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Guida al carico statico dei cuscinetti
Il carico statico e il carico dinamico sono cruciali per il normale funzionamento del cuscinetto e sono indicatori importanti della capacità di carico del cuscinetto. Il carico statico si riferisce alla capacità del cuscinetto di sopportare il carico in uno stato statico. In questo blog, Aubearing approfondirà l'importanza del carico statico nella scelta del cuscinetto giusto.
Secondo la definizione ISO 14728-2, il carico statico C 0 è la quantità di carico che un cuscinetto può sopportare prima che la somma delle deformazioni della sfera e della pista equivalga allo 0.01% (0.0001 volte) del diametro della sfera. Tuttavia, lo standard è stato aggiornato per specificare i livelli di carico che possono produrre una sollecitazione da contatto di 480,000 libbre per pollice quadrato (psi) [3,310 megapascal (Mpa)] Hz nella canalizzazione. Comunque definita, la capacità di carico statico di un cuscinetto è quasi sempre superiore alla capacità di carico dinamico. La deformazione plastica dei materiali delle sfere e delle piste che si verifica quando un carico viene applicato a un cuscinetto in uno stato statico (non in movimento) o in lento movimento. Se questa deformazione viene superata, le caratteristiche di funzionamento del cuscinetto diminuiranno, con conseguente aumento di vibrazioni, rumore e attrito.
Sebbene la capacità di carico statico non sia un parametro utilizzato nel calcolo portante la vita, è un parametro importante per misurare le prestazioni dei cuscinetti. Alcuni esempi di carichi statici includono pressione, carichi d'impatto e forze di tenuta. Ad esempio, quando il cuscinetto smette di ruotare e la punta del trapano è in funzione, il cuscinetto sarà soggetto a carico statico. Allo stesso modo, quando un cuscinetto è soggetto ad un impatto momentaneo quando inizia a ruotare, è soggetto a un carico statico. Gli urti e le vibrazioni, invece, sono spesso causati da condizioni casuali, imprevedibili e/o difficili da quantificare. Inutile dire che il superamento della capacità di carico statico comprometterà sicuramente le prestazioni dei cuscinetti.
Calcolare il carico statico del cuscinetto
Statico caricare di un cuscinetto si riferisce al carico massimo che può sopportare senza deformazioni permanenti. Il calcolo della capacità di carico statico è fondamentale per garantire che un cuscinetto sia adatto ad un'applicazione specifica. Successivamente, Aubearing discuterà le formule e i metodi per calcolare la capacità di carico statico dei cuscinetti. Il calcolo dei carichi statici sui cuscinetti coinvolge diversi fattori, tra cui la geometria dei cuscinetti, i materiali e i processi di produzione. La formula generale di calcolo per il carico statico del cuscinetto è la seguente:
C0 = (P0 / F0) x C
C0 è la capacità di carico statico
P0 è il carico statico esercitato sul cuscinetto
F0 è il fattore di carico appropriato
C è il coefficiente di carico dinamico di base del cuscinetto
Il fattore di carico F0 tiene conto del tipo di cuscinetto, della direzione del carico, delle condizioni di lubrificazione e di altri fattori che possono influire sulle prestazioni del cuscinetto. Di solito viene fornito dal produttore dei cuscinetti e può essere trovato anche nei cataloghi dei cuscinetti. Determinare il carico statico P0 applicato al cuscinetto in Newton (N) o libbre (lb). Questo può essere calcolato in base al peso dell'attrezzatura o del macchinario supportato dal cuscinetto.
Determinare il fattore di carico F0 in base al tipo di cuscinetto e ad altri fattori rilevanti. Questo fattore può essere ottenuto dal produttore del cuscinetto o da un catalogo di cuscinetti.
Determinare il coefficiente di carico dinamico di base C del cuscinetto, che è il valore fornito dal produttore del cuscinetto. Ciò indica che il cuscinetto può sopportare un carico di un milione di giri senza guasti.
Fattore di sicurezza statico del cuscinetto
Il carico statico è solitamente un impatto inaspettato e difficile da quantificare sul cuscinetto. Pertanto, i produttori di cuscinetti raccomandano di calcolare un fattore di sicurezza statico in base al tipo di applicazione e alle condizioni operative. Il fattore di sicurezza statica è il rapporto tra il coefficiente di carico statico di base e il carico statico combinato massimo applicato al cuscinetto. Il valore può variare da 2 per condizioni operative regolari in cui il rischio di vibrazioni è basso, a 5 o 6 per applicazioni che possono essere soggette a forti carichi d'urto.
S 0 = fattore di sicurezza del carico statico
C 0 = capacità di carico statico
F 0max = carico statico combinato massimo
Quando forze e momenti esistono simultaneamente, il carico statico risultante (chiamato anche carico statico equivalente) deve essere calcolato e utilizzato per determinare il fattore di sicurezza del carico statico. Inoltre, in generale, se il carico applicato è inferiore a 2.8 volte il precarico del cuscinetto, è necessario tenerne conto nel calcolo del carico statico risultante.
