¿Por qué ocurre la sobrecarga del rodamiento y cómo se puede prevenir?

Los rodamientos, como un componente clave de los equipos mecánicos, desempeñan el papel de soporte y aseguran el funcionamiento suave y eficiente del equipo bajo diversas condiciones de carga. Ya sea en un motor o una caja de velocidades, los rodamientos deben poder soportar las cargas radiales y axiales generadas durante la operación. Sin embargo, cuando la carga real del rodamiento supera su límite de diseño, ocurre un fenómeno de sobrecarga. La sobrecarga no solo provocará el fallo prematuro del rodamiento, sino que también puede causar fallas más graves en el equipo.

¿Qué es la sobrecarga de rodamientos?

La sobrecarga del rodamiento se refiere a la situación en la que la carga soportada por el rodamiento durante su uso excede su capacidad de carga nominal. La carga nominal generalmente es un valor calculado teóricamente basado en condiciones estándar por el fabricante del rodamiento, y un uso inadecuado en el trabajo real, como una carga excesiva o un impacto súbito, puede llevar a la sobrecarga. La sobrecarga puede ocurrir durante el funcionamiento a largo plazo del equipo o también de forma instantánea bajo cargas de impacto repentinas.

Los peligros de la sobrecarga del rodamiento
De acuerdo con los estándares de materiales como ISO 281 e ISO 15243, la sobrecarga del rodamiento puede causar los siguientes varios daños comunes al equipo:

1.Daño por fatiga acelerado
Cuando el rodamiento opera bajo condiciones de sobrecarga, el estrés en el punto de contacto entre los elementos rodantes y la vía aumenta significativamente. La operación a largo plazo con sobrecarga provocará el agotamiento del material del rodamiento, aparecerán microgrietas y eventualmente ocurrirá el desprendimiento o fragmentación de la superficie. Este fallo por fatiga suele ser una de las principales razones del fallo del rodamiento.

2.Aumento de la deformación y desgaste
La sobrecarga causará un exceso de compresión en la vía y los elementos rodantes del rodamiento, lo que resultará en deformación plástica. Esto no solo aumentará la fricción del rodamiento, sino que también agravará el desgaste de la superficie rodante. A medida que aumenta el desgaste, la precisión y eficiencia de funcionamiento del rodamiento disminuirán gradualmente.

3.Aumento de la temperatura
Cuando el rodamiento está sobrecargado, debido al aumento de la fricción, también aumenta el calor generado dentro del rodamiento. El aumento de temperatura no solo acelerará la deterioración del lubricante, sino que también causará que el rendimiento del material del rodamiento disminuya, aumentando aún más el riesgo de daño.

4.Daño instantáneo por carga de impacto
Cargas de impacto repentinas, especialmente en situaciones como el arranque o la frenada de emergencia, harán que el rodamiento soporte un esfuerzo que excede el límite de diseño en un corto período de tiempo. Esta acumulación de esfuerzo puede causar grietas locales en los elementos rodantes o las carreras e incluso llevar al fallo instantáneo del rodamiento.

Razones de sobrecarga del rodamiento
Las razones de la sobrecarga del rodamiento suelen estar relacionadas con las condiciones de uso del equipo, un diseño inadecuado o un mantenimiento incorrecto.

A continuación se presentan varias causas comunes de sobrecarga:

1.Diseño inadecuado del equipo
Al diseñar el equipo, no se tienen en cuenta completamente las condiciones de trabajo reales y la selección del rodamiento es insuficiente. Como resultado, bajo una carga pesada, alta velocidad o condiciones de carga complejas, el rodamiento no puede soportar un estrés excesivo.

2.Cargas radiales y axiales excesivas
En motores o cajas de velocidades, si la carga radial o axial soportada por el equipo durante su funcionamiento supera la carga nominal del rodamiento, el rodamiento estará en un estado de sobrecarga durante mucho tiempo, lo que provocará su daño prematuro.

3.Arranques y paradas frecuentes
Cuando el equipo se pone en marcha, se detiene o se acelera con frecuencia, se generarán cargas de impacto instantáneo altas. El rodamiento soportará un esfuerzo relativamente grande en poco tiempo, lo que puede causar sobrecarga local.

4.Lubricación inadecuada
Una lubricación insuficiente aumentará la fricción interna del rodamiento, causando que durante el funcionamiento el rodamiento soporte un mayor esfuerzo por fricción y acelerando el daño por sobrecarga.

5.Desalineación
Mala alineación durante la instalación del equipo, especialmente una mala alineación del eje entre el motor y la caja de cambios, hará que el rodamiento soporte cargas excéntricas adicionales. Esta carga desigual llevará a una sobrecarga local del rodamiento.

¿Cómo se puede evitar la sobrecarga del rodamiento?
Para evitar la sobrecarga del rodamiento, los operadores de equipos e ingenieros de mantenimiento deben tomar medidas desde múltiples aspectos de diseño, operación y mantenimiento:

1.Selección razonable del rodamiento
En la etapa de diseño, es necesario seleccionar razonablemente los rodamientos de acuerdo con las condiciones reales de trabajo y carga para asegurar que sus cargas nominales puedan satisfacer los requisitos de funcionamiento a largo plazo del equipo. Si las condiciones de trabajo son complejas, se pueden seleccionar rodamientos con cargas nominales más altas u otros rodamientos especiales.

2.Control de la carga del equipo
Evite la operación a largo plazo con sobrecarga del equipo. Especialmente en equipos como motores y cajas de engranajes, asegúrese de que la carga esté dentro del rango de carga nominal del rodamiento. Para condiciones de trabajo que puedan causar sobrecarga instantánea, se recomienda diseñar medidas de protección contra sobrecarga apropiadas.

3.Optimice las operaciones de inicio y parada
Reduzca la frecuencia de los inicios y paradas frecuentes del equipo, o utilice un dispositivo de arranque suave para evitar daños al rodamiento por cargas de impacto. La tecnología de arranque suave puede reducir el estrés de impacto durante el arranque y disminuir el riesgo de sobrecarga del rodamiento.

4.Asegure una lubricación correcta
Revise regularmente el estado de lubricación del rodamiento, asegúrese de que el lubricante se reponga a tiempo y seleccione aceite o grasa lubricante adecuada para la temperatura de trabajo y la carga. La lubricación puede reducir eficazmente el rozamiento y disminuir el aumento de temperatura y el desgaste del rodamiento bajo condiciones de carga pesada.

5.Alineación e instalación precisas
Durante el proceso de instalación del equipo, asegúrese de la precisión de la alineación del eje entre el motor y la caja de velocidades. A través de herramientas de alineación e instrumentos de alineación láser, asegúrese de que la carga soportada por el rodamiento esté distribuida uniformemente y evite sobrecargas locales.

La sobrecarga del rodamiento es una de las principales razones del fallo de los rodamientos y tendrá un impacto negativo profundo en el funcionamiento normal del equipo. A través de un diseño razonable, control de carga, operación optimizada, buena gestión de lubricación y alineación correcta durante la instalación, se puede evitar eficazmente la sobrecarga del rodamiento y prolongar la vida útil de los rodamientos y el equipo. En el uso diario, inspecciones y mantenimiento regulares para asegurar que el equipo opere dentro de un rango de carga seguro pueden mejorar significativamente la eficiencia y fiabilidad del equipo.