Segueix-me a: 
Tot el que hauríeu de saber sobre els coixinets de boles
Els coixinets són un dels components més crítics en qualsevol maquinària industrial. Aquests components d'alta precisió són crítics per reduir la fricció i portar càrregues durant el moviment de rotació. Hi ha milers de tipus de coixinets al mercat, inclosos rodaments de boles, coixinets de rodets cilíndrics, rodaments de rodets cònics, coixinets de rodets d'agulles i unitats de coixinets. Mentre que els coixinets de boles són els més comuns tipus de rodament, cada tipus té les seves pròpies característiques i avantatges que el fan apte per a determinats usos i aplicacions i no per a altres en entorns operatius.
Ara, AUB Bearing Manufacturing Co., Ltd. resumeix tota la informació dels coixinets de boles en funció dels anys de experiència en la fabricació de coixinets. Els coixinets de boles són coixinets de rodament que utilitzen boles de rodament subjectes entre les pistes interiors i exteriors per suportar càrregues radials i axials que actuen sobre eixos giratoris i alternatius. Aquests coixinets de boles s'utilitzen per proporcionar un moviment suau i de baixa fricció en aplicacions giratòries. Proporcionen un alt rendiment i una llarga vida útil, transferint la càrrega de les boles a l'anell interior. En aquest article, parlarem de diferents tipus de coixinets de boles.
Els coixinets de boles consten de quatre parts principals que són: 2 anells/carretes, boles (elements rodants) i retenidors (separadors de boles).
L'anell exterior està fixat i muntat a la carcassa. L'anell exterior també ajuda a la transferència de càrregues radials del coixinet a la carcassa. L'anell interior suporta i guia l'eix durant la rotació i està muntat a l'eix giratori. La funció dels elements rodants és transportar càrregues i distribuir-les per les pistes.
Els elements rodants giren a una velocitat diferent de l'anell interior, però giren al voltant de l'anell interior. El porter actua com una barrera que evita que les boles xoquin entre elles. Els coixinets d'empenta estan sotmesos a càrregues paral·leles a l'eix de gir, anomenades càrregues axials. Els coixinets de boles estan formats per dos anells de la mateixa mida.
Tipus de coixinets de boles
Segons el disseny i l'estructura del coixinet de boles, es pot dividir en diversos tipus. A continuació es descriuen els dissenys comuns de coixinets de boles. Segueix llegint per conèixer el diferents tipus de coixinets de boles i els seus usos.
Coixinets de boles de contacte angular d'una sola fila
Coixinets de boles de contacte angular de doble fila
Coixinets de boles de contacte angular de quatre punts
Coixinets de boles profunds d'una sola fila
Coixinets de boles de doble fila
Coixinet de boles de doble direcció
Rodament de boles doble
Rodaments de boles de contacte angular estan dissenyats perquè el coixinet formi un angle de contacte entre les pistes i les boles quan el coixinet està en ús. La característica principal del disseny d'aquest tipus de coixinet de boles és que l'espatlla d'un o ambdós anells és més alta que l'altra. Per tal que aquests coixinets funcionin correctament, s'han d'aplicar càrregues d'empenta durant el muntatge. Aquesta càrrega (o precàrrega) crea una línia de contacte (o angle de contacte) entre l'anell interior, les boles i l'anell exterior. La precàrrega es pot incorporar al coixinet o es pot crear quan el coixinet s'insereix al conjunt. Els angles de contacte varien entre 15° i 40° i es mesuren en relació a una línia perpendicular a l'eix del coixinet. Els coixinets de boles de contacte angular tenen pistes d'anell interior i exterior que es desplacen entre si en la direcció de l'eix del coixinet. Això vol dir que aquests coixinets estan dissenyats per suportar càrregues combinades, és a dir, càrregues radials i axials que actuen simultàniament. Aquests tipus de coixinets de boles estan disponibles en diferents estils de disseny, amb segells o escuts. No només eviten la contaminació, sinó que també actuen com a retenedor de lubricants. Aquests coixinets poden ser d'acer inoxidable, ceràmica híbrida o plàstic i poden ser cromats, cadmi o altres. A més, es poden prelubricar, relubricar o tenir capacitats de lubricació sòlida. Els coixinets de boles de contacte angular es divideixen en els següents subtipus:
Coixinets de boles de contacte angular d'una sola fila
Aquests coixinets utilitzen un gran nombre de boles per proporcionar una capacitat de càrrega relativament alta, només poden suportar càrregues axials en una direcció, normalment s'ajusten per a un segon coixinet i tenen anells de coixinets no separables.
Els avantatges dels coixinets de boles de contacte angular d'una sola fila inclouen:
Alta capacitat de càrrega
Bon rendiment de carrera
Coixinets compatibles universalment fàcils d'instal·lar
Rodaments de boles de contacte angular de doble fila
Amb un disseny corresponent a dos coixinets d'una sola fila disposats esquena amb esquena, però quan dos coixinets d'una sola fila ocupen massa espai axial, poden suportar càrregues radials i axials en qualsevol direcció i moments d'inclinació. Els avantatges dels coixinets de boles de contacte angular de doble fila inclouen:
Menys espai axial
Accepta càrregues radials i axials en qualsevol direcció
Acomoda moments d'inclinació
Disposició de coixinets rígids
Rodaments de boles de contacte angular de quatre punts
Els coixinets de boles de contacte angular de quatre punts estan dissenyats per suportar càrregues axials en dues direccions i tenen una gran capacitat de càrrega, poden suportar càrregues radials limitades per a una càrrega axial determinada, utilitzen menys espai axial que els coixinets de doble fila i són separables.
Els avantatges dels coixinets de boles de contacte angular de quatre punts inclouen:
Apte per a càrregues axials en ambdues direccions
Menys espai axial
Alta capacitat de càrrega
Disseny separat
Millora del flux d'oli
Deformació limitada de l'anell interior quan se sotmet a forces de subjecció elevades
Els coixinets de boles profunds són els més comuns tipus de rodament de boles i es poden comprar en configuracions segellades, blindades i amb anell de pressió. Les dimensions de les curses d'aquest tipus de coixinets coincideixen molt amb les dimensions de les boles contingudes. També són ideals per suportar càrregues pesades. Els coixinets de ranura profunda proporcionen suport radial i axial. Tanmateix, no hi ha manera d'ajustar l'angle de contacte per canviar el nivell relatiu d'aquesta càrrega. Els coixinets de boles profunds es divideixen en els següents subtipus:
Coixinets de boles profunds d'una sola fila
Els coixinets de boles profunds d'una sola fila són el tipus més comú de coixinets de boles. S'utilitzen molt àmpliament. Les ranures de la pista dels anells interior i exterior són arcs circulars amb un radi lleugerament més gran que el de les boles. A més de les càrregues radials, també es poden aplicar càrregues axials en qualsevol direcció. A causa del seu baix parell, són ideals per a aplicacions que requereixen alta velocitat i baixa pèrdua de potència. A més, per als coixinets oberts, aquests solen estar equipats amb escuts d'acer o segells de goma en un o ambdós costats i estan prelubricats amb greix.
Rodaments de boles de doble fila
Els coixinets de boles profunds de doble fila corresponen en disseny als coixinets de boles profunds d'una sola fila. Les seves ranures profundes i contínues estan fortament integrades amb les boles, cosa que permet als coixinets suportar càrregues radials i axials en ambdues direccions. Aquests tipus de coixinets de boles són adequats per a disposicions de coixinets on la capacitat de càrrega dels coixinets d'una sola fila és insuficient. Per al mateix forat i diàmetre exterior, els coixinets de doble fila són lleugerament més amples que els coixinets d'una fila de les sèries 62 i 63, però tenen una capacitat de càrrega molt més gran. Els coixinets de boles de doble fila només es poden utilitzar com a coixinets oberts (sense segells ni escuts).
Rodaments de boles d'empenta estan dissenyats per a càrregues d'empenta pura. Aquests coixinets poden suportar poca o cap càrrega radial. Els elements rodants poden ser boles, agulles o rodets. Els anells giratoris o els coixinets de la plataforma giratòria poden suportar càrregues axials, radials i moment. No es munten a la carcassa ni a l'eix, sinó directament a la superfície de la base. Tant els anells interiors com els exteriors tenen forats de muntatge. L'anell interior, l'anell exterior o tots dos poden tenir engranatges integrals. Aquests coixinets es coneixen com a coixinets de taula, coixinets giratoris i anells giratoris. Els coixinets de boles d'empenta ofereixen un baix soroll, un funcionament suau i una capacitat per a aplicacions d'alta velocitat. Es poden utilitzar com a coixinets unidireccionals o bidireccionals, l'elecció depèn de si la càrrega és unidireccional o bidireccional.
