La carga radial actúa perpendicularmente al eje del eje. La carga axial actúa en paralelo y también se denomina carga de empuje. La diferencia está en la dirección con respecto al eje, no en si la fuerza apunta hacia arriba, abajo o hacia un lado en la página.
Un rodamiento puede soportar carga radial, carga axial o ambas. Su geometría y su disposición de montaje determinan en qué direcciones puede trabajar. Comience por identificar el eje del eje y, a continuación, verifique la carga en cada posición del rodamiento.
Carga radial frente a carga axial: diferencias clave
| Característica | Carga radial | Carga axial |
|---|---|---|
| Dirección | Perpendicular al eje del eje | Paralela al eje del eje |
| Símbolo habitual | Fr | Fa |
| Fuentes típicas | Tracción de una correa, fuerzas de engranajes o peso sobre un eje horizontal | Empuje del impulsor, empuje de engranaje helicoidal o peso sobre un eje vertical |
| Ejemplo sencillo | Una correa que tira a través del eje de una polea | La reacción de un accionamiento por tornillo que empuja a lo largo de su eje |
| Pregunta de selección | ¿Qué rodamiento soporta la reacción radial y cuál es su magnitud? | ¿Qué rodamiento posiciona el eje y debe resistir el empuje en una o en ambas direcciones? |
¿Qué es la carga radial?
La carga radial es el componente de fuerza que actúa en ángulo recto respecto al eje del eje. La tracción de una correa sobre una polea y el peso de un rotor sobre un eje horizontal son fuentes habituales. La carga radial puede existir incluso con el eje detenido; no es otro nombre para la fuerza centrífuga.
En un rodamiento de elementos rodantes, la fuerza se transmite entre los aros a través de los elementos rodantes y de su contacto con las pistas. Bajo carga radial, los elementos rodantes de la zona cargada soportan fuerzas diferentes. No es normal que la carga sea uniforme en toda la circunferencia.
Para un análisis más detallado de las aplicaciones en motores, consulte nuestra guía sobre la carga radial y el dimensionamiento de rodamientos para motores.
¿Qué es la carga axial?
La carga axial, o carga de empuje, actúa a lo largo del eje del eje. Puede empujar o tirar en cualquiera de las dos direcciones. Entre sus fuentes habituales se encuentran el impulsor de una bomba, un engranaje helicoidal, un accionamiento por tornillo y el peso de un conjunto de eje vertical.
La dilatación térmica también puede generar fuerza axial si se restringe la expansión del eje. Una disposición adecuada de rodamiento fijo y rodamiento libre permite el movimiento térmico necesario, en lugar de obligar a ambos apoyos a resistirlo.
Nuestra guía sobre carga axial en rodamientos .
Ejemplos prácticos: identifique primero el eje
| Aplicación | Dirección de la carga | Qué verificar |
|---|---|---|
| Eje de polea horizontal | La tracción de la correa es radial cuando actúa transversalmente sobre el eje | Las fuerzas de la correa, la posición de la polea y la separación entre rodamientos determinan las reacciones en los apoyos. |
| Conjunto de eje vertical | El peso del conjunto actúa axialmente a lo largo del eje | El apoyo de ubicación debe soportar el peso aplicable y el empuje del proceso. |
| Reductor helicoidal | El engrane puede generar componentes radiales y axiales | Calcule las componentes de la fuerza de engrane y determine la dirección del empuje en cada condición de operación. |
| Maza de rueda de vehículo | El peso del vehículo produce carga radial; el paso en curva puede añadir carga axial | Evalúe el caso de carga completo, incluidos los momentos y la transferencia de carga. |
La misma fuerza de gravedad cambia de clasificación cuando varía la orientación del eje. En un eje horizontal, el peso de un rotor centrado actúa radialmente. En un eje vertical, ese peso actúa axialmente. «Vertical» y «axial» no son términos intercambiables.
Rodamientos radiales frente a rodamientos axiales
Un rodamiento radial está diseñado principalmente para cargas perpendiculares a su eje. Un rodamiento de empuje, también denominado rodamiento axial, está diseñado principalmente para cargas aplicadas a lo largo de su eje. Estos nombres describen la dirección principal de la carga; no determinan por sí solos la capacidad de carga completa de cada rodamiento.
Los rodamientos rígidos de bolas estándar pueden admitir cargas radiales y axiales en ambos sentidos. Su carga axial admisible depende del diseño específico y de las condiciones de servicio. Los rodamientos de bolas de empuje convencionales soportan carga axial y no deben seleccionarse para soportar carga radial.
¿Qué rodamientos soportan cargas radiales y axiales?
Utilice la tabla siguiente para acotar la familia de rodamientos. La selección final sigue requiriendo los datos de carga del modelo exacto, los límites de velocidad, la holgura interna o la precarga, los requisitos de lubricación y los detalles de montaje.
