Los cojinetes de engranajes planetarios, bombas hidráulicas y otros a menudo están expuestos a condiciones en las que las deformaciones elásticas en las piezas circundantes provocan una desalineación significativa de los anillos entre sí. Esta desalineación provoca picos de presión locales y la consiguiente reducción de la vida útil del rodamiento. La coronación correcta de la pista reduce estos efectos y, por lo tanto, es una consideración muy importante durante la aprobación del proveedor.
La influencia de las tensiones locales puede considerarse durante el proceso de diseño, pero también debe tenerse en cuenta durante las pruebas si se va a verificar el rendimiento del rodamiento en un banco de pruebas. En este caso, acelerar la ejecución de las pruebas puede complicar la situación. Normalmente, las cargas de prueba son mayores que las cargas de aplicación porque los años de vida útil deben representarse por semanas en un banco de pruebas. Al estudiar el efecto de la desalineación, las condiciones de prueba elegidas deberían conducir a distribuciones de tensión no uniformes similares a las esperadas en la aplicación.
Durante las pruebas, el grado de desalineación se puede controlar mediante accesorios personalizados. Sin embargo, siempre es importante comprobar si las condiciones de prueba imitan adecuadamente la aplicación.
Introducción
Las pruebas de resistencia son un método poderoso para verificar el rendimiento de los rodamientos y aprobar a su proveedor. Sin embargo, uno de los desafíos durante las pruebas es modelar años de vida útil como semanas de resistencia en un banco de pruebas sin cambiar las conclusiones. Normalmente, las velocidades y las cargas son los parámetros que controlan el tiempo de prueba. Las velocidades más altas permiten lograr el mismo número de revoluciones en menos tiempo, pero también cambian las condiciones de lubricación. Estas variaciones se pueden compensar cambiando la viscosidad del lubricante.
El aumento de cargas también ayuda a reducir los tiempos de prueba. Sin embargo, exagerar puede causar problemas en el banco de pruebas que pueden ser completamente irrelevantes en el campo. Para aplicaciones con un amplio espectro de carga, como automóviles de pasajeros, donde el par máximo representa solo un pequeño porcentaje del tiempo de funcionamiento, las pruebas se pueden acelerar centrándose en las cargas normales máximas e ignorando las condiciones de "crucero" largas.
Sin embargo, si además de las cargas y la velocidad, también es necesario considerar la desalineación, se debe prestar especial atención a las tensiones locales. La corona de la pista se puede optimizar para una determinada cantidad de inclinación y una carga específica. Si las condiciones de prueba exceden las de la aplicación real, la cantidad de deflexión del eje también puede ser mayor y potencialmente provocar un contacto del borde frontal del equipo de prueba que no aparecería en la aplicación. Como resultado, es posible que un proveedor potencialmente bueno no se considere calificado porque los datos de prueba se generaron en condiciones inapropiadas.
Esto hace que sea deseable poder calcular distribuciones de voltaje locales tanto para la aplicación como para la configuración de prueba para garantizar que los datos de prueba representen adecuadamente las condiciones del mundo real.
Descripción general de la prueba
Las pruebas se llevaron a cabo en un banco de pruebas EELPRAAX-130 (Figura 1) construido por Elgeti Engineering GmbH. La gama de bancos de pruebas EELPRAAX puede aplicar cargas axiales, radiales o combinadas y está disponible en diferentes tamaños para acomodar rodamientos de hasta 320 mm de diámetro externo. . Como todos los bancos de pruebas de Elgeti Engineering, están equipados con dos estaciones completamente independientes sobre un mismo chasis.
Se utiliza un dispositivo hecho a medida para insertar los rodamientos en la carcasa. El eje y el motor están conectados mediante una junta cardán doble que resiste pequeñas desalineaciones y amortigua las vibraciones. El motor y el cabezal de prueba están montados sobre una placa base rígida conectada al bastidor principal con amortiguadores de vibraciones. Estos eliminan la influencia de las vibraciones externas, especialmente las que provienen de la estación de prueba opuesta.
El banco de pruebas está equipado con un sistema de lubricación por circulación de aceite de flujo variable. La temperatura del aceite determina la temperatura de funcionamiento de los cojinetes y se mide en las entradas y salidas de la culata y se regula mediante un refrigerador; La calefacción está disponible opcionalmente, pero generalmente no es necesaria. El filtro de aceite estándar tiene una malla de 10 µm; una malla más fina también es opcional. Las cargas se aplican con cilindros hidráulicos controlados, lo que permite aplicar no sólo cargas constantes, sino también rampas, escalones y ciclos.
Las cantidades medidas incluyen la temperatura del aro exterior de todos los rodamientos, las vibraciones de la carcasa y el par del motor. Estas cantidades se utilizan para detectar una falla en el rodamiento y activar una parada automática. Esto permite que la máquina funcione continuamente sin supervisión.
La desalineación está controlada por el diseño del eje; Tanto los diámetros del eje como la distancia entre los cojinetes definen la línea de curvatura del eje. Durante el proceso de diseño hay que recordar que los rodamientos aumentan la rigidez del eje y que la correcta simulación en el banco de trabajo FVA es fundamental para generar los resultados deseados.
Resultados y conclusión
La Figura 4 muestra distribuciones de tensiones locales en condiciones de prueba que son representativas de aplicaciones del mundo real. Sobre la base de estos resultados de simulación, se llevaron a cabo pruebas utilizando los mismos parámetros. Las duraciones medidas son generalmente más largas que la duración calculada (Figura 5). Por lo tanto, los rodamientos en cuestión cumplen los requisitos y el proveedor ha sido autorizado.
El enfoque adoptado aquí, utilizando simulaciones para informar la selección de parámetros de prueba, garantiza que las condiciones de prueba sean verdaderamente representativas de las características específicas de la aplicación, sin exagerar ni subestimar. Esto es especialmente importante cuando, como en esta aplicación, se espera una desalineación significativa entre los anillos del rodamiento.
