En el área compleja de maquinaria y rodamientos, comprender la capacidad de carga de los rodamientos es esencial para la operación eficiente y la durabilidad a largo plazo de la maquinaria. Las cargas de rodamiento incorrectas pueden conducir a fallas catastróficas, riesgos de seguridad, tiempo de inactividad costoso, etc. Muy poca carga de rodamiento puede conducir a una falla temprana, tiempo de inactividad, reparación y riesgos de seguridad, mientras que demasiada carga puede provocar sobrecalentamiento, desgaste y un uso de energía.
Por lo tanto, cuando las personas seleccionan los rodamientos, es muy necesario considerar el impacto del tamaño de la carga del rodamiento en la vida útil y el rendimiento de acuerdo con las condiciones de trabajo específicas del equipo mecánico y asegurarse de que el rodamiento pueda soportar la carga radial y axial correspondiente.
Luego, Compañía de rodamientos LNB profundizará e introducirá el conocimiento básico de las cargas de rodamiento en detalle para ayudar a los clientes a elegir mejor los rodamientos correctos.
¿Cuál es la carga de rodamiento?
1. Definición de carga de rodamiento
La carga del rodamiento es la fuerza o la presión que actúa sobre el rodamiento. Específicamente, es la fuerza que a través de algunos o todos los elementos rodantes transmiten de un anillo de rodamiento a otro anillo de rodamiento en general, la carga actuará primero en el eje, luego se transmitirá al anillo interno del rodamiento y finalmente alcanzará el anillo externo.
Los rodamientos pueden soportar varias cargas, incluidas cargas radiales, cargas axiales, cargas compuestas, cargas centrífugas, etc. Los dos tipos más comunes son cargas radiales y cargas axiales, que también son el foco de este artículo.
Muchos factores pueden influir en la magnitud y la dirección de la carga, como la velocidad del equipo, el peso del equipo, la aceleración y la desaceleración del equipo, el choque y la vibración del equipo, etc. Además, la temperatura y la lubricación, la alineación inadecuada, la instalación o el mantenimiento también pueden afectar el estado de carga del rodamiento.
2. Tipos de cargas de rodamiento
(1) carga radial
La carga radial es una carga que es perpendicular al eje del rodamiento, actúa sobre el anillo exterior del rodamiento. Los rodamientos de carga radial están diseñados para manejar las fuerzas externas que actúan sobre el equipo mientras gira. Estas fuerzas pueden provenir del peso del equipo mismo o las presiones externas que empujan desde los lados.
(2) Carga axial
La carga axial, también conocida como carga de empuje, es una carga que actúa a lo largo del eje del rodamiento. Los cojinetes de carga axial se usan principalmente para transportar el empuje causados por las fuerzas axiales.
(3) Carga compuesta
La carga compuesta es una combinación de carga radial y carga axial. En condiciones de trabajo reales, muchos rodamientos deben tener cargas en múltiples direcciones.
(4) Carga dinámica
La carga dinámica significa una carga que cambia con la frecuencia de rotación o vibración. En general, la carga del rodamiento siempre cambia con el tiempo durante el movimiento.
(5) Carga estática
La carga estática proviene principalmente del peso del equipo mismo o la presión estática. La carga estática es la carga del rodamiento cuando está estacionaria y no en movimiento.
(6) Carga de impacto
La carga de impacto se refiere a una gran carga que de repente se aplica en un corto período de tiempo. Los rodamientos de carga de impacto generalmente tienen altos requisitos para que los materiales y estructuras de los rodamientos para hacer frente a las fuerzas de impacto que cambian rápidamente.
(7) Carga centrífuga
La carga centrífuga se refiere al empuje hacia afuera generado por rotación. Cuando el anillo interno gira los elementos rodantes, se mueven tangencialmente en un camino recto, pero el anillo exterior debe obligarlos a seguir el arco del rodamiento. Esta interacción produce cargas radiales centrífugas. La velocidad máxima de la aplicación a veces está limitada por las fuertes cargas centrífugas que genera.
3. Cálculo de cargas de rodamientos
Por lo general, las personas pueden calcular la capacidad de carga de rodamientos a través de métodos que incluyen catálogos de fabricantes de cojinetes, calculadoras en línea, análisis de elementos finitos (FEA), etc. Para el proceso de selección de cojinetes, el cálculo de las cargas de rodamientos es una parte importante. El cálculo de carga correcto puede garantizar que el rodamiento tenga suficiente vida útil y confiabilidad en uso.
