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Cuscinetti a rulli conici o cuscinetti orientabili a rulli?
Un cuscinetto a rulli è un cuscinetto volvente che sfrutta il movimento rotatorio dei rulli per supportare le parti rotanti. I cuscinetti a rulli sono parte integrante dei moderni macchinari industriali e svolgono un ruolo fondamentale in una varietà di applicazioni. I cuscinetti a rulli sono preferiti per la loro bassa coppia di avviamento, l'elevata precisione di rotazione e la facile selezione. La struttura dei cuscinetti a rulli comprende molti tipi, come cuscinetti a rulli conici, cuscinetti a rulli cilindrici, cuscinetti orientabili a rulli e cuscinetti reggispinta a rulli. Sono in grado di resistere a diversi tipi di forze radiali e assiali e sono progettati pensando alle prestazioni di allineamento per adattarsi a condizioni di installazione complesse. Questo blog mira a chiarire le differenze tra due tipi chiave di cuscinetti a rulli: cuscinetti conici e cuscinetti sferici. Aiutarti a comprendere le differenze tra loro e fornire suggerimenti costruttivi per prendere decisioni informate nelle applicazioni industriali.
Cuscinetti a rulli conici hanno rulli conici disposti tra le piste interne ed esterne. I cuscinetti a rulli conici sono composti da anelli interni, anelli esterni, rulli e gabbie. Le linee di contatto corrette nel punto di contatto tra rulli e piste riducono le concentrazioni di stress. Convergono in un punto comune sull'asse del cuscinetto, garantendo condizioni di rotolamento ottimali e un'efficace distribuzione del carico sui rulli. I cuscinetti a rulli conici sono cuscinetti separati. Gli anelli interno ed esterno del cuscinetto hanno piste coniche. Questo tipo di cuscinetto è suddiviso in diverse tipologie strutturali come cuscinetti a rulli conici a fila singola, doppia e a quattro corone a seconda del numero di corone di rulli installate. I cuscinetti a rulli conici ad una corona possono sopportare carichi radiali e carichi assiali in una direzione. Quando il cuscinetto è soggetto a un carico radiale, verrà generata una forza componente assiale, quindi per bilanciarlo è necessario un altro cuscinetto in grado di resistere alla forza assiale nella direzione opposta.
A marzo 23, 1895, John Lincoln Scott, un agricoltore di Wilmot, Indiana, fece domanda di brevetto presso l'Ufficio Brevetti degli Stati Uniti per la sua invenzione di un cuscinetto a rulli che poteva essere montato “Sugli assi e sui mozzi di camion, quattro ruote o altri veicoli a ruote”. Il cuscinetto è costituito da due serie di rulli cilindrici, una serie di diametro maggiore dell'altra, montati su una superficie piana lavorata su un argano ad albero conico. Nel 1898, Henry Timken brevettò un cuscinetto a rulli conici utilizzando rulli conici. All'epoca, Timken era un produttore di carrozze di St. Louis con tre brevetti per molle per carrozze. Tuttavia, è stato il brevetto dei cuscinetti a rulli conici a decretare il successo della sua azienda.
Vantaggi dei cuscinetti a rulli conici
Grande capacità di carico: Rispetto ad altri cuscinetti, i cuscinetti a rulli conici hanno una capacità di carico maggiore. Ciò rende il cuscinetto ampiamente utilizzato in apparecchiature meccaniche di grandi dimensioni, come i cuscinetti del cambio dell'energia eolica.
alta precisione: I cuscinetti a rulli conici hanno un'elevata precisione e gli angoli di inclinazione degli anelli interno ed esterno possono essere impostati in base alle diverse esigenze di utilizzo, il che è anche uno dei motivi della loro popolarità.
Funzione di regolazione automatica: Grazie all'angolo di inclinazione degli anelli interno ed esterno, i cuscinetti a rulli conici possono adattarsi ai movimenti irregolari di macchinari e attrezzature, riducendo così il rumore e le perdite causate da attrito e vibrazioni.
Gestire carichi assiali e radiali: I cuscinetti a rulli conici sono in grado di gestire bene i carichi assiali (spinta) e radiali, una caratteristica unica determinata dal loro design. La disposizione dei rulli conici consente loro di gestire efficacemente i carichi in più direzioni.
Buona tenuta: Il design interno del cuscinetto a rulli conici è molto sigillato, il che può proteggere meglio i rulli e le gabbie e ridurre l'inquinamento ambientale durante l'uso.
