Fuerzas radiales y de empuje en rodamientos

Jul 15, 2023

Cuando se requiere precisión, es importante que los ingenieros consideren las fuerzas que actúan sobre un rodamiento. Debido a que un rodamiento normalmente soporta el movimiento libre de un eje alrededor de un eje de rotación, dos fuerzas normalmente actúan sobre el rodamiento: una carga radial y una carga de empuje. Pero, ¿cuál es el impacto de estas fuerzas? Aquí, Chris Johnson, director general deRodamientos para PYMES, explica.

Una carga radial actúa perpendicular, a 90 grados, al eje de rotación, mientras que una carga de empuje, también conocida como carga axial, actúa en paralelo al eje de rotación. Cualquier desalineación del eje también puede resultar en una carga de momento, una fuerza de inclinación que puede aumentar el desgaste. Aplicar una carga de empuje a un rodamiento puede ser beneficioso. Por ejemplo, aplicar una carga de empuje permanente (precarga) al anillo interior o exterior, usando arandelas o resortes, puede eliminar el juego en el rodamiento y proporcionar una rotación más precisa. Por el contrario, aplicar una carga excesiva puede ser catastrófico. Si los ingenieros no pueden hacer coincidir adecuadamente un rodamiento con las cargas radiales y de empuje en una aplicación, puede reducir drásticamente la vida útil del rodamiento. Al calcular la vida útil del rodamiento, es importante tener en cuenta las capacidades de carga, que son una medida de la rapidez con la que los elementos giratorios de un rodamiento experimentarán fatiga y el número total de revoluciones que un rodamiento puede soportar antes de fallar. Estas clasificaciones se pueden clasificar en clasificaciones de carga estática y clasificaciones de carga dinámica. Un rodamiento de bolas radial típico, que está diseñado principalmente para cargas radiales, tiene una capacidad de carga estática y dinámica máxima. La capacidad de carga estática es la carga radial máxima que un rodamiento puede soportar antes de que la carga provoque una deformación total y permanente de las bolas del rodamiento o de la pista de rodadura igual a una diezmilésima parte del diámetro de la bola. Aunque un rodamiento puede tolerar una alta carga estática, lo hará con pérdida de precisión y suavidad, lo que lo hace poco práctico para su uso en entornos de alta precisión, como la fabricación de productos electrónicos y en robots utilizados en la producción de alimentos y bebidas. La clasificación de carga estática típica para un cojinete de acero inoxidable es aproximadamente del 75 al 80 % de la clasificación de carga de los cojinetes de acero al cromo, debido a la dureza del material. La clasificación de carga dinámica, por otro lado, es la capacidad del 90% de un grupo de rodamientos de acero al cromo idénticos, con solo el anillo interior girando, para soportar una carga radial de una magnitud y tamaño constantes durante un millón de revoluciones antes de la aparecen los primeros signos de fatiga. Cuanto mayor sea la carga, mayor será el nivel de tensión al que estarán sujetas las bolas y las pistas de rodadura. Esto provocará un desgaste más rápido y una vida útil más corta del rodamiento. La falla por fatiga da como resultado la erosión de la trayectoria de la bola, lo que provoca el desprendimiento, donde una fractura en la superficie de la pista de rodadura hace que se elimine el material, lo que finalmente conduce a la falla. La carga excesiva también puede provocar otros signos de fatiga, como sobrecalentamiento, degradación del lubricante y abrasión causada por escamas de material particulado. Elegir el rodamiento adecuado

Hay una variedad de medidas que los fabricantes pueden tomar para garantizar una larga vida útil de los rodamientos. El primer paso es limitar la carga radial entre el 6 y el 12 % de la clasificación de carga dinámica de un rodamiento. Aunque un rodamiento es capaz de tolerar una carga mucho mayor, su vida se acortará. El siguiente paso es elegir el material adecuado. Según la experiencia de SMB Bearings como especialista en rodamientos de sección delgada, resistentes a la corrosión y en miniatura, elegir el tipo correcto de rodamiento también puede marcar la diferencia. Si bien todos los rodamientos de bolas radiales tienen cierta capacidad de carga de empuje, a menudo es mejor usar rodamientos de servicio pesado que tengan caminos de rodadura profundos si hay mayores cargas de empuje, ya que pueden soportar cargas axiales de hasta el 50 % de la clasificación de carga radial estática. Aunque los rodamientos de sección delgada, en los que la diferencia entre el diámetro interior y exterior del rodamiento es pequeña, son excelentes por su compacidad y ahorro de peso, solo pueden soportar cargas axiales de entre el 10 y el 30 % de la clasificación de carga radial estática del rodamiento debido a las alcantarillas menos profundas. Las cargas radiales adicionales o las cargas de momento reducirán aún más la capacidad de carga de empuje. Las cargas de empuje excesivas en un rodamiento de sección delgada pueden hacer que las bolas se desplacen peligrosamente cerca de la parte superior de la pista de rodadura. Al elegir el tipo correcto de rodamiento y considerar los factores clave en la batalla para controlar las cargas radiales y de empuje, los ingenieros pueden asegurarse de continuar innovando mientras brindan los niveles más altos de precisión, suavidad y vida útil del rodamiento.