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Cojinete liso esférico con cabeza esférica y extremo de vástago
¿Qué es un cojinete liso esférico?
Una rótula es un tipo especial de rótula en el que las superficies de contacto deslizantes constan de una superficie exterior esférica en el aro interior (pivote de bola) y una superficie interior esférica coincidente en el aro exterior (carcasa/anillo exterior). A través del movimiento deslizante de este par esférico, permite una articulación angular significativa (normalmente mucho mayor que los rodamientos) y rotación en cualquier dirección mientras se transmiten cargas. El nombre "articulación" describe vívidamente su función de proporcionar una conexión articulada de múltiples-grados-de-libertad.
Estructura central: el par deslizante esférico. Esta es la base de su gran-ángulo de autoalineación-y su capacidad para soportar cargas complejas (radiales, axiales y de momento).
Clasificación principal: basada en la estructura del anillo exterior, dividida principalmente en cojinetes lisos esféricos (con una carcasa sólida) y cojinetes de extremo de varilla (con un vástago roscado). Este último integra la función de soporte con una conexión roscada.
Principio de funcionamiento
El núcleo de una rótula es el par deslizante esférico. Se crea un ajuste esférico cuando se combinan el anillo interior y el pivote de bola y el anillo exterior y la carcasa. Cuando los componentes conectados se mueven entre sí, la superficie esférica del anillo interior se desliza y gira para acomodarse y alinearse con la posición del casquillo esférico del anillo exterior. Este diseño ayuda a mover y transmitir cargas en la mayoría de direcciones (radial, axial y angular) al mismo tiempo. Este diseño ayuda a soportar cargas de todos los lados y a adaptarse a grandes desalineaciones angulares debidas a errores de instalación, deformaciones de la estructura o trayectorias en movimiento sin agregar fuerzas de restricción adicionales.
Características principales
Capacidades excepcionales de desalineación angular: estos son ángulos de articulación, que normalmente alcanzan de ±10 grados a ±30 grados o más, absorbiendo desalineaciones en las instalaciones, superando con creces cualquier tipo de rodamiento. Capacidad de carga multi-direccional: puede soportar simultáneamente cargas radiales, cargas axiales y momentos de inclinación. Excelente resistencia a golpes y vibraciones: la energía del impacto se distribuye y amortigua uniformemente. Estructura simple, robusta y duradera: Diseño compacto y componentes rodantes sin jaula. Buena resistencia a la contaminación Requisitos de mantenimiento lento: Se logra un funcionamiento sin mantenimiento con un material autolubricante con revestimiento de PTFE. Se requiere lubricación periódica en metales sobre tipos de metales.
Amplias variantes de diseño: incluido el tipo estándar, el tipo de contacto angular (principalmente para cargas axiales), los tipos con orificios/bridas de montaje, el tipo de extremo de varilla, etc., que satisfacen diversas necesidades de conexión.
Adecuado para movimientos oscilantes o de baja velocidad: debido a la fricción por deslizamiento, es más adecuado para rotación a baja-velocidad, oscilación alternativa o rotación ocasional.
Principales tipos y características de instalación
Cojinetes lisos esféricos radiales
Característica: La superficie exterior esférica del anillo interior encaja con la superficie interior esférica del anillo exterior, soportando principalmente cargas radiales y algunas cargas axiales. La forma más común.
Característica de instalación: normalmente, el anillo exterior se ajusta-a presión en la carcasa y el anillo interior tiene un ajuste de interferencia o de transición con el eje (o pasador de unión). Se necesita un diseño de retención axial (p. ej., anillos elásticos, tapas de extremo).
Transportes llanos esféricos del contacto angular
Característica: La carcasa tiene nervaduras altas en un lado de la abertura del casquillo, diseñadas específicamente para soportar cargas predominantemente axiales.
Característica de instalación: La instalación debe garantizar que la dirección de la carga principal se alinee con la dirección de diseño del rodamiento, comúnmente utilizada en varillajes de empuje-.
