Introducción
¿Por qué un rodamiento de sección constante gira con suavidad antes de la instalación, pero requiere un par claramente mayor después del montaje?
Se trata de una preocupación habitual de ingeniería en mesas rotativas de precisión, articulaciones robóticas, equipos para semiconductores, dispositivos médicos y sistemas compactos de control de movimiento.
Los rodamientos de sección constante, con frecuencia clasificados como rodamientos de sección delgada, mantienen una sección radial fija en un rango de diámetros de agujero dentro de la misma serie dimensional. Su diseño compacto contribuye a reducir el peso y el espacio de montaje. No obstante, sus anillos relativamente delgados también los hacen sensibles a las condiciones de montaje.
Incluso cuando el rodamiento ha sido fabricado correctamente, las variaciones en el ajuste de interferencia del eje, la geometría de la carcasa, la precarga, la lubricación o la temperatura de servicio pueden influir de forma significativa en su par de fricción instalado.
De acuerdo con la guía técnica publicada por Kaydon Bearings, marca del grupo SKF, los rodamientos de sección delgada son especialmente sensibles a los ajustes del eje y de la carcasa, ya que sus anillos pueden adaptarse a la geometría de los componentes circundantes. Un montaje incorrecto puede incrementar la fricción, alterar la holgura interna y afectar el desempeño del rodamiento.
En este artículo se explica cómo se estima el par del rodamiento, qué cambia después de la instalación, cómo medir el par real de funcionamiento y qué información de aplicación debe suministrarse al solicitar una cotización de rodamientos.
Comprender los tres tipos de par
Antes de realizar cualquier cálculo, los ingenieros deben distinguir entre tres magnitudes que con frecuencia se confunden: el par de fricción del rodamiento, el par de salida del motor y el momento de vuelco.
Aunque los tres pueden expresarse en newton-metros (N·m), describen efectos físicos diferentes.
Par de fricción del rodamiento
El par de fricción del rodamiento es la resistencia rotacional generada en el interior de un rodamiento durante el movimiento.
Resulta del contacto de rodadura y deslizamiento, del cizallamiento del lubricante, de la fricción de los sellos y de otros mecanismos internos de resistencia.
El par de fricción del rodamiento incide directamente en:
El consumo de potencia del motor
La resistencia al arranque y al funcionamiento
La generación de calor
La precisión de posicionamiento y la estabilidad del movimiento
Desempeño del control a baja velocidad
Eficiencia global del sistema
En los rodamientos de sección constante de precisión, el par de fricción puede ser un criterio de selección importante, especialmente cuando la aplicación exige un movimiento suave o un sistema de accionamiento de bajo par.
Par de salida del motor
El par de salida del motor es el par que suministra un motor o actuador para accionar un sistema mecánico.
A diferencia del par de fricción del rodamiento, debe considerar todas las cargas relevantes que actúan sobre el tren de transmisión.
Para un sistema rotativo de accionamiento directo, el balance simplificado de pares es:
Un momento de vuelco no es lo mismo que un par de fricción. En cambio, modifica la distribución de carga dentro del rodamiento y puede influir en la tensión de contacto, la deflexión y la fricción.
Un rodamiento de sección delgada y contacto en cuatro puntos puede admitir combinaciones de cargas radiales, axiales y de momento, pero su idoneidad debe verificarse conforme a los límites de aplicación establecidos por el fabricante.
Comparación de las tres magnitudes relacionadas con el par
Parámetro | Significado físico | Finalidad de ingeniería principal |
|---|---|---|
Par de fricción del rodamiento | Resistencia a la rotación dentro del rodamiento | Estimar la resistencia al giro y las pérdidas |
Par de salida del motor | Par suministrado por el sistema de accionamiento | Seleccionar el motor y la transmisión |
Momento de vuelco | Momento externo que tiende a inclinar el soporte | Evaluar la carga del rodamiento, la rigidez y la idoneidad estructural |
Estos parámetros no deben considerarse intercambiables en ningún caso, aunque compartan la misma unidad.
¿Cómo se calcula el par de fricción en un rodamiento de sección constante?
El par de fricción del rodamiento depende de más factores que la carga aplicada y el diámetro del rodamiento.