Fattori che influenzano il carico statico
Vale la pena notare che ci sono molti fattori che influenzano la capacità di carico statico dei cuscinetti, tra cui:
Materiali e processi di trattamento termico
Fattori quali la progettazione, la qualità, i materiali e la tecnologia del cuscinetto influiscono tutti sul carico statico nominale del cuscinetto; il materiale e il processo di trattamento termico determinano parametri prestazionali quali durezza, tenacità e limite di fatica, che hanno un impatto fondamentale sulla durata di esercizio del cuscinetto. Pertanto, nella progettazione e produzione dei cuscinetti, è necessario prestare attenzione alla selezione e al controllo dei materiali e al trattamento termico.
Geometria dei cuscinetti
La struttura geometrica di un cuscinetto è uno dei fattori importanti che ne influenzano la capacità di carico e la durata. Una geometria ragionevole dei cuscinetti può ridurre efficacemente l'usura e i danni da fatica e aumentare la durata dei cuscinetti.
Temperatura
A causa del principio di “espansione e contrazione termica”, la capacità di carico statico del cuscinetto è influenzata dalla temperatura. Quando la temperatura aumenta, la struttura molecolare all'interno del cuscinetto si “espande” e la sua capacità di carico diminuisce. Le alte temperature possono far sì che i materiali dei cuscinetti si ammorbidiscano o perdano resistenza.
Ora
La capacità di carico statico di un cuscinetto si basa su carichi a breve termine, solitamente solo pochi secondi. Se un cuscinetto è soggetto a carico statico per un lungo periodo di tempo, ciò causerà l'affaticamento del materiale del cuscinetto e ne ridurrà la capacità di carico statico.
Vibrazioni e urti
La capacità di carico statico dei cuscinetti non è adatta per applicazioni con vibrazioni o carichi d'urto. Anche se il carico rientra nella capacità di carico statico, le vibrazioni e i carichi d'urto possono causare deformazioni o guasti ai cuscinetti.
lubrificante
La capacità di carico statico di un cuscinetto presuppone che il cuscinetto sia adeguatamente lubrificato. Anche se il carico rientra nella capacità di carico statico, una lubrificazione insufficiente può causare guasti ai cuscinetti.
allineamento
La capacità di carico statico di un cuscinetto presuppone un perfetto allineamento del cuscinetto. Anche se il carico rientra nella capacità di carico statico, il disallineamento può causare il cedimento dei cuscinetti.
Importanza della capacità di carico statico nella scelta dei cuscinetti
La capacità di carico statico di un cuscinetto è correlata a molti fattori, come la composizione del materiale, la progettazione e il processo di produzione. I cuscinetti con capacità di carico statico più elevate sono generalmente realizzati con materiali più resistenti e possono sopportare carichi pesanti. Al contrario, i cuscinetti con capacità di carico statico inferiori sono generalmente realizzati con materiali più morbidi e sono adatti a carichi più leggeri.
Quando il carico supera la sua capacità di carico statico, può causare deformazioni permanenti o danni al cuscinetto, compromettendone le prestazioni e la durata. Ad esempio, se un cuscinetto è soggetto a un carico pesante che non può essere sostenuto, può verificarsi una deformazione plastica che comporta un aumento dell'attrito, delle vibrazioni, del rumore, una riduzione dell'efficienza, ecc. In casi estremi, i cuscinetti possono guastarsi completamente, comportando costosi tempi di fermo e rischi potenziali.
Per garantire che un cuscinetto abbia un’adeguata capacità di carico statico, è fondamentale considerare diversi fattori durante il processo di selezione. Questi fattori includono i carichi previsti, le condizioni operative e i livelli di affidabilità e prestazioni richiesti. È necessario considerare anche il tipo di cuscinetto, come cuscinetti a sfere, cuscinetti a contatto obliquo, cuscinetti a rulli conici, cuscinetti a rulli cilindrici o cuscinetti radenti, poiché ciascun tipo ha le proprie caratteristiche uniche di capacità di carico statico. Il negozio online di Aubearing espone oltre 40,000 tipi di cuscinetti, tutti contrassegnati con capacità di carico statico e dinamico.
Conclusione
La capacità di carico statico è importante quando si scelgono i cuscinetti per qualsiasi applicazione. I cuscinetti con una capacità di carico statico più elevata possono fornire prestazioni, affidabilità e durata migliori, mentre i cuscinetti con una capacità di carico statico inferiore possono portare a guasti prematuri e rischi per la sicurezza. Considerando le condizioni di carico e operative previste, nonché i livelli di affidabilità e prestazioni richiesti, gli ingegneri possono selezionare il cuscinetto più adatto con la capacità di carico statico adeguata per l'applicazione. Se hai domande sul carico statico dei cuscinetti, contatta in tempo gli ingegneri online di Aubearing e risponderemo alle tue domande in qualsiasi momento.