Resumen rápido: para un rodamiento de bolas, la relación básica es L10 = (C/P)^3. Si conoce la carga dinámica equivalente P y la vida útil objetivo L10, la carga dinámica necesaria se calcula con C = P x L10^(1/3). Cuando la duración se da en horas, primero debes convertir las horas en millones de revoluciones con la velocidad de rotación.
Este cálculo se utiliza para la preselección. La elección final también debe considerar la carga axial, la velocidad, la lubricación, la contaminación, los ajustes, el juego interno, la temperatura y el ciclo de trabajo.
Fórmulas básicas
Para un rodamiento de bolas:
L10 = (C/P)^3
Para calcular la carga dinámica necesaria C:
C = P x L10^(1/3)
Si la vida útil objetivo se expresa en horas:
L10 = (60 x n x L10h) / 1.000.000
Entonces:
C = P x [(60 x n x L10h) / 1.000.000]^(1/3)
En estas fórmulas, C es la carga dinámica básica, P es la carga dinámica equivalente, n es la velocidad en rpm y L10h es la vida nominal en horas.
Lo que realmente significa C
La carga dinámica C no es una carga de trabajo máxima. Es un valor de fatiga estandarizado que se utiliza para comparar la capacidad de rotación de un rodamiento. No tiene en cuenta automáticamente el montaje, la grasa, el polvo, el agua, la temperatura, el juego interno o una mala estimación de la carga.
Para los compradores, distribuidores y equipos de servicio OEM, el error más común es leer C como un límite directo. Una referencia puede parecer correcta en el catálogo pero ser demasiado baja si la carga real no se ha convertido a P o si se ha olvidado la carga axial.
Determinar la carga dinámica equivalente P
P es el puente entre la máquina real y el catálogo. Para muchos rodamientos, una forma general es:
P = XFr + YFa
Fr es la carga radial, Fa la carga axial y X/Y son factores elegidos del catálogo según la familia de rodamientos y la relación de carga. Para rodamientos rígidos de bolas, P puede estar cerca de Fr cuando la carga axial es baja. Si Fa/Fr se vuelve importante, debe utilizar los factores del catálogo.
Las cargas axiales pueden provenir de una bomba, engranaje helicoidal, correa, expansión térmica o precarga de montaje. Ignorarlos hace que el cálculo sea demasiado optimista.
Ejemplo sencillo
Supongamos:
| Datos | Valor |
|---|---|
| Carga dinámica equivalente P | 1,5 kN |
| Velocidad n | 1.800 rpm |
| Duración objetivo L10h | 20.000 horas |
Conversión a millones de revoluciones:
L10 = (60 x 1.800 x 20.000) / 1.000.000 = 2.160 millones de revoluciones
Carga dinámica requerida:
C = 1,5 x 2160^(1/3) ≈ 19,4 kN
En este ejemplo, elija un rodamiento cuyo valor C de catálogo exceda aproximadamente 19,4 kN, luego verifique la carga estática C0, el límite de velocidad, la grasa, el juego interno, el ajuste, el cierre, la temperatura y el espacio disponible.
Por qué un buen cálculo aún puede fallar
Un cálculo correcto de C/P no protege al rodamiento contra una mala lubricación. La grasa demasiado espesa, la grasa degradada, el aceite demasiado diluido, la relubricación insuficiente o las altas temperaturas pueden reducir la vida útil.
La contaminación es otro factor importante. Las partículas duras crean hendiduras en las vías y luego puntos de fatiga. El agua puede degradar la grasa, provocar corrosión o reducir la película lubricante.
Los ajustes y el juego interno también son críticos. Un ajuste apretado reduce el juego. Una diferencia de temperatura entre el eje, el aro interior, el aro exterior y el alojamiento puede cambiar aún más el juego en servicio. Muy poco juego aumenta el calor y la precarga; demasiado juego aumenta el ruido y la vibración.
No olvides la carga estática.
La carga dinámica C se refiere a la fatiga rotacional. La carga estática C0 se refiere al riesgo de deformación permanente cuando el rodamiento está parado, muy lento, sufre golpes o está muy cargado. En una máquina con choque, transporte, carga estacionaria o montaje difícil, también es necesario comprobar C0 y la carga estática equivalente P0.
Para cargas axiales mayores, compare también rodamientos de contacto angular o una disposición combinada en lugar de simplemente aumentar el tamaño de un rodamiento radial.
Datos a transmitir para un cálculo
Para verificar la carga dinámica de un rodamiento de bolas, envíe a CXE Bearing:
- referencia actual si existe;
- dimensiones d, D y B;
- carga radial Fr;
- carga axial Fa;
- velocidad en rpm;
- esperanza de vida prevista;
- ciclo de trabajo, choques y variaciones de carga;
- lubricación, temperatura y ambiente;
- ajustes, juego interno y método de montaje;
- tipo de rodamiento considerado: de bolas rígidas, de contacto angular, de acero inoxidable, cerámico híbrido u otro.
Luego, CXE Bearing puede comparar la carga requerida con los rodamientos disponibles, incluidas las familias GCR15, de acero inoxidable, de contacto angular o híbridas de cerámica, según la aplicación.
FAQ
¿La carga dinámica C es la carga máxima?
No. Este es un valor de cálculo de fatiga. La carga real debe convertirse a P antes de utilizar la fórmula de vida.
¿Por qué entra en juego la velocidad?
Porque la duración en horas debe convertirse en número de rondas. A misma carga, un rodamiento rápido acumula más ciclos en menos tiempo.
¿Podemos simplemente usar la fórmula?
No. La fórmula proporciona una base para la selección, pero también se deben verificar la lubricación, la temperatura, la contaminación, el juego interno, los ajustes y la carga estática.