Ejemplo de cálculo

Se deben utilizar dos cojinetes de fricción de material compuesto de PTFE emparejados en el acoplamiento de un sistema de cierre para la puerta de un coche de tranvía.
¿Qué cojinetes de fricción pueden utilizarse en las condiciones de funcionamiento dadas y qué vida nominal básica puede lograrse?
Datos del diseño: 
  • diámetro del pasador d = 20 mm 
  • rugosidad de la superficie del pasador Ra = 0,4 μm
Datos de funcionamiento: 
  • carga radial en el acoplamiento: 
    • durante el cierre 0,8 kN por cojinete de fricción 
    • después de bloquear la puerta cerrada, la carga estática llega a 15 kN por cojinete de fricción 
  • mitad del ángulo de oscilación b = 90° (→ fig. 1)
  • frecuencia de oscilación f = 10 min–1 
  • temperatura de funcionamiento t = 30 °C
En función de las características de diseño, se eligen dos cojinetes de fricción de material compuesto de PTFE PCM 202325 E, que presentan una capacidad de carga dinámica básica C = 39 kN cada uno.

Como una primera comprobación confirma que el tamaño del rodamiento es adecuado (diagrama 1), se calcula la carga específica del rodamiento p en función del factor de carga específico K = 80 para material compuesto de PTFE, mediante la fórmula

p = K F/C
= 80 x 0,8/39 = 1,64 N/mm2


La velocidad de deslizamiento se calcula mediante la fórmula

v = 5,82 x 10–7 d b f
= 5,82 x 10–7 x 20 x 90 x 10 = 0,01 m/s

Estos valores se encuentran dentro del rango I del diagrama pv para rodamientos de material compuesto de PTFE (diagrama 1).

Además, los factores se aplican del modo siguiente:

  • factor de carga c1 = 1,3 (diagrama 2)
  • factor de velocidad c2 = 1 (diagrama 3)
  • factor de temperatura c3 = 1 (diagrama 4)
  • factor de rugosidad de la superficie c4 = 0,6 (diagrama 5)
  • factor para el tipo de carga c5 = 1,5 (porque la carga gira)
  • exponente n = 1 (material compuesto de PTFE) 
  • valor pv = 0,025 que se debe aplicar como
    pv de producto = 1,64 x 0,1 = 0,0164, que es inferior al valor límite de 0,025 para el material compuesto de PTFE

Usando el factor de tipo de rodamiento y material KM = 480 para cojinetes de fricción de material compuesto de PTFE, se puede calcular la vida nominal básica para los cojinetes de fricción elegidos con la fórmula


Gh = c1 c2 c3 c4 c5 KM/(p v)n
Gh = 1,3 x 1 x 1 x 0,6 x 1,5 x 480/0,0251 = 22 500 horas de funcionamiento

Con una frecuencia f = 10 min–1, los ciclos de trabajo ascienden hasta aproximadamente 13,5 millones.
La carga estática de 15 kN se encuentra dentro de la capacidad de carga dinámica C = 39 kN y está muy por debajo de la capacidad de carga estática de C0 = 120 kN.
Por lo tanto, los cojinetes de fricción elegidos satisfacen los requisitos.
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