Segueix-me a: 
La guia definitiva sobre el joc de coixinets i la tolerància
En enginyeria i fabricació mecànica, els coixinets són components clau que garanteixen un bon funcionament i una llarga vida útil dels equips mecànics. No obstant això, el rendiment d'un coixinet no només està determinat pel seu disseny i qualitat de fabricació, sinó que també es veu profundament afectat pel joc i les toleràncies del coixinet. El joc i la tolerància del coixinet són dos paràmetres clau que afecten directament la instal·lació, el funcionament i el rendiment global del coixinet. Per tal d'assegurar que els coixinets puguin funcionar de manera estable i eficient en diverses condicions de treball, és crucial comprendre i seleccionar correctament les separacions i toleràncies dels coixinets. Aquest article aprofundirà en els conceptes, classificacions, mètodes de càlcul de l'espai lliure i la tolerància del coixinet i el seu impacte en el rendiment del coixinet, i proporcionarà una guia detallada per seleccionar el coixinet adequat.
Joc de coixinets es refereix a la bretxa entre els elements rodants del coixinet i els anells interiors i exteriors quan no s'aplica cap càrrega externa. Depenent de la direcció de mesura, el joc del coixinet es pot dividir en joc radial i joc axial. El joc radial és el joc perpendicular a l'eix del coixinet, mentre que el joc axial és el joc paral·lel a l'eix del coixinet.
Joc radial: es refereix al moviment radial de l'anell exterior quan l'anell interior del coixinet es fixa sense càrrega, és a dir, el desplaçament perpendicular a la direcció de l'eix.
Joc axial: es refereix al moviment axial de l'anell exterior quan l'anell interior del coixinet es fixa sense càrrega, és a dir, el desplaçament paral·lel a l'eix.
El joc del coixinet té un impacte significatiu en el rendiment operatiu del coixinet. Concretament, el joc afecta el soroll del coixinet, la vibració, la generació de calor i la distribució de la càrrega:
Soroll i vibracions: Un espai lliure excessiu provocarà un funcionament inestable del coixinet, produirà més soroll i vibració i afectarà el bon funcionament de l'equip.
Generació de calor: Un espai massa petit augmentarà la fricció entre els elements rodants i la pista de rodadura, provocant que el coixinet s'escalfi i es redueix la vida útil del coixinet.
Distribució de càrrega: Un espai lliure adequat pot distribuir uniformement la càrrega del coixinet, evitar la sobrecàrrega local i allargar la vida del coixinet.
Grau de joc del coixinet
Graus de joc dels coixinets es classifiquen segons la seva mida, i cada grau és adequat per a diferents condicions de treball i aplicacions. Els jocs dels coixinets de petit a gran són C2, CN, C3, C4 i C5.
Nivell C2 lliure
La classe C2 té un espai lliure més petit i és adequada per a aplicacions que requereixen una major precisió i estabilitat dels coixinets, com ara instruments i motors de precisió. A causa del seu petit espai lliure, aquest tipus de coixinet té poc soroll i vibració durant el funcionament, i és adequat per a equips mecànics d'alta precisió.
Autorització de nivell CN
El grau CN és un espai normal i és adequat per a la majoria d'aplicacions generals, com ara maquinària industrial i vehicles. Proporciona un bon equilibri, assegurant l'estabilitat operativa del coixinet alhora que s'adapta a la càrrega general i als canvis de temperatura.
Nivell C3 lliure
El grau C3 té un espai lliure més gran i és adequat per a aplicacions amb altes temperatures o càrregues més grans, com ara motors i maquinària pesada. L'espai lliure més gran pot compensar l'expansió tèrmica causada per l'augment de la temperatura i evitar la fallada dels coixinets a causa del sobreescalfament.
Autorització de grau C4 i grau C5
Els graus C4 i C5 tenen espais lliures més grans que els graus C3 respectivament i són adequats per a aplicacions amb temperatures més altes o càrregues més grans. Aquests nivells d'espai lliure s'utilitzen per a equips en condicions de treball extremes, com entorns d'alta temperatura o equips mecànics sobrecarregats, per garantir que els coixinets encara puguin funcionar de manera estable en condicions dures.
Per què els coixinets necessiten espai lliure?
El joc del coixinet té un paper vital en el disseny i l'aplicació del coixinet. Les següents són les funcions principals i la importància de l'espai lliure dels coixinets:
Compensar la dilatació tèrmica
Els coixinets generen calor durant el funcionament, fent que el conjunt de coixinets s'expandeixi. Si el joc és massa petit, l'expansió pot fer que l'interior del coixinet estigui massa ajustat, augmenti la fricció i el desgast i fins i tot provocar una fallada del coixinet. El joc adequat pot compensar aquesta expansió tèrmica i garantir que el coixinet encara pugui funcionar correctament a altes temperatures.
