Coixinets de boles vs rodaments de rodets, quin?

Coixinets de boles vs rodaments de rodets, quin?

Els coixinets són components crítics en gairebé totes les màquines, cosa que els ajuda a funcionar sense problemes reduint la fricció entre les peces mòbils. Hi ha molts tipus de coixinets (la llegenda diu que n'hi ha 470,000), cadascun dissenyat per manejar diferents condicions de càrrega. Aquest article se centra en els dos tipus principals: coixinets de boles i coixinets de rodets. A partir de molts anys d'experiència en la fabricació de coixinets, Aubearing explica els seus diferents dissenys i els compara, oferint consells constructius sobre com triar entre ells.

Tots dos rodaments de boles i la rodaments de rodets s'utilitzen en una varietat de màquines amb peces giratòries. Les seves propietats sovint contribueixen significativament al progrés tecnològic i econòmic en diferents camps de l'enginyeria. L'estandardització dels coixinets permet seleccionar un disseny directament de la taula de coixinets del catàleg de coixinets del fabricant. Empreses de fabricació de coixinets com ara SKF, NTN, Timken, FAG, Schaeffler, Aubearing, etc. són fonts naturals d'informació de selecció. La majoria de les vegades, un dissenyador pot seleccionar productes d'estoc per al seu disseny directament des del catàleg. L'elecció d'un disseny popular i àmpliament utilitzat ajuda a aconseguir una usabilitat òptima i proporciona la solució més econòmica.

Coixinets-radials-VS-coixinets-axials,-quin-un

Rodaments de boles

Els coixinets de boles industrials s'utilitzen en una varietat de maquinària i equips de fabricació per aconseguir un moviment de rotació suau i eficient. El propi coixinet consta d'un anell exterior, un anell interior, un conjunt de boles d'acer i una gàbia que manté les boles distribuïdes uniformement. Tant els anells exteriors com els interiors estan fets normalment de materials extremadament duradors, com ara acer o ceràmica, i estan dissenyats per suportar altes velocitats i càrregues pesades. Les boles d'acer dins del coixinet proporcionen punts de contacte de baixa fricció entre els anells interior i exterior, permetent el moviment amb una resistència mínima i reduint l'energia perduda per fricció. La gàbia del coixinet serveix per mantenir el posicionament correcte de les boles, evitar que entrin en contacte i assegurar una distribució uniforme de la càrrega. El moviment de rodament està subjecte a càrregues axials i radials. Els coixinets de boles s'utilitzen habitualment en aplicacions d'alta velocitat com ara motors elèctrics i caixes de canvis. See our ball bearing overview article for information.

Tipus de rodament de boles

Tipus de rodament de boles

Hi ha dos tipus bàsics de coixinets de boles, una fila o una fila doble. Els més populars són els coixinets de boles profunds d'una sola fila, que consisteixen en una fila de boles que es desplacen en un sol solc. Els coixinets de boles de doble fila consisteixen en dues fileres de boles en dos jocs de canals acanalats. Tant els coixinets de boles d'una fila com els de doble fila estan compostos per anells interiors, anells exteriors, boles i gàbies. Tots dos tipus de coixinets poden suportar càrregues radials i axials elevades. Els coixinets de boles profunds estan disponibles tant en aplicacions de baixa com d'alta velocitat, depenent de la classe de tolerància, la lubricació, el joc intern i el tipus de segell o protector seleccionat. La llista següent descriu els diferents tipus de coixinets de boles, cadascun amb característiques úniques i usos específics. Aquests coixinets són crítics en nombroses aplicacions, com ara instruments de precisió, micromotors, caixes de canvis i cubs de rodes.

  • Rodaments de boles profunds: Els coixinets de boles de ranura profunda són el tipus més comú. Poden suportar càrregues radials i axials.

  • Rodaments de boles de contacte angular: Els coixinets de boles de contacte angular tenen un joc axial intern superior a la mitjana. Poden suportar càrregues axials en una direcció i càrregues radials moderades.

  • Rodaments de boles autoalineables: Els coixinets de boles autoalineables es poden ajustar per errors d'alineació. Poden suportar càrregues radials però poden suportar càrregues axials mínimes.

  • Rodaments de boles d'empenta: Els coixinets de boles estan dissenyats per a càrregues axials elevades i càrregues radials insignificants.

  • Coixinets de boles en miniatura: Els coixinets de boles en miniatura són adequats per a aplicacions d'instruments de precisió on l'espai és limitat, com ara micromotors.