Para obtener una estimación realista, deben considerarse la mecánica de contacto, la lubricación, los sellos, la velocidad de operación y el estado interno una vez instalado.
Modelo de momento de fricción de SKF
SKF ofrece un modelo de fricción detallado que separa las distintas fuentes de resistencia en los rodamientos de elementos rodantes.
Una formulación publicada por SKF es la siguiente:
Esta formulación muestra por qué el par del rodamiento no puede predecirse con precisión a partir de la sola carga radial. También demuestra que la contribución de cada mecanismo varía según el diseño del rodamiento y las condiciones de operación.
Limitación de ingeniería: el modelo de SKF es una metodología de ingeniería específica del fabricante. Sus coeficientes, los parámetros propios de cada rodamiento y los resultados calculados no deben trasladarse directamente a los rodamientos LILY sin validación. La ecuación se presenta aquí para explicar las fuentes físicas de fricción, no como un cálculo de par ni como un resultado de ensayo publicado por LILY.
Fricción de rodadura
La fricción de rodadura está asociada al paso de los elementos rodantes por contactos cargados, así como a la deformación y al comportamiento de lubricación de dichos contactos.
Su magnitud depende de:
La geometría del rodamiento y el diámetro de la bola
Ángulo de contacto
Distribución interna de la carga
Cargas radiales y axiales
Precarga
Propiedades del lubricante
Velocidad y temperatura de operación
El aumento de la carga efectiva sobre los elementos rodantes suele incrementar la resistencia a la rodadura, aunque la respuesta global del par puede ser más compleja.
Fricción por deslizamiento
La fricción por deslizamiento puede originarse por el deslizamiento relativo dentro de los contactos de rodadura y entre los elementos rodantes y las superficies de la jaula.
La magnitud del deslizamiento depende de la geometría interna del rodamiento, las condiciones de contacto, la carga de operación y la velocidad.
En aplicaciones que exigen un par de giro excepcionalmente bajo, la configuración del rodamiento y las condiciones internas de contacto requieren especial atención.
Fricción de los sellos
Los sellos de contacto pueden introducir resistencia adicional a la rotación.
La fricción de los sellos depende de factores como la geometría del labio, la presión de contacto, el material, la temperatura, la lubricación y la velocidad.
Los protectores sin contacto o los dispositivos de laberinto pueden reducir la resistencia asociada al contacto directo del sello; sin embargo, su capacidad de protección frente a la contaminación y sus características de retención del lubricante difieren de las de los sellos de contacto.
No debe suponerse que un rodamiento con sellos de contacto tenga el mismo par de giro que un rodamiento abierto comparable en el resto de sus características.
Arrastre relacionado con el lubricante
Las pérdidas relacionadas con el lubricante pueden derivarse del cizallamiento del fluido, el batido y otros movimientos del lubricante.
Los parámetros relevantes incluyen:
Viscosidad del aceite base
Formulación de la grasa
Cantidad de grasa de relleno
Método de lubricación
Temperatura de funcionamiento
Velocidad de rotación
Geometría interna del rodamiento
El comportamiento de fricción de los rodamientos lubricados con grasa también puede modificarse durante el rodaje inicial, a medida que la grasa se redistribuye.
Por este motivo, cuando la aplicación exige un control estricto del par, el par de arranque, el par de rodaje inicial y el par de rodaje estabilizado deben evaluarse por separado.
¿Por qué cambia el par del rodamiento después del montaje?
Un rodamiento de sección constante puede presentar baja fricción cuando se ensaya como componente individual, pero ofrecer una mayor resistencia a la rotación después de la instalación.
Esta diferencia no implica necesariamente que el rodamiento presente una avería.
El montaje modifica las condiciones mecánicas de contorno que rodean al rodamiento. En particular, puede alterar la geometría de los aros, la holgura interna, la precarga, la alineación y la distribución de la carga.
Deben analizarse los siguientes factores.
Ajustes de eje y alojamiento
Uno de los factores más importantes es el ajuste entre los aros del rodamiento y sus componentes de acoplamiento.
Un ajuste con interferencia puede deformar un aro delgado del rodamiento y reducir la holgura radial interna.
