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Tutto quello che dovresti sapere sul gioco radiale e sul gioco interno dei cuscinetti
A prima vista, cuscinetti a sfera sono parti meccaniche relativamente semplici. Tuttavia, l’analisi della loro geometria interna rivela che sono molto complessi. Ad esempio, la conformità delle sfere alla pista, il gioco radiale e il numero di sfere influiscono sulla capacità di un cuscinetto a sfere di supportare carichi in varie condizioni. In genere, i cuscinetti a sfere e altri cuscinetti volventi sono progettati e assemblati con un leggero gioco interno tra gli elementi volventi (sfere) e le piste. Questo gioco crea gioco radiale e gioco assiale nel cuscinetto.
Va notato che, a causa della natura del loro design e costruzione, la geometria interna dei cuscinetti ad aghi, rulli e rulli conici è molto diversa da quella dei cuscinetti a sfere. Ad esempio, i cuscinetti a rulli conici sono unici in quanto il gioco all'interno del cuscinetto viene regolato durante l'assemblaggio. Il gioco radiale e il gioco interno dei cuscinetti rotanti sono i più importanti tra tutti gli elementi volventi. In questa Scheda di Informazioni Tecniche (TIS), le discussioni su angolo di contatto, deflessione, gioco finale e precarico si applicano principalmente ai cuscinetti a sfere.
Il gioco radiale, o gioco interno del cuscinetto, è il gioco radiale interno di un cuscinetto ed è il valore misurato del movimento radiale totale dell'anello esterno rispetto all'anello interno su un piano perpendicolare all'asse del cuscinetto. I cuscinetti a sfere sono assemblati con valori di gioco radiale a seconda della gamma desiderata. Il gioco radiale è determinato dai diametri effettivi delle piste e dal diametro delle sfere.
Il gioco radiale può essere verificato sui cuscinetti assemblati utilizzando calibri appositamente progettati. Quando si misura il gioco radiale, il cuscinetto è soggetto a un carico di riferimento standard per garantire il pieno contatto tra tutti i componenti del cuscinetto. Per quanto riguarda i cuscinetti miniaturizzati e a sezione sottile sottoposti a tale carico, il valore misurato è maggiore del valore indicato per il gioco radiale. Ciò è dovuto alla deformazione elastica. In questi casi vengono utilizzati fattori di compensazione.
Definizione del gioco assiale in un cuscinetto a sfere
Il gioco assiale, o gioco frontale, è il massimo movimento assiale relativo dell'anello interno rispetto all'anello esterno. Il gioco finale è direttamente correlato al gioco radiale del cuscinetto a sfere. Nella maggior parte dei sistemi di numerazione delle parti, il gioco assiale normalmente non è specificato.
C'è spesso confusione con "allentamento" e livello di precisione. Il gioco radiale viene specificato indipendentemente da ABEC classi di tolleranza per gli anelli. Con i cuscinetti a sfere, nella maggior parte dei casi, il gioco interno deve essere eliminato durante il processo di assemblaggio applicando un precarico assiale sulla coppia di cuscinetti. Ciò può essere ottenuto con spessori, molle, dadi di presa e/o altre tecniche di assemblaggio. Anche il precarico assiale è un importante parametro di progettazione che influisce sia sulle prestazioni che sulla durata. Il precarico è spiegato in maggiore dettaglio in una scheda informativa tecnica separata (TIS).
Angolo di contatto in un cuscinetto a sfere
Quando cuscinetti a sfera sono precaricati assialmente si stabilisce un angolo di contatto. L'angolo di contatto è l'angolo tra un piano perpendicolare all'asse del cuscinetto e una linea che unisce i due punti di contatto tra la sfera e le piste interna ed esterna. L'angolo di contatto iniziale è l'angolo di contatto quando il cuscinetto è soggetto alla forza assiale o al carico minimo necessario per eliminare l'allentamento risultante dal gioco radiale. Ulteriori carichi assiali applicati aumenteranno ulteriormente l'angolo di contatto. Maggiore è il valore del gioco radiale nel cuscinetto, maggiore sarà l'angolo di contatto risultante.
Nella maggior parte delle applicazioni dei cuscinetti, il gioco radiale, da un punto di vista funzionale, è fondamentale rispetto al gioco assiale. Di conseguenza, è diventata la specifica di acquisto standard.
Considerazioni generali sulla progettazione:
La scelta del valore del gioco radiale in una specifica applicazione del cuscinetto è un'importante considerazione di progettazione. Come descritto in precedenza, il gioco radiale influisce direttamente sull'angolo di contatto e sul gioco assiale, o terminale, del cuscinetto. Inoltre, durante il funzionamento, è un fattore importante che ha un'influenza significativa su altri fattori come rumore, vibrazioni, calore, sollecitazione, deflessione, distribuzione del carico e durata a fatica.
montaggio:
È necessario selezionare un valore di gioco radiale più lento o maggiore quando il cuscinetto è montato mediante accoppiamenti con interferenza. Il gioco radiale nel cuscinetto si riduce dopo il montaggio a causa della deformazione degli anelli interni o esterni. Con i cuscinetti miniaturizzati dotati di anelli a sezione trasversale molto sottile, il gioco radiale è ridotto di circa l'80% dell'entità effettiva dell'interferenza. Il gioco radiale dopo il montaggio è la considerazione di progettazione principale. Pertanto, è necessario completare uno studio di tolleranza dei componenti accoppiati e effettuare una compensazione per l'interferenza nelle condizioni massime del materiale. Per la massima durata, è richiesto un gioco positivo dopo il montaggio.
