Seguimi su:
La guida definitiva ai cuscinetti a sezione sottile
I cuscinetti a sezione sottile sono stati sviluppati quando i cuscinetti a sfere a gola profonda standard erano insufficienti per determinate applicazioni. I cuscinetti a sezione sottile hanno una sezione trasversale molto piccola rispetto al loro diametro. Questo disegno determina che cuscinetto a sezione sottile ha un volume di progettazione più piccolo e una massa inferiore, pur ottenendo elevata rigidità e precisione operativa.
Serie di cuscinetti volventi standardizzati secondo DIN ISO, la sezione trasversale dei cuscinetti a sezione sottile aumenta con l'aumentare del diametro e tutte le dimensioni dei cuscinetti a sezione sottile di una serie hanno la stessa sezione trasversale. “Nel settore esistono diverse definizioni di cuscinetti a sezione sottile, una delle più comuni è che un cuscinetto è considerato a sezione sottile quando il diametro è 4 volte maggiore della sezione radiale. Le dimensioni della sezione trasversale possono variare, ma in genere sono sferiche il doppio del diametro. Le applicazioni tipiche dei cuscinetti a sezione sottile sono quelle applicazioni critiche in cui lo spazio è limitato, il peso deve essere ridotto al minimo, deve essere mantenuta la precisione assoluta e i requisiti di carico e coppia richiedono ancora l'uso di cuscinetti a sfere. In tali applicazioni, i cuscinetti a sezione sottile aiutano a ridurre i costi rispetto ai cuscinetti a sfere con scanalatura profonda standard e presentano il vantaggio di utilizzare un solo cuscinetto con un impatto minimo sul peso complessivo.
Ciascuna applicazione di cuscinetti a sezione sottile presenta requisiti specifici. Queste potenziali differenze rendono alcuni cuscinetti a sezione sottile opzioni migliori di altri. Quando si tratta di cuscinetti a sezione sottile, è necessario considerare tre diversi tipi:
Un tipo di cuscinetto a sezione sottile
Cuscinetto a sezione sottile di tipo C
Cuscinetto a sezione sottile di tipo X
Tipo A – Cuscinetti a sezione sottile a contatto angolare
I cuscinetti a sezione sottile a contatto angolare vengono utilizzati principalmente in ambienti difficili con carichi assiali elevati. In genere non è consigliabile utilizzare un singolo cuscinetto a sezione sottile a contatto angolare di tipo A per supportare momenti o carichi assiali inversi, ma due cuscinetti di tipo A come coppia di cuscinetti duplex possono facilmente supportare tali carichi. La stabilità, la capacità di carico e la ripetibilità delle coppie di cuscinetti doppi a sezione sottile con contatto angolare di tipo A sono migliori di quelle dei cuscinetti a sezione sottile di tipo C.
Entrambi gli anelli dei cuscinetti a sezione sottile a contatto obliquo di tipo A hanno scanalature delle sfere extra profonde (profondità della scanalatura = 25% del diametro della sfera).
I cuscinetti a sezione sottile con contatto angolare di tipo A hanno un gioco radiale sufficiente per produrre un angolo di contatto di 30° (α) in grado di sopportare carichi assiali.
La gabbia del cuscinetto a sezione sottile a contatto angolare di tipo A si trova in un sacchetto circolare, in cui il numero di sfere rappresenta circa il 67% di tutte le sfere.
DIGITARE UN Cuscinetto a sezione sottile CONDIZIONE DI CARICO | ||||
Radiale | assiale | Momento | Inversione | Combinato |
Buone | Ottimo | Utilizzare in coppia | Utilizzare in coppia | Buone |
Fornisce una maggiore capacità di carico assiale (unidirezionale) rispetto ai cuscinetti di tipo C o X:
L'anello esterno è solitamente svasato per ridurre uno spallamento della pista e per comodità è montato sopra l'anello interno, le sfere e la gabbia (con l'aiuto della differenza di temperatura tra i due anelli).