Si la reducción de la holgura es excesiva, el rodamiento puede adquirir una precarga no deseada, lo que incrementa el par de fricción.
Por el contrario, una holgura excesiva entre un aro del rodamiento y su superficie de montaje puede permitir desplazamientos, fluencia o un apoyo inestable.
Dado que los rodamientos de sección constante tienen aros relativamente flexibles, sus requisitos de montaje pueden diferir de los de los rodamientos rígidos de bolas convencionales.
Kaydon subraya específicamente la importancia de seleccionar ajustes adecuados de eje y alojamiento para evitar que los rodamientos de sección delgada queden radialmente ajustados en exceso después de la instalación.
El ajuste adecuado depende del diseño del rodamiento, de la disposición del aro giratorio, de la dirección de la carga, de los materiales de montaje, de la temperatura y de las recomendaciones dimensionales del fabricante.
Redondez del eje y del alojamiento
Los aros de los rodamientos de sección delgada pueden adaptarse a la forma del eje o del alojamiento.
Si el eje presenta falta de redondez o el alojamiento está deformado, el rodamiento montado puede dejar de conservar la geometría prevista de las pistas de rodadura.
Las posibles consecuencias incluyen:
Carga irregular de los elementos rodantes
Incrementos localizados de la tensión de contacto
Par de fricción más elevado y variable
Mayor vibración
Menor precisión de giro
La deformación del alojamiento también puede deberse a un apriete desigual, una rigidez estructural insuficiente o imprecisiones de mecanizado.
Las recomendaciones de montaje de Kaydon señalan la redondez del eje y del alojamiento, así como la planeidad del asiento del rodamiento, como parámetros críticos de instalación.
Precarga
La precarga es una carga interna aplicada de forma intencionada que reduce o elimina la holgura e incrementa la rigidez del rodamiento.
En aplicaciones de precisión, la precarga puede mejorar la estabilidad posicional y reducir los movimientos no deseados.
Sin embargo, la precarga también incrementa la carga soportada por los contactos de los elementos rodantes.
En consecuencia, una mayor precarga suele dar lugar a un par de fricción más alto.
Esto plantea una importante disyuntiva de diseño:
Una precarga más elevada puede mejorar la rigidez, pero también puede aumentar la fricción, la generación de calor y los requisitos de par del motor.
En aplicaciones sensibles al par, la precarga debe seleccionarse en función de la rigidez requerida y de las cargas de servicio, en lugar de maximizarse de forma innecesaria.
La documentación técnica de Kaydon confirma esta relación entre precarga, rigidez y par de fricción.
Temperatura de servicio y dilatación térmica
La temperatura puede modificar tanto la geometría interna del rodamiento como el comportamiento del lubricante.
Este efecto adquiere especial importancia cuando el eje y el alojamiento se fabrican con materiales que presentan diferentes coeficientes de dilatación térmica.
Por ejemplo, una carcasa de aluminio y los anillos del rodamiento de acero pueden dilatarse a ritmos diferentes.
Esto puede modificar el ajuste efectivo y la holgura interna durante el funcionamiento.
La relación simplificada de dilatación térmica es la siguiente:
Esta ecuación describe la dilatación térmica libre. No permite predecir por sí sola la holgura del rodamiento ya montado, ya que también deben considerarse los componentes restringidos y los gradientes de temperatura.
La temperatura también modifica la viscosidad del lubricante, lo que puede alterar la resistencia asociada al rodamiento, al deslizamiento y al propio lubricante.
Por tanto, un valor de par medido a temperatura ambiente puede no representar el comportamiento del rodamiento a su temperatura real de servicio.
Condiciones de lubricación
Dos rodamientos idénticos pueden presentar distintos pares de fricción cuando se emplean lubricantes diferentes o cantidades de llenado distintas.
Los rodamientos lubricados con grasa pueden presentar una resistencia inicial elevada, especialmente cuando el exceso de grasa debe redistribuirse durante las primeras etapas de funcionamiento.
La lubricación por aceite también influye en el par a través de la viscosidad, la formación de película y la resistencia al arrastre del fluido.
SKF explica que la fricción varía en función de la velocidad y del régimen de lubricación, incluidos la lubricación límite, la lubricación mixta y la lubricación hidrodinámica completa.
