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 los siguientes enfoques: 

  • Si tiene experiencia con las condiciones de funcionamiento relacionadas con la lubricación y la contaminación, y sabe que las condiciones en las que trabaja no tienen un efecto drástico en la vida útil de sus rodamientos, utilice el cálculo de vida nominal básica. 
  • En la mayor parte de los demás casos, utilice la vida nominal SKF. 
  • Sin embargo, para los rodamientos híbridos, utilice el Modelo generalizado de cálculo de vida útil de rodamientos (Generalized Bearing Life Model, GBLM) de SKF. 
¿Qué es la vida nominal y por qué utilizarla?
La vida a fatiga de un rodamiento individual es el número de revoluciones (o el número de horas de funcionamiento a velocidad constante) que funciona el rodamiento antes de que aparezca el primer signo de fatiga del metal (fatiga por contacto de rodadura [rolling contact fatigue, RCF] o descascarillado) en uno de sus aros o elementos rodantes. Tanto las pruebas de laboratorio como la experiencia práctica muestran variaciones considerables en la vida a fatiga de rodamientos idénticos que funcionan en condiciones idénticas.

Cuando se desea evitar fallas por fatiga del rodamiento antes de que la aplicación alcance la vida útil deseada, se puede utilizar un enfoque estadístico para determinar el tamaño del rodamiento. La vida nominal L10 es la vida a fatiga alcanzada o superada por el 90% de los rodamientos idénticos de un grupo suficientemente representativo, que funciona en condiciones idénticas.

La vida nominal L10 es una herramienta probada y eficaz que se puede utilizar para determinar el tamaño adecuado de un rodamiento para evitar fallas por fatiga. Compare la vida nominal calculada con las expectativas de vida útil de la aplicación del rodamiento. Puede utilizar su experiencia de selecciones anteriores, si está disponible, o aplicar las directrices relativas a la vida especificada de diversas aplicaciones de rodamientos que se indican en la tabla 1 y la tabla 2.
Vida nominal básica
Si considera únicamente la carga y la velocidad, puede utilizar la vida nominal básica, L10.

La vida nominal de un rodamiento según la norma ISO 281 es

Basic rating life
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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 SKF (con una confiabilidad del 90%) [horas de funcionamiento]
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 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 aSKF tiene en cuenta las condiciones de lubricación (→ 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, mediante

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
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 estos 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.

Modelo generalizado de cálculo de vida útil de rodamientos de SKF
El Modelo generalizado de cálculo de vida útil de rodamientos (Generalized Bearing Life Model, GBLM) de SKF permite predecir la vida nominal de los rodamientos y las condiciones de funcionamiento, que no están cubiertas por otros modelos de vida nominal de los rodamientos. El GBLM de SKF separa los modos de falla en la superficie y debajo de ella (fig. 1). El modelo evalúa la fatiga superficial con modelos avanzados de tribología, y la fatiga en la subsuperficie con un modelo clásico de contacto rodante herciano. Incluye los efectos de la lubricación, la contaminación y las propiedades de la superficie del camino de rodadura, que influyen en la distribución de la tensión en el área de contacto de rodadura.

La representación matemática general utilizada para calcular la vida nominal es:

SKF GBLM

donde
LnGM vida nominal (con un 100 – n1) % de confiabilidad) basada en el GBLM de SKF [millones de revoluciones]
a1factor de ajuste de la vida útil para mayor confiabilidad (tabla 3, valores según la norma ISO 281)
L10.supvida nominal de la superficie (con un 90% de confiabilidad) basada en el GBLM de SKF [millones de revoluciones]
L10.sub
vida nominal de la subsuperficie (con un 90% de confiabilidad) basada en el GBLM de SKF [millones de revoluciones]
econstante matemática: aprox. 2 718

El GBLM de SKF está disponible para rodamientos híbridos. Puede utilizar SKF Bearing Select para calcular la vida nominal de los rodamientos basándose en el GBLM de SKF.


1) El factor n representa la probabilidad de falla, que es la diferencia entre la confiabilidad requerida y el 100%.
Cálculo de la vida útil del rodamiento con condiciones de funcionamiento variables

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, ...vidas nominales SKF (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, ...
U1 + 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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