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Ejemplos de cálculo

Ejemplo 1: Vida nominal básica y vida nominal SKF

Un rodamiento rígido de bolas SKF Explorer 6309 debe funcionar a 3000 rpm bajo una carga radial constante Fr = 10 kN. Se debe usar lubricación con aceite; el aceite tiene una viscosidad cinemática real ν = 20 mm2/s a una temperatura de funcionamiento normal. La confiabilidad deseada es de 90% y se supone que las condiciones de funcionamiento son muy limpias. ¿Cuál sería la vida nominal básica y la vida nominal SKF?
a) La vida nominal básica para una confiabilidad de 90% es

Example 1 a): formula

De la tabla de productos para los rodamientos 6309, C = 55,3 kN. Debido a que la carga es puramente radial, P = Fr = 10 kN (→ carga dinámica equivalente). Por lo tanto, en millones de revoluciones

Example 1 a): equation 1

o en horas de funcionamiento

Example 1 a): equation 2

Example 1 a): equation 3
b) La vida nominal SKF para una confiabilidad de 90% es

Example 1 b): formula
  • Debido a que es necesario contar con una confiabilidad de 90%, se debe calcular la vida L10m y a1 = 1 (tabla 1).
  • De la tabla de productos para los rodamientos 6309, dm = 0,5 (d + D) = 0,5 (45 + 100) = 72,5 mm
  • Del diagrama 1, la viscosidad nominal del aceite a una temperatura de funcionamiento para una velocidad de 3000 rpm, ν1 = 8,15 mm2/s. Por lo tanto, κ = ν/ν1 = 20/8,15 = 2,45
  • De la tabla de productos Pu = 1,34 kN y Pu/P = 1,34/10 = 0,134. Como las condiciones son muy limpias, ηc = 0,8 (tabla 2) y ηc (Pu/P) = 0,107. Con κ = 2,45 y usando la escala SKF Explorer en el diagrama 2, se obtiene el valor de aSKF = 8. Luego, según la ecuación de la vida nominal SKF, en millones de revoluciones

    Example 1 b): equation 1

    o en horas de funcionamiento utilizando

    Example 1 b): equation 2

    Example 1 b): equation 3

Ejemplo 2: Control de las condiciones de contaminación

Se debe revisar la aplicación existente. Un rodamiento rígido de bolas SKF Explorer 6309-2RS1 con sellado integral y relleno de grasa estándar funciona bajo las mismas condiciones que se describen en el ejemplo 1 (κ = 2,45). Las condiciones de contaminación de esta aplicación se deben controlar para determinar si es posible utilizar un rodamiento más rentable que cumpla con el requisito de vida útil mínima de 3000 horas de funcionamiento.
  • Si se tiene en cuenta la lubricación con garsa y el sello integral, el nivel de contaminación se puede caracterizar como alta limpieza y de la tabla 2, ηc = 0,8. Con Pu/P = 0,134, ηc (Pu/P) = 0,107, utilizando la escala SKF Explorer en el diagrama 1 y κ = 2,45, aSKF = 8.

    Example 2: equation 1

    en horas de funcionamiento.
  • Una disposición de rodamientos más rentable usaría un rodamiento con placa SKF Explorer 6309-2Z. El nivel de contaminación se puede caracterizar como limpieza normal; luego, de la tabla 2, ηc = 0,5. Con Pu/P = 0,134, ηc (Pu/P) = 0,067, utilizando la escala SKF Explorer en el diagrama 2 y κ = 2,45, aSKF ≈ 3,5.

    Example 2: equation 2

    en horas de funcionamiento.

Conclusión: Esta aplicación se beneficiaría de una solución más rentable mediante el reemplazo del rodamiento sellado por un rodamiento con placa de protección.

Ejemplo 3: Verificación de las condiciones de carga dinámica y estática

El ciclo de trabajo de un rodamiento de rodillos a rótula sellado SKF Explorer 24026-2CS2/VT143 utilizado en equipos de transporte de gran porte de una planta siderúrgica cuenta con las condiciones de funcionamiento enumeradas en la tabla 3.
La carga estática de esta aplicación se determina con suficiente precisión teniendo en cuenta las cargas de inercia que actúan durante la carga y las cargas de choque que pueden ocurrir si algo se cae accidentalmente.
Es necesario verificar las condiciones de carga dinámica y estática de esta aplicación si se supone una vida útil L10mh necesaria de 60.000 horas y un factor de seguridad estático mínimo de 1,5.

De la tabla de productos y texto introductorio:
  • Capacidades de carga:
    C = 540 kN; C0 = 815 kN; Pu = 81,5 kN
  • Dimensiones:
    d = 130 mm; D = 200 mm,
    por lo tanto, dm = 0,5 (130 + 200) = 165 mm
  • Llenado de grasa:
    Grasa de presión extrema con espesante lítico y aceite de base mineral, de clase de consistencia NLGI 2, para una temperatura de entre –20 y +110°C (–5 a +230°F) y una viscosidad del aceite base a 40 y 100°C (105 y 210°F) de 200 y 16 mm2/s, respectivamente.

Se realizan los siguientes cálculos o se determinan los siguientes valores (tabla 4):
  1. ν1 = viscosidad nominal [mm2/s] (diagrama 1) – entrada: dm y velocidad
  2. ν = viscosidad de funcionamiento real [mm2/s] (diagrama 3) – entrada: viscosidad del lubricante a 40°C (105°F) y temperatura de funcionamiento
  3. κ = relación de viscosidad – calculada (ν/ν1)
  4. ηc = factor para el nivel de contaminación (tabla 2) – “Limpieza elevada”, rodamiento sellado: ηc = 0,8
  5. L10h = vida nominal básica según la ecuación (→ Vida nominal básica) – entrada: C, P y n
  6. aSKF = del diagrama 4 – entrada: rodamiento SKF Explorer, ηc, Pu, P y κ
  7. L10mh1,2, … = vida nominal SKF según la ecuación (→ vida nominal SKF) – entrada: aSKF y L10h1,2…
  8. L10mh = vida nominal SKF según la ecuación (→ Cálculo de la vida con condiciones de funcionamiento variables) – entrada: L10mh1, L10mh2, … y U1, U2, …
La vida nominal SKF de 84.300 horas supera la vida útil requerida; por lo tanto, se verifican las condiciones de carga dinámica del rodamiento.
Finalmente, se verifica el factor de seguridad estático de esta aplicación utilizando lo siguiente

Example 3, equation 1

Example 3, equation 1

Lo anterior demuestra que se verifica la seguridad estática de esta aplicación. Dado que la carga estática se determina de modo preciso, el margen relativamente pequeño entra la seguridad estática calculada y la recomendada no es importante.
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