Comprender la carga radial: Un factor clave en el dimensionado de los rodamientos del motor
El dimensionado de los rodamientos de un motor es fundamental para su funcionalidad y longevidad. Elegir el rodamiento adecuado garantiza un funcionamiento eficiente del motor, mientras que una elección incorrecta puede provocar problemas de rendimiento, desgaste prematuro e incluso el fallo del motor. Antes de seleccionar el tamaño adecuado para los rodamientos del motor, es esencial determinar la carga del motor y las condiciones asociadas. cargas sobre los rodamientos. A continuación, determine la vida útil prevista en función de la velocidad y la carga para elegir el rodamiento adecuado. En particular, la medición de la carga radial sobre el rodamiento es un paso fundamental en este proceso.
Este blog pretende desmitificar el concepto de carga radial, cómo calcularla, destacando su importancia y su impacto en el dimensionamiento de los rodamientos del motor, proporcionando perspectivas valiosas para ingenieros, diseñadores y otros profesionales del sector en busca de una funcionalidad óptima del sistema.
¿Qué es la carga radial?
La carga radial se refiere a la fuerza perpendicular ejercida sobre el eje de un motor. En esta fuerza influyen principalmente diversos componentes, como engranajes, correas y poleas, que interactúan con el eje del motor. Estos componentes, junto con las fuerzas externas que puedan encontrar, contribuyen significativamente a la carga radial global del motor.
Distribución de la carga radial de los rodamientos del motor
Piense en el sistema de ejes como una viga definida estáticamente y reforzada por rodamientos. La carga en este sistema de ejes se dispersa uniformemente entre sus rodamientos de apoyo, como se ve con los rodamientos A y B en la ilustración.
F rA =(a+b )FI /b+ d F II/(c+d)
FrB=-aFI/b+cFII/(c+d)
Dónde:
F rA : Carga radial que actúa sobre el rodamiento A N{kgf}
F rB : Carga radial que actúa sobre el rodamiento B N{kgf}
F I ， F II : Carga radial que actúa sobre el sistema de ejes
Este ejemplo es sencillo, pero la mayoría de las situaciones exigen cálculos más complejos.
Figura 1 Cargas sobre el rodamiento A y el rodamiento B en el sistema de ejes
El efecto "palanca" para la carga radial
La carga radial varía en función de la "distancia del extremo del eje de salida del reductor". Esta distancia significa el espacio entre el extremo del eje y el lugar donde se ejerce la fuerza sobre el eje (el punto de instalación de la carga). A medida que aumenta la distancia desde el extremo del eje, aumenta también la carga radial admisible. Esto se debe a que la carga se acerca al rodamiento de apoyo interno dentro de la brida del reductor. Cuando la carga se coloca más cerca del cojinete de apoyo, que actúa como punto de apoyo, puede soportar más peso.
Cálculo de cargas radiales estáticas
Las cargas radiales estáticas proceden principalmente de fuerzas constantes e invariables que actúan perpendicularmente al eje del motor.
Peso del motor
El peso del rotor ejerce una carga estática. Utiliza el peso del rotor (a menudo proporcionado por el fabricante o puede medirse) y considera su distribución a lo largo del eje.
Fuerzas exteriores
Si hay algún equipo externo montado en el eje (por ejemplo, poleas, engranajes), calcula su peso y cómo se distribuye a lo largo del eje.
Precargas de montaje
Si los rodamientos se precargan durante el montaje para eliminar cualquier juego libre, esta precarga es una fuerza estática. Los valores de precarga deben figurar en la documentación de montaje o pueden medirse con equipos especializados.
Carga estática total=Peso del motor+Fuerzas externas+Precarga del conjunto
Cálculo de cargas radiales dinámicas
Las cargas radiales dinámicas cambian con el tiempo y se ven influidas por las condiciones de funcionamiento.
Desequilibrio del rotor:
Mide el desequilibrio utilizando herramientas de análisis de vibraciones. Este desequilibrio puede traducirse en fuerza mediante la fórmula:
F=m ω 2 e
Dónde:
F es la fuerza debida al desequilibrio
m es la masa del rotor,
ω es la velocidad angular en rad/seg,
e es la distancia del centro de masa al eje de rotación (excentricidad).