Caricamento in corso:
Quando un cuscinetto a sfere è soggetto a spinta Caricamento in corso, un angolo di contatto più elevato risulterà in una riduzione delle sollecitazioni tra sfera e pista. Valori maggiori di gioco radiale determinano valori maggiori di angolo di contatto. In queste condizioni, ciò garantirà una maggiore durata dei cuscinetti, una coppia inferiore e una minore deflessione assiale. In una situazione di pura spinta, un aumento di 15° dell'angolo di contatto può comportare una riduzione di oltre il 70% dello stress da contatto (sfera-pista).
Quando un cuscinetto a sfere è soggetto a carichi radiali puri (o carico radiale con carico assiale basso), si consiglia normalmente un gioco radiale inferiore. Questo distribuisce il carico su un numero maggiore di palline. Tuttavia, soprattutto nel caso dei cuscinetti miniaturizzati, i cuscinetti con gioco radiale ridotto non dovrebbero essere soggetti ad accoppiamenti con interferenza. Ciò può comportare un gioco negativo e ridurre drasticamente la durata.
Disallineamento e posizionamento:
Valori più elevati di gioco radiale consentono un maggiore disallineamento e dovrebbero essere selezionati nei casi in cui è presente un elevato grado di deflessione dell'albero. Va notato che, sebbene un cuscinetto a sfere abbia la capacità di compensare (circa 1° o meno), il disallineamento riduce notevolmente la durata del cuscinetto. Tuttavia, nei casi con carichi leggeri, l'impatto di un lieve disallineamento può essere tollerabile.
Valori più stretti del gioco radiale ovviamente controlleranno e limiteranno il movimento radiale.
Quando è necessario controllare il posizionamento assiale o si desidera un gioco finale pari a “zero”, si consiglia di rimuovere il gioco finale applicando un precarico assiale tramite spessori, rondelle o altri metodi di assemblaggio. Dovrebbero essere presi in considerazione anche i cuscinetti duplex. Non è consigliabile utilizzare bassi valori di gioco radiale per controllare il gioco finale.
Temperatura:
Quando esiste un gradiente di temperatura elevato tra gli anelli interno ed esterno, si consiglia un gioco radiale minore.
Velocità:
Come accennato in precedenza, valori elevati di gioco radiale determinano valori elevati di angolo di contatto. Quando un cuscinetto ruota, il set di sfere (o complemento di sfere) ruota attorno al cerchio primitivo del cuscinetto, ciascuna sfera ruota attorno al proprio asse e i momenti rotanti agiscono sulle sfere. L'entità del momento rotante è correlata all'angolo di contatto. All'aumentare della velocità di rotazione, le forze rotanti che agiscono sulle sfere aumentano e si verifica un'azione di scorrimento tra le sfere e le piste. Questo slittamento provoca il cedimento del film lubrificante, un aumento del calore e un potenziale guasto prematuro. L'equilibrio tra i vantaggi derivanti dalla riduzione dello stress dovuto all'angolo di contatto deve essere valutato rispetto al rischio di guasti al lubrificante dovuti allo slittamento delle sfere.
Specificazione del gioco radiale:
Non è pratico, e forse nemmeno possibile, produrre un gruppo di cuscinetti che abbiano tutti esattamente lo stesso gioco radiale. Questo perché tutte le caratteristiche dei componenti del cuscinetto (pista dell'anello interno, pista dell'anello esterno e sfere) che influiscono sul gioco radiale sono associate a tolleranze di fabbricazione. I produttori misurano e selezionano gli anelli e le sfere dei cuscinetti in modo che possano essere "accoppiati" durante il processo di assemblaggio per ottenere un intervallo specifico di gioco radiale per un gruppo (o lotto di produzione) di cuscinetti.
Esistono diversi modi per specificare il gioco radiale. Le specifiche del gioco radiale dipendono generalmente dal produttore. Le descrizioni complete dei codici prodotto sono dettagliate in una scheda di informazioni tecniche (TIS) separata. AUB specifica il gioco radiale come segue:
Per cuscinetti a sfere con design metrico (miniaturizzati e per strumenti) con diametro del foro inferiore a 10 mm.
Simbolo di liquidazione | MC1 | MC2 | MC3 | MC4 | MC5 | MC6 | |
Liquidazione effettiva in uM | verbale | 0 | 3 | 5 | 8 | 13 | 20 |
max | 5 | 8 | 10 | 13 | 20 | 28 | |
Spazio effettivo in pollici | verbale | 0 | 0.0001 | 0.0002 | 0.0003 | 0.0005 | 0.0008 |
max | 0.0002 | 0.0003 | 0.0004 | 0.0005 | 0.0008 | 0.0011 | |
Per cuscinetti a sfere con design in pollici (miniaturizzati e per strumenti) con diametro del foro inferiore a 10 mm.
CODICE AST | Intervallo di gioco radiale effettivo in pollici | Classificazione |
K13 o P13 | .0001 a .0003 | stretto |
K25 o P25 | .0002 a .0005 | Normale |
K58 o P58 | .0005 a .0008 | Sciolto |
K811 o P811 | .0008 a .0011 | Extra sciolto |
Per i cuscinetti radiali a sfere con diametro del foro pari o superiore a 10 mm vengono utilizzate le seguenti tabelle.
Gioco interno per cuscinetti radiali a sfere con scanalatura profonda in micrometri
Gioco interno per cuscinetti radiali a sfere con scanalatura profonda in pollici (.0001”)