¿Qué es la carga radial?
1. Definición de carga radial
La carga radial es uno de los tipos de carga de cojinetes comunes. En términos generales, es una fuerza ortogonal al eje rotacional de los rodamientos, que generalmente actúa en el centro de los anillos internos y externos del rodamiento. Bajo carga radial, los anillos internos y externos de un rodamiento se mueven entre sí, lo que conduce a fricción rodante o fricción deslizante dentro de los rodamientos.
Durante el proceso de soportar una carga radial, los elementos rodantes llevarán la fuerza desde el lado. En ese caso, puede conducir a la flexión, deformación o desplazamiento. A medida que aumenta la carga radial, también lo hace el estrés en puntos particulares. Si la fuerza es demasiado grande, acelerará el desgaste y la fatiga de los rodamientos, aumentando posibles fallas o daños a los rodamientos.
Por lo tanto, al diseñar y trabajar con los rodamientos, se debe prestar gran atención a la magnitud y distribución de la carga radial. La selección correcta del tipo de rodamiento para adaptarse a cualquier carga dada puede ayudar a garantizar que la maquinaria y el equipo funcionen de manera confiable y suave.
2. Aplicación de carga radial
La carga radial generalmente se usa en el diseño y el funcionamiento de las piezas giratorias, que tiene una aplicación importante en muchos equipos mecánicos.
Por ejemplo, las ruedas para automóviles, los ejes de las máquinas, los motores y los generadores, las cajas de cambios, los sistemas transportadores, los sistemas de suspensión de vehículos, etc. El control de las cargas radiales en estos sistemas juega un papel clave en la mejora del rendimiento del equipo y la vida útil del servicio.
3. Cálculo de carga radial
Permiten que las partes giratorias o móviles funcionen suavemente y con el control. Para asegurarse de que los rodamientos duren y funcionen de manera confiable, es importante calcular las cargas que manejarán con precisión. Obtener este derecho ayuda a prevenir un desgaste o falla prematuro, manteniendo la maquinaria funcionando de manera eficiente.
Las siguientes son las fórmulas básicas para calcular las cargas radiales en los rodamientos:
F_R = P_R + F_A
Nota:
F_r es la carga radial (N o LBF)
P_r es la carga radial pura (N o LBF)
F_A es la carga axial (N o LBF)
Tenga en cuenta que en algunos casos, es posible que se deben considerar otros factores al calcular las cargas radiales, como las cargas dinámicas, las cargas estáticas y las cargas de momento.
4. Tipos de rodamiento adecuados para la carga radial
Rodamientos de bolas de ranura profunda
Rodamientos de bolas de contacto angular
Rodamientos de bolas autoalineantes
Rodamientos de rodillos cilíndricos
Rodamientos de aguja
Rodamientos de rodillos esféricos
Rodamientos de sección delgada
¿Qué es la carga axial?
1. Definición de carga axial
La carga axial, también conocida como carga de empuje o carga paralela, es una fuerza que actúa paralela al eje. Actúa sobre el anillo interno y exterior del rodamiento. La carga axial generalmente resulta del empuje o la tensión. Esta fuerza puede ser unidireccional o bidireccional. En palabras simples, la carga axial es una fuerza aplicada a lo largo del centro o eje de algo.
La carga axial se transmite mediante pistas de carreras y elementos rodantes del rodamiento. La distribución de carga axial debe equilibrarse para el máximo rendimiento y la vida útil del servicio desde el rodamiento. Idealmente, la transferencia de fuerza de las cargas axiales se distribuye uniformemente entre todos los elementos rodantes, ejerciendo así una distribución de carga equilibrada, minimizando así el desgaste y la maximización de la eficiencia del rodamiento.
Sin embargo, para las cargas axiales compensadas, los factores que incluyen desalineación o carga desigual, que molesta el equilibrio y aumenta el estrés que puede causar la deformación, el pandeo o la falla temprana de la estructura del rodamiento.
2. Aplicación de carga axial
Las cargas axiales también prevalecen en muchos campos, como ejes automotrices, motores de reacción, motores de aeronaves, husillos de máquina herramienta, turbinas eólicas, motores de aeronaves, bombas, compresores, sistemas de accionamiento de tornillos, etc.