| Tipo de rodamiento | Capacidad de carga típica | Limitación importante |
|---|---|---|
| Rodamiento rígido de bolas | Carga radial más carga axial en cualquiera de los dos sentidos | No debe suponerse un porcentaje universal de carga axial admisible respecto de la radial. Los diseños con ranura de llenado requieren especial atención. |
| Rodamiento de bolas de contacto angular de una hilera | Carga radial combinada con carga axial en un solo sentido | El empuje inverso requiere una disposición opuesta adecuada o un diseño de rodamiento diferente. |
| Rodamiento de rodillos cónicos de una hilera | Carga radial combinada con carga axial en un solo sentido | Las disposiciones opuestas permiten soportar el empuje inverso; deben considerarse el ajuste y las fuerzas axiales inducidas. |
| Rodamiento de rodillos cilíndricos | Alta capacidad radial; la capacidad axial varía según el diseño de pestañas | Los diseños N y NU no posicionan el eje axialmente. Las disposiciones NJ y NUP requieren verificación de la carga axial específica del modelo. |
| Rodamiento de bolas de empuje convencional | Solo carga axial | Los diseños unidireccionales y bidireccionales son diferentes. El soporte radial debe proporcionarse por separado. |
| Rodamiento de rodillos a rótula | Cargas radiales y axiales, con capacidad de desalineación | Verifique la relación de carga real y los límites de operación. No es una solución universal para empuje puro. |
«Carga combinada» significa que las fuerzas radial y axial actúan simultáneamente. No implica que sea necesario un rodillo guía combinado. Los rodamientos combinados para guía lineal constituyen una familia de producto específica; muchas disposiciones convencionales de rodamientos también admiten cargas combinadas.
Ejemplo de cálculo: descomposición de una fuerza en dos componentes
Suponga que una fuerza de 1,000 N actúa a 30° respecto del eje del árbol. Se trata de un ejemplo didáctico de descomposición de fuerzas, no de una aplicación medida ni de una recomendación de rodamiento. Con el ángulo medido desde el eje:
Componente axial:Fa = F × cos θ = 1,000 × cos 30° ≈ 866 N
Componente radial:Fr = F × sin θ = 1,000 × sin 30° = 500 N
Estas son componentes de la fuerza aplicada. No constituyen automáticamente las cargas de cada rodamiento. Calcule las reacciones en los apoyos a partir de la ubicación de la fuerza, la separación entre rodamientos, los momentos y la disposición de ubicación. Dos rodamientos no necesariamente comparten ninguna de las dos componentes por igual.
Capacidades de carga y vida útil del rodamiento: qué verificar
La capacidad de carga dinámica básica C y la capacidad de carga estática básica C0 son valores de referencia para distintos cálculos. No constituyen límites generales de carga máxima en servicio. Los catálogos de rodamientos radiales y axiales pueden utilizar subíndices para identificar la dirección de la capacidad nominal. Una capacidad axial no es intercambiable con la carga axial admisible en servicio establecida por el fabricante.
Para muchos rodamientos radiales a elementos rodantes sometidos a carga combinada, la carga dinámica equivalente se calcula mediante P = XFr + YFa. La ecuación aplicable, los factores X e Y y cualquier condición umbral se toman del catálogo del rodamiento específico. No sustituya el resultante vectorial ni suponga que X = Y = 1.
El marco básico de vida nominal está cubierto por ISO 281:2007. La vida nominal básica corresponde a una fiabilidad del 90% bajo los supuestos indicados; no constituye una garantía de vida en servicio. El desgaste, la corrosión y la erosión eléctrica quedan fuera del alcance de ese modelo de vida.
Para distinguir entre las capacidades nominales y las cargas reales, consulte carga estática frente a carga dinámica en rodamientos.
Lista práctica para la selección de rodamientos
Antes de elegir una referencia, confirme estos cinco puntos:
1. Carga en cada apoyo: calcule las reacciones radiales y axiales en régimen normal, durante el arranque, la parada y los picos de carga.
2. Dirección del empuje: determine si se mantiene en un solo sentido, si se invierte o si cambia según el modo de operación.
3. Disposición de posicionamiento: defina qué apoyo fija el eje y en qué punto puede absorberse la dilatación térmica.
4. Condiciones de servicio: verifique la velocidad, la lubricación, la temperatura, la contaminación, la desalineación y la rigidez requerida.
5. Verificación del modelo: compruebe las cargas dinámicas y estáticas equivalentes, los requisitos de vida útil, la carga axial admisible y cualquier requisito de carga mínima.
Para analizar una selección, contáctenos con las dimensiones del eje y del alojamiento, la distancia entre rodamientos, la ubicación de las fuerzas, las direcciones de carga, la velocidad y las condiciones de servicio. Incluya un croquis si la trayectoria de la carga no está clara.
Preguntas frecuentes
¿Una carga axial siempre provoca un desplazamiento axial visible?
No. Un eje correctamente retenido puede soportar fuerza axial sin que se observe un desplazamiento apreciable. El movimiento depende del juego, la rigidez, la precarga y las condiciones de apoyo de la disposición. No debe inferirse la magnitud de la carga solo a partir del movimiento visible.
¿Ambos rodamientos soportan la mitad de la carga axial del eje?
No necesariamente. En una disposición fija y flotante, el apoyo fijo suele absorber el empuje externo. En disposiciones con rodamientos enfrentados, la repartición de la carga depende de la dirección, la rigidez, el juego o la precarga, y la geometría del rodamiento.
¿Una carga de momento es lo mismo que una carga axial?
No. Un momento es un efecto de giro, medido en N·m, mientras que la fuerza axial se mide en N. Una fuerza aplicada con excentricidad genera un momento, por lo que su punto de aplicación es decisivo al calcular las cargas en los apoyos.
¿Una capacidad de carga mayor garantiza una mejor elección de rodamiento?
No. Una capacidad nominal mayor no garantiza la compatibilidad con la dirección de la carga, la velocidad, el espacio de montaje ni la dilatación térmica. Además, algunos rodamientos requieren una carga mínima para asegurar un comportamiento de rodadura satisfactorio. Verifique el conjunto completo de condiciones de servicio.
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