Il cuscinetto a sezione sottile a contatto angolare di tipo A è un cuscinetto non separabile che può sopportare carichi radiali maggiori e contemporaneamente sopportare una grande quantità di carico assiale in una direzione.
Quando si trasportano carichi assiali, le superfici degli anelli interno ed esterno dei cuscinetti a sezione sottile a contatto angolare di tipo A sono approssimativamente a livello, riducendo al minimo le regolazioni del precarico.
I cuscinetti a sezione sottile a contatto angolare di tipo A sono solitamente installati di fronte a un altro cuscinetto dello stesso tipo in modo che i carichi assiali esistano per stabilire e mantenere l'angolo di contatto e sopportare carichi assiali inversi con un movimento assiale minimo
Tipo C – Cuscinetti radiali a sfere a sezione sottile
I cuscinetti a sezione sottile con sfere a contatto radiale di tipo C adottano un design con sfere a gola profonda le cui scanalature possono sopportare carichi elevati e sono la soluzione preferita per applicazioni con carichi radiali. Come ci si aspetterebbe, i cuscinetti a sezione sottile di tipo C possono anche sopportare carichi assiali moderati, carichi assiali inversi e carichi di momento.
Entrambi gli anelli dei cuscinetti a sezione sottile a sfere a contatto radiale di tipo C hanno scanalature molto profonde (profondità della scanalatura = 25% del diametro della sfera).
L'anello interno ha uno spostamento eccentrico all'interno dell'anello esterno, circa la metà della distanza della sfera.
Gli anelli sono posizionati concentricamente e la gabbia/separatore separa le sfere in modo uniforme su tutta la circonferenza.
I cuscinetti a sezione sottile con sfere a contatto radiale di tipo C funzionano meglio quando è presente un piccolo gioco (gioco radiale, che può essere aumentato o diminuito per soddisfare le condizioni operative) tra la sfera e l'anello.
TIPO C Cuscinetto a sezione sottile CONDIZIONE DI CARICO | ||||
Radiale | assiale | Momento | Inversione | Combinato |
Ottimo | Buone | Buone | Buone | Buone |
I cuscinetti a sezione sottile con sfere a contatto radiale di tipo C sono progettati in modo che la sfera e l'anello entrino in contatto nel piano centrale della sfera quando vengono applicati solo carichi radiali. Sebbene progettati principalmente per applicazioni di carico radiale, i cuscinetti di tipo C non hanno scanalature riempite e possono sopportare alcuni carichi assiali in entrambe le direzioni. La capacità di sopportare carichi assiali dipende dalla quantità di gioco nel cuscinetto dopo l'installazione. Aumentando il gioco radiale al di sopra del valore standard, i cuscinetti di tipo C possono avere un angolo di contatto maggiore sotto carico assiale, con conseguente maggiore capacità di carico assiale. In questo caso, si consiglia di regolare il cuscinetto rispetto a un altro cuscinetto di costruzione simile per ridurre il movimento assiale sotto carichi assiali inversi. Utilizzati in questo modo, i cuscinetti sono essenzialmente cuscinetti a sfere a contatto obliquo anziché cuscinetti a sfere a contatto radiale.
Tipo X: cuscinetto a sezione sottile a quattro punti di contatto
A differenza dei cuscinetti a sezione sottile di tipo A e di tipo C, i cuscinetti a sezione sottile a quattro punti di contatto di tipo X sono realizzati con archi gotici che creano quattro punti di contatto tra le sfere e le piste nel cuscinetto. Questo design rende i cuscinetti a sezione sottile a quattro punti di contatto un'opzione privilegiata per le applicazioni che richiedono una coppia sufficiente o carichi assiali inversi in un pacchetto di piccole dimensioni. Tuttavia, i cuscinetti a sezione sottile di tipo X a quattro punti di contatto hanno una capacità inferiore di sopportare un'ampia gamma di carichi radiali rispetto ai cuscinetti a sezione sottile di tipo X. I cuscinetti a sezione sottile a quattro punti di contatto di tipo X non sono consigliati in sostituzione dei cuscinetti a sezione sottile di tipo C o di tipo A in ambienti destinati a carichi radiali puri. Va notato che la velocità (rpm) dei cuscinetti a sezione sottile a quattro punti di contatto di tipo X costituisce un problema particolare se combinati con carichi radiali quando applicati con carichi assiali o momento.
