Entendiendo las Cargas en los Rodamientos

Para estimar la vida útil y el rendimiento de un rodamiento, es fundamental comprender la carga aplicada al rodamiento. Una capacidad de carga inadecuada puede provocar desgaste prematuro, sobrecalentamiento y fallos catastróficos. Por ello, es crucial tener en cuenta las cargas en los rodamientos al diseñar nuevas aplicaciones, modificar las existentes y, especialmente, después de un fallo o mal funcionamiento del rodamiento.

¿Qué es una Carga en el Rodamiento?

Una carga en el rodamiento es la cantidad de fuerza o presión ejercida sobre un rodamiento. En detalle, la fuerza se transmite de un anillo del rodamiento, a través de algunos o todos los elementos rodantes, hasta el otro anillo del rodamiento. Generalmente, las cargas de aplicación se transfieren al eje, luego al anillo interior del rodamiento y finalmente al anillo exterior.
Un rodamiento puede soportar diversas cargas, como carga radial, carga axial, cargas centrífugas, etc.
La magnitud y la dirección de las cargas en los rodamientos dependen de varios factores, incluidos el peso del equipo, la velocidad de operación, la aceleración, la desaceleración, los impactos, las vibraciones, la temperatura y la lubricación. Una alineación, instalación o mantenimiento inadecuados también pueden afectar las cargas en los rodamientos.

Carga Radial en el Rodamiento

Las cargas radiales en los rodamientos son perpendiculares al eje del rodamiento y actúan sobre el anillo exterior. Estas cargas son provocadas por el peso del equipo o por la fuerza de los componentes en rotación.

Para calcular la capacidad de carga radial, determine el peso de los componentes que se están soportando y las fuerzas que actúan sobre ellos, distribuya la carga entre los rodamientos y asegúrese de que la carga calculada esté dentro de la capacidad máxima del rodamiento seleccionado según las especificaciones del fabricante.

Las cargas radiales típicas incluyen el peso de un conjunto de eje horizontal, engranajes, poleas, herramientas de corte, entre otros.

Si su aplicación requiere una carga radial sobre el rodamiento, un rodamiento de bolas radial, un rodamiento de rodillos cilíndricos o un rodamiento de contacto angular con un ángulo de contacto bajo sería una excelente elección.

Los rodamientos de bolas de ranura profunda también pueden cumplir la función, pero son más adecuados para cargas ligeras.

                                                   Cargas radiales del rodamiento

Carga Axial en el Rodamiento

Las cargas axiales, también conocidas como cargas de empuje, son paralelas al eje del eje y actúan sobre el anillo interior o exterior del rodamiento. Estas cargas son causadas por fuerzas de empuje o tensión y pueden ser unidireccionales o bidireccionales.

Distribuyen la fuerza uniformemente para crear una distribución equilibrada de la carga. Un rodamiento de contacto angular con un mayor ángulo de contacto, alrededor de 25°, es una buena opción para aplicaciones con cargas axiales. Sin embargo, en el caso de cargas axiales descentradas, se aplica una fuerza de momento al anillo interior, lo que da lugar a una distribución no uniforme de la carga sobre los elementos rodantes del rodamiento.

Para calcular la capacidad de carga axial, se deben considerar el tamaño, material y geometría del rodamiento, así como la dirección y magnitud de la carga. Los fabricantes califican los rodamientos basándose en fórmulas estandarizadas y pruebas.

Aplicaciones con altas cargas axiales incluyen bombas, transmisiones automotrices y compresores.

Cargas axiales del rodamiento

¿Qué son las cargas combinadas?

En muchas aplicaciones, los rodamientos están sometidos simultáneamente a fuerzas radiales y axiales. Esto se conoce como carga combinada.

Se requieren rodamientos capaces de soportar este tipo de carga en sistemas donde la dirección y magnitud de las fuerzas cambian de manera dinámica, como cajas de engranajes, cubos de rueda de automóviles y motores eléctricos.

Los tipos de rodamientos, como los rodamientos de bolas de contacto angular o los rodamientos de rodillos cónicos, pueden soportar eficazmente estas cargas, aunque también existen otros tipos.

Estos diseños pueden manejar cargas multidireccionales al soportar simultáneamente fuerzas radiales y axiales.

Elegir un rodamiento capaz de resistir cargas combinadas proporciona un mejor rendimiento, mayor vida útil y mayor fiabilidad.

