Mecánica/Exploración de 5 min

¿Cómo funcionan los rodamientos de bolas?

¿Por qué las bolas no se desplazan alrededor del rodamiento a la misma velocidad que el eje?

Los rodamientos de bolas permiten la rotación relativa mediante bolas que ruedan entre anillos interior y exterior. Las bolas giran sobre sus propios ejes mientras sus centros se desplazan alrededor del rodamiento. Una jaula mantiene separadas las bolas vecinas. En este modelo, el anillo exterior está fijo y el interior gira, por lo que la rodadura en ambos contactos hace que la jaula orbite más despacio que el eje.

Modelo 3D

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Qué debes recordar

Las bolas giran sobre sí mismas mientras orbitan. Rodar contra ambas pistas hace que se desplacen más despacio que el eje.

Con una relación del 20% entre el diámetro de la bola y el diámetro primitivo, ¿a qué velocidad gira la jaula en comparación con la pista interior?

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Cómo funcionan juntas las piezas

  1. Encuentra los dos contactos

    Oculta la jaula e inspecciona una bola frente a los caminos de rodadura interior y exterior. El anillo exterior permanece fijo mientras el interior impulsa la bola.

  2. Separa la órbita del giro

    Muestra la jaula y sigue una bola marcada. Su centro se mueve con la jaula, pero la marca gira alrededor de la propia bola en sentido opuesto.

  3. Cambia el tamaño de la bola

    Selecciona una relación mayor entre el diámetro de la bola y el diámetro primitivo. A la misma velocidad del eje, la jaula se desplaza más despacio. Compara la velocidad mostrada con el caso del 20%.

Las piezas principales

Pista interior
El anillo unido al eje giratorio. Su camino de rodadura impulsa cada bola en el contacto interior.
Pista exterior
El anillo estacionario del lado de la carcasa. El contacto exterior de cada bola tiene velocidad cero en el modelo ideal sin deslizamiento.
Bolas rodantes
Ocho esferas transmiten el movimiento entre los caminos de rodadura. Los puntos naranjas y las bandas azules hacen visible su propia rotación.
Jaula
Un separador que mantiene los centros de las bolas uniformemente espaciados. Sigue su velocidad orbital, no la velocidad del eje.

Preguntas que vale la pena explorar

¿A qué velocidad gira la jaula de un rodamiento en comparación con el eje?

Con el anillo exterior fijo, contacto radial y sin deslizamiento, la velocidad de la jaula es la velocidad del eje × ½ × (1 − d/D). Aquí d es el diámetro de la bola y D es el diámetro del círculo que pasa por los centros de las bolas. Con d/D = 0,20, la jaula gira al 40% de la velocidad del eje. Es una relación ideal, no una velocidad universal medida.

Schaeffler — Vibration analysis of rolling element bearings, section 3 (PDF page 5)

¿Qué hace la jaula mientras giran las bolas?

La jaula guía y separa las bolas para que las vecinas no se toquen. Se desplaza con sus centros alrededor del rodamiento, mientras cada bola también gira sobre sí misma. Sigue una marca de color para distinguir el giro de la órbita. La lectura de giro del modelo es relativa a la jaula móvil; es una magnitud distinta de la velocidad de la jaula.

evolution.skf.comSchaeffler — Vibration analysis of rolling element bearings, section 3 (PDF page 5)

¿Los rodamientos de bolas eliminan la fricción?

No. Los rodamientos reales siguen teniendo fricción y su comportamiento depende de la lubricación, la deformación del contacto y el deslizamiento, además de la geometría y la carga. Este rodamiento genérico solo muestra movimiento de rodadura ideal. No predice fricción, temperatura, capacidad de carga ni vida útil; cambiar el tamaño de la bola demuestra una relación de movimiento, no sirve para seleccionar un rodamiento para una máquina.

SKF — Simulation of dynamic behaviour of rolling bearings

Un descubrimiento lleva a otro.

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