Disseny i Enginyeria
Al cor d'Aubearing hi ha la nostra capacitat de treballar amb els clients per buscar dissenys i aplicacions únics i oferir solucions innovadores i rendibles. A partir d'anys de coneixement d'aplicacions i instrumentació de precisió, el nostre personal d'enginyeria té dècades d'experiència pràctica que cobreix centenars d'aplicacions i indústries diferents, incloses metge, robòtica, equips de mineria, equipament agrícola, automotive, motocicletes, bicicletes, maquinària d'enginyeria, equips de moviment de terres, silvicultura, embalatge, equips de tractament d'aigua, equips d'impressió i , que els permet adaptar el disseny òptim de coixinets i solucions d'enginyeria per a aplicacions específiques.
Junts podem fabricar el millor coixinet per a les vostres especificacions exigents, sovint amb toleràncies mesurades en milionèsimes de polzada. Us convidem a visitar les nostres instal·lacions i us agraïm l'oportunitat de visitar les vostres per tal de donar solucions a totes les vostres necessitats.
Laboratori tecnològic intern d'Aubearing
El nostre laboratori tècnic està equipat amb instruments de precisió avançats i programari d'avaluació avançat (no limitat a l'ús, inclosos Solid Works, AutoCAD), que poden avaluar de manera ràpida i eficaç les aplicacions de coixinets. L'únic "Sistema d'anàlisi Aubearing" avalua els coixinets des de múltiples perspectives. Els nostres enginyers de disseny optimitzen acuradament els perfils de les pistes per maximitzar les classificacions de càrrega, les limitacions de velocitat i la vida útil a la fatiga. S'ha donat especial consideració al "Disseny per a la fabricació" per garantir una tensió residual òptima de la pista de rodadura per a un rendiment superior. Al mateix temps, moltes aplicacions es troben en condicions de pols i contaminació, de manera que també es considera que els segells de coixinets eviten la contaminació.
Estalviar costos de fabricació
Al voltant del 70% dels costos de fabricació dels coixinets (costos de material, costos d'eines i costos de muntatge) es determinen per decisions de disseny, mentre que el 30% restant dels costos constitueixen decisions de producció com la planificació de processos o la selecció de màquines-eina. El nostre objectiu és optimitzar els coixinets personalitzats perquè siguin rendibles en la producció, el muntatge i el manteniment mantenint una alta qualitat. Aubearing pot recomanar la mida del coixinet, els elements rodants, la duresa, la configuració de l'engranatge, etc., i fabrica mides de coixinets que van des de 200 mm ID fins a 6,000 mm OD per satisfer els vostres requisits de càrrega, mida, rotació i cicle de vida.
Els termes i els càlculs que cada enginyer de disseny hauria de conèixer
Els coixinets es troben en pràcticament tots els conjunts giratoris d'equips i aplicacions de transmissió de potència. Produeixen un moviment giratori suau i redueixen la fricció i el desgast. Quan es dimensiona i s'utilitza correctament, la majoria dels coixinets funcionaran durant molts anys sense necessitat de reemplaçament.
El coixinet rotatiu és un terme ampli que inclou coixinets llises, coixinets hidrostàtics i hidrodinàmics, coixinets magnètics i coixinets d'elements rodants. Els coixinets d'elements rodants es poden desglossar encara més segons el tipus d'elements rodants: rodets de bola, rodet i agulla. Tots els enginyers de disseny mecànic que incorporen coixinets de boles o de rodets al seu muntatge haurien d'estar familiaritzats amb els càlculs de la vida útil del coixinet i la càrrega del coixinet. El coneixement d'aquestes fórmules bàsiques ajudarà a garantir un disseny robust optimitzat per a una llarga vida útil.
Tenint la vida
La vida del coixinet (L) es defineix com el nombre d'hores que el coixinet pot funcionar a una velocitat constant determinada abans que mostri els primers signes de fatiga en el material de l'anell del coixinet o de qualsevol dels elements rodants.