Cargas externas variables
Si el motor acciona un equipo en el que la carga varía (como las bombas alternativas), se utilizarán curvas de rendimiento o mediciones directas para determinar el componente dinámico de la carga.
Desalineación del eje
La desalineación puede medirse con herramientas de alineación. La traducción de la desalineación en fuerza radial dinámica suele requerir herramientas o software especializados, ya que implica cálculos complejos basados en datos de alineación, especificaciones del motor y del equipo.
Expansión térmica
Determina el cambio de longitud del rotor/eje debido a los cambios de temperatura utilizando la fórmula:
ΔL=L×α×ΔT
Dónde:
ΔL es el cambio de longitud,
L es la longitud original,
α es el coeficiente de dilatación lineal
ΔT es el cambio de temperatura.
Para convertir este cambio de longitud en fuerza, es posible que tengas que utilizar valores de rigidez y otros cálculos.
Vibración y resonancia
Utilice herramientas de análisis de vibraciones para medir las fuerzas dinámicas debidas a vibraciones o resonancias inherentes.
Carga radial dinámica total
Suma todas las cargas dinámicas individuales. Ten en cuenta que algunas pueden ser oscilatorias, por lo que deberás buscar valores pico o valores RMS (Root Mean Square) para las cargas combinadas.
Carga dinámica total = Fuerza de desequilibrio + Variación de la carga externa + Fuerza de desalineación + Fuerza de dilatación térmica + Fuerza de vibración
¿Cómo dimensionar los rodamientos del motor tras determinar la carga radial?
Tras determinar la carga radial, ajuste la vida útil del cliente en función de la velocidad y la carga y seleccione el tipo de rodamiento.
Evaluar la velocidad operativa
Identifique la gama de velocidades de funcionamiento del motor. Algunos rodamientos se adaptan mejor a operaciones de alta velocidad, mientras que otros están diseñados para escenarios más lentos y de alto par.
Adaptar la carga a la capacidad de carga
Cada tipo de rodamiento tiene unas capacidades nominales dinámicas (para cargas en movimiento) y estáticas (para cargas estacionarias) específicas. Asegúrese de que el rodamiento elegido puede soportar las cargas calculadas sin riesgo de desgaste prematuro o fallo.
Tenga en cuenta la vida útil de los rodamientos
La vida útil esperada de un rodamiento, a menudo expresada en términos de "vida útil L10", describe cuánto tiempo se espera que dure un rodamiento antes de mostrar signos de fatiga. Utilice fórmulas como la siguiente para ajustar la vida útil prevista de su motor a un rodamiento con una vida útil L10 adecuada:
Para rodamientos de bolas,
L10 =(C/P) 3
Para rodamientos de rodillos,
L10 =(C/P) 10/3
Dónde:
L10 es la vida útil del rodamiento en millones de revoluciones;
C es la capacidad de carga dinámica del rodamiento;
P es la carga dinámica equivalente sobre el rodamiento.
Factor de las condiciones ambientales
Los rodamientos pueden necesitar sellado o blindado si se expone a contaminantes. Asimismo, la elección de lubricantes para rodamientos puede afectar a la longevidad de los rodamientos y debe coincidir con la temperatura y el entorno de funcionamiento.
Conclusión
Comprender la carga radial es primordial para dimensionar los cojinetes del motor, garantizando la eficiencia y la longevidad. Los cálculos precisos son cruciales para orientar la selección del motor adecuado a los requisitos operativos específicos. Para aquellos que buscan experiencia en este campo, LILY Bearing es un recurso de confianza que ofrece una amplia gama de soluciones de rodamientos para satisfacer diversas necesidades industriales.
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Goodenough Lu
Goodenough Lu is a mechanical engineering major with over ten years of experience in bearing applications.
He possesses a comprehensive understanding of the operational characteristics of a wide range of mechanical products such as automobiles, motorcycles, various motors, electric tools, machine tools, and processing equipment.
