Carga del eje del motor hidráulico: límites para la carga radial, axial y sobrecarga

La carga en el eje del motor hidráulico incluye la fuerza radial, la fuerza axial y el momento de flexión aplicados por el equipo motorizado. Un motor que pueda producir el par requerido puede no ser adecuado para la carga externa en el eje. Compruebe la configuración exacta del eje y los rodamientos a la velocidad real, la dirección de carga, la distancia de sobrecarga y el ciclo de trabajo. Una sola calificación de desplazamiento o de par no puede determinar que una polea, una rueda dentada o una rueda puedan montarse directamente en el motor.

Esta guía explica la información necesaria para evaluar la interfaz mecánica. Se separa el cálculo de la potencia hidráulica de los controles del #rodamiento y el eje, para que el comprador pueda comparar las propuestas sin tener que aplicar el diagrama de carga de un modelo a otro.

Distinguir el par de torsión de la fuerza radial y axial

El par actúa alrededor del eje del árbol. La fuerza radial actúa a lo largo de ese eje, y la fuerza axial actúa a lo largo de él. Estas magnitudes están relacionadas en algunas transmisiones pero no son intercambiables. Un acoplamiento flexible directo puede transmitir un alto par con una fuerza radial prevista relativamente pequeña, mientras que una polea de correa puede imponer una carga radial considerable incluso a un par de salida modesto.

Un engranaje, una rueda o un mecanismo de tornillo pueden generar empuje axial así como fuerza radial. Registre la dirección de cada fuerza en relación con la cara de montaje del motor. Algunas disposiciones de los rodamientos toleran cargas diferentes cuando el empuje actúa hacia dentro en lugar de hacia fuera. Solicite el diagrama o límite escrito aplicable para esa dirección en lugar de depender de un único valor máximo de carga.

Localice la carga en el lugar donde realmente actúa

Una fuerza sobrecargada genera un momento de flexión porque la fuerza actúa a una distancia de los rodamientos de apoyo o del plano de referencia especificado. Al mover una polea hacia afuera, se puede aumentar la flexión sin cambiar el par o la tensión de la correa. Un diagrama de catálogo puede utilizar una distancia medida desde la cara de montaje, el reborde del eje o otro punto definido.

Utilice el mismo dato que el dibujo del fabricante. Incluya espaciadores, longitud del cubo y la ubicación de la fuerza efectiva a lo largo de la anchura de la polea o de la rueda #dentada. Medir solo la longitud del eje expuesto puede subestimar el brazo real de la palanca. Si un acoplamiento o adaptador propuesto cambia la ubicación de la carga, repita la comprobación en lugar de conservar el resultado original.

Calcule cuidadosamente la fuerza transmitida

Para una fuerza tangencial simple que actúe a un radio r, el par de torsión T es igual a la fuerza F multiplicada por el radio r. Así, F = T/r en unidades convenientes. Para ilustrar esto, una fuerza tangencial de 100 N m transmitida a un radio de paso de 0,05 m requiere 2.000 N. Este es un cálculo ideal de transferencia de par, no una carga completa del rodamiento ni una especificación de motor permitida.

En el caso de un sistema de transmisión por correa, la diferencia entre las tensiones en el lado apretado y el lado flojo produce un par de torsión, mientras que su efecto vectorial combinado carga el eje. Por lo tanto, utilizar solo la fuerza tangencial puede subestimar la fuerza radial. Para obtener la tensión de la correa y la geometría, consulte al proveedor de la transmisión. En el caso de los sistemas de cadena, incluya la dirección real de la tracción, el sistema de tensionado y los choques de funcionamiento.

Los engranajes helicoidales y ciertos mecanismos accionados generan componentes axiales. Utilice la geometría de transmisión y los datos de carga correspondientes para calcular esas fuerzas. No agregue un factor axial presupuestado simplemente para completar una tabla. Si la geometría o las cargas no están disponibles, marque la carga como no resolvida y solicite la información que falta antes de seleccionar un motor.

Tome en cuenta la carga interna y el sistema de soporte

Los rodamientos de salida pueden soportar cargas generadas dentro del motor, así como cargas externas de la máquina. El diagrama de carga externa permitido por el proveedor normalmente refleja la construcción del motor y los supuestos seleccionados. Una mayor desviación no implica automáticamente un rodamiento de salida más robusto. Una variante de rueda #y motor puede utilizar una configuración de rodamiento diferente en comparación con un motor estándar de forma similar.

Algunas configuraciones de motor de menor tamaño dependen de un soporte externo en lugar de ofrecer la misma capacidad de carga del eje que un motor completo. Verifique si la variante propuesta requiere un eje impulsado soportado por separado. El aspecto del producto y el nombre de la familia no son suficientes: el código completo de pedido y el dibujo de instalación determinan la disposición del soporte.