Para obtener comparaciones de par significativas, deben controlarse el tipo de lubricante, la viscosidad, la cantidad aplicada y el historial de acondicionamiento.
Retenes y contacto externo
Los retenes pueden constituir una fuente importante de resistencia en conjuntos de rodamientos de bajo par.
El par total de un sistema instalado puede incluir tanto la fricción de los retenes integrados del rodamiento como la de los elementos de sellado externos.
Los ingenieros deben distinguir entre estas contribuciones para evitar un doble cómputo o una atribución incorrecta de la resistencia externa al rodamiento.
Fuerza de apriete y alineación de montaje
Los procedimientos de apriete inadecuados pueden deformar la estructura de soporte del rodamiento.
En los rodamientos de sección delgada, un apriete desigual puede provocar una deformación no uniforme de los anillos y փոփոխaciones en la carga interna.
Las prácticas de montaje recomendadas incluyen el uso de bridas frontales adecuadamente diseñadas, el control de la geometría de la superficie de montaje y el apriete uniforme de los elementos de fijación.
Kaydon recomienda un secuenciado de apriete en patrón de estrella para distribuir la fuerza de sujeción con mayor uniformidad.
¿Cómo influyen el tipo de rodamiento y la configuración de contacto en el par?
Los rodamientos de sección constante están disponibles con diferentes configuraciones internas de contacto.
La configuración adecuada depende de la dirección y la magnitud de las cargas de la aplicación.
Rodamientos de contacto radial — Tipo C
Están destinados principalmente a soportar carga radial. Según el diseño y la holgura interna, también pueden admitir una carga axial limitada. El par depende de la carga real y de la condición de montaje.
Rodamientos de contacto angular — Tipo A
Están diseñados para soportar cargas combinadas con carga axial en una sola dirección por rodamiento. Con frecuencia se montan en pares emparejados o en oposición, donde la precarga y la disposición influyen en el par.
Rodamientos de contacto de cuatro puntos — Tipo X
Pueden soportar combinaciones de carga radial, carga axial bidireccional y momento de vuelco. Su comportamiento de contacto y sus características de fricción difieren de las de los diseños de contacto radial o de contacto angular.
La selección de una configuración de contacto debe basarse en el caso de carga completo de la aplicación, y no únicamente en el par de fricción.
Kaydon señala que, en condiciones comparables, los rodamientos de contacto de cuatro puntos suelen presentar una fricción superior a la de configuraciones equivalentes de contacto radial o angular. Sin embargo, esta no es una comparación numérica universal y no debe utilizarse para predecir el par de un rodamiento LILY Bearing concreto.
¿Qué información se requiere para estimar el par del rodamiento?
Una estimación válida del par requiere información operativa precisa.
La siguiente tabla resume los datos de ingeniería más importantes.
Parámetro | Información requerida |
|---|---|
Dimensiones del rodamiento | Diámetro interior, diámetro exterior, ancho, sección transversal |
Configuración del rodamiento | Radial, de contacto angular o de cuatro puntos |
Carga radial | Fuerza radial mínima, normal y máxima |
Carga axial | Magnitud, dirección e inversión posible |
Momento de vuelco | Magnitud, dirección y variación de la carga |
Velocidad de rotación | RPM mínimas, nominales y máximas |
Ciclo de trabajo | Continuo, intermitente, oscilante o reversible |
Lubricación | Tipo de aceite o grasa, viscosidad, cantidad de llenado y método de aplicación |
Sellado | Abierto, con blindaje, con sello de contacto o con sello externo |
Temperatura | Temperatura ambiente, de servicio y transitoria |
Precarga | Precarga objetivo o juego interno |
Ajuste en el eje | Diámetro nominal, tolerancia y material |
Ajuste en la carcasa | Diámetro del agujero, tolerancia y material |
Geometría | Redondez, cilindricidad, planitud del alojamiento y alineación |
Requisito de par | Par de arranque, de pico, de servicio o máximo admisible |
Condiciones de ensayo | Carga, velocidad, temperatura, montaje y método de medición |
Los datos de entrada incompletos pueden dar lugar a una estimación que no represente el cojinete instalado.