La vida nominal dels coixinets (L10) és la vida útil en hores a una velocitat constant específica que el 90% d'un grup de coixinets aparentment idèntics completarà o superarà. La vida útil també es refereix a la vida útil d'un únic coixinet associada amb una fiabilitat del 90%. La vida útil dels coixinets que funcionen a una velocitat constant també es pot expressar en hores i s'anomena L10h. Les unitats per a la vida útil estan en milions de revolucions (106 rev).
Capacitats de càrrega del coixinet
La càrrega del coixinet s'expressa amb termes diferents, cadascun amb una definició única. Les càrregues estàtiques es refereixen a les càrregues sobre un coixinet no giratori.
La capacitat de càrrega bàsica (CB) és una càrrega constant calculada per a coixinets de contacte radial i angular. És la càrrega que un grup de coixinets aparentment idèntics pot suportar durant un milió de revolucions de l'anell interior mentre l'anell exterior es manté immòbil. Les unitats per a la capacitat de càrrega bàsica són lliures (lb) o Newtons (N).
El valor de càrrega estàtica bàsica (Co) és la càrrega radial sobre un coixinet no giratori que correspon a una tensió de contacte calculada al punt de contacte amb més càrrega entre l'element rodant i la pista de rodadura que produeix una deformació permanent total de l'element rodant i la pista de rodadura. de 0.0001 del diàmetre de l'element rodant. Les unitats per a la capacitat de càrrega estàtica bàsica són lliures (lb) o Newtons (N).
La càrrega estàtica equivalent (Po) és una càrrega radial estàtica calculada. Es defineix com la càrrega que provocaria la mateixa deformació permanent total a l'element de rodament i el contacte amb la pista de rodadura amb més esforços que la que es produeix en la condició de càrrega real. Les unitats per a la capacitat de càrrega estàtica equivalent són lliures (lb) o Newtons (N).
La càrrega dinàmica bàsica (C) és la càrrega radial constant calculada que un grup de coixinets aparentment idèntics amb un anell exterior estacionari pot suportar estadísticament un milió de revolucions de l'anell interior. Les unitats per a la capacitat de càrrega dinàmica bàsica són lliures (lb) o Newtons (N).
La càrrega dinàmica equivalent (P) és un dels factors utilitzats en les equacions de vida del coixinet. És una càrrega radial hipotètica constant, que té el mateix impacte en la vida útil del coixinet que la que es produeix en la condició de càrrega real. Les unitats per a la capacitat de càrrega dinàmica equivalent són lliures (lb) o Newtons (N).
Càlculs
La vida del coixinet (L10) es pot calcular amb la fórmula següent. Les variables necessàries són la capacitat de càrrega dinàmica bàsica (C) i la càrrega dinàmica equivalent del coixinet (P).
L10 = (C/P)3
L10 = vida útil (106rev); C = capacitat de càrrega dinàmica bàsica (lb o N); P = càrrega dinàmica equivalent (lb o N)
Per convertir de revolucions a hores dividiu per la velocitat (rpm).
L10hrs = (C/P)3 x [(106rev) / (N rpm x 60 min/h)] = 16667/N x (C/P)3
N = velocitat (rpm)
1. P = VFr
2. P = XVFr + YFa
P = càrrega dinàmica equivalent; V = factor de rotació; X = factor radial; Y = factor d'empenta; Fr = càrrega radial; Fa = càrrega axial
Quan el diàmetre exterior del coixinet (OD) és igual o inferior a 0.625 polzades, es poden utilitzar els valors següents: X = 0.56, Y = 2.10 i e = 0.16. Per a coixinets de més de 0.625 polzades de diàmetre, consulteu la taula següent. El factor "e", que es mostra a l'última columna de la taula següent, representa la relació de Fa/VFr. Si Fa /VFr < e, s'utilitza la fórmula (1); si Fa/VFr > e, s'utilitza la fórmula (2).
Tot i que aquestes fórmules ofereixen un bon punt de partida, altres factors també poden influir en la vida útil del coixinet i les capacitats de càrrega.
En algunes aplicacions, les càrregues i la velocitat poden variar durant el funcionament. Això es pot tenir en compte en els càlculs de càrrega del coixinet si les variacions de càrrega i velocitat són variables conegudes.