3. Cálculo de carga axial
Para calcular la capacidad de carga axial, el tamaño del rodamiento, el material y la geometría, así como la dirección y la magnitud de la carga, deben considerarse, y los fabricantes deben calificar los rodamientos de acuerdo con fórmulas y pruebas estandarizadas.
La carga axial (F_A) se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
F_A = P_A + F_R
Nota:
F_A es la carga axial (N o LBF)
P_a es la carga axial pura (N o LBF)
F_r es la carga radial (N o LBF)
Del mismo modo, al igual que con las cargas radiales, es posible que se deben considerar otros factores al calcular las cargas axiales.
Observaciones:
Cabe señalar que estas fórmulas se simplifican para que puedan proporcionar estimaciones aproximadas para algunas situaciones, mientras que situaciones que son más complejas en general. En aplicaciones reales, el cálculo de las cargas de rodamiento suele ser muy complicado, especialmente cuando se considera la desalineación, los rodamientos de contacto angular o las cargas variables.
Los ingenieros y diseñadores a menudo recurren a un software o herramientas específicos que consideran una serie de factores que incluyen distribución de carga, geometría de rodamiento, lubricación y vida de fatiga para calcular con precisión las cargas de rodamientos y seleccionar el rodamiento adecuado para su aplicación.
Además, los fabricantes de rodamientos generalmente proporcionan datos de calificación de carga y pautas de recomendación para ayudar a los clientes a seleccionar el rodamiento adecuado para una aplicación específica.
4. Tipos de rodamiento adecuados para cargas axiales
Rodamientos de bolas de empuje
Rodamientos de rodillos de empuje
Rodamientos de bolas de contacto angular (siempre que el componente axial sea grande)
Conclusión
Finalmente, revisemos las principales diferencias entre la carga radial y la carga axial. La siguiente tabla puede darnos una comparación más intuitiva de las cargas radiales y axiales.
| Artículo |
Carga radial |
Carga axial |
Dirigir la dirección |
Perpendicular al eje |
Paralelo al eje |
Fuerza |
Principalmente fuerzas radiales |
Principalmente fuerzas axiales |
Distribución de carga |
Distribuye la fuerza a través de la circunferencia del rodamiento |
Distribuye la fuerza a lo largo del eje del rodamiento |
Aplicaciones típicas |
Ruedas automotrices, maquinaria giratoria, cintas transportadoras, motores eléctricos, cajas de cambios, etc. |
Transmisiones, helicópteros, turbinas eólicas, engranajes helicoidales, etc. |
Ejemplos de rodamiento |
Rodamientos de bolas de ranura profunda, rodamientos de rodillos de aguja, rodamientos de rodillos cilíndricos, etc. |
Rodamientos de bolas de empuje, rodamientos de rodillos de empuje, rodamientos de bolas de contacto angular, etc. |
Principio de trabajo |
Resistir las fuerzas verticales y las fuerzas de fricción que actúan desde el exterior |
Resistir las fuerzas de extrusión en la dirección paralela al eje |
Vale la pena señalar que muchos sistemas mecánicos funcionan con cargas radiales y axiales simultáneamente en la práctica de ingeniería. También hay rodamientos adecuados para esas situaciones. Por ejemplo, los cojinetes de contacto angular pueden soportar la carga radial y axial y ajustar un entorno de rotación de alta velocidad. Los rodamientos de rodillos cónicos también pueden soportar ambas cargas simultáneamente y encontrar una aplicación generalizada en sistemas de transmisión automotriz, husillos de máquina herramienta, etc.
La carga radial y axial se refiere a conceptos importantes utilizados para comprender los efectos mecánicos en el sistema. Los dos representan, respectivamente, la fuerza vertical y la fuerza a lo largo del eje que actúa sobre los rodamientos y otras partes mecánicas. Al diseñar o seleccionar cojinetes o cualquier otra pieza giratoria, uno debe seleccionar de acuerdo con el tipo apropiado de condiciones de carga si el sistema debe garantizar operaciones estables a largo plazo.
En el rodamiento de LNB, podemos ayudar a nuestros clientes con diferentes tipos de rodamientos para diversas necesidades de carga. Nuestro conocimiento profesional y compromiso de rodamientos de alta calidad garantizan un rendimiento óptimo y una vida útil de la máquina extendida.