Por ejemplo, un valor de par calculado a partir de la carga radial nominal y la velocidad no puede representar plenamente una aplicación con un momento de vuelco significativo, distorsión de montaje no controlada y una precarga dependiente de la temperatura.
Método práctico paso a paso para estimar el par en rodamientos
Para trabajos de ingeniería preliminar, el siguiente proceso ofrece un enfoque estructurado.
Paso 1: Identificar la geometría del rodamiento y el tipo de contacto
Registre las dimensiones del rodamiento y su configuración interna.
La geometría de contacto del rodamiento determina cómo se distribuyen las cargas aplicadas entre los elementos rodantes.
En el caso de rodamientos de contacto angular montados en pares, incluya la disposición, la separación entre rodamientos y el método de precarga.
Paso 2: Definir el caso de carga completo
Determine la carga radial, la carga axial y el momento de vuelco que actúan sobre el conjunto de rodamientos.
Siempre que sea posible, proporcione los vectores reales de fuerza y sus puntos de aplicación.
La condición de par más exigente no necesariamente coincide con la mayor carga radial por sí sola.
Paso 3: Determinar la condición interna instalada
Revise la holgura nominal o la precarga del rodamiento junto con los ajustes del eje y del alojamiento.
Considere la deformación de los anillos, el ajuste por interferencia y la expansión térmica.
La condición interna una vez instalado puede diferir de forma sustancial de la condición del rodamiento en estado libre.
Paso 4: Definir la lubricación y la velocidad de operación
Especifique el lubricante real y la viscosidad de trabajo.
Utilice la velocidad y la temperatura de operación previstas, no solo los valores máximos de catálogo.
Cuando corresponda, calcule varios puntos de operación para reflejar el comportamiento a baja y alta velocidad.
Paso 5: Estimar las contribuciones de fricción
Cuando esté disponible, utilice un modelo de fricción validado y específico para rodamientos.
Como criterio de cálculo de ingeniería:
Esta expresión simplificada identifica los principales mecanismos de resistencia. No sustituye a un modelo validado, con la mecánica de contacto y las correcciones de servicio correspondientes.
La metodología detallada de SKF puede utilizarse para comprender la estructura de un modelo de fricción, pero los coeficientes específicos de SKF no deben presentarse como datos de producto de LILY Bearing.
Paso 6: Calcular la pérdida de potencia
Una vez estimado el par de fricción, puede calcularse la pérdida de potencia por rotación:
Esto significa que aproximadamente 6.28 W de potencia mecánica se disipan a través de la resistencia rotacional modelada.
Se trata únicamente de un cálculo ilustrativo. El valor de par de 0.20 N·m es supuesto y no constituye un valor medido ni garantizado para ningún rodamiento LILY Bearing.
Paso 7: Revisar la estimación con el proveedor
Antes de utilizar el valor estimado para la selección final del motor o para los criterios de aceptación, solicite una revisión técnica al proveedor del rodamiento.
El proveedor debe confirmar si la configuración propuesta del rodamiento y las condiciones de montaje son adecuadas para la aplicación.
¿Cómo se puede medir el par de un rodamiento después del montaje?
La forma más fiable de determinar el par de fricción en servicio es medirlo bajo condiciones de operación controladas y representativas.
No obstante, el método de ensayo debe seleccionarse con criterio.
Medición del par de arranque
El par de arranque describe el par necesario para iniciar la rotación desde reposo.
Una configuración de ensayo adecuada puede utilizar un transductor de par calibrado o una fuerza controlada aplicada a un radio conocido.
Al utilizar una medición de fuerza tangencial:
Para obtener resultados precisos, la medición debe excluir, o bien considerar por separado, la resistencia del utillaje y otras cargas externas.
El par de arranque debe registrarse con una temperatura definida, un tiempo de reposo determinado, unas condiciones de lubricación establecidas y un sentido de giro específico.
El valor máximo de despegue no debe confundirse con el par de funcionamiento estabilizado.
Medición del par de funcionamiento
El par de funcionamiento se mide mientras el rodamiento gira a una velocidad definida.