El Impacto de las Cargas en los Rodamientos sobre la Maquinaria

Seleccionar el rodamiento adecuado con suficiente capacidad de carga es crucial para la operación eficiente y la durabilidad de la maquinaria. Una capacidad insuficiente puede causar fallos tempranos, tiempo de inactividad, reparaciones y riesgos de seguridad, mientras que cargas excesivas pueden provocar sobrecalentamiento, desgaste y un mayor consumo de energía. Una capacidad incorrecta puede generar fallos catastróficos, peligros de seguridad y costosos tiempos de inactividad. Consulte con expertos o fabricantes de rodamientos para garantizar la capacidad adecuada para su aplicación.

Cálculo de las Cargas en los Rodamientos

La capacidad de carga de los rodamientos se puede calcular utilizando varias fórmulas y programas de software, incluyendo catálogos de fabricantes de rodamientos, calculadoras en línea y simulaciones de análisis de elementos finitos (FEA). Las fórmulas más comúnmente utilizadas para cargas radiales y axiales son:

Capacidad de Carga Radial: (C/P)^(1/3)xF​
Capacidad de Carga Axial: (C₀/P)^(1/2)×Fa​

Donde:

• C es la capacidad de carga dinámica básica.
• P es la carga dinámica equivalente del rodamiento.
• C₀​ es la capacidad de carga estática básica.
• Fr​ es la carga radial.
• Fa​ es la carga axial.

Para obtener resultados precisos, busque asesoramiento de expertos o utilice programas de software ofrecidos por los fabricantes de rodamientos.

Seleccione un Rodamiento que Soporte sus Cargas Centrífugas

Seleccionar rodamientos con suficiente capacidad de carga centrífuga es fundamental para aplicaciones de alta velocidad para evitar fallos prematuros. Las cargas centrífugas pueden causar deflexión, vibración y fatiga en los rodamientos.
Para calcular la capacidad de carga centrífuga, utilice fórmulas y programas de software como los catálogos de los fabricantes, calculadoras en línea y simulaciones FEA. La fórmula más común es:

Capacidad de Carga Centrífuga: (C₀/P)xV^2 x10^-9

Donde:

• C₀​ es la capacidad de carga estática básica.
• P es la carga dinámica equivalente del rodamiento.
• V es la velocidad del rodamiento en rpm.

Seleccione un rodamiento que soporte sus cargas centrífugas

Seleccionar rodamientos con suficiente capacidad de carga centrífuga es fundamental para aplicaciones de alta velocidad, ya que ayuda a prevenir fallas prematuras.

Las cargas centrífugas pueden provocar la deflexión del rodamiento, vibraciones y fatiga.

Para calcular la capacidad de carga centrífuga, se utilizan fórmulas y programas de software, como los que se encuentran en los catálogos de los fabricantes, calculadoras en línea y simulaciones mediante análisis de elementos finitos (FEA).

La fórmula más común es:

Capacidad de carga centrífuga = (C0 / P) × V² × 10⁻⁹

Donde:

“C0” es la capacidad de carga estática básica,
“P” es la carga dinámica equivalente del rodamiento,
“V” es la velocidad del rodamiento en rpm.

Cargas centrífugas en los rodamientos

Las cargas centrífugas en los rodamientos son resultado de la velocidad de rotación de una aplicación, particularmente en aplicaciones de alta velocidad como turbinas y centrifugadoras. A medida que el anillo interior rota los elementos rodantes, estos tienden a moverse tangencialmente en línea recta, pero el anillo exterior debe forzarlos a seguir el arco circular del rodamiento. Esta interacción produce una carga radial centrífuga.
La velocidad máxima de una aplicación a menudo puede estar limitada por la fuerte carga centrífuga que genera.

Seleccionando el Rodamiento Adecuado para la Aplicación

Al seleccionar un rodamiento, es fundamental considerar los requisitos de la aplicación, el tipo de carga, la velocidad, el entorno y la temperatura de funcionamiento.

Los rodamientos de bolas son adecuados para cargas bajas a moderadas; los rodamientos de rodillos están diseñados para soportar cargas más elevadas; y los rodamientos lisos son apropiados para maquinaria de baja velocidad y alta carga.

El mantenimiento de los rodamientos mediante inspecciones periódicas, limpieza y lubricación adecuada es clave para garantizar un rendimiento óptimo y una larga vida útil.

Antes de realizar la selección final de los rodamientos para su maquinaria, es necesario comprender plenamente cómo actúan los distintos tipos de carga sobre los rodamientos y cuáles son los más adecuados para gestionarlos.

La siguiente tabla ofrece una comparación rápida de los principales tipos de carga y las opciones de rodamientos más recomendadas para cada uno.

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