¿Cuál es la vida útil de un rodamiento?
En primer lugar, es fundamental aclarar que la pregunta “¿Cuánto tiempo se puede utilizar un rodamiento?” implica que el rodamiento ya está en servicio y pregunta sobre su vida útil.
Esta discusión no incluye el tiempo de almacenamiento de los rodamientos no utilizados.
El tiempo de uso de un rodamiento también depende de otra norma, es decir, ¿en qué condiciones se considera que un rodamiento no se puede utilizar?
Generalmente, consideramos que un rodamiento ha fallado cuando ya no puede proporcionar el rendimiento para el que fue diseñado durante el funcionamiento. La falla del rodamiento se clasifica en dos situaciones:
- En primer lugar, el rodamiento pierde completamente su funcionalidad y no puede girar.
- En segundo lugar, el rodamiento pierde parcialmente su rendimiento, pero aún puede funcionar. Sin embargo, se han producido anomalías en la precisión de funcionamiento, vibración, etc., del sistema de eje.
Se pueden encontrar explicaciones claras para los dos tipos de fallas de rodamientos anteriores en las normas de análisis de fallas de rodamientos correspondientes. Sin embargo, está claro que la posibilidad de que un rodamiento “defectuoso” sea considerado “inutilizable” depende de la situación específica del usuario.
Normalmente, hay varias formas de definir el punto en el que un rodamiento se vuelve “inutilizable”:
Según la definición de falla por fatiga del rodamiento, es cuando aparece el primer desconchado por fatiga en el elemento rodante o en la superficie de la pista de rodadura. En este punto, el rodamiento ha sufrido una falla por fatiga. En otras palabras, una vez alcanzado este estado, el rodamiento queda “inutilizable”.
Determinar cuándo un rodamiento queda “inutilizable” se puede hacer de varias maneras:
En primer lugar, según la definición de fallo por fatiga de un rodamiento, es el momento en el que aparece la primera viruta por fatiga en el elemento rodante o en la superficie de la pista de rodadura. En este punto, el rodamiento ha sufrido una falla por fatiga. En otras palabras, el rodamiento queda “inutilizable” en este estado.
En segundo lugar, en condiciones reales de trabajo, cuando aparece la primera fragmentación por fatiga, el estado operativo del rodamiento a veces no cambia significativamente. Por ejemplo, es posible que no se produzca un aumento perceptible en la vibración de los rodamientos. Especialmente en las primeras etapas del fallo, puede resultar difícil de detectar. En este punto, la temperatura del rodamiento es generalmente normal. A los ojos de muchos usuarios, este rodamiento todavía es “utilizable”.
En tercer lugar, si la situación anterior continúa evolucionando, la falla del rodamiento progresa y eventualmente conduce a un aumento en la vibración y la temperatura del rodamiento. En este momento, puede determinar si el rodamiento es “inutilizable” según los estándares de vibración o temperatura del equipo relacionado. Por tanto, el estándar de “inutilizabilidad” proviene de normas pertinentes. Antes de alcanzar este estándar, aunque el rodamiento ya esté “enfermo”, todavía es “utilizable”.
Cuarto, en algunos casos donde el requisito de precisión del eje no es alto, incluso en la situación anterior, siempre que el rodamiento pueda girar, se considera utilizable. No se considera "inutilizable" hasta el día en que se atasca y no puede girar.
Por lo tanto, antes de analizar la cuestión de “cuánto tiempo se puede seguir utilizando un rodamiento”, es necesario determinar cuál es el estándar para “todavía utilizable”. De lo contrario, sería imposible discutir dicha usabilidad.
Los factores que influyen en la utilidad de un rodamiento.
Anteriormente analizamos los diferentes criterios para determinar si un rodamiento todavía se puede utilizar e introdujimos el concepto de falla del rodamiento. Cuando se habla de la usabilidad de un rodamiento, primero debemos establecer un estándar y luego explorar los factores que lo afectan dentro de ese estándar.
Generalmente, el cálculo básico de la vida nominal es un método de verificación común para los rodamientos. Para nuestra discusión, podemos usar la definición de este cálculo, es decir, el tiempo hasta que ocurre el primer punto de falla dentro del rodamiento.
Como sabemos, un rodamiento consta de componentes como elementos rodantes, jaulas, pistas, sellos y grasa. En conjunto, si alguna parte de un rodamiento falla, se considera que todo el rodamiento ha fallado o es "inutilizable".