Una configuración de ensayo típica incluye:
Una fuente de accionamiento controlada
Un transductor de par calibrado
Un dispositivo de montaje representativo del rodamiento
Una disposición de carga radial y axial definida
Supervisión de la temperatura
Medición de velocidad y adquisición de datos
El par medido puede fluctuar durante la rotación.
Por lo tanto, los parámetros de reporte útiles incluyen el par medio, el par máximo, el par mínimo y la variación del par durante un intervalo definido.
Ensayo de par en estado libre frente a condición instalada
Para identificar el efecto del montaje, compare el rodamiento en dos condiciones.
Condición de ensayo | Propósito |
|---|---|
Ensayo del rodamiento en estado libre | Establecer una referencia controlada antes de la instalación final |
Ensayo del rodamiento instalado | Evaluar el par después del ajuste, el apriete y la alineación |
Ensayo de operación con carga | Evaluar el par bajo cargas representativas de la aplicación |
Ensayo condicionado por temperatura | Evaluar el par a las temperaturas de funcionamiento especificadas |
Un ensayo en estado libre sigue requiriendo un dispositivo de sujeción controlado que soporte el rodamiento sin introducir deformaciones no controladas ni resistencias parásitas.
Para aislar el efecto del montaje, las demás variables de ensayo deben mantenerse constantes.
Secuencia de ensayo recomendada
Inspeccionar el rodamiento y los componentes de montaje Registrar las dimensiones, el estado superficial y la geometría. |
|---|
Medir el par de referencia Utilizar un dispositivo de sujeción controlado y una lubricación, velocidad y temperatura definidas. |
Instale el rodamiento Siga los ajustes recomendados, la secuencia de apriete y el procedimiento de precarga aprobados. |
Mida el par instalado Repita las condiciones de ensayo de referencia siempre que sea posible. |
Aplique cargas representativas Mida el par en condiciones de carga radial, axial y de momento. |
Repita a las temperaturas especificadas Deje que el conjunto alcance la condición térmica definida. |
Documente los resultados Registre el par de arranque, el par en régimen, la variación y la incertidumbre de medición. |
Un plan de ensayo controlado también debe definir el sentido de giro, la aceleración, el tiempo de permanencia, el procedimiento de rodaje, la frecuencia de muestreo y si el par comunicado corresponde a un valor máximo o promedio.
La corriente del motor, por sí sola, suele ser insuficiente para determinar el par de fricción del rodamiento, salvo que el motor y la transmisión hayan sido calibrados adecuadamente y se hayan considerado otras pérdidas.
¿Por qué pueden ser diferentes el par de arranque y el par en régimen?
El par de arranque y el par en régimen describen estados de funcionamiento distintos.
En reposo, la distribución del lubricante y las condiciones de contacto difieren de las que se presentan durante la rotación continua.
Una vez que comienza la rotación, se forman películas de lubricante y la grasa puede redistribuirse.
Como resultado, el par puede variar durante la transición del reposo al funcionamiento estable.
El modelo de fricción de SKF analiza distintos regímenes de lubricación y su relación con la velocidad de giro y la viscosidad. También especifica las condiciones en las que son aplicables sus cálculos de referencia.
En el caso de la lubricación con grasa, el documento de SKF citado identifica las condiciones de funcionamiento en régimen estable como un supuesto importante.
Por tanto, un modelo en régimen estable no debe emplearse automáticamente para predecir el par de arranque en frío ni el batido inicial de la grasa.
En aplicaciones como articulaciones robóticas y sistemas de posicionamiento de alta precisión, los ingenieros deben considerar:
Par de arranque tras un periodo de reposo definido
Par en régimen a la velocidad mínima de funcionamiento
Par en régimen a velocidad nominal
Par máximo durante la aceleración
Par tras la estabilización térmica
Variación del par durante la inversión de giro o la oscilación
Un único valor de par puede no describir de manera suficiente el comportamiento del rodamiento.
Diagnóstico de par excesivo después del montaje
Cuando el par en servicio supera lo previsto, los ingenieros deben analizar el sistema de forma sistemática en lugar de sustituir el rodamiento de inmediato.