  • Coixinets de doble fila de boles: Els coixinets de boles de doble fila tenen dues fileres de boles i poden suportar càrregues més altes.

Avantatges dels coixinets de boles

Coeficient de fricció baix: El principal avantatge de tenir una gran àrea de contacte és que el coixinet de boles experimenta molta menys fricció a causa del moviment de les pistes interiors i exteriors. Això vol dir que la rotació de la peça va molt suaument. De la mateixa manera, només hem de mirar un spinner per entendre com de bé els coixinets de boles gestionen el moviment de rotació. Per tant, els coixinets de boles són la solució preferida en aplicacions on la velocitat i la facilitat d'operació són una prioritat.

Pot suportar càrregues radials i d'empenta: Una altra característica única dels coixinets de boles és que poden girar en diversos eixos. Això significa que reaccionen no només a les càrregues radials, sinó també a les càrregues d'empenta. Com gira un coixinet de boles depèn de l'angle de la càrrega d'empenta. La versatilitat dels coixinets de boles els converteix en una opció excel·lent per a equips que no s'utilitzen amb estàndards estrictes, com ara joguines o altres articles de la casa.

Disseny compacte: Requereixen menys espai i es poden utilitzar en establiments més petits.

Versatilitat: Apte per a càrregues radials i axials (d'empenta).

Baix manteniment: Tenen una llarga vida útil en aplicacions amb baixes càrregues axials i requereixen menys manteniment.

Inconvenients dels coixinets de boles

Incapacitat per suportar pes pesat: Although ball bearings have a smaller contact area with the load, meaning they experience much less stress, this also means the load becomes concentrated. In extreme cases, this can cause the ball bearings to deform, a precursor to complete failure. Therefore, ball bearings are usually only used in applications with smaller loads. For industrial grade equipment, roller bearings are preferred. A type of ball bearing, called a full complement ball bearing, fills the space between the inner and outer raceways with as many balls as possible. This type of bearing can handle higher loads by distributing the load over balls. However, full complement ball bearings are also susceptible to wear due to frequent contact between adjacent balls.

Durabilitat: Pot deformar-se sota càrregues excessives, amb la qual cosa es redueix la vida útil del coixinet.

Sensibilitat: susceptible to misalignment and shock loads.

Els coixinets de rodets tenen elements rodants cilíndrics o cònics. Aquest tipus de coixinet està dissenyat per suportar càrregues radials pesades a causa de l'àrea de contacte més gran entre els rodets i les pistes.

Tipus de rodament de rodets

La llista següent descriu els diferents tipus de coixinets de rodets amb diferents característiques i aplicacions específiques. Aquests coixinets tenen un paper vital en diversos escenaris, com ara rodes de vehicles, maquinària pesada i aplicacions que requereixen una gran capacitat de càrrega. Llegiu el nostre article de visió general dels coixinets de rodets per aprendre'n.

Tipus de rodament de rodets

Rodaments de rodets cilíndrics: Els coixinets de rodets cilíndrics tenen rodets cilíndrics de mida uniforme al llarg de la seva longitud. Aquests coixinets són adequats per transportar càrregues radials pesades i poden funcionar a altes velocitats. Els coixinets de rodets cilíndrics es guien entre les brides de l'anell interior o exterior. Fins i tot quan es treuen els anells lliures, es mantenen junts amb els anells de guia per la gàbia. En el tipus més comú de coixinets de rodets cilíndrics, l'anell lliure no té brida, de manera que dins de certs límits els anells de coixinets es poden desplaçar axialment entre si. Si el coixinet gira, aquest desplaçament es produirà sense resistència, sempre que la velocitat de desplaçament sigui relativament lenta (per exemple, desplaçament a causa de l'expansió tèrmica de l'eix). La baixa fricció dels coixinets de rodets cilíndrics els fa adequats per a velocitats relativament altes, i sovint s'utilitzen juntament amb coixinets de boles de contacte angular d'alta velocitat en eixos de màquines d'alta velocitat.

Rodaments de rodets cilíndrics

Rodaments de rodets cònics: Els coixinets de rodets cònics presenten rodets i canals cònics, el que els fa ideals per a nuclis de vehicles i altres aplicacions de càrrega elevada. Els coixinets de rodets cònics són els més utilitzats. Poden suportar grans forces axials i radials. Els coixinets de rodets cònics consisteixen en un anell exterior i un anell interior, mentre que els coixinets de boles consisteixen en un anell exterior i un anell interior. Els corrons cònics es poden muntar en cartutxos, però en la seva forma més simple són dos components separats, mentre que els coixinets de boles es poden separar, que sol ser una unitat autònoma.