Coixinets de boles d'empenta d'un sol sentit consisteixen en un anell de rodament semblant a una rentadora amb ranures de canalització. L'anell connectat a l'eix s'anomena anell de l'eix (o anell interior), i l'anell connectat a la carcassa del coixinet s'anomena anell de seient (o anell exterior).
En un coixinet de boles de doble direcció, hi ha tres anells i l'anell central (l'anell central) es fixa a l'eix. També hi ha coixinets de boles d'empenta amb una rentadora de seient d'alineació sota la rentadora de la carcassa per compensar la desalineació de l'eix o els errors de muntatge. Les gàbies d'acer estampat s'utilitzen normalment per a coixinets més petits, mentre que les gàbies mecanitzades s'utilitzen per a coixinets més grans.
Coixinet de boles dúplex
Una combinació de dos coixinets de boles de contacte angular forma un coixinet dúplex. Les combinacions possibles inclouen cara a cara, que tenen les cares de l'anell exterior juntes (tipus DF), esquena a esquena (tipus DB) o les dues cares frontals en la mateixa direcció (tipus DT). Els coixinets dúplex DF i DB són capaços de suportar càrregues radials i axials en qualsevol direcció. El tipus DT s'utilitza quan hi ha una càrrega axial forta en una direcció i cal imposar la càrrega per igual a cada coixinet.
Ara que us heu familiaritzat amb els dissenys habituals dels coixinets de boles, coneixerem els tipus de construcció dels coixinets de boles.
Coixinet de boles Conrad
Aquest tipus de coixinets de boles s'acoblen col·locant l'anell interior en una posició excèntrica respecte a l'anell exterior, amb els dos anells en contacte en un punt, donant lloc a un gran buit enfront del punt de contacte. Les boles s'insereixen a través del buit i després es distribueixen uniformement al voltant del conjunt de coixinets, fent que els anells es tornin concèntrics. El muntatge es completa col·locant una gàbia a les boles per mantenir les seves posicions entre si.
Els coixinets Conrad poden suportar càrregues tant radials com axials, però tenen l'inconvenient d'una menor capacitat de càrrega a causa del nombre limitat de boles que es poden carregar al conjunt del coixinet. Probablement el coixinet de boles industrial més conegut és l'estil Conrad de ranura profunda. El coixinet s'utilitza en la majoria de les indústries mecàniques.
Coixinet de boles d'ompliment de ranura
En un coixinet radial d'ompliment de ranures, les pistes interiors i exteriors estan entallades en una cara de manera que, quan les osques estan alineades, les boles es poden lliscar a la ranura resultant per muntar el coixinet. Un coixinet d'ompliment de ranura té l'avantatge que es poden muntar boles, donant lloc a una capacitat de càrrega radial més gran que un coixinet Conrad de les mateixes dimensions i tipus de material. No obstant això, un coixinet d'ompliment de ranures no pot suportar una càrrega axial significativa, i les ranures causen discontinuïtats a les curses que poden tenir un efecte petit però advers sobre la resistència.
Rodament de boles autoalineable
Rodaments de boles autoalineables tenen dues fileres de boles, una pista de rodadura habitualment esferada a l'anell exterior i dues ranures profundes i ininterrompudes a l'anell interior. Estan disponibles obertes o tancades. Aquest tipus de coixinets de boles són insensibles a la desalineació angular de l'eix respecte a la carcassa, que pot ser causada, per exemple, per la deflexió de l'eix.
Els avantatges dels coixinets de boles autoalineables inclouen:
Acomodar la desalineació estàtica i dinàmica
Excel·lent rendiment a alta velocitat
Manteniment mínim
Baixa fricció
Excel·lent rendiment de càrrega lleugera
Els coixinets de boles autoalineables poden reduir els nivells de soroll i vibració, per exemple, als ventiladors.
Coixinets de boles lineals
Els coixinets de boles lineals estan dissenyats per proporcionar moviment lliure en una direcció. Són la varietat de diapositives lineals més utilitzada i garanteixen un moviment de precisió suau al llarg d'un disseny lineal d'un sol eix. Amb tecnologia d'autolubricació, aquests coixinets de boles permeten un rendiment i fiabilitat òptims. Estan formats per dues fileres lineals de coixinets de boles, integrades dins de quatre varetes a costats alternatius de la base.
Rodament de boles radials
Aptes per a una àmplia gamma de propòsits, els coixinets de boles radials ofereixen nivells excepcionals de rendiment. Aquests tipus de coixinets de boles tenen capacitat per a càrregues radials o axials aplicades a l'eix. Tanmateix, l'aplicació combinada d'aquestes càrregues requereix un contacte angular axial. L'ajust de l'angle del coixinet radial axial permet una distribució igual de les càrregues axials i radials juntament amb els coixinets de boles de contacte angular.
Coixinet de boles de carrera alleujat
Els coixinets de boles de cursa alleujats s'alleugen, com el seu nom indica, ja que el DI de l'anell interior es redueix a un costat de l'ID de l'anell exterior augmentat per un costat. Això permet muntar un nombre més gran de boles a la pista interior o exterior, i després encaixar-los a pressió sobre el relleu. De vegades, l'anell exterior s'escalfarà per facilitar el muntatge. Igual que la construcció d'ompliment de ranures, la construcció de carreres alleujada permet un nombre més gran de boles que la construcció Conrad, fins i tot el complement complet, i el recompte de boles addicional proporciona una capacitat de càrrega addicional. Tanmateix, un coixinet de carrera alleujat només pot suportar càrregues axials significatives en una direcció.
Coixinet de boles de cursa fracturat
Una altra manera d'encaixar boles en un coixinet de boles radial és "fracturar" radialment un dels anells fins al final, carregar les boles, tornar a muntar la part fracturada i després utilitzar un parell de bandes d'acer per subjectar l'anell fracturat. seccions juntes en alineació. De nou, això permet que les boles, inclòs el complement de boles complets, no obstant això, a diferència de l'ompliment de ranures o les construccions de carrera alleujades, pot suportar una càrrega axial significativa en qualsevol direcció.
Coixinets amb brida a l'anell exterior simplifica la ubicació axial. La carcassa d'aquests tipus de coixinets de boles pot consistir en un forat passant de diàmetre uniforme, però la cara d'entrada de la carcassa s'ha de mecanitzar realment normal a l'eix del forat. No obstant això, aquestes brides són molt cares de fabricar. Una disposició rendible de l'anell exterior del coixinet, amb avantatges similars, és una ranura de l'anell de pressió a qualsevol o ambdós extrems del diàmetre exterior. L'anell de retenció assumeix la funció d'una brida.
Coixinet de boles amb gàbia
Gàbies s'utilitzen normalment per fixar les boles en un coixinet de boles d'estil Conrad. En altres tipus de construcció de coixinets de boles, poden disminuir el nombre de boles en funció de la forma específica de la gàbia i, per tant, reduir la capacitat de càrrega. Sense gàbies, la posició tangencial s'estabilitza mitjançant el lliscament de dues superfícies convexes una sobre l'altra. Amb una gàbia, la posició tangencial s'estabilitza mitjançant un lliscament d'una superfície convexa en una superfície còncava igualada, que evita abocaments a les boles i té menor fricció.
Coixinet de boles híbrids
Boles de rodament de ceràmica poden pesar fins a un 40% menys que els d'acer, segons la mida i el material. Això redueix la càrrega centrífuga i el patinatge, de manera que els coixinets de ceràmica híbrid poden funcionar entre un 20% i un 40% més ràpid que els coixinets convencionals. Això significa que la ranura exterior de la cursa exerceix menys força cap a dins contra la bola a mesura que gira el coixinet. Aquesta reducció de força redueix la fricció i la resistència al rodament. Les boles més lleugeres permeten que el coixinet giri més ràpid i utilitzi menys potència per mantenir la seva velocitat.
Aquests coixinets fer ús tant de boles de ceràmica com de carrera. Aquests coixinets són impermeables a la corrosió i rarament requereixen lubricació. A causa de la rigidesa i duresa de les boles i la carrera, aquests coixinets són sorollosos a altes velocitats. La rigidesa de la ceràmica fa que aquests coixinets siguin trencadissos i susceptibles de trencar-se sota càrrega o impacte. Com que tant la bola com la cursa tenen una duresa similar, el desgast pot provocar que les boles i la carrera s'escindin a gran velocitat, la qual cosa pot provocar espurnes.