La lubricació és un altre factor que pot tenir un impacte significatiu en la vida útil del coixinet. Per als coixinets segellats, la vida útil del lubricant sovint determina la vida del coixinet.
Les condicions ambientals i la contaminació també poden afectar negativament la vida del coixinet.
El material del coixinet també pot influir en el rendiment. Per exemple, les classificacions de càrrega per a l'acer inoxidable 440C s'han de reduir aproximadament un 20% en comparació amb l'acer per coixinets 52100. La vida dels coixinets no és una ciència exacta a causa d'aquests factors i d'altres, però, l'ús d'aquestes fórmules ajudarà els enginyers a desenvolupar un disseny segur i fiable per als seus conjunts.
Disseny de rodaments de boles
Les característiques excepcionals dels coixinets de boles són el resultat d'unes característiques de qualitat tècnicament exigents que aconsegueixen els màxims límits de rendiment. Diverses mesures en el disseny, com ara la precàrrega o les disposicions múltiples dels coixinets, contraresten les limitacions de rendiment i augmenten les capacitats de rendiment dels coixinets.
PRECÀRREGA DE COIXEMENTS
La precàrrega es defineix com una força axial que actua constantment sobre un coixinet de boles que crea una deformació elàstica a l'àrea de contacte de les boles i les pistes.
OPTIMITZACIÓ DEL RENDIMENT MITJANÇANT LA PRECÀRREGA
La instal·lació de coixinets de boles amb precàrrega rígida o de molla optimitza moltes característiques de rendiment per al funcionament del coixinet.
La reducció de la molla garanteix la generació d'una rigidesa radial i axial definible (veure diagrama)
Alta precisió de funcionament i treballabilitat fins i tot amb càrregues canviants
Vibracions i sorolls reduïts
Eviteu el lliscament i la fricció en el contacte de l'element rodant a altes velocitats i acceleracions elevades
Peces de fricció lliscants reduïdes a altes velocitats (canvi reduït de l'angle de contacte entre l'anell interior i l'exterior)
Capacitat de càrrega augmentada (a causa de càrregues externes i velocitats de rotació) amb una llarga vida útil
RIGIDESA
La rigidesa defineix la quantitat d'efecte de força axial [N] sobre el coixinet de boles, que provoca un desplaçament de l'anell del coixinet d'1 μm.
La precàrrega adequada augmenta la rigidesa del coixinet i dóna suport a la capacitat de càrrega del coixinet contra les forces operatives.
FORÇA DE LEVACIÓ
La força d'elevació és la força a la qual el coixinet queda lliure de càrrega mitjançant una càrrega axial central en un conjunt de coixinets.
Si la càrrega axial externa supera la força d'elevació,...
… les boles i les pistes de rodadura del coixinet de boles sense càrrega ja no estan en contacte constant.
... el desgast augmenta augmentant la fricció de lliscament.
PRECÀRREGA DE PRIMAVERA
CARACTERÍSTIQUES DEL DISSENY:
El coixinet 1 (costat de treball) està fixat axialment a la carcassa, el coixinet 2 està disposat axialment de manera mòbil (seient fix dels anells interiors a l'eix)
La força de molla a l'anell exterior del coixinet 2 garanteix una precàrrega constant per als dos coixinets
La precàrrega de la molla necessària s'estableix mitjançant el recorregut de la molla (funció de força de trajecte segons la corba característica de la molla)
Per obtenir resultats de precàrrega perfectes, es requereix una mobilitat axial suficient de l'anell exterior col·locat al coixinet flotant
L'ajust de la molla d'ajust té lloc en la direcció d'acció de la càrrega axial externa
Quan s'utilitzen coixinets individuals: <~>, es poden utilitzar coixinets no ajustats
Quan s'utilitzen coixinets en tàndem (<< ~ >>), els coixinets del mateix tipus (L, M o S) asseguren una distribució uniforme de la càrrega.