CONDIZIONE DI CARICO TIPO X | ||||
Radiale | assiale | Momento | Inversione | Combinato |
povero | Buone | Ottimo | Ottimo | povero |
I cuscinetti di tipo X differiscono dai cuscinetti di tipo A e di tipo C per la geometria delle scanalature delle piste:
Tipo C: I centri dei raggi si trovano nel piano centrale della palla.
Tipo A: La ghiera e la sfera sono in contatto angolare e il centro del raggio della scanalatura è sfasato in misura uguale su entrambi i lati del piano centrale della sfera.
Tipo X.: Le scanalature in ciascun anello hanno due raggi con i centri sfalsati rispetto al piano centrale della sfera.
La profondità della scanalatura nei cuscinetti di tipo X è la stessa del tipo A e del tipo C (25% del diametro della sfera).
Le caratteristiche specifiche dell’“Arco Gotico” sono:
Consente a un singolo cuscinetto di tipo X di sopportare tre tipi di carichi (radiale, assiale e momento) contemporaneamente (mentre i cuscinetti di dimensioni standard sono generalmente progettati per sopportare solo carichi radiali e assiali).
Ciò lo rende un cuscinetto ideale per molte applicazioni, poiché un singolo cuscinetto a sfere a quattro punti di contatto può spesso sostituire due cuscinetti, come un set di due cuscinetti con telaio ad A disposti uno contro l'altro, fornendo così un design semplificato.
Il carico assiale applicato all'anello interno da destra a sinistra viene trasferito dall'anello interno alla sfera nel punto B.
Il carico viene quindi trasferito attraverso la sfera al punto D dove viene trasferito all'anello esterno e alla struttura di supporto.
La linea d'azione BD forma un angolo di contatto nominale di 30° (α) con l'asse radiale del cuscinetto.
A causa della deformazione elastica della sfera e della pista lungo la linea di trasferimento del carico, il carico sulla sfera viene rilasciato nei punti A e C, consentendo una rotazione regolare attorno all'asse perpendicolare alla linea BD.
Quando un carico assiale viene applicato all'anello interno da sinistra a destra, si verifica un trasferimento di carico simile tra il punto C e il punto A.
Come i cuscinetti di tipo C, i cuscinetti di tipo X hanno solitamente un gioco radiale. Tuttavia, l’angolo di contatto nominale e la capacità di carico assiale dei cuscinetti di tipo X non dipendono dal gioco. Quando il carico assiale o il momento è considerevole, lo spazio dovrebbe essere ridotto al minimo per evitare che l'angolo di contatto sia troppo grande. La cosa principale da notare è che si consiglia di utilizzare il cuscinetto X da solo. Non è consigliabile utilizzare due cuscinetti X su un albero comune poiché ciò potrebbe portare a momenti di attrito inaccettabili.
Carichi su cuscinetti a sezione sottile
I cuscinetti supportano alberi o alloggiamenti, consentendo loro di funzionare liberamente sotto carico. Sopra abbiamo analizzato una varietà di cuscinetti a sezione sottile in grado di sopportare carichi radiali, assiali e momenti. I carichi possono essere applicati ai cuscinetti a sezione sottile in una delle due direzioni cardinali, dove il momento di carico risultante (M) può essere calcolato come:
M = Fa Sa + Fr Sr
M | = | momento di carico [N·m] |
Fa | = | carico assiale [kN] |
Sa | = | distanza di offset dall'asse del cuscinetto [m] |
Fr | = | carico radiale [kN] |
Sr | = | distanza di offset dal piano radiale [m] |
I carichi assiali (Fa) sono paralleli all'albero (l'asse di rotazione del cuscinetto), mentre i carichi radiali (F r ) sono ad angolo retto rispetto all'asse di rotazione. Quando questi carichi deviano dall'asse del cuscinetto (distanza Sa) o dal piano radiale (distanza Sr< /span>), si crea un momento di carico finale (M). L'uso di software per computer ha reso il metodo per determinare la durata dei cuscinetti complesso e accurato rispetto ai precedenti calcoli manuali. Il carico effettivo viene applicato al cuscinetto e viene determinato il carico risultante su ciascuna sfera in quel cuscinetto. Da questo calcolo è possibile determinare il fattore di sicurezza statico e la durata nominale di base L10.