Materials utilitzats en coixinets de boles
El materials utilitzats per fabricar coixinets de boles varien àmpliament, però sempre hi ha hagut un enfocament important en el material dels anells. Això garanteix una interacció coordinada de la gàbia, els anells exteriors i interiors. Això sovint és important quan l'aplicació implica escalfar o refredar el coixinet. El rendiment de funcionament dels coixinets de boles és important; han de ser bons. A continuació es mostra una llista dels materials més comuns utilitzats per fabricar coixinets de boles i com es relacionen amb els materials de l'anell:
Major duresa, per tant més durada
menor cost
Ideal per a temperatures de 120 °C constants fins a 150 °C intermitents
Poca resistència a la corrosió
Aquest és l'acer estàndard per a la majoria de coixinets de boles. És més dur que l'acer inoxidable, el que significa una major durada. També té qualitats de baix soroll superiors a l'acer inoxidable estàndard de grau 440. L'acer cromat en realitat té un baix contingut de crom i no és resistent a la corrosió. L'acer cromat pot tolerar temperatures contínues de fins a 120 °C. Per sobre d'aquesta temperatura, experimenta un major canvi dimensional i la duresa es veu afectada, reduint la capacitat de càrrega. Pot suportar fins a 150 °C de manera intermitent, però per sobre d'aquesta temperatura, la vida útil del coixinet es redueix significativament.
Acer inoxidable martensític de grau 440 (prefix "S")
Bona resistència a la corrosió a l'aigua i molts productes químics febles
Apte per a temperatura constant de -70 °C a 250 °C o temperatura intermitent de 300 °C
Una mica més suau que l'acer al crom i, per tant, capacitats de càrrega més baixes
Corrosió en aigua salada o esprai de sal, poca resistència als àcids i als àlcalis
més car que l'acer al crom
resistent a la corrosió a causa del major contingut de crom i l'addició de níquel, l'acer inoxidable de grau 440 s'utilitza més habitualment per als coixinets de boles resistents a la corrosió. El crom reacciona amb l'oxigen de l'aire per formar una capa d'òxid de crom a la superfície de l'acer, que s'anomena pel·lícula de passivació. Està endurit per tractament tèrmic i té una bona combinació de resistència i resistència a la corrosió. A diferència de l'acer austenític de grau 300, aquest acer és magnètic.
La capacitat de càrrega del grau AISI440 és aproximadament un 20% inferior a la de l'acer al crom, de manera que la vida útil es reduirà lleugerament. Aquest grau presenta una bona resistència a la corrosió quan s'exposa a aigua dolça i alguns productes químics més febles, però es corroeix en ambients d'aigua de mar o en contacte amb molts productes químics agressius.
Acer inoxidable de grau KS440/ACD34/X65Cr13 amb menor contingut de carboni, en comparació amb el grau estàndard AISI440C, té una major resistència a la corrosió, una major capacitat de càrrega (aproximadament un 10% més baixa que l'acer cromat) i excel·lents qualitats de baix soroll. L'acer inoxidable de grau 440 també pot suportar temperatures més altes que l'acer al crom, fins a 250 °C constants i fins a 300 °C intermitents, però amb capacitat de càrrega reduïda. Per sobre de 300 °C, la vida útil del coixinet es redueix molt.
Excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua, aigua salada i molts productes químics
Apte per a temperatures de càrrega completa de fins a 500 °C
Apte per a aplicacions criogèniques fins a -250 °C
Resposta insignificant als camps magnètics
Car que el grau 440 a causa del menor rendiment.
Només apte per a càrregues molt baixes i velocitats baixes
No apte per a aplicacions de baix soroll
Els coixinets d'acer inoxidable de grau 316 s'utilitzen per a una millor resistència a la corrosió a l'aigua de mar, l'esprai de sal i certs àcids/àlcalis. Són aptes per a aplicacions a temperatures molt elevades, ja que l'acer es pot utilitzar a temperatures de fins a 500 °C. També es poden utilitzar en aplicacions criogèniques, ja que l'acer es manté dúctil fins a -250 °C. A diferència dels coixinets de grau 440, els coixinets d'acer inoxidable 316 es classifiquen com a no magnètics a causa de la seva resposta insignificant als camps magnètics, tot i que l'acer inoxidable 316 pot esdevenir magnètic després del treball en fred.
L'acer inoxidable de grau 316 no es pot endurir amb tractament tèrmic i només pot suportar càrregues i velocitats baixes. Els coixinets de boles d'acer inoxidable 316 tenen una càrrega i velocitat significativament inferiors als coixinets equivalents de classe 440. L'acer inoxidable de grau 316 presenta una bona resistència a la corrosió en entorns marins quan s'utilitza per sobre de la línia de flotació o submergit temporalment quan es renta amb aigua neta. No apte per a immersió permanent tret que hi hagi un flux d'aigua regular d'alta velocitat al coixinet. Això es deu al fet que la pel·lícula de passivació a la superfície de l'acer inoxidable depèn de la presència d'oxigen per regenerar-se. En entorns marins submarins amb poc oxigen, com ara l'aigua de mar estancada o sota el fang/llim, l'acer pot ser susceptible a la corrosió de picades o esquerdes. L'acer inoxidable 316 és menys resistent a l'aigua de mar calenta. La corrosió per picadura és un risc a l'aigua de mar per sobre de 30 °C, mentre que la corrosió per escletxes es pot produir a 10-15 °C. El grau 316 encara és més resistent a la corrosió que el 440. Els coixinets d'acer inoxidable de grau 316 es poden utilitzar a altes temperatures, sempre que s'utilitzi un material de gàbia adequat o que el coixinet estigui ple. El polietilè, el PEEK o el PTFE s'utilitzen habitualment per a gàbies amb coixinets d'acer inoxidable 316.
Enginyeria de plàstic
Resina acetal / POM-C (AC)
Excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua, aigua salada i productes químics febles
No magnètic
Només és possible el grau de semiprecisió
Interval de temperatures -40 °C a +110 °C
Apte només per a càrrega molt baixa i baixa velocitat
PEEK (PK)
Excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua, aigua salada i la majoria de productes químics
Bon rendiment a alta temperatura
No magnètic
Ampli rang de temperatures de -70 °C a +250 °C
Només semi-precisió però de major resistència, per la qual cosa és adequat per a una càrrega i velocitat més elevada que altres plàstics
Polietilè (PE)
Excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua, aigua salada i molts productes químics
Absorció d'humitat extremadament baixa
No magnètic
Interval de temperatures de -40 °C a +80 °C
Apte només per a càrrega baixa i baixa velocitat i semiprecisió
PTFE (PT)
Excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua, aigua salada i la majoria de productes químics
Absorció d'humitat extremadament baixa
Bon rendiment a alta temperatura
No magnètic
Interval de temperatures molt ampli de -190 °C a +200 °C
Apte per a càrregues i velocitats més baixes que altres plàstics i només de semiprecisió
PVDF (PV)
Excel·lent resistència a la corrosió a l'aigua, aigua salada i la majoria de productes químics
Absorció d'humitat extremadament baixa
Pot suportar temperatures més altes que l'acetal i el polipropilè
No magnètic
Interval de temperatures força ampli de -50 °C a +150 °C
Apte només per a càrrega baixa i baixa velocitat i semiprecisió
Els coixinets resistents a la corrosió de polímer estàndard d'AUB tenen anells de resina de polioximetilè (POM-C), gàbies de niló (PA66) i boles d'acer inoxidable 316 o vidre. També són aptes per a aplicacions alimentàries. Tanmateix, es corroeixen en presència de certs productes químics i les gàbies PA66 absorbeixen aigua després d'una exposició prolongada, donant lloc a una pèrdua de resistència a la tracció. Hi ha molts materials alternatius per a anelles, gàbies i boles com el polipropilè, PTFE, PEEK o PVDF.
Tots els coixinets de plàstic són coixinets de semiprecisió i, com els coixinets d'acer inoxidable 316, no s'han d'utilitzar en aplicacions de precisió. A causa del material més tou, tot i que el PEEK té una millor capacitat de càrrega, no són adequats per a res més que càrregues baixes i velocitats baixes. Els materials PTFE, PEEK i PVDF varien en resistència a la corrosió per proporcionar la millor resistència química global.
Quan s'utilitzen coixinets de plàstic a altes temperatures, s'ha de tenir cura de seleccionar el material correcte. Els coixinets d'acetal no s'han d'utilitzar a temperatures superiors a 110 °C, el polipropilè només fins a 80 °C, però altres materials tenen una bona resistència a les altes temperatures, especialment PTFE i PEEK, que són adequats per a temperatures de fins a 250 °C, malgrat la menor càrrega. qualificació de PTFE. En general, els coixinets de plàstic no es recomana per a aplicacions de buit. L'excepció és el PEEK, que té molt bones propietats de desgasificació.
ceràmica
Zirconia / ZrO2 (prefix "CCZR")
Alta resistència a la corrosió als àcids i àlcalis, però pot degradar-se després d'una exposició prolongada a aigua calenta o vapor. També s'han realitzat estudis sobre la degradació a baixa temperatura de la zirconia en presència d'humitat o aigua. Hi ha proves d'un cert debilitament de la superfície, però l'efecte sobre el rendiment dels coixinets no és concloent i no es creu que afecti seriosament els coixinets de zirconi a temperatures baixes o temperatura ambient.
