Evaluación de rodamientos

Jul 01, 2023

Markus Raabe explora métodos de cálculo de rodamientos.

Los cojinetes de elementos rodantes son componentes importantes dentro de las transmisiones. Por lo general, se seleccionan en función de las restricciones geométricas, los requisitos de las direcciones de carga y la vida nominal.

La vida nominal se calcula principalmente en base a la norma ISO 281 utilizando una carga equivalente y la capacidad de carga dinámica del catálogo. Se pueden considerar factores de influencia adicionales, como la lubricación y la limpieza, en una clasificación de vida útil modificada. La clasificación de vida restringe la carga máxima. Con respecto a la carga mínima, los catálogos de rodamientos brindan limitaciones en el rango de 1 a 2% de la clasificación de carga dinámica o estática, ya que el deslizamiento puede provocar desgaste o manchas. Usando una carga equivalente basada en ISO 281, no se considera la desalineación, la carga de momento o la holgura del rodamiento.

La norma ISO/TS 16281 proporciona un enfoque más detallado para calcular la vida útil nominal del rodamiento. Esto no se puede evaluar manualmente, ya que se basa en la distribución de la carga dentro del rodamiento. Al considerar la distribución de la carga, se pueden incluir efectos adicionales como desalineaciones, juego o ajuste de los rodamientos. La ampliación de este enfoque permite considerar las deformaciones de la carcasa, que también afectarán la distribución de la carga dentro del rodamiento.

Se pueden realizar evaluaciones adicionales utilizando la distribución de carga basada en un equilibrio casi estático. Para los rodamientos de bolas, el riesgo de truncamiento con cargas axiales elevadas se puede evaluar comparando la extensión de la elipse de contacto con la altura del hombro. La relación spin-to-roll y el avance circunferencial de la bola son propiedades cinemáticas que se utilizan para evaluar rodamientos de bolas de alta velocidad. Para aplicaciones de alta velocidad, la tensión de contacto mínima debe ser suficiente para evitar el deslizamiento. Además de la vida nominal, se puede evaluar la tensión de contacto máxima, que prefieren algunas industrias. El cálculo de la distribución de la carga de los cojinetes también proporcionará matrices de rigidez de los cojinetes que se pueden usar para calcular las deflexiones o la dinámica del rotor. Para rodamientos con ángulos de contacto, habrá un acoplamiento entre las deflexiones axiales, radiales y los ángulos de inclinación en la matriz de rigidez.

Para el cálculo de la distribución de la carga del rodamiento y la vida nominal de referencia resultante según ISO/TS 16281, hay varios programas disponibles, generalmente en combinación con un cálculo del eje para que se pueda capturar la desalineación.

Para algunos modos de daño adicionales, se necesitan cálculos transitorios utilizando un enfoque de múltiples cuerpos en lugar de un equilibrio cuasiestático. Por lo general, solo los fabricantes de rodamientos realizan dichas evaluaciones, que consideran las interacciones locales entre los elementos rodantes y las pistas o la jaula.

Los estándares actuales para el cálculo de la vida útil de los rodamientos todavía tienen algunas deficiencias. Figura 1. muestra un ejemplo de vida nominal de un rodamiento de contacto angular con variación del ángulo de contacto bajo una carga axial pura constante. Para un ángulo de contacto de aproximadamente 40°, la vida nominal de referencia según ISO/TS 16281 es casi el doble de la vida nominal según ISO 281. Para un ángulo de contacto superior a 45°, el rodamiento se considera un rodamiento de empuje y la vida nominal de referencia según ISO 281. ISO/TS 16281 se reducirá en un factor 2,6. Si se considera una desalineación adicional debido a las deflexiones del eje para los cojinetes de empuje, la vida nominal de referencia según ISO/TS 16281 será menor que la vida nominal según ISO 281.

Markus Raabe es director general dedesordenado