Considerando los diferentes componentes de un rodamiento, tenemos los siguientes:
Elementos rodantes y vías:
La vida útil de un rodamiento generalmente se define por su vida a fatiga, que está relacionada con la carga y la velocidad del rodamiento. Por tanto, la vida útil de los elementos rodantes y las pistas de un rodamiento está influenciada por la carga y la velocidad del rodamiento. Diferentes cargas y velocidades dan como resultado diferentes vidas útiles de los rodamientos. Por supuesto, los ingenieros mecánicos pueden tener en cuenta estos factores al calcular la vida útil de los rodamientos.
Para ilustrar esto en términos simples: un rodamiento, cuando se gira manualmente (equivalente a sin carga, a baja velocidad), es casi imposible que se desgaste, lo que implica una vida útil muy larga (casi infinita). Sin embargo, el mismo rodamiento bajo una gran carga y alta velocidad puede fallar rápidamente. Por lo tanto, para estimar aproximadamente la vida a fatiga de un rodamiento, se deben tener en cuenta la carga y la velocidad. Una simple pregunta como "¿cuánto tiempo puede durar un rodamiento?" no puede dar una respuesta.
Jaulas:
Las jaulas soportan tensiones alternas dentro de un rodamiento y, en condiciones normales, también experimentarían fatiga. Cuando las condiciones operativas cambian, las jaulas también pueden estar sujetas a cargas adicionales.
Sin embargo, en condiciones normales, la carga que experimentan las jaulas es significativamente menor que la de los elementos rodantes y las orugas. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, la vida a fatiga de las jaulas supera la del rodamiento. (Se producen excepciones en condiciones de funcionamiento anormales). Además, las jaulas fabricadas con diferentes materiales pueden verse afectadas por la temperatura ambiente, algo sobre lo que no daremos más detalles aquí.
Sellos:
Para los sellos sin contacto, como las cubiertas antipolvo, que normalmente no experimentan cargas significativas, su vida de fatiga puede considerarse casi infinita (excepto en condiciones anormales). Sin embargo, si tenemos en cuenta las reacciones químicas entre la cubierta antipolvo y el entorno externo, como los contaminantes (por ejemplo, oxidación lenta), es necesaria una evaluación más detallada.
Para los sellos de contacto, generalmente hechos de caucho, su vida útil está influenciada por el desgaste de los bordes y las reacciones químicas entre el material del sello y el ambiente externo, incluidos los contaminantes (como la oxidación lenta). El desgaste del labio de sellado está relacionado con la presión del labio, la velocidad relativa de movimiento y la resistencia al desgaste del material de sellado. Los fabricantes de sellos deben tener datos de prueba relevantes.
Lubricación:
Los rodamientos suelen lubricarse con grasa, cuya vida útil puede estimarse según la vida útil general de los lubricantes. Los lectores interesados pueden consultar libros como "Tecnología de aplicación de rodamientos de motor" y "Análisis y diagnóstico de fallas de rodamientos de motor" para realizar cálculos.
Además, la grasa de los rodamientos que no funcionan (en un estado que no funciona) está sujeta a oxidación en el aire. Esta información se puede obtener de los fabricantes correspondientes.
¿Cuánto tiempo se pueden utilizar los rodamientos?
Después de analizar los patrones de uso de los rodamientos y los factores que influyen en el tiempo de uso de un rodamiento, es hora de brindar una respuesta clara a los ingenieros interesados en los resultados.
Es más exacto decir que esto es un requisito más que una respuesta. Porque cuando los ingenieros de motores diseñan estructuras y seleccionan rodamientos, necesitan calcular en función de esta vida útil. De lo contrario, el proceso de selección no podrá completarse.
Generalmente, los requisitos de vida útil de los rodamientos en motores industriales pequeños y medianos comunes se pueden encontrar en los manuales de diseño mecánico y en los manuales técnicos proporcionados por los proveedores de rodamientos.
Aunque existen algunas discrepancias en estos valores recomendados, son bastante similares. Normalmente en los cálculos se considera una vida útil de entre 20.000 y 40.000 horas.
Tenga en cuenta que esta pista no menciona velocidad, carga, tipo de rodamiento, etc. Por lo tanto, este es un requisito de diseño y si la vida útil real de un rodamiento no puede cumplir con este requisito, será necesario mantener conversaciones con los fabricantes pertinentes.
Incluso si surgen discusiones de este tipo, no significa que el rodamiento no cumpla, ya que hay muchos factores relevantes involucrados.
Por último, esta gama sólo se aplica a los motores industriales en general. Para equipos especializados, los requisitos pueden variar. Por ejemplo, electrodomésticos, equipos de energía eólica, etc. Los ingenieros pueden consultar las normas pertinentes para estos casos.