Síntoma observado | Posible causa | Investigación recomendada |
|---|---|---|
El par aumenta inmediatamente después del montaje | Interferencia excesiva o deformación por apriete | Verificar los ajustes y la geometría del eje y del alojamiento |
El par aumenta después del ajuste de precarga | Precarga excesiva | Comprobar el procedimiento de ajuste de la precarga |
El par varía periódicamente durante la rotación | Deformación del aro, descentramiento o error de alineación | Mida la geometría y la variación del par |
El par es inicialmente elevado y luego disminuye | Redistribución de la grasa o efectos de asentamiento | Revise el lubricante y el historial de ensayo |
El par aumenta a medida que cambia la temperatura | Variaciones del ajuste por efecto térmico o comportamiento del lubricante | Mida las temperaturas y evalúe la dilatación |
El par es mayor con los retenes instalados | Resistencia de contacto del retén | Compare las configuraciones de sellado aprobadas |
El par aumenta bajo carga de momento | Modificación de la distribución de carga en los elementos rodantes | Revise los vectores de carga y la configuración del rodamiento |
El par es inconsistente entre conjuntos | Variaciones en los ajustes, la precarga, el apriete o el montaje del ensayo | Estandarice los procedimientos de montaje y ensayo |
Estas son posibilidades de diagnóstico, no diagnósticos definitivos de falla.
En los rodamientos de sección delgada, la geometría del eje y del alojamiento debe verificarse desde etapas tempranas, ya que la deformación del aro puede afectar de forma significativa el comportamiento en servicio.
¿Qué debe verificarse con el proveedor del rodamiento?
Una estimación de ingeniería resulta útil para la selección inicial, pero no debe considerarse un valor garantizado de par una vez instalado.
El enfoque más eficaz consiste en verificar la aplicación siguiendo una secuencia definida.
En primer lugar: confirme la idoneidad del rodamiento.
Verifique las dimensiones del rodamiento, el tipo de contacto, la capacidad de carga, la capacidad de velocidad y la compatibilidad básica con la aplicación.
En segundo lugar: revise las condiciones internas una vez instalado.
Confirme los ajustes del eje y del alojamiento, los materiales, las temperaturas de operación, la holgura interna, la precarga y la geometría de montaje.
En tercer lugar: revise la estimación preliminar del par.
Identifique la metodología de cálculo, los supuestos, los datos faltantes y la incertidumbre prevista.
En cuarto lugar: defina un método de ensayo representativo.
Acuerde el equipo de medición, el dispositivo de ensayo, las condiciones de operación y los requisitos de reporte.
Por último: establezca los criterios de aceptación.
Determine si se requiere par máximo de arranque, par medio en régimen, ondulación de par u otra característica medible.
Cuando sea necesario un límite de par garantizado, el proveedor y el cliente deben acordar el método de aceptación antes de formalizar el pedido.
Esto resulta especialmente importante en rodamientos personalizados y en aplicaciones con exigentes requisitos de control de movimiento.
Preguntas frecuentes sobre el par en rodamientos de sección constante
P1. ¿Por qué un rodamiento de sección constante ofrece mayor resistencia al giro después del montaje?
Las áreas que conviene revisar con mayor frecuencia son los ajustes del eje y del alojamiento, la deformación de montaje, la precarga no intencionada y las variaciones de alineación. Como los rodamientos de sección constante tienen anillos delgados, su geometría interna puede ser sensible a la estructura circundante.
P2. ¿Puede calcularse el par de fricción del rodamiento utilizando únicamente la carga radial y la velocidad de giro?
No de forma fiable en una aplicación de precisión. La lubricación, los sellos, la geometría del rodamiento, la carga axial, la precarga, la temperatura y las condiciones de montaje pueden influir en el par. Un cálculo simplificado puede ser útil para una evaluación inicial, pero no debe considerarse una garantía del par una vez instalado.
P3. ¿El aumento de la precarga incrementa siempre el par de fricción del rodamiento?
Por lo general, al aumentar la precarga se incrementan la carga de contacto y el par de fricción; sin embargo, la relación exacta depende de la geometría del rodamiento, la lubricación, la temperatura y las condiciones de operación. La precarga debe optimizarse en conjunto con los requisitos de rigidez y vida útil.
P4. ¿El momento de vuelco es lo mismo que el par de fricción del rodamiento?