Lunga durata: Grazie ai vantaggi dei cuscinetti a rulli conici quali grande capacità di carico, alta precisione, regolazione automatica e buona tenuta, hanno una durata di servizio relativamente lunga ed elevati vantaggi economici.
Svantaggi dei cuscinetti a rulli conici
Installazione difficoltosa: L'installazione dei cuscinetti a rulli conici richiede costi di lavorazione relativamente elevati, soprattutto nella movimentazione dell'assemblaggio. In molti casi sono necessarie conoscenze e attrezzature professionali, altrimenti è facile che si verifichino guasti.
Costo maggiore: Poiché la produzione e la lavorazione richiedono tecnologie e materiali difficili, il costo dei cuscinetti a rulli conici è relativamente elevato.
Applicazioni dei cuscinetti a rulli conici
In molte applicazioni, i cuscinetti a rulli conici vengono utilizzati in coppie “dorso a dorso” per supportare le forze assiali equamente in entrambe le direzioni. Le coppie di cuscinetti a rulli conici vengono utilizzate nei cuscinetti automobilistici e delle ruote dove devono far fronte a grandi forze sia verticali (radiali) che orizzontali (assiali). I cuscinetti a rulli conici vengono generalmente utilizzati in applicazioni gravose e a velocità media dove è richiesta una lunga durata. Le applicazioni comuni nel mondo reale includono attrezzature agricole, edili e minerarie, combattimento con robot di movimento, sistemi di assali, scatole del cambio, motori e riduttori, alberi di trasmissione, boccole ferroviarie, differenziali, turbine eoliche e . I cuscinetti a rulli conici sono unità composte da piste coniche (anelli interni ed esterni) e rulli conici. Questa struttura è adatta a carichi combinati, come carichi assiali e radiali a doppio effetto. L'asse del cuscinetto è il punto in cui le linee proiettate della pista si uniscono in una posizione comune per migliorare il rotolamento riducendo l'attrito. La capacità di carico può essere aumentata o diminuita in base all'aumento o alla diminuzione dell'angolo di contatto. Maggiore è l'angolo, maggiore è l'angolo di contatto. Sono spesso utilizzati in coppia per gestire meglio i carichi radiali e, in alcune applicazioni pesanti, possono essere utilizzati in una combinazione di due o quattro file in una singola unità.
Limitazioni dell'applicazione
Velocità: i cuscinetti a rulli conici non sono adatti per applicazioni ad alta velocità a causa del loro design.
Sensibilità al disallineamento: sono sensibili ai problemi di disallineamento e richiedono un'attenta installazione e manutenzione.
Complessità di installazione e rimozione: a causa del design interno, l'installazione e la rimozione di questi cuscinetti è complessa rispetto ad altri tipi di cuscinetti.
I cuscinetti a rulli conici svolgono un ruolo importante nelle applicazioni che richiedono la movimentazione di carichi pesanti ad alta precisione. Tuttavia, comprenderne le applicazioni è fondamentale per garantire che vengano utilizzati in applicazioni appropriate, massimizzandone l'efficienza e la longevità.
Cosa sono i cuscinetti orientabili a rulli?
Cuscinetti orientabili a rulli hanno doppie file di rulli. L'anello esterno ha una pista sferica comune, mentre l'anello interno ha due piste inclinate di un angolo rispetto all'asse del cuscinetto. Questa struttura ingegnosa gli conferisce prestazioni autoallineanti, quindi non è facilmente influenzato dall'angolo dell'albero e dell'alloggiamento del cuscinetto o dalla flessione dell'albero. È adatto per le occasioni in cui errori di installazione o deflessione dell'albero causano errori di angolazione. Quando l'albero è piegato a causa della forza o l'installazione non è concentrica, il cuscinetto può comunque essere utilizzato normalmente. Le prestazioni di allineamento variano a seconda della serie dimensionale del cuscinetto. L'angolo di allineamento generalmente consentito è compreso tra 1 e 2.5 gradi e ha anche una buona resistenza agli urti. Oltre ai carichi radiali, i cuscinetti orientabili a rulli possono sopportare anche carichi assiali che agiscono in entrambe le direzioni. Esistono due tipi di fori interni dei cuscinetti orientabili a rulli: cilindrici e conici. La conicità del foro conico è 1:30 e 1:12. Questo tipo di cuscinetto con foro interno conico è dotato di una bussola di trazione o di una bussola di pressione. Il cuscinetto a sfere autoallineante con foro interno conico può essere montato facilmente e rapidamente sull'albero.