Ampli rang de temperatures de -190 °C a 400 °C sense gàbia
No magnètic i elèctricament aïllant
Menor velocitat i càrrega que els coixinets d'acer
No apte per a aplicacions de baix soroll
75% de la densitat de l'acer
Major resistència a la flexió i menor mòdul elàstic que altres ceràmiques, per la qual cosa millor per a petites càrregues de xoc i ajustaments d'interferència
Expansió similar a l'acer cromat i igual que l'acer inoxidable 440, de manera que no hi ha cap problema per utilitzar-lo amb l'eix d'acer a alta temperatura
Molt bona resistència a la corrosió a l'aigua, aigua salada, àcids i àlcalis
Interval de temperatures molt ampli de -210 °C a 800 °C sense gàbia
No magnètic, elèctricament aïllant i apte per al seu ús en aplicacions d'alt buit
Menor velocitat i càrrega que els coixinets d'acer de precisió, però les boles Si3N4 s'utilitzen en coixinets híbrids d'alta velocitat
No apte per a aplicacions de baix soroll
40% de la densitat de l'acer
Expansió tèrmica molt baixa, així que tingueu en compte els ajustaments d'eix/carcassa per a aplicacions d'alta temperatura
No es recomana per a càrregues de xoc o ajustaments d'interferència
Millor resistència a la corrosió de la ceràmica
Millor rendiment a alta temperatura fins a 1600 °C sense gàbia
No magnètic
Conductor elèctric
40% de la densitat de l'acer
Expansió tèrmica molt baixa, així que tingueu en compte els ajustaments d'eix/carcassa per a aplicacions d'alta temperatura
Més fràgil, per la qual cosa no tolera les càrregues de xoc
No es subministra des d'estoc
Els coixinets de ceràmica complets són molt cars que els coixinets d'acer i, per tant, s'utilitzen sovint en entorns massa durs per als coixinets d'acer. Tenen una resistència a la corrosió de bona a excel·lent, depenent del material i dels productes químics trobats, i normalment es subministren sense lubricació. No són magnètics i, a diferència del carbur de silici, són elèctricament aïllants. Els coixinets ceràmics complets poden tenir gàbies de PTFE o PEEK o es poden subministrar com a tipus de complement complet, és a dir, sense gàbies. Si es subministren com a complement complet, es poden utilitzar a temperatures molt altes.
Com que la ceràmica és molt més dura que l'acer, és trencadissa. L'acer pot suportar grans impactes mitjançant la deformació plàstica, mentre que la ceràmica és propensa a esquerdar-se. Per tant, els coixinets ceràmics complets, especialment el nitrur de silici i el carbur de silici, no es recomanen per utilitzar-los quan hi hagi càrregues de xoc pesades. A causa de la major fragilitat, els coixinets ceràmics complets poden suportar aproximadament entre el 65% i el 75% de la càrrega dels coixinets d'acer. La velocitat límit dels coixinets ceràmics complets és només al voltant del 25% de la velocitat del mateix coixinet d'acer, perquè els anells són menys rodons i hi ha un major risc de fallada sobtada a causa de la menor resistència a la flexió en comparació amb l'acer.
L'ús de coixinets de nitrur de silici o de carbur de silici amb eixos o carcasses d'acer en aplicacions d'alta temperatura pot causar problemes de muntatge a causa de grans diferències en el coeficient d'expansió. Si no es té en compte la major expansió de l'eix d'acer a l'anell interior de ceràmica a altes temperatures, es poden produir danys als coixinets. La zirconia és menys problemàtica perquè el coeficient d'expansió és similar a l'acer. Consulteu la secció d'ajust d'eix/carcassa per obtenir més informació.
Coixinets híbrids (prefix "CB" o "SCB"): El nitrur de silici és el més popular per a les boles dels coixinets híbrids, ja que només té el 40% de la densitat de l'acer del coixinet, però és molt més dur i ofereix una major resistència al desgast. Els coixinets híbrids també són capaços d'augmentar la velocitat a causa de la menor força centrífuga generada per les boles de ceràmica. Tanmateix, a causa de la menor elasticitat de les boles, l'àrea de contacte entre les boles i la pista és més petita, la qual cosa provoca una pressió de contacte més alta. Això pot fer que les pistes es desgastin més ràpidament. L'augment de velocitat dels coixinets híbrids és d'aproximadament un 30-40% amb una lubricació adequada. Els coixinets híbrids també poden funcionar millor amb una lubricació limitada, però la velocitat de funcionament s'hauria de reduir. També estan menys subjectes al patinatge de la pilota amb una gran acceleració amb una càrrega baixa.
Retenidors de coixinets
Els retenidors de coixinets distribueixen les boles de manera uniforme al voltant de les pistes per evitar el contacte bola amb bola i permeten velocitats més altes. També ajuden a retenir el greix al voltant de les boles i les pistes. Per a una major precisió i per evitar la fricció addicional, és important no permetre un moviment radial massa del retenedor. Per a això, la gàbia està guiada per boles o un dels anells.
Corona / Cinta metàl·lica
Aquests retenidors estàndard es fabriquen amb acer al carboni per a coixinets de crom i acer inoxidable de grau AISI304 o AISI420 per a coixinets inoxidables. Sovint es feien de llautó que també oferia una capacitat d'alta temperatura, però això és molt menys comú a causa del major cost del llautó i els avenços en la tecnologia de l'acer.
Per a temperatures més altes, normalment es recomana l'acer inoxidable. La gàbia de la corona i la gàbia de la cinta fan la mateixa funció, però la gàbia de la corona s'utilitza principalment en coixinets en miniatura més petits i coixinets de secció prima on l'espai és limitat. Les gàbies d'acer són preferides per a condicions d'operació àrdues i on s'experimenten alts nivells de vibració. Les gàbies d'acer inoxidable 316 es poden instal·lar a coixinets de ceràmica complets a partir d'un forat de 8 mm.
Apte per a velocitat mitjana i baixa
Pot suportar temperatures més altes segons el tipus d'acer
Tipus de corona: anell interior guiat
Tipus de cinta: principalment guia de boles
Corona de niló reforçada (TW)
Aquesta gàbia sintètica reforçada amb fibra de vidre modelada té millors característiques de lliscament que les gàbies d'acer i produeix fluctuacions de parell de funcionament més baixes. Pot augmentar la velocitat màxima fins a un 60%, de manera que s'utilitza sovint en aplicacions d'alta velocitat i té bones característiques de baix soroll. Aquest retenedor no és adequat per a aplicacions criogèniques, ja que perd la seva elasticitat per sota dels 30 °C aproximadament. En aplicacions al buit pot tornar-se trencadís.
Alta velocitat i baix soroll
Interval de temperatures aprox.
De 30 a + 120 ° C Pilota guiada
Corona de polietilè (PE)
Aquest retenedor de baixa velocitat està fet de polietilè d'alta densitat (HDPE) i s'utilitza en coixinets d'acer inoxidable 316. Té molt bona resistència a la corrosió, de manera que es pot utilitzar en presència d'aigua de mar i molts productes químics.
Molt resistent a la corrosió
Interval de temperatures -40 a +80 °C
Anell interior guiat
Corona PEEK (PK)
Les gàbies de PEEK s'utilitzen habitualment en coixinets de ceràmica, coixinets d'acer inoxidable 316 i coixinets de PEEK. Són altament resistents a la corrosió, tenen un ampli rang de temperatures i són adequats per al seu ús en ambients de buit.
Molt resistent a la corrosió
Baixa desgasificació, per la qual cosa és adequat per a l'ús al buit
Rang de temperatura -
De 70 a + 250 ° C Anell interior guiat
Corona de PTFE (PT)
Aquesta gàbia s'utilitza per a coixinets de ceràmica, coixinets d'acer inoxidable 316 i coixinets de PTFE. És altament resistent a la corrosió i té un rang de temperatures molt ampli.
Molt resistent a la corrosió
Rang de temperatura -
De 190 a + 200 ° C Anell interior guiat
Corona de niló (PA)
Això s'utilitza principalment en els nostres coixinets de plàstic acetal. A diferència de la gàbia TW, aquesta no és una gàbia reforçada, per la qual cosa no és apta per a altes velocitats. És resistent a la corrosió, però pot inflar-se al cap d'uns mesos si s'utilitza constantment a l'aigua o en un ambient contínuament humit.