Carico radiale principale
Maggiore è il gioco del cuscinetto, minore sarà il numero di sfere che reggeranno il carico, con conseguente riduzione della durata dinamica.
Un precarico elevato del cuscinetto può sovraccaricare il cuscinetto prima che venga applicato il carico.
Principali carichi assiali e momenti
Uno spazio maggiore consentirà un angolo di contatto maggiore rispetto a quello tra la sfera e la pista e quindi si adatterà meglio al carico applicato.
Tuttavia, l'area ellittica di contatto delle sfere con la pista potrebbe essere troncata sopra il bordo della pista, causando altri problemi.
Un precarico maggiore potrebbe sovraccaricare nuovamente il cuscinetto prima che venga applicato il carico.
Il calcolo del fattore di sicurezza statico o della durata dinamica richiede l'aiuto di un software per computer per determinare i carichi individuali delle sfere in tutto il cuscinetto, utilizzando Reali-Design (per Cuscinetti in pollici Reali-Slim) o Reali-Design MM (per Cuscinetti metrici Reali-Slim) Software. Una volta calcolati questi, la sfera di carico massima viene utilizzata per determinare il livello massimo di sollecitazione e quindi il fattore di sicurezza statico. Tutti i carichi delle sfere vengono utilizzati in un'analisi ponderata per determinare la durata nominale di base, L10.
Limitazione della velocità dei cuscinetti a sezione sottile
In generale, la determinazione della massima velocità operativa sicura dipende in gran parte dall'esperienza passata. I fattori che limitano la velocità di rotazione dei cuscinetti sono molto complessi, tra cui:
Diametro del cuscinetto
Rapporto diametro cuscinetto/sezione trasversale
Tipo di cuscinetto e configurazione interna
Rapporto tra il raggio della scanalatura della pista e il diametro della sfera
Gioco radiale interno o precarico del cuscinetto
Angolo di contatto di lavoro
Precisione del cuscinetto (eccentricità)
Materiali e design della gabbia a sfere/separatore
Precisione di installazione (rotondità, planarità sotto carico)
Lubrificazione
Misure relative alla temperatura ambiente e alla dissipazione del calore
Sigilli
Caricare
Sebbene non sia possibile stabilire limiti di velocità precisi, le applicazioni pratiche e l'esperienza del laboratorio di prova AUB forniscono una base per fissare limiti generali. Supponiamo che i cuscinetti siano installati correttamente e abbiano un'adeguata dissipazione del calore. Questi limiti si basano su una durata utile completa di 1 di giri. Velocità più elevate possono essere tollerate se sono accettabili durate più brevi. Per velocità che si avvicinano o superano il limite calcolato utilizzando la formula della velocità limite (n), è necessario prestare particolare attenzione alla lubrificazione e al calore:
Il grasso deve essere progettato appositamente per i cuscinetti ad alta velocità.
La frequenza di rilubrificazione deve essere sufficiente affinché sia sempre disponibile lubrificante sufficiente.
Se si utilizza olio, la resistenza viscosa deve essere ridotta al minimo controllando il livello, utilizzando un lanciaolio e/o dosando piccole quantità di liquido o nebbia.
