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Vida nominal del rodamiento

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

Para calcular la vida útil esperada del rodamiento, puede utilizar la vida nominal básica, L10, o la vida nominal SKF, L10m.
Si tiene experiencia con las condiciones de funcionamiento relacionadas con la lubricación y la contaminación, y sabe que las condiciones en las que está trabajando no tienen un efecto dramático en la vida útil de sus rodamientos, utilice el cálculo de vida nominal básica; de lo contrario, SKF recomienda utilizar la vida nominal SKF.

Definición de vida útil del rodamiento
La vida útil del rodamiento se define como la cantidad de revoluciones (o la cantidad de horas de funcionamiento) que el rodamiento puede soportar a una determinada velocidad antes de que aparezca el primer indicio de fatiga del metal (descascarillado) en el camino de rodadura del aro interior o exterior, o en un elemento rodante.

Las pruebas en rodamientos aparentemente idénticos, en idénticas condiciones de funcionamiento, dan como resultado una gran variación en la cantidad de ciclos o de tiempo necesario para causar fatiga del metal. Por ello, los cálculos de vida útil del rodamiento basados en la fatiga por contacto de rodadura (RCF) no son suficientemente precisos; por lo tanto, es necesario un enfoque estadístico para determinar el tamaño del rodamiento.

La vida nominal básica, L10, es la vida a fatiga alcanzada o superada por el 90% de los rodamientos aparentemente idénticos de un grupo suficientemente representativo, que funciona en idénticas condiciones de funcionamiento.

Para determinar el tamaño correspondiente de un rodamiento con la definición que se indica aquí, compare la vida nominal calculada frente a la expectativa de vida útil de la aplicación del rodamiento mediante la experiencia previa de determinación de dimensiones, en los casos en que se encuentren disponibles. De lo contrario, utilice las pautas con respecto a la vida especificada de diversas aplicaciones de rodamientos que se presentan en la tabla 1 y la tabla 2.

Debido a la variación estadística de la vida a fatiga del rodamiento, solo puede evaluarse el tiempo observado hasta que se presenta la falla para un rodamiento en particular en relación con su vida nominal si la probabilidad de falla de ese rodamiento en particular se determina en relación con el conjunto general de rodamientos que funcionan en condiciones similares.

Numerosas investigaciones sobre fallas en los rodamientos, en una diversidad de aplicaciones, han confirmado que las pautas de diseño basadas en una confiabilidad del 90% y el uso de factores de seguridad dinámicos dan lugar a soluciones de rodamientos resistentes, en las que se evitan las fallas habituales debidas a la fatiga.

Vida nominal básica
Si considera únicamente la carga y la velocidad, puede utilizar la vida nominal básica, L10.

La vida nominal básica de un rodamiento según la normativa ISO 281 es

Basic rating life
Realizar cálculo

Si la velocidad es constante, a menudo es preferible calcular la vida expresada en horas de funcionamiento utilizando la ecuación

Basic rating life in hours

donde
L10vida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de revoluciones]
L10hvida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de horas]
Ccapacidad de carga dinámica básica [kN]
Pcarga dinámica equivalente del rodamiento [kN]
nvelocidad de giro [r. p. m.]
pexponente de la ecuación de la vida útil
= 3 para los rodamientos de bolas
= 10/3 para los rodamientos de rodillos


Vida nominal SKF
Para los rodamientos de alta calidad modernos, la vida nominal básica calculada puede desviarse significativamente de la vida útil real en una aplicación determinada. La vida útil en una aplicación en particular no solo depende de la carga y del tamaño del rodamiento, sino también de distintos factores de influencia, incluidos la lubricación, el grado de contaminación, el montaje adecuado y otras condiciones del entorno.

La norma ISO 281 utiliza un factor de vida modificado para complementar la vida nominal básica. El factor de modificación de la vida útil SKF aSKF utiliza el mismo concepto de una carga límite de fatiga Pu (→ Carga límite de fatiga, Pu) según se utiliza en la norma ISO 281. Los valores de Pu figuran en las tablas de productos. Al igual que en la norma ISO 281, para reflejar tres de las condiciones de funcionamiento importantes, el factor de modificación de la vida útil SKF aSKF tiene en cuenta las condiciones de lubricación (relación de viscosidad κ → Condición de lubricación: la relación de viscosidad, κ), el nivel de carga en relación con la carga límite de fatiga del rodamiento, y un factor ηc para el nivel de contaminación (→ Factor de contaminación, ηc) mediante