Vantaggi dei cuscinetti orientabili a rulli
Capacità di autoallineamento: Una caratteristica eccezionale dei cuscinetti orientabili a rulli è la loro capacità di autoallineamento. Ciò è dovuto al fatto che la curvatura della canalizzazione dell'anello esterno è allineata con l'asse di rotazione.
Tolleranza al disallineamento: I cuscinetti orientabili a rulli possono tollerare un certo grado di disallineamento, compensando gli errori nella deflessione e nell'allineamento dell'albero senza influire sulle prestazioni.
Grande capacità di carico: I cuscinetti orientabili a rulli hanno una capacità di carico maggiore rispetto ad altri cuscinetti volventi e possono sopportare carichi più elevati e carichi assiali.
Lunga durata: La struttura interna dei cuscinetti orientabili a rulli è complessa, ma può distribuire il carico e ridurre l'attrito volvente, prolungando così la durata.
Forte adattabilità: I cuscinetti orientabili a rulli possono adattarsi all'asse di rotazione e agli errori di installazione, consentendo loro di adattarsi a diversi ambienti e condizioni di lavoro.
Svantaggi dei cuscinetti orientabili a rulli
Costo alto: La produzione di cuscinetti orientabili a rulli richiede apparecchiature di processo sofisticate ed è costosa, pertanto è necessaria un'attenta considerazione nelle applicazioni sensibili ai costi.
Incline alla deflessione del carico assiale: La deflessione del carico assiale dei cuscinetti orientabili a rulli causerà l'usura precoce e il cedimento dei cuscinetti. Pertanto, l'installazione e la manutenzione dei cuscinetti devono essere opportunamente regolate per evitare problemi.
Non adatto per applicazioni ad alta velocità: Quando i cuscinetti orientabili a sfere a rulli ruotano ad alta velocità, generano molto attrito e calore, con conseguenti temperature di esercizio più elevate. Ciò non influenzerà solo l'efficienza operativa della macchina, ma influenzerà anche la durata dei cuscinetti. Pertanto, quando si scelgono i cuscinetti orientabili a sfere a rulli, è necessario selezionare le specifiche e i modelli appropriati in base all'ambiente di lavoro effettivo e alle condizioni di carico per garantire il normale funzionamento dei cuscinetti.
Vibrazioni e rumori: La complessità della struttura del cuscinetto orientabile a sfere a rulli determina che il rumore e le vibrazioni influenzeranno il normale funzionamento della macchina e potrebbero anche ridurre la durata del cuscinetto. Inoltre, vibrazioni e rumore possono avere un impatto anche sull'operatore della macchina, creando un ambiente operativo non sicuro o scomodo. Per ridurre le vibrazioni e il rumore dei cuscinetti orientabili a sfere a rulli, è necessario selezionare cuscinetti di alta qualità ed eseguire regolazioni e correzioni ragionevoli del dispositivo.
Bassa efficienza energetica: Quando ruotano ad alta velocità, i cuscinetti orientabili a rulli devono consumare molta energia per superare l'attrito. Se la progettazione e l'uso dei cuscinetti non sono ragionevoli, non solo si sprecherà energia ma si ridurrà anche l'efficienza della macchina. Pertanto, al fine di migliorare l'efficienza energetica dei cuscinetti orientabili a sfere a rulli, è necessario considerare se la progettazione del cuscinetto e il processo di produzione sono ragionevoli e adottare misure corrispondenti per migliorare l'efficienza operativa della macchina.
In sintesi, i cuscinetti orientabili a rulli presentano vantaggi unici come l'autoallineamento e l'elevata capacità di carico, che li rendono ideali per applicazioni soggette a carichi pesanti e soggette a disallineamento. Tuttavia, è necessario considerare i limiti in termini di velocità, complessità e dimensione per garantire che siano selezionati per il caso d'uso appropriato.
Applicazioni dei cuscinetti orientabili a rulli
Attrezzature minerarie: Possono sopportare i carichi e gli impatti estremi incontrati da escavatori, autocarri con cassone ribaltabile e frantoi.
Macchine Agricole: Trattori, mietitrici e altre attrezzature agricole pesanti fanno affidamento sulla loro durata e resistenza agli ambienti difficili.
Raffinatori di pasta: L'elevata capacità di carico e la resistenza alla contaminazione sono essenziali per una lavorazione efficiente dei materiali fibrosi.
Grandi riduttori industriali: La loro capacità di gestire carichi radiali e assiali combinati è fondamentale per la trasmissione di potenza dei riduttori in vari settori.
