde solo al caso en que el rodamiento entra en el eje y en el alojamiento en un solo golpe. Nunca golpee directamente la cara de un anillo, y nunca golpee un anillo mientras el otro reacciona la fuerza: ese camino pasa por los elementos rodantes y marca la pista.
Apunte a 80 a 90 K por encima de la temperatura del eje, que en un taller a 20 °C significa aproximadamente 100 a 110 °C. Trate los 120 °C como un techo firme para rodamientos estándar: por encima corre el riesgo de inestabilidad dimensional en los anillos. Use un calentador por inducción con sonda o un baño de aceite termostatizado, y nunca caliente un rodamiento sellado o prelubricado en aceite.
Reste aproximadamente el 80 por ciento de la interferencia medida del juego radial interno medido del rodamiento, y luego reste el cierre térmico por el anillo interior más caliente que el exterior. Si el resto se aproxima o cruza cero, necesita una clase de juego mayor, no un ajuste más flojo.
En la práctica no, para cualquier rodamiento prensado o extraído de un eje: la desmontada lo carga en una dirección para la que no fue diseñado, y la interferencia del asiento ya está desgastada. La única reutilización defendible es un rodamiento retirado intacto de una manga adaptadora cónica con una herramienta hidráulica, vuelto a montar con una medición fresca del juego.
Para rodamientos estándar pequeños en asientos bien controlados, el rango del catálogo es suficiente. Mida el juego real cuando el rodamiento sea grande, el ajuste sea apretado, la diferencia de temperatura sea significativa, o una unidad previa en la misma posición falló prematuramente: un galga de espesores para rodamientos de rodillos cilíndricos y esféricos, un indicador de carátula bajo carga invertida para rodamientos de bolas profunda ranura cuando una galga no puede alcanzar el contacto.
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