CARACTERÍSTIQUES:La precàrrega, independentment de la velocitat i la temperatura, resulta exclusivament de la força de la molla
La força de la molla dóna com a resultat una precàrrega igual del coixinet i del coixinet d'empenta
L'expansió tèrmica de l'eix i la carcassa no influeix en la precàrrega
Els sistemes de coixinets amb molla poden tenir les velocitats més altes
CONJUNTS DE COJINAMENTS RÍGIDS DE PRECÀRREGA
La disposició de diversos coixinets en els anomenats conjunts de coixinets augmenta la capacitat de càrrega, la rigidesa i la força d'elevació.
Així, la rigidesa radial de totes les disposicions és:
a α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
a α = 25°: Crad ~ 2 · Cax
Exemple: conjunt de coixinets amb 3 coixinets en disposició TBT
* Valors de referència per a parells de coixinets en disposició O o X (vegeu dades del coixinet).
No es tenen en compte les influències relacionades amb el funcionament (com ara RPM, càrrega).
DISPOSICIÓ MÚLTIPLE AMB 2 COJINAMENTS (PARELL DE COJINAMENTS)
Amb la precàrrega de coixinets rígids, els parells de coixinets especificats en configuracions O, X o tàndem ofereixen una solució tècnica eficaç, rendible i per a moltes aplicacions.
O ARRANJAMENT (DB)
>Les línies de pressió divergeixen en la direcció de l'eix del coixinet
>Gran base de suport (H) i alta rigidesa davant moments d'inclinació
Absorció de força axial en ambdues direccions
Parell de coixinets en disposició O
ARRANJAMENT X (DF)
Les línies de pressió convergeixen en la direcció de l'eix del coixinet
> Insensible als errors d'escapament
> Mida reduïda de la base de suport i rigidesa basculant
> Absorció de força axial en ambdues direccions
Parell de coixinets en disposició X
ARRANJAMENT TÀNDEM (DT)
Disposició paral·lela a la direcció de càrrega
>Major capacitat de càrrega axial (factor 2) que el coixinet simple
> Tots dos coixinets tenen el mateix angle de contacte i es col·loquen contra un tercer coixinet
Parells de coixinets en tàndem
DISPOSICIÓ MÚLTIPLE AMB 3 O COIXAMENTS (JUNT DE COIXEMENTS)
Amb els requisits màxims de rigidesa del sistema o càrregues elevades, les disposicions X, O o tàndem amb 3 o coixinets ofereixen característiques de rendiment excepcionals.
DISPOSICIONS AMB 3 RODAMENTS
DISPOSICIÓ AMB 4 RODAMENTS
ANELLS INTERMEDIS
OPTIMITZACIÓ DEL RENDIMENT A TRAVÉS D'ANELLS INTERMEDIS
Es pot aconseguir una optimització diferenciada de les característiques de qualitat individuals dels coixinets aparellats mitjançant la instal·lació d'anells intermedis (anells de distància). L'amplada d'un anell intermedi és almenys l'amplada d'un coixinet individual.
CARACTERÍSTIQUES:
>Augmentant la base de suport (H) i augmentant la rigidesa radial
>Optimització de la dissipació de calor
>Lubricació millorada dels coixinets gràcies a l'optimització d'alimentació i descàrrega d'oli
Amplada de l'anell intermedi ≥ Amplada del coixinet únic
CARACTERÍSTIQUES DEL DISSENY:
> Material: 100 Cr6, o similar, endurit (almenys 45 HRC)
>Cal tenir cura de garantir un bon paral·lelisme pla entre els anells intermedis (vegeu també la precisió dels components).
> El paral·lelisme requerit de l'anell intermedi exterior i interior s'assegura mitjançant la mòlta plana d'ambdós anells en una operació de subjecció.
>En el cas de conjunts de coixinets amb anells intermedis (per exemple <||<||>||>), l'anell separador entre els coixinets es talla amb diferents trajectòries de línia de pressió i, per tant, es coordina el pretensat.
Anell de distància entre diferents camins de línia de pressió
CANVI DE PRECÀRREGA UTILITZANT ANELLS INTERMEDIS
Els anells intermedis proporcionen un canvi a la pretensió dels coixinets de boles ja coordinats.
Si l'amplada de l'anell intermedi de l'eix és inferior a l'amplada de la carcassa...