No. El momento de vuelco es una carga externa que tiende a inclinar el conjunto del rodamiento. El par de fricción del rodamiento es la resistencia al giro. El momento de vuelco puede influir indirectamente en la fricción al modificar la distribución interna de la carga.
P5. ¿Pueden utilizarse los coeficientes de fricción de los rodamientos SKF para los rodamientos LILY Bearing?
Los modelos publicados por SKF pueden tomarse como referencias de ingeniería profesional, pero no debe suponerse que sus coeficientes y resultados específicos sean aplicables a los rodamientos LILY Bearing. Los cálculos de un producto concreto requieren la información de diseño correspondiente y su validación.
P6. ¿Debe medirse el par del rodamiento antes o después del montaje?
Ambas mediciones pueden ser valiosas. Una medición controlada antes de la instalación proporciona una referencia de base, mientras que la prueba con el rodamiento montado permite evaluar los efectos de los ajustes, la precarga, el apriete y la estructura circundante. En aplicaciones críticas, se recomienda ensayar bajo cargas y temperaturas representativas.
P7. ¿Cómo pueden los ingenieros reducir un par excesivo en un rodamiento ya instalado?
Entre las medidas posibles figuran corregir la geometría del eje y del alojamiento, revisar los ajustes, optimizar la precarga, seleccionar una lubricación adecuada y evitar una resistencia de contacto innecesaria en los sellos. Cualquier cambio debe evaluarse en función de los requisitos de vida útil del rodamiento, rigidez, precisión y protección frente a la contaminación.
P8. ¿Cuál es la mejor forma de especificar un rodamiento de sección constante de bajo par?
Defina un requisito de par medible junto con las condiciones exactas de operación y ensayo. Por ejemplo, especifique el par de funcionamiento máximo admisible a una velocidad, temperatura, carga, condición de lubricación y precarga montada determinadas.
Un límite de par sin condiciones de ensayo definidas es difícil de verificar de forma consistente.
Conclusión: El par en servicio es más importante que el par en estado libre por sí solo
El cálculo del par en rodamientos de sección constante exige algo más que seleccionar un coeficiente y multiplicarlo por una carga aplicada.
El par de fricción en montaje depende de la geometría del rodamiento, la distribución de cargas, la lubricación, los sellos, la precarga, la temperatura de operación y las condiciones mecánicas impuestas por el eje y el alojamiento.
Dado que los rodamientos de sección constante tienen anillos relativamente delgados, la calidad del montaje puede influir de forma considerable en su comportamiento rotacional.
Para obtener resultados de ingeniería fiables, el enfoque recomendado es:
1. Distinguir el par de fricción del rodamiento del par de salida del motor y del momento de vuelco.
2. Establecer por completo las condiciones de carga y velocidad de operación.
3. Evaluar los efectos de los ajustes de montaje, la precarga, la temperatura, la lubricación y el sellado.
4. Utilice un método de cálculo específico para rodamientos adecuado para la estimación preliminar.
5. Mida el par de arranque y el par en régimen en condiciones controladas y representativas.
6. Confirme con el proveedor del rodamiento la idoneidad de la aplicación y los criterios de aceptación.
Para los ingenieros que seleccionan rodamientos de sección constante para robótica, maquinaria de precisión, automatización u otras aplicaciones exigentes, la cuestión clave no es solo cuánto par genera el rodamiento antes del montaje, sino cuál será la resistencia a la rotación del conjunto completo en condiciones reales de servicio.
Solicite asistencia técnica a LILY Bearing
La selección del rodamiento de sección constante adecuado exige equilibrar la capacidad de carga, la rigidez, la precisión de giro, el par de fricción y los requisitos de montaje.
Puede ponerse en contacto con LILY Bearing para analizar la selección del rodamiento y los requisitos de la aplicación. Al solicitar una cotización, facilite las dimensiones del rodamiento, las condiciones de carga, la velocidad de operación, los detalles de montaje, los requisitos de lubricación y los límites de par objetivo.
Una consulta técnica completa ayuda a تعیینinar qué configuraciones de rodamiento y qué requisitos de verificación deben revisarse antes de la selección final.
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