Resistent a la corrosió
Interval de temperatures -30 a +100 °C
Anell interior guiat
Complement complet (F/B)
Un coixinet de complement complet (o de boles completes) conté boles addicionals i no té cap retenidor. S'utilitza per la seva major capacitat de càrrega radial encara que la capacitat de càrrega axial és molt petita. Aquests coixinets només es poden utilitzar a velocitats baixes i el parell del coixinet augmenta a causa de la fricció bola a bola. Les tècniques d'enduriment i d'acer millorades han augmentat la capacitat de càrrega dels coixinets amb gàbies i el coixinet de complement complet és molt menys comú ara.
Major capacitat de càrrega radial
Velocitats molt més baixes que el tipus en gàbia
Baixa càrrega axial
Augment del parell del coixinet
Combatre problemes comuns de retenció
Des d'una fallada de lubricació fins a una fallada dels coixinets de desalineació, es produeix per diverses raons. Els retenidors, però, poden sucumbir a dos problemes comuns:
Hooping
Els fenòmens quan el retenedor es balanceja com un hula-hoop provocant pics de parell en el conjunt giratori. El retenedor ha de seguir en un veritable pla circumferencial concèntric amb el diàmetre de pas de les boles.
Tancament (liquidació)
Quan s'aplica una càrrega axial a coixinets estàtics que tenen l'eix del seu eix en mode horitzontal, les boles cauen cap avall fins a una posició en què estan desigualment espaciades abans d'aplicar la càrrega. Quan s'aplica la càrrega axial, esprem les boles entre les pistes interiors i exteriors. Ara que les boles es mantenen de manera segura en posicions desigualment espaciades fan que el retenidor s'uneixi. Aquesta unió s'anomena "penjoll de retenció". Un cop comença la rotació del coixinet, el retenedor està tensat i algunes de les boles poden patinar causant danys que iniciaran una fallada prematura del coixinet.
Proteccions i segells de coixinets
Els coixinets tenen diferents tipus de escuts i segells, sovint anomenats tancaments. Aquests tancaments no sempre són necessaris; tanmateix, els coixinets blindats i segellats proporcionen una millor protecció contra la contaminació i ajuden a retenir els lubricants dels coixinets.
Escut (ZZ)
La majoria dels nostres coixinets tenen escuts metàl·lics. L'escut està dissenyat per evitar que les partícules més grans entrin al coixinet mentre es manté el greix dins del coixinet. Es poden pressionar a l'anell exterior del coixinet (no extraïble) o assegurar-se mitjançant circlips (extraïble). Atès que el guarda no entra en contacte amb la cursa interior, no hi ha augment del parell d'arrencada o de marxa. Les proteccions dels coixinets d'acer inoxidable solen estar fetes d'acer inoxidable AISI 304.
Evitar la contaminació per partícules més grans
Reduir les fuites de lubricant
No augmenteu el parell
Ampli rang de temperatures, especialment per a acer inoxidable
Segell de contacte (2RS)
Els segells de coixinets estàndard consisteixen en cautxú nitril/BUNA-N unit a una rentadora metàl·lica. Les volanderes estan fetes d'acer laminat en fred SPCC per a coixinets d'acer cromat o d'acer inoxidable 304 per a coixinets d'acer inoxidable. Algunes mides estan disponibles amb segells de PTFE d'alta temperatura (fins a 250 °C) o segells de Viton (fins a 230 °C). El llavi interior del segell es frega contra l'anell interior del coixinet per proporcionar un segellat eficaç contra partícules més petites com la pols i la humitat alhora que evita les fuites de lubricant. Els segells de contacte generen nivells molt més alts de parell de fricció que els segells i reduiran la velocitat màxima del coixinet. Per sota de -40 °C, el nitril i el vitó s'endureixen i proporcionen un segellat deficient, de manera que s'han de tenir en compte els segells de PTFE o els blindatges metàl·lics per a temperatures molt baixes.
Bona protecció contra la contaminació
Redueix significativament les fuites de lubricant
Velocitat màxima reduïda aproximadament un 40%
Augmenta significativament el parell del coixinet
Temperatura. Interval –40°C/+110°C per a NBR
Temperatura. Interval PE –50°C/+110°C
Temperatura. Interval de vitó –40°C/+230°C
Temperatura. Interval PEEK –70°C/+250°C
temperatura. Interval de PTFE –190 °C/+250 °C
Segell sense contacte (2RU)
Aquests segells també estan fets de cautxú de nitril unit a les volanderes metàl·liques, però no freguen contra la pista interior del coixinet i, per tant, tenen menys efecte sobre el parell i la velocitat màxima del coixinet que els segells de contacte i, per tant, es poden utilitzar en aplicacions de parell baix i alta velocitat. . Proporcionen una millor protecció que el blindatge metàl·lic, però no tanquen tan bé el contacte.
Bona protecció contra la contaminació
Reduir les fuites de lubricant
Sense augment del parell
No afecta la velocitat màxima
Temperatura. Interval –40°C/+110°C per a NBR
Temperatura. Interval PE –50°C/+110°C
Temperatura. Interval PEEK –70°C/+250°C
Temperatura. Interval de PTFE –190 °C/+250 °C
Necessiteu coixinets protegits contra alta contaminació?
Per a aplicacions a la indústria alimentària i de begudes o farmacèutica, els equips han de complir estrictes normes d'higiene i seguretat. En aquests entorns, la protecció contra la contaminació és fonamental, per la qual cosa és beneficiós triar un segell de contacte per garantir que la brutícia no entri al coixinet. Per als equips que gestionen rentats regulars, un segell de contacte també proporcionarà una resistència a l'aigua efectiva. Això evitarà que el greix surti del coixinet, el lliscament del rodet o de la bola o el sobreescalfament. Molts coixinets d'acer d'aquesta indústria requereixen el subministrament de lubricants no tòxics que compleixin els estàndards H1 o H2 de NSF.
Funcionarà el coixinet en condicions de temperatura extremes?
Els coixinets metàl·lics blindats generalment poden suportar temperatures més altes que els coixinets segellats. Per a aplicacions d'alta temperatura, els coixinets d'acer inoxidable de grau 440 es poden utilitzar a temperatures de fins a 300 °C. Si s'exposa a condicions extremes, el cautxú o el plàstic es poden fondre, i si els residus es fonen i entren a les vies de rodadura, pot provocar que el coixinet falli. En aquests casos, es recomanen els coixinets blindats.
A quina velocitat anirà el coixinet?
Per a aplicacions d'alta velocitat, com ara el ciclisme i el monopatí, els segells sense contacte són l'opció preferida. Ofereix una millor protecció contra la contaminació que les proteccions, i els segells sense contacte no afecten la velocitat màxima ni el parell del coixinet.
El qualificació de càrrega és una pauta per a la càrrega que pot suportar un coixinet en una aplicació i s'utilitza en els càlculs de vida útil. Sempre expressem la capacitat de càrrega d'un coixinet en Kgf (quilogram de força). Aquesta és la força que exerceix un quilogram de massa sobre la superfície de la Terra. En altres llocs, podeu veure forces expressades en Newtons. Un Newton es defineix com la força que accelera una massa d'un quilogram a una velocitat d'un metre per segon (o 1 m/s²). Com que la gravetat a la superfície de la Terra és de 9.80665 m/s², 1 Kgf = 9.80665 Newtons, però per senzillesa diguem que 1 Kgf = 10 Newtons.
Valoració de càrrega radial dinàmica
La capacitat de càrrega radial dinàmica es defineix oficialment com: "90% de càrrega radial constant en un conjunt de coixinets idèntics d'acer cromat, amb només l'anell interior girant, durant un milió de revolucions abans de mostrar signes de fatiga".
Un milió de rpm sona molt, però mirem-ho més de prop. Si corre a unes 10,000 revolucions per minut (rpm) i apliqueu una càrrega dinàmica màxima, el coixinet només durarà una mica més d'una hora i mitja (100 minuts).
Aquests números s'utilitzen per calcular la vida útil, però en aplicacions normals els coixinets no s'han de sotmetre a aquestes càrregues a menys que no espereu que durin molt de temps.
Si es requereix una llarga vida útil, el millor és limitar la càrrega real entre el 6% i el 12% de la capacitat de càrrega dinàmica del coixinet. Pot suportar càrregues més pesades, però la vida útil s'escurçarà.
