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Cargas dinámicas y vida útil del rodamiento

La información general sobre los cálculos de vida útil y capacidad de carga básica del rodamiento que se indican en Tamaño del rodamiento también es válida para los rodamientos de superprecisión. Debe advertirse que todos los cálculos de vida útil basados en la normativa ISO 281:2007 son válidos para velocidades normales. Para aplicaciones en las que el factor de velocidad A ≥ 500 000 mm/min, comuníquese con el Departamento de Ingeniería de Aplicaciones de SKF.

A = n dm

donde
A=factor de velocidad [mm/min]
dm=diámetro medio del rodamiento [mm]
= 0,5 (d + D)
n=velocidad de giro [r. p. m.]
La vida nominal del rodamiento se puede calcular para condiciones de fatiga basándose en suposiciones estadísticas. Para obtener información detallada, consulte la sección Vida nominal básica.
Capacidad de carga dinámica básica

La capacidad de carga dinámica básica C se usa en los cálculos de vida útil para rodamientos sometidos a esfuerzos dinámicos, es decir, rodamientos que giran bajo carga. Expresa la carga del rodamiento que dará lugar a una vida nominal básica según la normativa ISO 281:2007, L10 , de 1 000 000 de revoluciones. Se supone que la carga es de magnitud y sentido constantes, y que es radial para los rodamientos radiales y axial, actuando de forma centrada, para los rodamientos axiales.

Los valores para la capacidad de carga dinámica básica C se indican en las tablas de productos.

Carga dinámica equivalente del rodamiento

Para calcular la vida nominal básica de un rodamiento mediante las capacidades de carga dinámica básica, es necesario convertir las cargas dinámicas reales en una carga dinámica equivalente del rodamiento. La carga dinámica equivalente del rodamiento P se define como una carga hipotética, de magnitud y sentido constantes, que actúa radialmente sobre los rodamientos radiales, y axialmente y centrada sobre los rodamientos axiales. Esta carga hipotética, al ser aplicada, tendría la misma influencia en la vida útil del rodamiento que las cargas reales a las que está sometido el rodamiento.

La información y los datos requeridos para calcular la carga dinámica equivalente del rodamiento se ofrecen en la sección de cada producto.

Vida nominal básica
La vida nominal básica de un rodamiento según la normativa ISO 281:2007 es


Realizar cálculo

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



donde
L10=vida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de revoluciones]
L10h=vida nominal SKF (con una confiabilidad del 90%) [horas de funcionamiento]
C=capacidad de carga dinámica básica [kN]
P=carga dinámica equivalente del rodamiento [kN]
n=velocidad de giro [r. p. m.]
p=exponente de la ecuación de la vida útil
= 3 para los rodamientos de bolas
= 10/3 para los rodamientos de rodillos
Vida nominal de los rodamientos híbridos

Para calcular la vida nominal de los rodamientos híbridos, se pueden utilizar los mismos valores de vida útil que se utilizan para los rodamientos con elementos rodantes de acero. Los elementos rodantes de cerámica de los rodamientos híbridos son mucho más duros y rígidos que los elementos rodantes de acero. Aunque este mayor nivel de dureza y rigidez crea un grado mayor de tensión de contacto entre los elementos rodantes de cerámica y el camino de rodadura de acero, la experiencia en el terreno y las pruebas de laboratorio muestran que pueden utilizarse las mismas vidas nominales para ambos tipos de rodamientos.

La amplia experiencia y las pruebas muestran que, en aplicaciones típicas de máquinas herramienta, la vida útil de un rodamiento híbrido es significativamente mayor que la vida útil de un rodamiento con elementos rodantes de acero. La vida útil prolongada de los rodamientos híbridos se debe a la dureza, la baja densidad y el acabado superficial de los elementos rodantes. La baja densidad minimiza la carga interna de las fuerzas centrífugas e inerciales, mientras que la mayor dureza hace que los elementos rodantes sean menos propensos al desgaste. Su acabado superficial permite al rodamiento optimizar los efectos del lubricante.

Carga mínima requerida
En rodamientos que funcionan a velocidades altas o que están sometidos a aceleraciones rápidas o cambios rápidos en el sentido de la carga, las fuerzas inerciales de los elementos rodantes y la fricción en el lubricante pueden tener un efecto perjudicial sobre las condiciones de rodadura en la disposición de rodamientos y pueden hacer que se produzcan movimientos deslizantes dañinos entre los elementos rodantes y los caminos de rodadura. Con el fin de lograr un funcionamiento satisfactorio, los rodamientos deben estar siempre sometidos a una carga mínima determinada. Una regla general empírica indica que los rodamientos de bolas se deben someter a cargas mínimas de 0,01 C y, los de rodillos, a cargas de 0,02 C.
Cálculo de la vida útil con condiciones de funcionamiento variables

En algunas aplicaciones, las condiciones de funcionamiento como la magnitud y el sentido de las cargas, las velocidades, las temperaturas y las condiciones de lubricación cambian continuamente. En estos tipos de aplicaciones, la vida útil de los rodamientos no se puede calcular sin antes reducir el espectro de carga o el ciclo de servicio de la aplicación a una cantidad limitada de casos de carga simplificados.

En el caso de cargas que cambian continuamente, se puede acumular cada nivel de carga diferente y reducir el espectro de carga a un histograma de bloques de cargas constantes (diagrama 1). Cada bloque debe describir un determinado porcentaje o fracción de tiempo durante el funcionamiento. Nótese que las cargas elevadas y normales acortan la vida útil del rodamiento en mayor proporción que las cargas ligeras. Por lo tanto, resulta importante que las cargas de choque y los picos de cargas estén bien representados en el diagrama de cargas, incluso si son relativamente poco frecuentes y están limitados a unas pocas revoluciones.

La carga del rodamiento y las condiciones de funcionamiento se pueden promediar a un valor constante dentro de cada intervalo de trabajo. Se debe incluir también la cantidad de horas de funcionamiento o revoluciones esperada de cada intervalo de trabajo, lo cual muestra la fracción de vida útil 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 L10 1La vida útil del rodamiento en condiciones de funcionamiento variables se puede calcular mediante


donde

L10=vida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de revoluciones]
L10 1, L10 2, ...
 =vidas nominales básicas (con una confiabilidad del 90%) en condiciones constantes 1, 2, ... [millones de revoluciones]
U1, U2, ...=fracción del ciclo de vida en las condiciones 1, 2, ...
Nota: U1 + U2 + ... + Un = 1

El uso de este método de cálculo depende en gran medida de la disponibilidad de diagramas de carga representativos para la aplicación. Nótese que este tipo de historial de carga se puede derivar también de un tipo de aplicación similar.
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