Uso de cojinetes como elementos de rotación

Genoveva de Ros | 28 agosto, 2020

Autor: Lars Butenschön

Las ventajas de los cojinetes de fricción son interesantes para su uso como rodillos: necesitan menos espacio, no requieren lubricación adicional (según el tipo) y no les afecta tanto la suciedad y los agentes de limpieza. Además, pesan menos y son más económicos. Pero, como siempre, la clave está en los detalles: echemos un vistazo.

Cojinetes de fricción de igus
Cojinetes de fricción

La principal diferencia: ¿Qué está girando y alrededor de qué?

Definamos primero lo que entendemos por rodillo. Por lo general, un cojinete está diseñado para encajarse a presión en un alojamiento y que un eje giratorio o pivotante se mueva dentro de él. Hablamos de un rodillo cuando el cojinete gira sobre sí mismo alrededor de un eje fijo. Así que el movimiento rotatorio se lleva a cabo en el diámetro exterior del cojinete. Por ejemplo, una rueda canalada sobre un raíl, ver imagen. Otra versión que se puede encontrar es una mezcla de ambas: un rodillo que a veces se deslice por la parte exterior y otras por la interior, lo cual no es una buena combinación.

Rueda tren sobre raíl
Rueda canalada sobre raíl

¿Rodar, deslizar, o ambos movimientos?

Imaginemos una aplicación típica de un rodillo. Por ejemplo, una puerta corredera de un armario. Esta cuenta con rodillos fijados que ruedan sobre un raíl. Dentro de los rodillos hay pequeñas agujas que permiten su movimiento. Lo ideal sería que la puerta se pudiera mover hacia atrás y hacia adelante lo más fácilmente posible. Para eso, los rodillos necesitan rodar. Eso se debe a que el área de soporte (el área en la que se distribuye la carga) de un rodillo es muy pequeña. A continuación, te proporcionamos algunos consejos que pueden resultarte útiles:

  • El diámetro exterior del rodillo debe ser tan grande como sea posible, y el diámetro interior tan pequeño como sea posible
  • Se recomienda aumentar la fricción entre el diámetro exterior del rodillo y la superficie en la que este se emplea
  • Si los consejos anteriores no funcionan, utiliza una cinta de elastómero (por ejemplo, de TPE)

Elegir el material adecuado

Los cojinetes suelen estar diseñados para soportar una cierta carga unidireccional y, al mismo tiempo, generar el menor calor posible mediante una fricción mínima. Los requisitos de los rodillos, sin embargo, son un poco más complejos.

Un cojinete suele estar alojado en una carcasa que ayuda a soportar la carga. En cambio, un rodillo solo dispone de un área de contacto muy pequeña entre la superficie de rodadura y su diámetro exterior, lo que resulta en una alta presión. Esto se describe en lo que se llama ‘la hipótesis de contacto de Hertz‘. En una aplicación con un rodillo, tanto el rodillo como la superficie de debajo de este pueden deformarse; no importa lo duro que sea el material. El resultado es el aplanamiento del rodillo o la aparición de abolladuras en la superficie de rodadura. Para minimizar este efecto, se pueden añadir fibras al material plástico.

Fibras y lubricantes sólidos para plásticos técnicos
Aditivos

Fuerzas diagonales

Pero esto no termina aquí. Además del mencionado aplanamiento, actúan otras fuerzas sobre el material. Se trata de las cargas diagonales. Al girar alrededor del eje, el material del cojinete se expone a una situación similar a cuando se estira la masa de las galletas. Imagina que cortamos el rodillo y lo desenrollamos plano, como una lámina de masa. Si ahora se pasa un eje —como un rodillo de pastelería— por encima de la masa, esta no solo se aplastará, sino que también se distribuirá en un área más grande. En este proceso se forma una pequeña «ola» de masa delante del rodillo de pastelería. Para los plásticos, estas cargas diagonales pueden ser todo un reto. Especialmente si están optimizados como materiales para cojinetes, lo que normalmente implica que contienen lubricantes sólidos. Esto significa que es importante encontrar una buena composición de fibras que aumenten la estabilidad y lubricantes sólidos (necesarios para una baja fricción en el diámetro interior de un rodillo).

Prueba y error

Las aplicaciones reales y la experiencia demuestran que no es una característica decisiva el hecho de que los rodillos estén hechos de plástico convencional o de material tribológicamente optimizado, ya que el diseño de rodillos de una sola pieza no es una ciencia exacta. Tampoco es determinante el tamaño, la geometría o la composición del material: la clave son las aplicaciones prácticas en la vida real y los resultados de las pruebas. Por lo tanto, es recomendable consultar a los fabricantes experimentados y, aún mejor, hacer pruebas en el entorno de la aplicación real. Por supuesto, igus proporciona ambas cosas: conocimientos y muestras para que puedas probar en tu aplicación.

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