Acomoda la desalineació de l'eix i la carcassa
En aplicacions reals, l'eix i la carcassa poden estar lleugerament desalineats. L'espai lliure s'adapta a aquestes desalineacions, assegurant el funcionament correcte dels coixinets i evitant problemes de rendiment causats per errors d'instal·lació.
Redueix la fricció i el desgast
L'espai lliure adequat pot reduir la fricció entre els elements rodants i les pistes, reduir el desgast i allargar la vida útil dels coixinets. Un espai lliure massa petit augmentarà la fricció i el desgast, i un espai lliure massa gran provocarà un funcionament inestable.
Absorbeix les càrregues d'impacte
En algunes aplicacions, els coixinets són necessaris per suportar les càrregues de xoc. L'espai lliure pot absorbir aquests impactes, protegir els coixinets de danys i garantir un funcionament estable de l'equip.
El càlcul del joc del coixinet normalment implica mesurar la quantitat de moviment dels elements rodants en les direccions radial i axial. Els mètodes de mesura específics són els següents:
Mesura del joc radial
En estat sense càrrega, utilitzeu un instrument de mesura per fixar l'anell interior i mesurar el moviment radial de l'anell exterior. Els passos específics són els següents:
1. Col·loqueu el coixinet a la taula de mesura i fixeu l'anell interior.
2. Utilitzeu un indicador de dial o un calibre vernier per mesurar el moviment de l'anell exterior en direcció radial.
3. Anoteu el valor mesurat, que és el joc radial.
Mesura del joc axial
En estat sense càrrega, utilitzeu un instrument de mesura per fixar l'anell interior i mesurar el moviment axial de l'anell exterior. Els passos específics són els següents:
1. Col·loqueu el coixinet a la taula de mesura i fixeu l'anell interior.
2. Utilitzeu un comparador o un calibre vernier per mesurar el moviment de l'anell exterior en direcció axial.
3. Anoteu el valor mesurat, que és el joc axial.
Factors que afecten el joc del coixinet
Diversos factors poden afectar el joc del coixinet, inclosos els canvis de temperatura, els canvis de càrrega, la qualitat de la instal·lació i la velocitat de funcionament.
Canvi de temperatura
L'augment de la temperatura fa que els components del coixinet s'expandeixin, afectant el joc. La calor generada durant el funcionament fa que els anells interiors i exteriors del coixinet s'expandeixin, reduint el joc. Per evitar la fallada dels coixinets a causa de l'expansió tèrmica, és important seleccionar el grau de seguretat adequat.
Canvi de càrrega
Les diferents condicions de càrrega poden provocar canvis en l'espai lliure, especialment les càrregues axials. Quan el coixinet està sotmès a càrrega axial, els elements rodants es desplaçaran en la direcció axial i canviaran l'espai lliure. Per tant, s'han de tenir en compte les condicions de càrrega reals a l'hora de dissenyar i seleccionar els coixinets.
Qualitat de la instal·lació
Una instal·lació incorrecta pot canviar el joc del coixinet i afectar el seu rendiment. Per exemple, una instal·lació massa ajustada pot comprimir el coixinet, reduir el joc i augmentar la fricció i el desgast. Una instal·lació massa fluixa augmentarà l'espai lliure i provocarà un funcionament inestable.
Velocitat d'execució
Durant el funcionament a alta velocitat, la força centrífuga farà que el conjunt de coixinets es deformi i canviï l'espai lliure. Per garantir que el coixinet es mantingui estable a altes velocitats, és important seleccionar el grau de seguretat adequat.
Què és la tolerància de coixinets?
La tolerància del coixinet es refereix a la desviació dimensional permesa durant el procés de fabricació del coixinet. Inclou les desviacions permeses de les dimensions clau, com ara el diàmetre interior, el diàmetre exterior i l'amplada, així com la quantitat de desviació quan el coixinet gira. Les toleràncies afecten directament la instal·lació i el rendiment operatiu dels coixinets.
1. Tolerància dimensional: es refereix a la desviació dimensional permesa del diàmetre interior, el diàmetre exterior i l'amplada del coixinet. Les toleràncies dimensionals asseguren que els coixinets s'ajustaran perfectament a l'eix i la carcassa quan s'instal·lin.
2. Tolerància de precisió de rotació: es refereix a la desviació del coixinet quan gira, incloent la desviació radial i axial. Les toleràncies de precisió de rotació garanteixen que els coixinets funcionin amb alta precisió i estabilitat.
Classificació de les toleràncies dels coixinets
Els diferents països i regions tenen diferents estàndards de tolerància de coixinets. Els estàndards comuns inclouen ISO, ABEC, JIS i DIN, etc. Cada estàndard té diferents nivells de tolerància, de baix a alt, són P0, P6, P5, P4, P2, etc.
Normes ISO
Les normes ISO porten normes de tolerància formulades per l'Organització Internacional per a l'Estandardització i s'utilitzen àmpliament a tot el món. Els nivells de tolerància dels estàndards ISO de baix a alt són P0, P6, P5, P4 i P2.