Rodaments de rodets cònics

Els coixinets de rodets cònics utilitzen rodets cònics rectes les cares extrems dels quals estan en contacte amb la brida de guia de l'anell interior. El conic del rodet i el camí del rodet de l'anell interior tenen un vèrtex comú a l'eix del coixinet. L'anell exterior està dissenyat amb una generadora de recorregut del rodet lleugerament corba per evitar la càrrega de vora dels rodets. Encara que la proximitat entre els rodets i l'anell exterior es redueix, la tensió de l'anell exterior és menor que la de l'anell interior. La brida guia de l'anell interior té una superfície esfèrica contra la qual pressionen els extrems de la bola dels rodets. Igual que amb els coixinets esfèrics, la pressió sobre la brida guia eficaçment els corrons. Alguns fabricants com Timken, FAG, NTN i SKF fan que les cares dels extrems dels rodets siguin planes i les cares de la guia de la brida són còniques. Els extrems del rodet contacten amb la brida del rodet només en dos punts.

Com que els coixinets de rodets cònics són separables, normalment es munten l'un oposat a l'altre de manera que un coixinet es pugui ajustar a l'altre. Després de l'ajust, sempre es deixarà un cert espai molt petit al coixinet. Els canvis de temperatura a l'eix afecten aquest ajust i, per tant, el joc del coixinet. Per tant, els coixinets de rodets cònics d'una sola fila s'utilitzen normalment només quan la distància és curta. Els coixinets de rodets cònics tenen una gran capacitat de càrrega radial i una capacitat de càrrega axial en una direcció. La capacitat d'empenta depèn de l'angle dels corrons. Com a mesura d'aquest angle (angle de contacte), normalment és de 12 a 16 graus. Alguns coixinets de rodets cònics de gran resistència tenen angles de contacte de 28-30 graus.

En moltes aplicacions, els coixinets de rodets cònics s'utilitzen en parells adossats per suportar les forces axials per igual en qualsevol direcció. Els coixinets de rodets cònics s'utilitzen àmpliament en els coixinets de rodes d'automòbils per suportar càrregues radials i axials. Els coixinets de rodets cònics s'utilitzen habitualment en aplicacions resistents. Moltes indústries diferents com ara equips agrícoles, de construcció i mineria, sistemes d'eixos, caixes de canvis, motors de motor i reductors d'engranatges, eixos de transmissió, caixes d'eixos ferroviaris, diferencials, aerogeneradors i tot tipus de remolcs.

Rodaments de rodets esfèrics: Els coixinets de rodets esfèrics tenen una funció d'autoalineació automàtica i poden suportar càrregues radials pesades i càrregues axials. Són ideals per a aplicacions que impliquen desalineació o deflexió de l'eix.

Coixinets d'agulles: Els coixinets de rodets d'agulles tenen corrons prims i llargs i són adequats per a aplicacions on l'espai radial és limitat però es requereix capacitat de càrrega.

Coixinets de rodets axials: Els coixinets de rodets d'empenta poden suportar grans càrregues axials i sovint s'utilitzen en maquinària pesada com ara les plataformes de perforació i les extrusores.

Avantatges dels coixinets de rodets

Portar grans càrregues: La gran àrea de contacte que proporcionen els coixinets de rodets els permet suportar càrregues més grans sense deformacions ni fallades. Això fa que els coixinets de rodets siguin una opció excel·lent per a equips industrials dissenyats per transportar càrregues pesades o altres aplicacions on hi ha poc marge per a fallar.

Dissenys Variants: A diferència dels coixinets de boles, la geometria dels corrons pot variar per a diferents tipus d'operacions. Els corrons cilíndrics estàndard estan dissenyats per a càrregues purament radials, proporcionant una major capacitat de càrrega a costa de la capacitat de manejar qualsevol càrrega d'empenta.

Els coixinets de rodets d'agulles són una lleugera variació dels rodets cilíndrics amb un diàmetre molt més petit. S'utilitza en aplicacions on l'espai radial és petit. Els corrons d'agulla també proporcionen una gran quantitat d'àrea de contacte, però generen molta fricció i vibració perquè giren tan ràpid. Per tant, només es pot utilitzar en equips que funcionin a velocitats baixes i que suportin grans quantitats de vibracions.