Utilice gráficos de carga en las condiciones de funcionamiento correctas

La curva de carga radial permitida puede cambiar con la velocidad, la presión, la dirección de la fuerza y la vida útil deseada. Antes de utilizar la curva, lea las condiciones y los ejes indicados. Una carga máxima indicada a baja velocidad no debe aplicarse a la operación continua a alta velocidad. De la misma manera, una calificación de duración corta no es un permiso para una operación continua.

Cuando la máquina utiliza varios puntos de funcionamiento, proporcione el ciclo de trabajo en lugar de seleccionar solo el punto más conveniente. Los cambios frecuentes, los arranques, los impactos o las oscilaciones pueden influir en la fatiga y el desgaste. El proveedor puede necesitar un espectro de carga en lugar de una fuerza promedio. Conservar las suposiciones #subyacentes a la evaluación del proveedor para que cambios posteriores en la velocidad o la posición de la polea desencadenen una nueva revisión.

Compare las opciones de interfaz

Disposición mecánica	Pregunta sobre la carga principal	Una respuesta de diseño útil
Acoplamiento flexible directo	Desalineación residual y restricción axial	Alinee los ejes y mantén el espacio axial especificado
Roda de correa	Tensión de los cinturones, dirección y distancia de sobrecarga	Verifique la tensión y desplácesela lo más cerca posible del punto de presión.
Roda dentada en cadena	Tracción de la cadena, choque y posición del cubo	Incluya cargas de inicio y evalúe el soporte externo
Engranaje helicoidal	Fuerza radial más empuje axial	Evalúe tanto las direcciones de empuje como la disposición de los rodamientos
Dirección por rueda	Fuerzas terrestres, compensaciones y espectro de funciones	Utilice una configuración de motor homologada para la aplicación.
Adaptador de eje largo	Mayor resistencia a la flexión y a la torsión	Compruebe la compatibilidad del soporte del eje y del adaptador antes de aceptar la compra.

La tabla identifica el cálculo necesario para cada configuración. No implica que cada motor pueda soportar cada configuración tras un simple ajuste.

Tratar el alinhamiento como una tarea de control de carga

Una desalineación angular o paralela puede hacer que un acoplamiento imponga fuerzas que no estaban previstas en el cálculo original. Los acoplamientos flexibles toleran errores limitados; no hacen que la alineación sea irrelevante. Verifique la superficie de montaje del motor, la posición del equipo motorizado y las instrucciones del acoplamiento. El requisito de alineación más estricto debería regir el sistema ensamblado.

Un soporte de montaje rígido aún puede verse distorsionado por una instalación defectuosa. Inspeccione la planitud, el ajuste de los tornillos y el pie blando antes de medir el alineamiento del eje. Reconsidere la situación después de apretar, después de aplicar cargas en el conducto y, cuando corresponda, a la temperatura de funcionamiento. No utilice los tornillos de acoplamiento para juntar ejes desalineados ni para forzar el montaje incorrecto del motor.

Reconocer los síntomas sin llegar a un diagnóstico

Las fugas repetidas en el sello del eje, el aumento de la temperatura del rodamiento, las vibraciones inusuales o el desgaste cerca de un lado del acoplamiento pueden justificar una investigación sobre la carga axial. Ninguno de estos síntomas por sí solo prueba que exista una carga radial excesiva. La presión del cárter, la contaminación, la lubricación, los daños durante la instalación y la pulsación hidráulica pueden generar signos que se superponen.

Registre cuándo aparece el síntoma: sin carga, a una tensión de correa determinada, durante la reversión o solo después del calentamiento. Compare las mediciones hidráulicas con las observaciones mecánicas. Si la retirada de la carga de transmisión está permitida en una prueba controlada, documente la configuración y los límites modificados. Un motor que se vuelve más silencioso sin la correa sugiere una dirección útil para la investigación, pero aún así requiere una revisión verificada de la fuerza y el alineamiento.

Decidir cuándo se necesita un cojinete externo

Un cojinete externo puede transferir las cargas de la polea, la rueda dentada o la rueda lejos del motor, pero debe diseñarse como parte del sistema completo del eje. Cojinetes adicionales pueden crear una restricción axial no deseada o una sensibilidad a la alineación si se colocan sin tener en cuenta el crecimiento térmico y las tolerancias de montaje. El objetivo es un recorrido de carga controlado, no simplemente más cojinetes.

Considere la posibilidad de utilizar un eje motorizado separado y # con un acoplamiento adecuado cuando la carga externa calculada exceda la capacidad documentada del motor. Realice una revisión del conjunto para comprobar la rigidez del eje, el espacio de apoyo y el acceso al servicio. No declare que la modificación ha sido exitosa hasta que los datos reales de la trayectoria de carga y las mediciones de puesta en marcha coincidan con los supuestos de diseño.

