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¿Cuál es el par de un rodamiento giratorio?
En el diseño mecánico real, no hay que considerarlo como un valor estático rígido, en realidad es una combinación dinámica de “par de arranque” y “par de funcionamiento". El par de arranque suele ser mucho mayor que el par de funcionamiento para mantener un movimiento continuo. La generación de este tipo de resistencia es esencialmente el resultado de la carga axial, la carga radial y el momento de vuelco que aprietan la pista de rodadura, dando lugar a la fricción entre el cuerpo rodante y la pista de rodadura. Además de estas cargas externas, el par total está fuertemente influenciado por el coeficiente de fricción interna, el arrastre inducido por la junta y la viscosidad de la grasa.
Par de arranque frente a par en marcha
Par de arranque, la industria a menudo se llama “par de torsión”. La razón por la que su valor es significativamente más alto es que el sistema debe manejar primero la fricción estática y el “efecto de adsorción” del lubricante debido al sedentarismo “. Si un ingeniero sólo se fija en el par de funcionamiento, es probable que el motor de accionamiento sea débil en el momento del arranque, lo que provocará directamente el atasco del sistema o la sobrecarga del motor. Si se quiere que el equipo pase sin problemas de la rotación estática a la velocidad normal, hay que conocer a fondo estas fuerzas dinámicas, ya que de lo contrario no se garantiza en absoluto la vida útil de las piezas motrices.
Interacción de cargas externas
El principal factor que influye en el par del cojinete de giro es la distribución de la carga que soporta:
- Carga axial: Esta presión vertical presionará directamente la bola o el rodillo contra la pista de rodadura, aumentando el área de contacto, y la fricción aumentará de forma natural.
- Carga radial: Este empuje horizontal presionará el anillo del rodamiento hacia un lado, lo que modificará el ángulo de contacto del cuerpo rodante, aumentando así la resistencia adicional a la rotación.
- Momento de vuelco: Suele ser el factor más problemático. Actúa como una palanca para que la fuerza interna de la pista de rodadura sea extremadamente desigual.
Cuando estas tres fuerzas se mezclan, forman un modelo de fricción muy complejo. Cuando se trabaja en proyectos de grúas pesadas o plataformas aéreas, el momento de vuelco generará localmente zonas de presión extremadamente altas, y el par necesario en este caso será varias veces superior al de la condición de carga equilibrada simple.
Coronas de giro de bolas de una hilera
Los rodamientos giratorios de bolas de una hilera se dividen en estructura de diente interno, diente externo y sin dientes, que son adecuados para una variedad de necesidades de transmisión.
Coronas de giro de bolas de doble hilera
Los rodamientos giratorios de bolas de doble hilera están especialmente diseñados para situaciones de cargas superpesadas.
Coronas de giro con engranaje exterior
El rodamiento giratorio con engranaje externo y brida interna integra las ventajas de la transmisión con engranaje externo y el montaje con brida interna.
Coronas de giro con engranaje interior
El rodamiento giratorio de diente interno y brida externa se caracteriza por la combinación de transmisión de diente interno.
Coronas de giro sin engranaje
El rodamiento giratorio de brida doble sin engranajes es ligero y compacto.
Coronas de giro de rodillos cruzados
El rodamiento giratorio de rodillos cruzados de una hilera adopta una disposición cruzada de rodillos, gran área de contacto, puede soportar de forma sincrónica y eficiente las cargas axiales y radiales y el momento de vuelco,
Factores internos
Además de la fuerte presión en el exterior, algunos componentes “invisibles” en el interior del rodamiento también desempeñan un papel importante en la definición del par.
- Resistencia del sello: Las obturaciones de alta calidad son, en efecto, esenciales para proteger la pista de rodadura de la contaminación, pero también provocan fricción cuando están cerca del anillo giratorio. Esta “sensación de arrastre” es una resistencia básica constante, que no debe faltar en el cálculo, especialmente en rodamientos de precisión con poca carga externa, la proporción de resistencia de sellado será particularmente prominente.
- Lubricación: La viscosidad de la grasa en el interior del rodamiento es como la resistencia de un fluido. En un ambiente frío, la grasa se espesa y el par de arranque será mucho mayor que en condiciones cálidas. La selección de la grasa es en realidad un equilibrio entre “proteger la superficie metálica” y “reducir el exceso de par”, lo que supone toda una prueba de artesanía.
Impacto en la selección y la eficiencia del sistema de propulsión
Que el par sea preciso o no está directamente relacionado con la selección de otros componentes de todo el sistema rotativo. Determina directamente las especificaciones del motor de accionamiento y la relación de velocidad del reductor. En el fondo, el valor del par también determina el nivel de fuerza del piñón y de la propia corona dentada del rodamiento. Si el par estimado es pequeño, la superficie del diente puede desgastarse prematuramente o incluso colapsarse directamente. Por otro lado, si la estimación es demasiado conservadora, el motor será estúpido, lo que no sólo costará dinero sino que también ocupará espacio, y la eficiencia de toda la máquina será ridículamente baja.
Para los ingenieros que desean perfeccionar el esquema de diseño, es un requisito imprescindible encontrar un rodamiento con parámetros de par transparentes y datos fiables. Fabricantes como Slew Bearing Tec ofrecen asistencia técnica y tecnología de fabricación para garantizar que el rendimiento medido del rodamiento coincida con su cálculo teórico, de modo que las grúas, los seguidores solares o la maquinaria industrial puedan moverse sin problemas.
Autor: Robert Chen
He dirigido el diseño y la implementación de rodamientos giratorios para todo tipo de aplicaciones, desde enormes grúas portuarias hasta seguidores solares de alta precisión. Mi objetivo es ayudar a otros ingenieros a salvar la distancia entre los cálculos teóricos y el rendimiento en el mundo real. Creo que entender los matices del par es la clave para construir maquinaria más eficiente, fiable y rentable.