Els coixinets d'acer inoxidable AISI440C/KS440 suportaran aproximadament entre el 80% i el 85% de les xifres de càrrega dels coixinets d'acer cromat. Les capacitats de càrrega dels coixinets d'empenta es basen en una càrrega axial constant d'un milió de revolucions. L'equip d'experts d'AUB Bearings pot ajudar a proporcionar dades de vida útil per a una àmplia gamma de coixinets diferents.
Càrrega radial estàtica nominal
Les càrregues radials estàtiques són càrregues radials pures (o càrregues axials per als coixinets d'empenta) que provoquen una deformació permanent completa de les boles o canals.
Les càrregues estàtiques properes a aquest nombre poden ser acceptables per a algunes aplicacions, però no quan es requereixi suavitat o precisió. Les capacitats de càrrega estàtica dels coixinets d'acer inoxidable són aproximadament del 75% al 80% de les dels coixinets d'acer cromat.
La capacitat de càrrega d'un coixinet pot estar limitada pel lubricant. Alguns lubricants només són adequats per a càrregues lleugeres, mentre que altres estan dissenyats per a aplicacions de càrrega elevada. Els coixinets de complement complet tenen capacitats de càrrega més altes. La capacitat de càrrega axial dels coixinets de boles radials es pot augmentar especificant el joc radial solt.
Càrrega axial nominal
Els tipus de coixinets resistents, com ara la sèrie 6200 o 6300, poden suportar càrregues axials fins al 50% de la càrrega radial estàtica nominal. A causa de les pistes de rodadura poc profundes, els coixinets de boles profunds de parets primes només poden suportar càrregues axials entre el 10% i el 30% de la capacitat de càrrega radial estàtica del coixinet.
Tingueu en compte que aquestes xifres es basen en càrregues axials pures. Les càrregues o moments radials addicionals (càrregues de desalineació) afectaran la capacitat de càrrega axial. Superar els límits totals recomanats per a càrregues combinades tindrà un efecte advers sobre la vida útil del coixinet.
Els coixinets de boles de complement complet tenen una ranura de farciment mecanitzada als anells interior i exterior. Sota càrregues axials, la ranura interfereix amb la rotació de la bola, de manera que no es recomanen els coixinets de complement complet per a càrregues axials.
Portant Vida
El calculat vida d'un coixinet es basa en la seva càrrega, velocitat de funcionament i factors ambientals. Els estàndards de la indústria solen requerir que el 90% dels coixinets estiguin en servei després d'1 milió de revolucions i el 50% dels coixinets siguin útils després de 5 milions de revolucions. Això es coneix com a vida de fatiga del coixinet. Sovint se subestima la vida del coixinet (per raons de seguretat) i s'utilitzen les variables aplicables per calcular aquesta vida.
També es pot fer amb la fórmula següent:
Joc interior del coixinet de boles
Joc interior o joc radial és la quantitat de soltesa entre les boles i les pistes d'un coixinet.
El joc radial és el joc mesurat perpendicularment a l'eix del coixinet, o específicament: el diàmetre mitjà de la pista de rodadura de l'anell exterior menys el diàmetre mitjà de la pista de l'anell interior menys (2 x el diàmetre de la bola).
El joc axial és el joc mesurat al llarg de l'eix del coixinet, anomenat joc axial. El joc axial és aproximadament 10 vegades el valor del joc radial.
El joc radial en un coixinet abans de la instal·lació es pot denominar el joc radial "inicial". El joc radial "residual" o "en funcionament" és el que queda després d'instal·lar el coixinet. Idealment, el joc radial residual al coixinet hauria de ser zero per minimitzar el lliscament de la bola i reduir el joc axial (joc final), per la qual cosa és molt important triar correctament el joc radial inicial.
Durant la instal·lació, hi ha molts factors que poden canviar el joc radial. Un ajustament ajustat de l'eix (comunament anomenat ajust d'interferència o ajustament a pressió) en què l'eix és lleugerament més gran que l'anell interior del coixinet estirarà l'anell interior, fent-lo més gran. Això redueix el joc radial de l'ajust d'interferència fins a un 80%. Una situació similar es pot produir si l'anell exterior està ajustat a la carcassa. La diferència entre la temperatura de l'eix i la caixa també pot ser un problema. Si l'anell interior del coixinet és més calent que l'anell exterior, s'expandirà i reduirà el joc radial. Això es pot calcular de la següent manera:
Acer al crom: 0.0000125 x (temperatura de l'anell interior – temperatura de l'anell exterior °C) x diàmetre de la pista de rodadura de l'anell exterior* en mm.
Acer inoxidable 440: 0.0000103 x (temperatura de l'anell interior – temperatura de l'anell exterior °C) x diàmetre de la canalització de l'anell exterior * (mm).
* El diàmetre de la pista de rodadura de l'anell exterior es pot calcular aproximadament com: 0.2 x (d + 4D) on d és el forat en mm i D és el diàmetre exterior en mm.
També hi pot haver problemes, per exemple, l'eix està fet d'un material diferent que els coixinets i la carcassa i s'expandeix a causa d'un coeficient d'expansió diferent. En aquest cas, poden ser necessaris coixinets amb joc radial més fluix.
El joc radial estàndard sol ser adequat i aquests coixinets estan disponibles, però de vegades es recomana un joc no estàndard. Si la càrrega és purament radial, el joc radial ajustat és propici per a un baix soroll, una major rigidesa i una precisió de funcionament. Un joc radial més fluix és desitjable per a càrregues axials elevades perquè augmenta la capacitat de càrrega axial del coixinet. També s'adaptarà millor a la desalineació entre l'eix i la carcassa.
Joc radial ajustat (MC1/MC2, PO2/P13, C2): Considerat per a càrregues purament radials i aplicacions de baix soroll i baixa vibració. Aneu amb compte amb les càrregues axials, aplicacions d'alta velocitat, vibracions severes i aplicacions de parell molt baix. No s'ha d'utilitzar un ajust d'interferència.
Joc radial mitjà (MC3/MC4, P24/P35, CN): el més utilitzat i disponible de sèrie, excepte els coixinets de ceràmica completa amb C3 com a estàndard.
Joc radial fluix (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): A causa de la major capacitat de càrrega d'empenta, considereu càrregues axials més altes. Es poden tolerar majors ajustos d'interferència i desalineacions de l'eix. També apte per a càrregues pesades o càrregues de xoc. No es recomana per a aplicacions de baix soroll tret que els jocs radials més ajustats no siguin adequats.
Joc radial mitjà (MC3/MC4, P24/P35, CN): El més utilitzat i disponible de sèrie, excepte els coixinets ceràmics complets amb C3 com a estàndard.
Joc radial fluix (MC5/MC6, P58/P811, C3/C4): A causa de la major capacitat de càrrega d'empenta, tingueu en compte les càrregues axials més altes. Es poden tolerar majors ajustos d'interferència i desalineacions de l'eix. També apte per a càrregues pesades o càrregues de xoc. No es recomana per a aplicacions de baix soroll tret que els jocs radials més ajustats no siguin adequats.
El joc radial no té res a veure amb la classe de precisió o la tolerància. El coixinet solt no significa necessàriament una precisió del coixinet baixa. Podeu utilitzar coixinets de classe P4 (Abec7) amb joc radial més fluix, de la mateixa manera que podeu utilitzar coixinets P0 (Abec1) amb joc radial més ajustat, massa joc indica la necessitat d'un joc radial més ajustat o precàrrega axial.
En aplicacions de baix soroll o alta velocitat, és desitjable un joc radial residual zero. Això proporciona una major rigidesa, redueix el soroll, proporciona una major precisió de funcionament i elimina el lliscament de la pilota en acceleració. Això s'aconsegueix aplicant una precàrrega al coixinet. Aquesta és la càrrega axial aplicada a l'anell interior o exterior per contrarestar l'efecte de l'anell exterior sobre l'anell interior i eliminar el joc radial.
precàrrega s'aplica generalment mitjançant l'ús de volanderes ondulades o volanderes de molla i normalment s'aplica a un anell estacionari que se suposa que té un ajustament lliscant amb l'eix o la carcassa per permetre el moviment axial. Si el coixinet està enganxat a l'eix o a la carcassa, podeu utilitzar un pes per mantenir el coixinet precarregat mentre l'adhesiu cura. La quantitat de precàrrega ha de ser tan petita com sigui possible. Una precàrrega excessiva donarà lloc a un parell de fricció elevat i una fallada ràpida.