Rodamientos de extremo de varilla
Característica: Integra el aro interior o alojamiento de una rótula con un vástago roscado (rosca interna/externa), funcionando como rodamiento y conector.
Característica de instalación: Se conecta a otros componentes mediante roscas, lo que permite un fácil ajuste de la longitud del varillaje. El bloqueo de roscas durante la instalación es crucial (por ejemplo, usando contratuercas, adhesivo de bloqueo de roscas-).
Por método de lubricación:
Metal-sobre-metal (tipo lubricado): acero-sobre-acero o bronce-sobre-acero, necesita lubricación con grasa, rango de carga alto. Tipo autolubricante: la superficie del casquillo de la carcasa está revestida con PTFE (teflón) o compuestos reforzados con fibra, por lo que no se requiere lubricación externa y no requiere mantenimiento-. Consideraciones clave de instalación:
Garantice la libertad de movimiento: Después de la instalación, se debe garantizar que el rodamiento pueda articularse libremente dentro de su rango de diseño sin interferencia de estructuras adyacentes.
Protección del sello: En entornos hostiles, se deben seleccionar rótulas con sellos para evitar la entrada de polvo y humedad que podrían desgastar las superficies esféricas.
Dirección de carga: Debe coincidir correctamente con la dirección de carga según el tipo de rodamiento (contacto radial/angular).
Pros y contras
Ventajas:
Capacidad incomparable de autoalineación-de ángulo grande-que puede compensar desalineaciones graves.
Puede soportar simultáneamente cargas radiales, axiales y de momento combinadas con alta capacidad de carga.
Estructura compacta y robusta, excelente resistencia a golpes y vibraciones.
Los tipos auto-lubricantes permiten un funcionamiento-sin mantenimiento, adecuados para entornos hostiles y-difíciles-de mantener.
Diseño flexible, los tipos de extremo de varilla integran la función de conexión para una fácil instalación.
Desventajas:
Alto coeficiente de fricción, no apto para rotación continua a alta-velocidad, alta pérdida de potencia y propenso a generar calor.
El desgaste por deslizamiento provoca una vida útil generalmente inferior a la de los rodamientos de precisión de tamaño- comparable (bajo rotación continua).
La precisión del movimiento y la rigidez son menores que los juegos de rodamientos de contacto angular precargados.
Los tipos de metal-sobre-metal dependen de una lubricación regular; una mala lubricación provoca un rápido desgaste.
Principales áreas de aplicación
Las rótulas son la opción ideal para lograr una articulación de gran-ángulo, compensar la desalineación y soportar cargas complejas:
Maquinaria de construcción: varillajes de cucharón, conexiones finales de cilindros hidráulicos para excavadoras y cargadoras. Industria Automotriz: Sistemas de suspensión (brazos de control) para camiones y autobuses, rótulas de dirección, cojinetes de desembrague (algunos tipos). Aeroespacial: varillajes para superficies de control de vuelo, mecanismos de retracción del tren de aterrizaje, inversores de empuje de motores. Equipos Industriales: Mecanismos de cierre de moldes para prensas hidráulicas y máquinas de moldeo por inyección, muñecas de robots y juntas de cargas pesadas. Maquinaria Agrícola: Mecanismos de enganche de tractor, brazos de elevación de cosechadoras.
Siderurgia y Metalurgia: Conexiones de junta universal para mecanismos de atornillado-de molino.
Conclusión
Con su exclusivo par deslizante esférico, la cojinete liso esférico desempeña un papel irremplazable en puntos articulados que requieren una oscilación de gran-ángulo, compensación por desalineación severa y una combinación de cargas e impactos multi-direccionales. Es la "junta flexible" en las estructuras de enlace. Cuando una aplicación prioriza la articulación confiable, la adaptabilidad ambiental y la resistencia a los impactos por encima de una alta velocidad de rotación y una precisión ultra-alta, el cojinete liso esférico suele ser una opción superior y más económica en comparación con los rodamientos.
