NSK evoluciona las capacidades de carga de sus productos
Presentado por primera vez a nivel mundial, NSK ha establecido un nuevo método para predecir con precisión la vida útil de los rodamientos basándose en su tamaño y en la cantidad de inclusiones no metálicas del acero con el que están fabricados. En el futuro, los rodamientos de bolas de contacto angular, los rodamientos de rodillos cilíndricos, los rodamientos de bolas de ranura profunda y los rodamientos de rodillos cónicos de NSK verán aumentada su vida útil, potencialmente incluso duplicada, gracias a esta optimización de las capacidades de carga dinámica básica.
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Las capacidades de carga se rigen por la norma ISO 281:2007, que establece que cuando se prueba un lote de rodamientos idénticos, nueve de cada diez tienen que superar ese millón de revoluciones sin problemas. La norma ISO 281 permite aumentar la vida útil en determinadas condiciones, pero en el pasado cualquier modificación del rodamiento debía ir seguida de una serie de pruebas adicionales. No obstante, NSK ha desarrollado un método de ensayo no destructivo para precisamente este tipo de situaciones prescindiendo de ensayos adicionales y permitiendo al usuario final beneficiarse de un aumento fundamental en la vida útil de sus rodamientos.
En general, la mayoría de la gente utiliza el catálogo vigente del fabricante para calcular la vida útil de los rodamientos. También pueden introducir las cargas externas y la información de los rodamientos en un programa de cálculo. No obstante, el cálculo básico se sigue realizando de acuerdo con la norma ISO 281. Este tipo de cálculo se ha convertido en la norma a nivel mundial. Sin embargo, desde que se desarrollaron e introdujeron los métodos para determinar la vida útil de un rodamiento (allá por 1962), tanto la pureza de los materiales como las tecnologías de fabricación han avanzado enormemente. En consecuencia, la vida útil real de un rodamiento suele ser bastante más elevada que la sugerida por las pruebas según la norma ISO 281.
La solución de NSK ha sido simplificar las cosas, incorporando modelos asistidos por ordenador además de pruebas empíricas. La idea básica es que utilicemos estos modelos como un "gemelo digital", con el objetivo final de poder prescindir de las pruebas de vida útil con rodamientos físicos reales y determinar los cambios en las capacidades de carga dinámica únicamente mediante evaluaciones digitales.
La investigación interna de NSK ha demostrado que la composición y la calidad del acero de los rodamientos, en particular la proporción del acero que se compone de impurezas no metálicas tiene un gran impacto en la vida útil de un rodamiento; de hecho, es un indicador más preciso de su vida útil que los métodos de cálculo anteriores. Nuestros ingenieros se dieron cuenta de que un método de evaluación basado en la mecánica de la rotura (un campo de la mecánica que se ocupa del estudio de la propagación de grietas en los materiales) podría facilitar una información más significativa.
La empresa trabajó con la Universidad de Kyushu en Japón para desarrollar un método de evaluación cuantitativa que pudiera determinar qué factores influían en el proceso de propagación de grietas en un material, y en qué medida. En concreto, al combinar el nuevo método con una técnica de inspección por ultrasonidos que explora las inclusiones no metálicas en un gran volumen de acero, NSK descubrió que podía predecir la vida útil de sus rodamientos con una precisión mucho mayor.
El resultado directo es que NSK ha revisado la capacidad de carga dinámica básica de muchos rodamientos sin cambios en el diseño o los materiales, al tiempo que sigue aplicando el margen de seguridad adecuado a cualquier valor mejorado. Con esta revisión, la vida estimada de los rodamientos de rodillos radiales, por ejemplo, es hasta el doble de la que tenían antes.
Y lo que es mejor, a medida que mejoran las capacidades de carga dinámica básica de los rodamientos, estos pueden utilizarse en condiciones de carga mayores, lo que permite a las empresas utilizar rodamientos más pequeños pero que siguen pudiendo realizar la misma función que sus homólogos de mayor tamaño. Entre las ventajas más evidentes se incluyen la reducción del peso y del tamaño de la máquina.
Los usuarios finales pueden tener la confianza de que los nuevos valores de vida útil de los rodamientos se establecen a partir de una metodología cuidadosamente estudiada y respaldada por una amplia base de datos empírica. Todos los valores nuevos -y fundamentalmente superiores- estarán dentro del margen de seguridad. Los investigadores y desarrolladores de NSK utilizaron un método de evaluación cuantitativa para determinar qué factores o el número y tamaño de las impurezas que influyen en el proceso de propagación de grietas en el acero para rodamientos, y en qué medida. Para ejecutar y analizar las simulaciones se utilizaron ordenadores con una potencia de cálculo extrema.
En el futuro, los rodamientos de bolas de contacto angular, los rodamientos de rodillos cilíndricos, los rodamientos de bolas de ranura profunda (en la imagen) y los rodamientos de rodillos cónicos de NSK verán aumentada su vida útil