... augmenta la precàrrega en la disposició O
... la precàrrega a la matriu X es redueix
ÀNGUL DE CONTACTE I PRECISIÓ DE COORDINACIÓ
ANGLE DE CONTACTE ⍺0L'angle de les línies rectes entre els punts de contacte: canal de rodadura de l'anell interior - bola - canal de rodadura de l'anell exterior i el nivell radial defineix l'angle de contacte.
L'angle de contacte es determina en funció del joc radial del coixinet (joc del coixinet) i de l'osculació de les pistes.
Les transferències de càrrega entre ambdós anells de rodament es fan sobre els punts de contacte de les pistes amb les boles.
La distribució uniforme de la càrrega en els coixinets individuals en les disposicions de coixinets estableix el mateix angle de contacte en tots els coixinets carregats.
Angle de contacte estàndard C (15°) i E (25°) )
L'ANGLE DE CONTACTE ES CANVIA DEPÓ DE L'OPERACIÓ A TRAVÉS DE...
… forces externes
… forces internes
(Força centrífuga de l'anell interior i boles a altes velocitats)
... l'anell interior s'ajusta
... diferències de temperatura de l'anell interior a l'anell exterior.
Les desviacions de l'angle de contacte provoquen canvis en les característiques del coixinet,
que influeixen en el funcionament del coixinet.
Altres angles de contacte estan disponibles a petició.
PRECISIÓ DE LES PARTS DE CONVERSIÓ
Valors orientatius per als ajustos de l'eix i les toleràncies de forma i posició (DIN EN ISO 1101)
OPTIMITZACIÓ DE L'AJUSTE AMB ALTES RPMS
Amb l'augment de RPM (a partir d'aproximadament n · Dm = 1.5 . 106 mm / min.), la força centrífuga que augmenta progressivament pot provocar un eixamplament de l'anell intern i provocar impactes funcionals. Per exemple:
>Lliscament de l'anell interior al contacte amb l'eix i a les superfícies de contacte
> Corrosió per fricció
>Vibracions
Per contrarestar l'aixecament de l'anell interior, es recomana un ajust més fort.
Factors de correcció per a un disseny de coixinets sobredimensionats i sèries de coixinets:
SM 60..: 1
SM 619..: 1.10
KH 60..: 1.05
KH 619..: 1.15
Vàlid per a eixos sòlids. Per a eixos buits (50%): Factor de correcció = 0.8
EL COJINAMENT DE TENSION S'AJUSTA
OPTIMITZACIÓ DE RENDIMENTS A TRAVÉS DE FEIXES DE PRECISIÓ
L'ús de femelles de precisió per subjectar coixinets (conjunts) admet una utilització òptima de la capacitat de rendiment dels coixinets de boles d'alta precisió GMN.
DISSENY:
La instal·lació acurada amb femelles de precisió evita (interrupció de sortida, possiblement seguiment amb guionet: micro-moviments);
els micromoviments provoquen corrosió de contacte.
> Tritureu els costats de la femella en angle recte amb la rosca de la femella i l'eix per evitar la inclinació del coixinet o la flexió de l'eix (tolerància màxima de desgast de 2 μm)
> Fixeu la femella de precisió a l'eix (contra l'afluixament)
>Les volanderes i els casquets intermedis s'han de fer paral·lels als plans (màx. 2 μm)
Una força de tancament axial suficientment alta fixa els coixinets a la posició prevista i assegura la precàrrega, precisió i rigidesa requerides del coixinet.
INSTAL·LACIÓ:
>Lubriqueu lleugerament el fil
> Enrosqueu les femelles de precisió amb 2 o 3 vegades el parell de torsió TARGET, després torneu-les a deixar anar i fixeu-les amb el parell desitjat (compensació dels canvis dimensionals depenent de la temperatura dels anells interiors i dels seients)
> La premsa de banda necessària de diversos coixinets (axials) i la superació necessària de la resistència a la fricció quan els coixinets es pressionen sobre l'eix (radial) estan assegurades pel parell d'estrenyi primari (ruptura) de 2 a 3 vegades.
Els valors de les forces de subjecció i els parells de tensió són valors indicatius basats en l'experiència i poden variar segons l'aplicació.