Gli effetti della turbolenza dell'aria ad alte velocità possono rendere molto difficile l'introduzione dell'olio sulle superfici critiche, quindi la progettazione del sistema di lubrificazione diventa molto importante.
I seguenti calcoli possono essere utilizzati per i cuscinetti a sfere a sezione sottile Reali-Slim della serie in pollici di tipo aperto a velocità continue.
n = 1 000 fl Cf/g
| Cf | = | fattore di calcolo (tabella 1) |
| d | = | diametro del foro [mm (nel)] (tabella dei prodotti) |
| fl | = | fattore di riduzione (tabella 2) |
| n | = | velocità limite [giri/min] |
Come scegliere il miglior cuscinetto a sezione sottile per la vostra applicazione?
Il tipo e l'entità dei carichi richiesti in una particolare applicazione determinano quale cuscinetto a sezione sottile è più appropriato. Ad esempio, negli ambienti in cui sono presenti carichi assiali in una direzione, AUB consiglia l'uso dei suoi cuscinetti a sfere a contatto obliquo di tipo A dedicati. Questa opzione è ideale anche per applicazioni a spinta radiale o combinata. Tuttavia, non è adatto per applicazioni che devono supportare carichi momento o carichi assiali inversi.
Una volta determinati i momenti di carico maggiori, AUB consiglierà l'uso di cuscinetti a sfere con configurazione a X o a 4 punti di contatto. Il design utilizza una pista ad "arco gotico" per creare quattro punti di contatto tra la palla e la pista. Il che lo rende la soluzione perfetta per carichi assiali inversi e ideale per carichi momento. Sebbene i cuscinetti di tipo X possano essere utilizzati in altre condizioni di carico leggero, la sostituzione dei cuscinetti di tipo C o A sotto carichi puramente radiali non è sempre incoraggiata.
Come regola standard, AUB raccomanda un attento monitoraggio della velocità di applicazione (RPM) quando si specificano i cuscinetti di tipo X per combinazioni di carichi assiali o momento e carichi radiali. L'esperto team di ingegneri di AUB si è dimostrato di grande aiuto in questo senso. Possono fornire e determinare velocità limite e carichi combinati sulla base di statistiche e ricerche. Hanno inoltre aggiunto raccomandazioni riguardanti l'uso di cuscinetti radiali con carichi combinati radiali, assiali o di momento e limitando la velocità e la selezione del separatore.
I cuscinetti a contatto radiale, come i cuscinetti di tipo C, sono adatti per carichi radiali. Questo perché le profonde scanalature delle sfere garantiscono la durevolezza necessaria a sopportare carichi più elevati. Sebbene questo particolare tipo di cuscinetto venga utilizzato in applicazioni che trasportano principalmente carichi radiali, Carter suggerisce che può sostenere efficacemente anche carichi assiali inversi, carichi assiali moderati e carichi di momento.
Quali altre applicazioni esistono per i cuscinetti a sezione sottile?
I cuscinetti a sezione sottile sono stati sviluppati principalmente per applicazioni in cui lo spazio è limitato, fornendo soluzioni prive di attrito per componenti articolati come robot braccia o altre articolazioni come i gomiti. Diversi tipi di cuscinetti a sezione sottile sono ampiamente utilizzati in diverse istituzioni, tra cui aerospaziale, imaging medico, robotica, semiconduttori, archiviazione dati, macchine utensili, apparecchiature per l'imballaggio, apparecchiature per l'imballaggio, sistemi satellitari e sistemi ottici e di puntamento.
AUB è specializzata in soluzioni riguardanti una gamma completa di cuscinetti a sezione sottile. Il nostro team di ingegneri ben attrezzato crea progetti di cuscinetti personalizzati considerando spazio, carico, precisione e affidabilità, e li produce su misura in base alle vostre esigenze applicative. AUB offre cuscinetti di precisione a basso profilo in dimensioni da 1 pollice ID (diametro interno) a 40 pollici OD (diametro esterno) per grandi giradischi utilizzati in applicazioni commerciali e industriali.