Verifique la máquina ensamblada

Antes de montar el motor, compruebe el par de tornillo, el ajuste del cubo, la compatibilidad con la llave o el spline, los protectores y la tensión de la correa o la cadena siguiendo las instrucciones correspondientes del componente. Asegúrese de que el eje no esté colocado axialmente en el acoplamiento o el adaptador. Verifique que los tubos no ejerzan presión sobre el alojamiento del motor ni obstruyan las mediciones de alineación.

Durante la operación simulada, se registran la velocidad, la presión, la carga, la temperatura y la vibración. Se repite en los puntos más exigentes del ciclo de trabajo, incluyendo los puntos de inversión, cuando sea necesario. El registro de aceptación debe identificar las ubicaciones del instrumento y las condiciones de operación, para que un equipo de mantenimiento futuro pueda realizar una comparación significativa en lugar de comparar temperaturas de alojamiento no relacionadas.

Envíe una solicitud de oferta completa para el eje

Incluya el código completo del motor, el tipo de eje, el dibujo de montaje y el par y la velocidad de salida deseados. Indique las fuerzas radiales y #axiales con sus direcciones, la ubicación de la fuerza en relación con el datum del fabricante y el ciclo de trabajo. Anexe el dibujo de la polea, el engranaje, el engranaje en espiral o la rueda y la disposición de acoplamiento prevista.

Solicite al proveedor que confirme la carga externa permitida en esas condiciones e identifique cualquier opción de cojinete o eje requerida. Solicite las condiciones utilizadas para la confirmación, incluidos los supuestos de vida útil y la distinción entre cargas continuas y intermitentes. Si una sustitución ofrecida cambia la cara de montaje o la proyección del eje, solicite una nueva verificación de ubicación de la carga antes de aceptarla como intercambiable.

Preguntas frecuentes

¿Es suficiente la calificación de par para seleccionar un motor para una polea?

No. Torque establece el requisito de salida rotacional, mientras que la tensión de la correa y la posición de las poleas establecen cargas adicionales en el eje y en los rodamientos. Ambos controles son necesarios, junto con la información sobre velocidad, presión y carga útil.

¿Qué es una carga sobrecargada?

Es una fuerza que actúa fuera del dispositivo de apoyo o del plano de referencia especificado. La distancia genera un momento de flexión. Para comparar la geometría de #la máquina con un diagrama de carga permisible, utilice el dato indicado por el fabricante.

¿Puede un acoplamiento flexible eliminar la carga sobre el rodamiento?

Puede tolerar un error de alineación limitado, pero aún así se desarrollan fuerzas de reacción. La alineación correcta, el espaciamiento del cubo y la selección del acoplamiento siguen siendo necesarias. No debe utilizarse un elemento flexible para compensar un motor instalado incorrectamente.

¿Por qué un motor más grande puede tener un coeficiente de carga útil más bajo?

Las diferentes configuraciones tienen ejes, diseños de rodamiento y funciones distintas. El desplazamiento no es una medida de la capacidad de carga. Compare la tabla de carga real con el código de pedido en lugar de asumir una relación basada en el tamaño físico.

¿Debería añadir un cojinete externo siempre que la carga sea alta?

Evalúe un sistema de transmisión soportado cuando se supere el límite del motor, pero revise el conjunto completo. El soporte añadido debe tener un alineamiento y un comportamiento axial adecuados; un cojinete improvisado puede crear otro mecanismo de fallo.

Recursos de producto y ingeniería relacionados

Para una consulta sobre un componente, consulte Motor hidráulico de desplazamiento fijo A2FE y proporcionar la especificación completa y las condiciones de instalación. Guías relacionadas: Gamma de motores de pistón, Rango de motor orbital, Revisiones de presión en el alojamiento del motor, Medición del flujo de drenaje del motor, Calculo de la eficiencia del motor, Fallo del rodamiento del motor hidráulico: síntomas y causas subyacentes, Selección de acoplamientos de motor hidráulico: desalineación y capacidad de torsión. Las fotografías de los productos ilustran las configuraciones del catálogo; no indican la presión, la velocidad ni la capacidad de carga del eje para un pedido no confirmado.

Conferencia universitaria: fundamentos del motor hidráulico

NPTEL-NOC IITM presenta una lección sobre motores hidráulicos del IIT de Madrás. La conferencia explica la distinción entre la entrada hidráulica y la salida del eje utilizada en esta guía. Las limitaciones de instalación y funcionamiento específicas de los componentes aún requieren la documentación del motor seleccionado.

Obre la conferencia sobre los motores hidráulicos de NPTEL.

Referencias técnicas y de seguridad

• NPTEL: Fundamentos de la hidráulica y la neumática industriales
• NIOSH: prevención de lesiones por energía peligrosa
• SKF: análisis de daños en los rodamientos y ISO 15243

Estas referencias proporcionan contexto educativo y técnico. Las calificaciones específicas del modelo de un fabricante de referencia no son especificaciones para un producto Prance y no implican afiliación ni autorización de la marca.