SKF rating life
Realizar cálculo

Si la velocidad es constante, la vida útil se puede expresar en horas de funcionamiento utilizando la ecuación

SKF rating life in hours

donde
LnmVida nominal SKF (con un 100 – n1) % de confiabilidad) [millones de revoluciones]
LnmhVida nominal SKF (con un 100 – n1) % de confiabilidad) [horas de funcionamiento]
L10vida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de revoluciones]
a1factor de ajuste de la vida útil para mayor confiabilidad (tabla 3, valores según la norma ISO 281)
aSKFFactor de modificación de la vida útil SKF
Ccapacidad de carga dinámica básica [kN]
Pcarga dinámica equivalente del rodamiento [kN]
nvelocidad de giro [r. p. m.]
pexponente de la ecuación de la vida útil
= 3 para los rodamientos de bolas
= 10/3 para los rodamientos de rodillos

1) El factor n representa la probabilidad de falla, que es la diferencia entre la confiabilidad requerida y el 100%.

Para una confiabilidad del 90%:

Lnm = vida nominal SKF (con un 100 – n1)% de confiabilidad) [millones de revoluciones]

Pasa a ser:

L10m = vida nominal SKF [millones de revoluciones]

Puesto que el factor de ajuste de la vida útil a1 está relacionado con la fatiga, resulta menos relevante para los niveles de carga, P, inferiores a la carga límite de fatiga PuDeterminar las dimensiones con factores de ajuste de la vida útil que reflejen una confiabilidad muy alta (como del 99%) dará lugar a rodamientos grandes para cargas determinadas. En esos casos, debe comprobarse la carga del rodamiento frente a la carga mínima requerida para ese rodamiento. El cálculo de la carga mínima se describe en la sección Cargas mínimas requeridas.

La tabla 4 proporciona los factores de conversión que se utilizan habitualmente para la vida útil de los rodamientos en unidades diferentes del millón de revoluciones.

Cálculo de la vida útil del rodamiento con condiciones de funcionamiento variables, carga fluctuante

En algunas aplicaciones, por ejemplo, cajas de engranajes industriales, transmisiones de vehículos o molinos de viento, las condiciones de funcionamiento como la magnitud y dirección de las cargas, las velocidades, las temperaturas y las condiciones de lubricación, cambian continuamente. En este tipo de aplicaciones, la vida útil de los rodamientos no se puede calcular sin antes reducir el espectro de carga o el ciclo de trabajo de la aplicación a un número limitado de casos de carga simplificados (diagrama 1).

En el caso de las cargas que cambian continuamente, se puede acumular cada nivel de carga diferente y reducir el espectro de carga a un histograma que grafica los bloques de cargas constantes. Cada bloque debe describir un determinado porcentaje o fracción de tiempo durante el funcionamiento. Las cargas elevadas y normales afectan la vida útil del rodamiento en mayor proporción que las cargas ligeras. Por eso, resulta importante que los picos de cargas estén bien representados en el diagrama de cargas, incluso si estas cargas son relativamente poco frecuentes y tienen una duración relativamente limitada. 


La carga del rodamiento y las condiciones de funcionamiento se pueden promediar a un valor constante y representativo dentro de cada intervalo de trabajo. Se debe incluir también la cantidad de horas de funcionamiento o revoluciones esperada en cada ciclo de trabajo, y mostrar la fracción de vida requerida por esa condición de carga en particular. Por ello, si N1 equivale a la cantidad de revoluciones requerida en la condición de carga P1, y N es la cantidad esperada de revoluciones para completar todos los ciclos de carga variables, entonces la fracción del ciclo U1 = N1/N es utilizada por la condición de carga P1, que tiene una vida útil calculada de L10m1. La vida útil del rodamiento en condiciones de funcionamiento variables se puede calcular mediante

Bearing life

donde

L10mvida nominal SKF (con un 90% de confiabilidad) [millones de revoluciones]
L10m1, L10m2, ...fracciones de vidas nominales SKF (con un 90% de confiabilidad) en condiciones constantes 1, 2... [millones de revoluciones]
U1, U2, ...fracciones del ciclo de vida bajo las condiciones 1, 2, ...
U 1 + U2 + ... Un = 1


El uso de este método de cálculo es muy adecuado para las condiciones de aplicación de nivel de carga variable y velocidad variable con fracciones de tiempo conocidas.

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