L'estàndard ABEC és un estàndard de tolerància de coixinets establert pel American Bearing Engineering Council i s'utilitza principalment a Amèrica del Nord. Els nivells de tolerància de l'estàndard ABEC de baix a alt són ABEC 1, ABEC 3, ABEC 5, ABEC 7 i ABEC 9.
Estàndard DIN
L'estàndard DIN és un estàndard de tolerància de rodaments formulat per l'Institut Alemany d'Estandardització i s'utilitza principalment a Europa. Els nivells de tolerància de l'estàndard DIN de baix a alt són el nivell PN, el nivell P6, el nivell P5, el nivell P4 i el nivell P2.
Estàndard JIS
L'estàndard JIS és un estàndard de tolerància de rodaments formulat per les normes industrials japoneses i s'utilitza principalment al Japó i Àsia. Els nivells de tolerància de l'estàndard JIS de baix a alt són el nivell 0, el nivell 6, el nivell 5, el nivell 4 i el nivell 2.
Taula de tolerància del coixinet
Taules de tolerància dels coixinets detallar les toleràncies dimensionals i les toleràncies de precisió de rotació dels diferents tipus de coixinets. La taula següent mostra els estàndards de tolerància de coixinets comuns:
| Classe de tolerància | Tolerància del diàmetre del forat (µm) | Tolerància del diàmetre exterior (µm) | Tolerància a l'amplada (µm) | Extensió radial (µm) | Extensió axial (µm) |
|---|---|---|---|---|---|
| P0 (ABEC 1) | ± 10 | ± 15 | ± 15 | 20 | 30 |
| P6 (ABEC 3) | ± 7 | ± 10 | ± 10 | 10 | 15 |
| P5 (ABEC 5) | ± 5 | ± 7 | ± 7 | 5 | 10 |
| P4 (ABEC 7) | ± 4 | ± 6 | ± 6 | 4 | 8 |
| P2 (ABEC 9) | ± 2 | ± 4 | ± 4 | 2 | 5 |
El joc del coixinet vs. la tolerància del coixinet
Tot i que el joc i la tolerància del coixinet afecten el rendiment del coixinet, els seus efectes i els seus mecanismes d'influència són diferents. El joc del coixinet afecta principalment el joc intern i la distribució de càrrega del coixinet durant el funcionament, mentre que la tolerància afecta la precisió de la instal·lació i la precisió de gir del coixinet.
El paper de l'autorització
El joc dels coixinets s'utilitza principalment per compensar l'expansió tèrmica, adaptar-se als errors d'instal·lació i reduir la fricció, assegurant un funcionament estable dels coixinets en diverses condicions de treball. L'espai lliure adequat pot absorbir l'expansió tèrmica i les càrregues d'impacte, evitant la fallada prematura del coixinet.
El paper de la tolerància
Les toleràncies dels coixinets s'utilitzen principalment per garantir la precisió de fabricació del coixinet, garantir la precisió dimensional i de rotació del coixinet després de la instal·lació i evitar problemes de rendiment causats per desviacions de fabricació. Els nivells de tolerància més petits (com P4, P2) són adequats per a aplicacions d'alta precisió, i els nivells de tolerància més grans (com P0) són adequats per a aplicacions generals.
Conclusió
El joc i la tolerància del coixinet són factors importants que no es poden ignorar en el disseny i la selecció del coixinet. Comprendre i seleccionar correctament els jocs i les toleràncies dels coixinets adequats pot millorar significativament el rendiment i la vida del coixinet. A l'hora de dissenyar i seleccionar, els enginyers haurien de considerar exhaustivament els requisits de l'aplicació, l'entorn operatiu i les condicions de càrrega, i seleccionar els nivells de tolerància i espai lliure adequats.
FAQ
1. Quina diferència hi ha entre el joc i la tolerància del coixinet?
L'espai lliure es refereix a la bretxa entre els elements rodants del coixinet i els anells interiors i exteriors, mentre que la tolerància es refereix a la desviació dimensional permesa durant el procés de fabricació del coixinet.
2. Com triar la distància de rodament adequada?
Seleccioneu el nivell d'autorització adequat segons els requisits de l'aplicació i les condicions de funcionament. Per exemple, seleccioneu un espai lliure més petit (C2) per a aplicacions d'alta precisió i seleccioneu un espai lliure més gran (C3, C4) per a aplicacions d'alta temperatura o de càrrega pesada.
3. Quin impacte té la tolerància del coixinet en el rendiment del coixinet?
La tolerància del coixinet afecta la precisió d'instal·lació i la precisió de rotació del coixinet. Les toleràncies més petites (com P4, P2) són adequades per a aplicacions d'alta precisió, i les toleràncies més grans (com P0) són adequades per a aplicacions generals.
Espero que aquest article us ajudi a entendre millor la importància del joc i la tolerància dels coixinets, i seleccionar i utilitzar correctament els coixinets en aplicacions pràctiques per millorar l'eficiència i la vida útil del vostre equip.