TIPOS DE CARGA

Ante la necesidad de trabajar con estos elementos, es recomendable que se adquiera un catalogo de rodamientos de la marca que prefiera para conocer la numeración y dimensiones del rodamiento que desea indicar. En ese catalogo aparecen además valores de resistencia mecánica que son la base para los cálculos de vida útil. Estos valores ha sido obtenidos en bancos de prueba realizando numerosos ensayos y son los siguientes:    Capacidad de carga estática: C0 (fuerza)  Capacidad de carga dinámica: C (fuerza)  Velocidad nominal: V (r.p.m.)  Carga límite de fatiga: Pu (fuerza)

La falla principal de los rodamientos es la fatiga superficial en las pistas de rodadura y en los elementos rodantes. Esta falla se basa en las fórmulas de esfuerzo de contacto ( Hertz ). Se han desarrollado cálculos avanzados para estimar la magnitud de estas fuerzas y por otra parte se han desarrollado materiales que soporten estas cargas logrando prolongar la vida útil. En la figura, se aprecia la falla por fatiga superficial en la pista de rodadura del aro interior de un rodamiento radial, esta falla provoca la aparición de escamas que se separan dañando la zona de rodadura. La razón para este tipo de falla se explica evaluando las fórmulas de esfuerzo de contacto, que entregan valores altos bajo la superficie de rodadura provocando la aparición y propagación de fisuras que terminan por cortar la capa superficial de la pista.

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( VIDA UTIL)

 

El cálculo de la vida útil es dependiente del rodamiento en particular, esto lo convierte en un cálculo iterativo en el cual se escoge un rodamiento y se comprueba su vida útil, si el resultado es satisfactorio, la selección ha terminado, pero si la vida es menor o muy mayor de lo recomendado debe escogerse otro rodamiento y recalcular la vida.

Las tablas siguientes entregan recomendaciones para la vida útil que debería tener un rodamiento para las aplicaciones que se detallan, este es el punto de partida.

Guía de valores requeridos de vida nominal L10h para diferentes clases de máquinas
Clases de máquinas	L10h  horas de servicio
Electrodomésticos, máquinas agrícolas, instrumentos, aparatos para uso médico.	300 a 3 000
Máquinas usadas intermitente o por cortos períodos :  Máquinas-herramienta portátiles, aparatos elevadores para talleres, máquinas para la construcción.	3 000 a 8 000
Máquinas para trabajar con alta fiabilidad de funcionamiento por cortos períodos o intermitentemente :  Ascensores, grúas para mercancías embaladas.	8 000 a 1 2000
Máquinas para 8 horas de trabajo diario no totalmente utilizadas :  Transmisiones por engranajes para uso general, motores eléctricos para uso industrial, machacadoras giratorias.	10 000 a 25 000
Máquinas para 8 horas de trabajo diario totalmente utilizadas :  Máquinas-herramientas, máquinas para trabajar la madera, máquinas para la industria mecánica general, grúas para materiales a granel, ventiladores, cintas transportadoras, equipo de imprenta, separadores y centrífugas.	20 000 a 30 000
Máquinas para trabajo continuo, 24 horas al día :  Cajas de engranajes para laminadores, maquinaria eléctrica de tamaño medio, compresores, tornos de extracción para minas, bombas, maquinaria textil.	40 000 a 50 000
Maquinaria para abastecimiento de agua, hornos giratorios, máquinas cableadoras, maquinaria de propulsión para trasatlánticos.	60 000 a 100 000
Maquinaria eléctrica de gran tamaño, centrales eléctricas, ventiladores y bombas para minas, rodamientos para la línea de eje de transatlánticos.	» 100 000

Fuente: Catálogo General SKF

Guía de valores requeridos de vida nominal L10s para vehículos de carretera y ferroviarios
Tipo de vehículo	L10s  millones de km
Rodamientos de cubo de rueda para vehículos de carretera :
Automóviles	0,3
Camiones y autobuses	0,6
Rodamientos para cajas de grasa en vehículos ferroviarios :
Vagones de mercancías (según especificación UIC).	0,8
Material móvil de cercanías, tranvías.	1,5
Coches de pasajeros para grandes líneas.	3
Coches automotores para grandes líneas.	3 a 4
Locomotoras eléctricas y diesel para grandes líneas	de 3 a 5

Fuente: Catálogo General SKF

Una vez ubicada la vida sugerida, se procede a escoger un rodamiento del catálogo considerando el tipo de carga a soportar y las limitaciones dimensionales del problema. Una vez ubicados algunos candidatos se extraen los valores de C, P_u, D y d. De las condiciones del problema se obtienen el tipo de aceite utilizado, la temperatura de operación, la velocidad del eje, la fiabilidad requerida y el grado de contaminación. Con estos valores se procede a realizar los cálculos que a continuación se detallan.

En particular, la carga equivalente sobre el rodamiento se obtiene de fórmulas como la siguiente:

P = X F_r + Y F_a 

Donde: 

F_r es la carga radial que se aplica sobre el rodamiento 
F_a es la carga axial que se aplica sobre el rodamiento 
X e Y son valores adimensionales que varían para cada tipo de rodamiento.

Por ejemplo, en la tabla siguiente se muestran los valores de estas variables para el caso de rodamientos radiales de bolas con juego normal. Para el cálculo de otro tipo de rodamiento debe consultarse el catálogo de rodamientos en el capítulo correspondiente,  para obtener los valores de: e, Y , X.

Factores para el cálculo de los rodamientos rígidos de una hilera de bolas
Juego Normal
Fa/C0	e	X	Y
0,025	0,22	0,56	2
0,04	0,24	0,56	1,8
0,07	0,27	0,56	1,6
0,13	0,31	0,56	1,4
0,25	0,37	0,56	1,2
0,5	0,44	0,56	1

Fuente: Catálogo General SKF

Se desarrollaran tres fórmulas para la vida útil: Vida Nominal [L₁₀]; Vida Nominal Ajustada [L_na] y Vida Nominal Ajustada SKF [L_naa].

1. Vida Nominal:

L₁₀ = ( C / P )^p

Donde:

L₁₀ es la vida estimada en millones de revoluciones 
C es la capacidad de carga dinámica 
P es la carga equivalente sobre el rodamiento, se calcula en función de las cargas radiales y axiales que afectan al rodamiento su fórmula depende del tipo de rodamiento a utilizar 
p es 3 para los rodamientos de bolas y 10/3 para los rodamientos de rodillos

La vida nominal puede expresarse en otras unidades mas adecuadas al problema que se analiza, de esta forma se tiene:

L_10h = ( 1000000 / 60 n ) L₁₀ 

Donde:

L_10h es la vida estimada en horas de funcionamiento 
n es la velocidad del eje en r.p.m.

 

L_10s = ( p D / 1000 )

Donde:

L_10s es la vida estimada en millones kilómetros recorridos 
D es el diámetro de las ruedas en metros