Precàrregues de guia
Categoria de precàrrega | Import de càrrega prèvia Coixinet en miniatura i petit (Cr = Valoració bàsica de càrrega dinàmica) | Import de càrrega prèvia Coixinet estàndard (Cr = Valoració bàsica de càrrega dinàmica) | Característiques |
| Precàrrega lleugera | 0.50% x Cr | 0.15% x Cr | No es requereix rigidesa del coixinet. Èmfasi en el parell baix. |
| Precàrrega lleugera | 1.25% x Cr | 0.58% x Cr | Es requereix rigidesa del coixinet i parell baix. |
| Precàrrega mitjana | 1.75% x Cr | 1.28% x Cr | Èmfasi en la rigidesa del coixinet. Parell relativament elevat. |
| Precàrrega pesada | 2.50% x Cr | 2.64% x Cr | Èmfasi en la rigidesa del coixinet. Parell elevat. |
Velocitat màxima del rodament de boles
Hi ha diversos factors que afecten la limitació de la velocitat dels coixinets de boles, com ara la temperatura, la càrrega, la vibració, el joc radial, el retenedor, el lubricant, el material de les boles i els tancaments.
Les velocitats indicades als nostres dibuixos tècnics són només aproximades i vàlides per a coixinets utilitzats en un eix horitzontal amb una gàbia metàl·lica, grau de tolerància estàndard i joc radial, càrrega mitjana, anell interior giratori i lubricant adequat (vegeu més avall). Les aplicacions d'eix vertical requeriran una reducció màxima de la velocitat d'aproximadament un 20 per cent a causa de la reducció de la guia de la gàbia i la retenció de lubricant menys eficaç.
Les temperatures excessives i les càrregues més altes també requeriran velocitats més lentes. Els coixinets equipats amb segells de contacte no poden aconseguir la mateixa velocitat a causa de l'augment de la fricció entre el llavi del segell i l'anell interior del coixinet. L'elecció del lubricant també pot tenir un impacte significatiu en la velocitat nominal. La velocitat màxima a la qual un lubricant pot funcionar de manera efectiva varia segons el tipus.
Els següents factors d'ajust són aproximats i es basen en coixinets amb corones metàl·liques o gàbies de cinta. Si s'utilitza un lubricant adequat, la velocitat màxima del coixinet es pot augmentar utilitzant gàbies de niló o fenòliques. L'ús de boles de ceràmica pot augmentar la velocitat del coixinet fins a un 40%, però les boles de ceràmica també redueixen la capacitat de càrrega del coixinet a causa de l'augment de la tensió als anells del coixinet causat per les boles de ceràmica més dures.
Taula de reducció de velocitat:
| Anell interior giratori | Anell exterior giratori | ||
|---|---|---|---|---|
Obert/ZZ | 2RS | Obert/ZZ | 2RS | |
Oli de petroli | Reducció nul·la | Reducció del 40%. | Reducció del 20%. | Reducció del 40%. |
Oli sintètic | Reducció nul·la | Reducció del 40%. | Reducció del 20%. | Reducció del 40%. |
Oli de silici | Reducció del 30%. | Reducció del 40%. | Reducció del 50%. | Reducció del 50%. |
Greix estàndard | Reducció del 30%. | Reducció del 40%. | Reducció del 50%. | Reducció del 50%. |
Greix d'alta velocitat | Reducció nul·la | Reducció del 40%. | Reducció del 20%. | Reducció del 40%. |
Greix de silicona | Reducció del 30%. | Reducció del 40%. | Reducció del 50%. | Reducció del 50%. |
Parell de fricció del rodament de boles
El parell de fricció afecta el lliure funcionament del coixinet. Els coixinets que contenen greixos durs tindran dificultats per girar. Això vol dir que té un moment de fricció relativament elevat. Un coixinet que no estigui lubricat girarà lliurement, el que significa que té un parell de fricció baix. La força necessària per girar un coixinet depèn en gran mesura de la rodonesa del coixinet, la càrrega aplicada, la lubricació i el tancament. La millor rodonesa i acabat de la superfície de les boles i les pistes significa que es requereix menys força per girar el coixinet. Com més gran és la càrrega, més gran és la deformació dels components del coixinet, el que resulta en una major resistència.
Pel que fa a la lubricació, els olis de calibre generalment produeixen nivells de parell més baixos, especialment a velocitats molt baixes, però la diferència entre aquests olis i molts greixos de parell baix pot ser molt petita, especialment si s'utilitzen baixes farcits de greix. Els lubricants d'alta viscositat poden augmentar significativament el parell del coixinet a causa d'una major resistència al lubricant. Els coixinets de greix experimenten breus pics en els nivells de parell, ja que el greix triga poc a "entrar" o distribuir-se dins del coixinet. Els segells de contacte augmentaran molt els valors de parell. La força necessària per fer girar un coixinet des del repòs (parell inicial) és lleugerament superior a la força necessària per mantenir-lo girant (parell en marxa).
Podeu calcular xifres aproximades del parell de fricció mitjançant aquesta fórmula senzilla:
Coixinets de boles radials: 0.5 x 0.0015 x càrrega radial en Newtons* x forat del coixinet (mm)
Coixinets axials de boles: 0.5 x 0.0013 x càrrega axial en Newtons* x forat del coixinet (mm)
Això només és vàlid si el coixinet té un farcit estàndard de lubricació de baix parell, no té segells de contacte i està sotmès a baixa velocitat i baixa càrrega. Per als coixinets de boles radials, la càrrega axial hauria de ser inferior al 20 per cent de la càrrega radial, mentre que la càrrega hauria de ser purament axial per als coixinets d'empenta. Poseu-vos en contacte amb nosaltres si necessiteu xifres precises tenint en compte la velocitat i la viscositat del lubricant.
Les mesures són en Newton mil·límetres (Nmm). Aquesta és una unitat composta de parell que correspon al parell d'una força d'un newton (aproximadament 0.1 Kgf) aplicada sobre un braç de distància d'un mil·límetre.
Soroll i vibració dels coixinets de boles
La vibració excessiva augmenta el soroll del coixinet i pot reduir significativament la vida útil del coixinet. Els anells i les boles de coixinets no són perfectament rodons, i les boles i les pistes, fins i tot després d'una mòlta i poliment fi extensiva, no són perfectament llises. Les imperfeccions de mecanitzat en forma de superfícies rugoses o irregulars poden fer que un anell es mogui o es mogui radialment en relació amb l'altre, provocant vibracions i sorolls dels coixinets. La suavitat o la tranquil·litat del coixinet es pot comprovar amb un acceleròmetre que mesura les vibracions del coixinet a l'anell exterior, normalment l'anell interior gira a 1800 rpm. Per entendre com mesurar la vibració del coixinet, és important entendre com funciona la vibració.
La quantitat d'oscil·lació en un objecte que vibra s'anomena desplaçament. Quan vibra un anell exterior del coixinet, la superfície exterior es mourà cap amunt fins al límit superior, després cap avall fins al límit inferior i després tornarà al punt inicial. La mesura entre el límit superior i inferior s'anomena desplaçament de pic a pic. Tot el moviment d'oscil·lació des del punt inicial fins als límits superior i inferior i de tornada al punt inicial s'anomena a cicle. Aquest cicle de vibració es repetirà mentre el coixinet estigui girant. També podem mesurar el nombre d'aquests cicles en un temps determinat. Això ens dóna el freqüència. La freqüència s'expressa més habitualment com a cicles per segon (CPS) o Hertz (Hz), que és el mateix.
La vibració pot augmentar la taxa de fatiga i escurçar la vida útil del coixinet. Les mesures de desplaçament no ens diuen prou. Les vibracions en un coixinet o en una màquina solen produir-se a moltes freqüències diferents i totes contribueixen a la fatiga, per la qual cosa hem de tenir en compte totes aquestes freqüències de vibració en les nostres mesures de vibració. Això ho podem aconseguir mesurant la velocitat de vibració.
Velocitat de vibració (desplaçament x freqüència) ens dóna una bona indicació de la gravetat de la vibració. Si un component del coixinet es mou una distància determinada (desplaçament) a una velocitat determinada (freqüència), s'ha de moure a una velocitat determinada. Com més gran sigui la mesura de la velocitat de vibració, més sorollós serà el coixinet. La velocitat de vibració es mesura en un tester de vibracions de coixinets en micres per segon o en un Anderon Meter en Anderons. Un Anderon equival a 7.5 micres per segon. Les lectures es separen en tres bandes de freqüència: baixa (de 50 a 300 Hz); mitjana (300 a 1800 Hz) i alta (1800 a 10000 Hz). Tot i que la velocitat de vibració mostra el potencial de fatiga, la força de vibració pot causar deformacions a boles i anells i pot ser molt perjudicial a altes freqüències on les lectures de velocitat poden ser bastant baixes. Per aquest motiu també mesurem l'acceleració de la vibració.