Els coixinets de rodets cònics són cònics en un extrem en lloc de ser un cilindre recte a tot arreu. Això permet que els coixinets de rodets suportin càrregues d'empenta limitades. La relació entre la càrrega radial i la càrrega d'empenta que pot suportar un corró cònic ve determinada per l'angle del corró. S'admeten fins a 30 graus, però la majoria dels rodets cònics tenen angles entre 10 i 16 graus.

Coixinets d'agulles 2

Durabilitat: Resistent i durador, pot suportar càrregues més pesades sense deformacions.

Menys sensible: resistant to shock loads and misalignment than ball bearings.

Inconvenients dels coixinets de rodets

Limited Ability to Handle Thrust Loads: Although there is an option to use tapered versions, the fact remains that roller bearings are not primarily designed for thrust loads. Therefore, the movement allowed by roller bearings is restricted. This reduces the versatility of roller bearings, which explains why they are less visible in domestic environments.

propens a la desalineació: Bearings of any type, whether ball or roller, have a small amount of play between the bearing elements and the raceways. This internal clearance allows the bearing elements to move smoothly along the raceway. However, this also makes it possible for the bearing elements to deviate from their original position. Ball bearings are tolerant of angular misalignment. This is especially true for roller bearings. While ball bearings can handle misalignment up to 0.004 inches, cylindrical roller bearings may already have difficulty rotating when misalignment exceeds 0.001 inches. This means roller bearings need to be designed with greater precision, making them difficult and expensive to manufacture.

mida: Typically larger and require mechanical space.

manteniment: frequent maintenance may be required, especially in high-speed applications due to increased friction.

La diferència entre els coixinets de boles i els coixinets de rodets

Tant els coixinets de boles com els de rodets estan dissenyats per reduir la fricció rotacional alhora que suporten càrregues radials i axials. La diferència bàsica entre els coixinets de rodets i els coixinets de boles rau en el seu disseny bàsic. La principal diferència entre els coixinets de rodets i els coixinets de boles és que l'element rodant és un rodet o una bola. Quan es comparen els coixinets de boles i els de rodets, entren en joc diversos factors.

  • Due to their lower coefficient of friction, ball bearings are generally suitable for applications requiring high speed operation.

  • Els coixinets de rodets tenen una gran àrea de contacte i són ideals per a aplicacions de càrrega radial pesada.

  • A causa de la menor àrea de contacte, la capacitat de càrrega dels coixinets de boles és inferior a la dels coixinets de rodets.

  • Ball bearings deform less under load, making them suitable for precision applications.

Criteris de selecció

La selecció del coixinet correcte per a una aplicació específica és fonamental per obtenir un rendiment i una vida útil òptims. Els criteris de selecció es basen principalment en els dos criteris següents:

Tipus de càrrega i capacitat: Els coixinets han de ser capaços de suportar càrregues específiques, ja siguin radials, axials o una combinació de càrregues. Els coixinets de rodets s'utilitzen normalment per a càrregues radials pesades, mentre que els coixinets de boles s'utilitzen per a càrregues més lleugeres.

Requisit de velocitat: La velocitat d'execució de l'aplicació té un paper important. Els coixinets de boles són la primera opció per a aplicacions d'alta velocitat a causa de la seva baixa resistència a la fricció. En general, els coixinets de boles són més adequats per a aplicacions que poden requerir una rotació a alta velocitat. Tenen un coeficient de fricció més baix durant l'arrencada i el funcionament, el que significa que poden assolir velocitats més altes amb menys resistència.

Roller bearings, on the other hand, are better suited for applications requiring higher load capacities. This is because line contact (as opposed to point contact in ball bearings) allows the load on the bearing to be distributed widely. In terms of efficiency, ball bearings tend to have a slight advantage in minimizing friction at high speeds. However, due to their design, roller bearings can handle larger loads efficiently.

Conclusió

Els coixinets s'utilitzen des de fa dècades i són, sens dubte, un dels components d'enginyeria més importants en entorns industrials, comercials i domèstics. Proporcionen un moviment de rotació suau i consistent i eviten el desgast causat per la fricció. Els coixinets de boles i diversos tipus de coixinets de rodets són tot el que necessita per proporcionar una connexió extraïble entre components que han de girar al llarg de qualsevol eix.