Hai certa confusión en torno á relación entre a precisión do soporte, as súas tolerancias de fabricación e o nivel de separación interna ou "xogo" entre as pistas de rodadura e as bolas. Aquí, Wu Shizheng, director xerente do experto en rodamentos JITO Bearings pequenos e en miniatura, arroxa luz sobre por que persiste este mito e que deberían ter en conta os enxeñeiros.
Durante a Segunda Guerra Mundial, nunha fábrica de municións en Escocia, un home pouco coñecido chamado Stanley Parker desenvolveu o concepto de verdadeira posición, ou o que hoxe coñecemos como Geometric Dimensionamento e Tolerancia (GD&T). Parker observou que aínda que algunhas das pezas funcionais que se fabricaban para torpedos estaban a ser rexeitadas despois da inspección, aínda se estaban enviando á produción.
Tras unha inspección máis atenta, comprobou que a culpa era a medición de tolerancia. As tolerancias tradicionais de coordenadas XY crearon unha zona de tolerancia cadrada, que excluía a peza aínda que ocupaba un punto no espazo circular curvo entre as esquinas do cadrado. Continuou publicando os seus descubrimentos sobre como determinar a verdadeira posición nun libro titulado Debuxos e dimensións.
*Autorización interna
Hoxe, esta comprensión axúdanos a desenvolver rodamentos que presentan algún nivel de xogo ou soltura, tamén coñecido como xogo interno ou, máis concretamente, xogo radial e axial. O xogo radial é o xogo medido perpendicularmente ao eixe do rodamento e o xogo axial é o xogo medido en paralelo ao eixe do rodamento.
Este xogo está deseñado no rodamento desde o principio para permitir que este soporte cargas nunha variedade de condicións, tendo en conta factores como a expansión da temperatura e como afectará a vida útil do rodamento o axuste entre os aneis interior e exterior.
En concreto, a separación pode afectar o ruído, as vibracións, o estrés térmico, a deflexión, a distribución da carga e a vida á fatiga. É desexable un xogo radial maior nas situacións nas que se espera que o anel ou o eixe interior se quente e se expanda durante o uso en comparación co anel ou a carcasa exterior. Nesta situación, o xogo no rodamento reducirase. Pola contra, o xogo aumentará se o anel exterior se expande máis que o interior.
É desexable un xogo axial maior nos sistemas nos que hai un desalineamento entre o eixe e a carcasa, xa que o desalineamento pode provocar que un rodamento cun pequeno xogo interno falle rapidamente. Un maior espazo libre tamén pode permitir que o rodamento faga fronte a cargas de empuxe lixeiramente máis altas xa que introduce un ángulo de contacto máis alto.
*Axustes
É importante que os enxeñeiros logren o equilibrio correcto entre o xogo interno dun rodamento. Un rodamento demasiado axustado con xogo insuficiente xerará exceso de calor e fricción, o que fará que as bolas patinen na pista e aceleren o desgaste. Así mesmo, un exceso de espazo libre aumentará o ruído e as vibracións e reducirá a precisión de rotación.
O despexe pódese controlar mediante diferentes axustes. Os axustes de enxeñería fan referencia á distancia entre dúas partes de acoplamento. Normalmente descríbese como un eixe nun burato e representa o grao de estanquidade ou soltura entre o eixe e o anel interior e entre o anel exterior e a carcasa. Normalmente maniféstase nun axuste solto ou de interferencia.
Un axuste axustado entre o anel interior e o eixe é importante para mantelo no seu lugar e para evitar fugas ou deslizamentos non desexados, que poden xerar calor e vibracións e inducir a degradación.
Non obstante, un axuste por interferencia reducirá o xogo nun rodamento de esferas mentres expande o anel interior. Un axuste igualmente axustado entre a carcasa e o anel exterior nun rodamento con xogo radial baixo comprimirá o anel exterior e reducirá aínda máis o espazo libre. Isto dará lugar a unha separación interna negativa, facendo efectivamente que o eixe sexa máis grande que o burato, e provocará unha fricción excesiva e un fallo precoz.
O obxectivo é ter un xogo operativo nulo cando o rodamento funciona en condicións normais. Non obstante, o xogo radial inicial que se require para conseguilo pode provocar problemas de deslizamento ou deslizamento das bólas, reducindo a rixidez e a precisión de rotación. Este xogo radial inicial pódese eliminar mediante a carga previa. A precarga é un medio de aplicar unha carga axial permanente a un rodamento, unha vez montado, utilizando arandelas ou resortes que se encaixan contra o anel interior ou exterior.
Os enxeñeiros tamén deben considerar o feito de que é máis fácil reducir o xogo nun rodamento de sección fina porque os aneis son máis finos e máis fáciles de deformar. Como fabricante de rodamentos pequenos e en miniatura, JITO Bearings aconsella aos seus clientes que se deben ter máis coidado cos axustes entre o eixe e a carcasa. A redondez do eixe e da carcasa tamén é máis importante con rodamentos de tipo fino porque un eixe fóra de redondo deformará os aneis finos e aumentará o ruído, as vibracións e o par.
*Tolerancias
O malentendido sobre o papel do xogo radial e axial levou a moitos a confundir a relación entre xogo e precisión, concretamente a precisión que resulta de mellores tolerancias de fabricación.
Algunhas persoas pensan que un rodamento de alta precisión case non debería ter xogo e que debería xirar con moita precisión. Para eles, un xogo radial solto séntese menos preciso e dá a impresión de baixa calidade, aínda que poida tratarse dun rodamento de alta precisión deseñado deliberadamente con xogo solto. Por exemplo, preguntamos a algúns dos nosos clientes no pasado por que queren un rodamento de maior precisión e dixéronnos que querían "reducir o xogo".
Non obstante, é certo que a tolerancia mellora a precisión. Non moito despois da chegada da produción en masa, os enxeñeiros decatáronse de que non é práctico nin económico, se é posible, fabricar dous produtos que son exactamente iguais. Aínda que todas as variables de fabricación se manteñan iguais, sempre haberá diferenzas mínimas entre unha unidade e a seguinte.
Hoxe, isto pasou a representar unha tolerancia permitida ou aceptable. As clases de tolerancia para rodamentos de esferas, coñecidas como clasificación ISO (métrica) ou ABEC (polgadas), regulan a desviación permitida e as medidas de cobertura, incluíndo o tamaño do anel interior e exterior e a redondez dos aneis e pistas de rodadura. Canto maior sexa a clase e canto maior sexa a tolerancia, máis preciso será o rodamento unha vez montado.
Ao conseguir o equilibrio correcto entre o axuste e o xogo radial e axial durante o uso, os enxeñeiros poden acadar o espazo libre de funcionamento cero ideal e garantir un ruído baixo e unha rotación precisa. Ao facelo, podemos aclarar a confusión entre precisión e xogo e, do mesmo xeito que Stanley Parker revolucionou a medición industrial, cambiar fundamentalmente a forma en que miramos os rodamentos.
Hora de publicación: 04-mar-2021