Acceleració de la vibració és una indicació de la força vibratòria (força = massa x acceleració) i com que la força és perjudicial a freqüències més altes, l'acceleració de la vibració és una mesura útil on un coixinet experimentarà freqüències de vibració per sobre de 2000 Hz. L'acceleració de la vibració es mesura en G (9.81 m/s²), però sovint veureu aquestes mesures convertides en decibels (dB).
S'aconsegueix un baix nivell de soroll/vibració prestant especial atenció a l'acabat superficial de les pistes i boles, la rodonesa de les anelles i les boles i un correcte disseny de la gàbia. També es poden utilitzar greixos de baix soroll finament filtrats. Aquests contenen menys partícules sòlides més petites que generen soroll quan passen entre les boles i la pista.
Factors externs, com ara la vibració circumdant, poden afectar el soroll del coixinet. Un altre problema, especialment amb els coixinets més petits i de secció prima, és la distorsió de l'anell causada per una mala rotunditat de l'eix o de la carcassa. La contaminació per pols o brutícia també augmentarà els nivells de soroll i vibració. De vegades, la culpa és d'una mala pràctica d'ajust o d'un maneig incorrecte, que provoquen càrregues de xoc que, al seu torn, creen rascades o abolladures a la pista.
Lubricants per coixinets de boles
Lubricació adequada és fonamental per al rendiment dels coixinets. La lubricació crea una pel·lícula fina entre les zones de contacte del coixinet per reduir la fricció, dissipar la calor i inhibir la corrosió de les boles i les pistes. Els lubricants afecten les velocitats i temperatures de funcionament màximes, els nivells de parell, els nivells de soroll i, finalment, la vida útil del coixinet. Els lubricants de base minerals o sintètics són els més utilitzats. Hi ha molts tipus diferents dissenyats per a ús general o d'alta velocitat, aplicacions de baix soroll, impermeabilització o temperatures extremes.
Lubricants de silicona tenen un ampli rang de temperatures i presenten menys canvis de viscositat amb la temperatura. També són ben resistents a l'aigua i segurs d'utilitzar amb la majoria de plàstics. No són aptes per a càrregues altes i altes velocitats.
Lubricants perfluorats o PFPE són no inflamables, compatibles amb l'oxigen i altament resistents a molts productes químics. No reaccionaran amb plàstics ni elastòmers. Molts tenen una pressió de vapor baixa i són adequats per a aplicacions de buit o de sala blanca, mentre que alguns poden suportar temperatures superiors als 300 °C.
Lubricants secs Per a ús on els lubricants estàndard poden causar contaminació, com ara en ambients de buit. Els materials populars com el disulfur de molibdè o el disulfur de tungstè es poden polir o espolvorear sobre les boles i les pistes per proporcionar un funcionament suau i velocitats de funcionament més altes que els coixinets sense lubricar.
Lubricants de polímer sòlid consisteixen en un polímer sintètic impregnat amb oli lubricant, que omple la major part de l'espai intern del coixinet. Aquest tipus de lubricant s'utilitza normalment en entorns polseosos o coixinets segellats on no es poden tolerar fuites de lubricant, com ara entorns nets i aplicacions d'eix vertical. Els lubricants sòlids tenen una excel·lent resistència a l'aigua i poden suportar els rentats regulars. També poden suportar altes vibracions i forces centrífugues.
Greixos humitejants s'utilitzen àmpliament en peces d'automòbil per evitar els sonalls i els grinyols. També s'utilitzen per donar una sensació de "qualitat" als interruptors, corredisses, fils i engranatges. Es poden utilitzar en coixinets de rotació lenta en, per exemple, potenciòmetres pel mateix motiu.
Lubricants de qualitat alimentària són necessaris perquè les indústries d'aliments i begudes compleixin les estrictes normes d'higiene. Els lubricants homologats HI són necessaris per als coixinets on hi pot haver contacte accidental amb aliments i s'utilitzen greixos homologats H2 quan no hi ha contacte. Aquests greixos també estan dissenyats per ser altament resistents al rentat per processos de neteja.
Viscositat del lubricant
Els olis i greixos de baixa viscositat s'utilitzen quan es requereix una baixa resistència al lubricant, com ara instruments sensibles. Es poden especificar lubricants de viscositat més alta per a aplicacions de càrrega elevada, alta velocitat o eix vertical. Els olis de baixa viscositat (o greixos amb olis base de baixa viscositat) són preferits per a aplicacions d'alta velocitat, ja que generen menys calor. Tot i que els greixos solen oferir una resistència molt més gran que els olis, molts greixos moderns de parell baix poden produir xifres de parell similars a alguns olis, especialment quan s'utilitza un farcit de greix baix.
Olis
La majoria dels olis mantenen bé la seva consistència en un ampli rang de temperatures i són fàcils d'aplicar. Per a aplicacions de parell molt baix, s'ha d'especificar un oli d'instrument lleuger. Amb l'oli són possibles velocitats de funcionament més altes, però, com que acostuma a no mantenir-se al seu lloc, s'ha d'aplicar una lubricació contínua mitjançant raig d'oli, bany d'oli o boira d'oli, tret que les velocitats siguin baixes o la rotació sigui per períodes curts. Un retenedor fenòlic impregnat d'oli o un retenedor sintètic fet d'un material amb un coeficient de fricció molt baix com el Torlon no necessiten lubricació externa contínua. Aquests tipus de retenidors s'utilitzen sovint en coixinets dentals d'alta velocitat i parell baix.
Greixos
Els greixos són simplement olis barrejats amb un espessidor perquè quedin dins del coixinet. Els greixos són generalment adequats per a càrregues pesades i tenen l'avantatge evident de proporcionar una lubricació constant durant un llarg període sense manteniment.
Sorprenentment, massa greix pot ser dolent per a un coixinet. Un alt farcit de greix significarà una major resistència al rodament (un parell més alt) que pot no ser adequat per a moltes aplicacions, però pitjor encara és el risc d'acumulació de calor. L'espai lliure dins d'un coixinet és important perquè la calor s'irradii lluny de l'àrea de contacte entre les boles i la pista. Com a resultat, massa greix pot provocar una fallada prematura tret que les velocitats siguin baixes. L'ompliment estàndard és del 25% al 35% de l'espai intern, però això es pot variar si cal. Es pot especificar un percentatge més petit per a una aplicació d'alta velocitat i baix parell, mentre que un farciment molt més alt pot ser recomanable per a una aplicació de baixa velocitat i càrrega elevada.
Classificació de velocitat del greix
Els greixos tenen classificacions de velocitat de vegades anomenades classificacions "DN". El càlcul del "DN" d'una aplicació és el següent:
Velocitat en rpm x (ID del coixinet + OD del coixinet) ÷ 2
Suposem que un coixinet gira a 20,000 rpm. L'ID del coixinet és de 8 mm i el diàmetre exterior de 22 mm. La fórmula anterior produeix un DN de 300,000, de manera que el greix s'ha de classificar per sobre d'aquesta xifra. Molts greixos moderns són adequats per a altes velocitats amb alguns classificats a 1 milió de DN o .
Els fabricants poden adoptar diversos enfocaments per garantir una vida llarga i exitosa dels coixinets. El primer pas és limitar les càrregues radials entre el 6% i el 12% de la capacitat de càrrega dinàmica del coixinet. Tot i que el coixinet pot suportar càrregues més altes, la seva vida útil s'escurçarà.
El següent pas és triar el material adequat. La selecció del tipus de coixinet correcte també pot tenir un paper important, basat en l'experiència d'AUB Bearings com a especialistes en coixinets de secció fina, resistents a la corrosió, en miniatura i coixinets ceràmics. Tot i que tots els coixinets de boles radials tenen una certa capacitat de càrrega d'empenta, si hi ha càrregues d'empenta més grans, normalment és millor utilitzar coixinets pesats amb pistes profundes, ja que poden suportar fins al 50% de la càrrega radial estàtica nominal en la càrrega de direcció axial.
Tot i que els coixinets de secció prima (la diferència entre el diàmetre interior i exterior del coixinet és petita) són molt adequats per a la compacitat i la reducció de pes. A causa de les pistes de rodadura poc profundes, només poden suportar càrregues axials entre el 10% i el 30% de la capacitat de càrrega radial estàtica del coixinet. Les càrregues radials o de moment addicionals reduiran encara més la capacitat de càrrega d'empenta. Les càrregues d'empenta excessives als coixinets de secció prima poden fer que les boles s'apropin perillosament a la part superior de la pista.
By seleccionant el coixinet adequat tipus i tenint en compte els factors clau que regeixen les càrregues radials i d'empenta, els enginyers poden assegurar-se que continuen innovant alhora que ofereixen els nivells més alts de precisió, suavitat i vida útil del coixinet.