Sistemi di pulegge: Correggono il disallineamento della trasmissione a cinghia, prevengono l'usura e garantiscono un'efficiente trasmissione della potenza.
Cuscinetti a rulli conici vs cuscinetti orientabili a rulli
Comprendere la distinzione tra "cuscinetti a rulli conici e cuscinetti orientabili a rulli" è fondamentale per selezionare il cuscinetto corretto per un'applicazione specifica. Qui confrontiamo questi due tipi di cuscinetti a rulli in base a diversi parametri chiave.
Carico di elaborazione
Cuscinetti a rulli conici: sono migliori nella gestione dei carichi combinati (radiale e assiale). Il design conico dei rulli distribuisce efficacemente il carico sul cuscinetto, rendendolo ideale per applicazioni pesanti.
Cuscinetti orientabili a rulli: sono progettati per carichi radiali elevati e livelli moderati di carichi assiali. I loro rulli a forma di tamburo li rendono adatti per applicazioni in cui caricano direzioni diverse.
Precisione e allineamento
Cuscinetti a rulli conici: questo tipo di cuscinetto è noto per la sua precisione ed è adatto per applicazioni che richiedono elevata precisione. Tuttavia, sono sensibili al disallineamento e richiedono un'installazione precisa.
Cuscinetti orientabili a rulli: offrono capacità di autoallineamento, rendendoli tolleranti nelle applicazioni in cui è possibile il disallineamento dell'albero. Questa funzionalità riduce il rischio di degrado delle prestazioni dovuto a errori di allineamento.
portata di applicazione
Cuscinetti a rulli conici: adatti per cuscinetti di ruote automobilistiche, trasmissioni e altre applicazioni in cui sono presenti carichi combinati pesanti.
Cuscinetti orientabili a rulli: più adatti per macchinari pesanti nel settore minerario e dell'edilizia, turbine eoliche e applicazioni in cui è probabile che si verifichino disallineamenti.
Requisiti di manutenzione
Cuscinetti a rulli conici: richiedono un attento monitoraggio e un allineamento preciso durante l'installazione e la manutenzione per garantire longevità e prestazioni ottimali.
Cuscinetti orientabili a rulli: sebbene possano gestire il disallineamento, la manutenzione regolare è comunque fondamentale per prevenire l'usura prematura causata da carichi pesanti e fattori ambientali.
Cuscinetti a rulli conici vs cuscinetti orientabili a rulli, quale?
La scelta del cuscinetto giusto per qualsiasi applicazione dipende da diversi fattori chiave:
Fattori chiave da considerare | Cuscinetti a rulli conici | Cuscinetti orientabili a rulli |
Condizioni di carico | Ideale per carichi combinati elevati (radiali e assiali) in cambi, assali, ecc. | Ideale per carichi radiali elevati con carichi assiali moderati in turbine eoliche, macchinari pesanti, ecc. |
Costo e manutenzione | Costi iniziali inferiori ma richiedono un montaggio preciso, aumentando le esigenze di manutenzione. | Costo iniziale più elevato ma manutenzione meno intensiva grazie alle caratteristiche autoallineanti. |
Specifiche dell'applicazione | Considerare i vincoli ambientali e di spazio per la dimensione/progettazione dei cuscinetti. | Considerare i materiali dei cuscinetti, le opzioni di tenuta e consultare i produttori per capacità di carico, velocità e dimensioni specifiche. |
aggiuntivo | Consultate gli specialisti dei cuscinetti per applicazioni impegnative e date priorità all'affidabilità e alla sicurezza a lungo termine rispetto al costo iniziale. | In caso di dubbi, dare priorità a una capacità di carico più elevata e alla tolleranza al disallineamento per le applicazioni critiche. |
Disallineamento | Altamente sensibile al disallineamento, anche un leggero disallineamento è soggetto a usura. | Tollerano alcuni disallineamenti dovuti al loro design, perdonando applicazioni con potenziale movimento dell'albero. |
Valutare se il carico applicato è radiale, assiale o una combinazione di carichi. Per carichi combinati pesanti, i cuscinetti a rulli conici sono ideali, mentre i cuscinetti orientabili a rulli sono adatti per carichi radiali elevati con carico assiale. Nelle applicazioni industriali pesanti con carichi radiali elevati e disallineamento, i cuscinetti orientabili a rulli sono spesso la scelta migliore. Per applicazioni ad alta velocità con requisiti di elevata precisione e carichi combinati, sono adatti i cuscinetti a rulli conici.