Design e Engenharia

No coração da AUB está a nossa capacidade de trabalhar com os clientes para buscar designs e aplicações exclusivos e fornecer soluções inovadoras e econômicas. Com base em anos de conhecimento de aplicações e instrumentação de precisão, nossa equipe de engenharia tem décadas de experiência prática cobrindo centenas de aplicações e indústrias diferentes, incluindo médico, robótica, equipamento de mineracao, equipamento agrícola, automotivo, motocicletas, bicicletas, máquinas de engenharia, equipamentos de movimentação de terra, silvicultura, embalagens, equipamentos de tratamento de água, equipamentos de impressão e, permitindo-lhes personalizar projetos de rolamentos e soluções de engenharia ideais para aplicações específicas.

Juntos, podemos fabricar o melhor rolamento para suas especificações exatas, muitas vezes com tolerâncias medidas em milionésimos de polegada. Convidamo-lo a visitar as nossas instalações e agradecemos a oportunidade de visitar as suas, num esforço para fornecer soluções para todas as suas necessidades.

Laboratório interno de tecnologia da AUB

Nosso laboratório técnico está equipado com instrumentos de precisão avançados e software de avaliação avançado (não limitado ao uso, incluindo Solid Works, AutoCAD), que pode avaliar aplicações de rolamentos de forma rápida e eficaz. O exclusivo “Sistema de Análise de Rolamentos AUB” avalia rolamentos de múltiplas perspectivas. Nossos engenheiros de projeto otimizam cuidadosamente os perfis das pistas para maximizar as classificações de carga, as limitações de velocidade e a vida útil em fadiga. Consideração especial foi dada ao “Projeto para Fabricação” para garantir tensão residual ideal na pista para desempenho superior. Ao mesmo tempo, muitas aplicações ocorrem em condições de poeira e contaminação, portanto, as vedações dos rolamentos também são consideradas para evitar a contaminação.

laboratório técnico

Economize custos de fabricação

Cerca de 70% dos custos de fabricação de rolamentos (custos de materiais, custos de ferramentas e custos de montagem) são determinados por decisões de projeto, enquanto os 30% restantes dos custos constituem decisões de produção, como planejamento de processos ou seleção de máquinas-ferramentas. Nosso objetivo é otimizar os rolamentos personalizados para que sejam econômicos na produção, montagem e manutenção, mantendo ao mesmo tempo a alta qualidade. AUB pode recomendar tamanho de rolamento, elementos rolantes, dureza, configuração de engrenagem, etc., e fabrica tamanhos de rolamento que variam de 200 mm de diâmetro interno a 6,000 mm de diâmetro externo para atender às suas necessidades de carga, tamanho, rotação e ciclo de vida.

Termos e cálculos de rolamentos que todo engenheiro de projeto deve conhecer

Os rolamentos são encontrados em praticamente todos os conjuntos rotativos em equipamentos e aplicações de transmissão de energia. Eles produzem movimento rotativo suave e reduzem o atrito e o desgaste. Quando dimensionados e usados ​​adequadamente, a maioria dos rolamentos funcionará por muitos anos sem necessidade de substituição.

Rolamento rotativo é um termo amplo que inclui mancais lisos, mancais hidrostáticos e hidrodinâmicos, mancais magnéticos e mancais de elementos rolantes. Os rolamentos de elementos rolantes podem ser subdivididos por tipo de elemento rolante – esfera, rolo e rolo de agulhas. Todo engenheiro de projeto mecânico que incorpora rolamentos de esferas ou de rolos em sua montagem deve estar familiarizado com os cálculos de vida útil e carga do rolamento. O conhecimento dessas fórmulas básicas ajudará a garantir um design robusto otimizado para longa vida útil.

DE1

Vida do rolamento

A vida útil do rolamento (L) é definida como o número de horas que o rolamento pode funcionar a uma determinada velocidade constante antes de apresentar os primeiros sinais de fadiga no material do anel do rolamento ou de qualquer um dos elementos rolantes.

A vida nominal do rolamento (L10) é a vida útil em horas a uma velocidade constante específica que 90% de um grupo de rolamentos aparentemente idênticos completará ou excederá. A vida nominal também se refere à vida útil de um único rolamento associada a 90% de confiabilidade. A vida útil nominal dos rolamentos que operam em velocidade constante também pode ser expressa em horas e é chamada de L10h. As unidades para avaliar a vida útil estão em milhões de revoluções (106rev).

Classificações de carga do rolamento

A carga do rolamento é expressa com termos diferentes, cada um com uma definição única. Cargas estáticas referem-se a cargas em um rolamento não giratório.

A classificação de carga básica (CB) é uma carga constante calculada para rolamentos de contato radial e angular. É a carga que um grupo de rolamentos aparentemente idênticos pode suportar durante um milhão de rotações do anel interno enquanto o anel externo é mantido estacionário. As unidades para classificação de carga básica são libras (lb) ou Newtons (N).

A classificação de carga estática básica (Co) é a carga radial em um rolamento não rotativo correspondente a uma tensão de contato calculada no ponto de contato mais fortemente carregado entre o corpo rolante e a pista que produz uma deformação permanente total do corpo rolante e da pista de 0.0001 do diâmetro do elemento rolante. As unidades para classificação básica de carga estática são libras (lb) ou Newtons (N).

A carga estática equivalente (Po) é uma carga radial estática calculada. É definida como a carga que causaria a mesma deformação permanente total no corpo rolante e no contato com a pista mais fortemente tensionados que aquela que ocorre sob a condição de carga real. As unidades para classificação de carga estática equivalente são libras (lb) ou Newtons (N).

A classificação de carga dinâmica básica (C) é a carga radial constante calculada que um grupo de rolamentos aparentemente idênticos com um anel externo estacionário pode suportar estatisticamente um milhão de rotações do anel interno. As unidades para classificação básica de carga dinâmica são libras (lb) ou Newtons (N).

A carga dinâmica equivalente (P) é um dos fatores utilizados nas equações de vida útil dos rolamentos. É uma carga radial hipotética e constante, que tem o mesmo impacto na vida útil do rolamento que ocorre sob a condição de carga real. As unidades para classificação de carga dinâmica equivalente são libras (lb) ou Newtons (N).

Cálculos

A vida útil do rolamento (L10) pode ser calculada com a seguinte fórmula. As variáveis ​​necessárias são a classificação de carga dinâmica básica (C) e a carga dinâmica equivalente do rolamento (P).

L10 = (C/P)3

L10 = vida útil (106rev); C = classificação de carga dinâmica básica (lb ou N); P = carga dinâmica equivalente (lb ou N)

Para converter de revoluções em horas, divida pela velocidade (rpm).

L10hrs = (C/P)3 x [(106rev) / (N rpm x 60min/h)] = 16667/N x (C/P)3

N = velocidade (rpm)

1. P = VFr

2. P = XVFr + YFa

P = carga dinâmica equivalente; V = fator de rotação; X = fator radial; Y = fator de empuxo; Fr = carga radial; Fa = carga axial

Fatores de rolamento

Quando o diâmetro externo (DE) do rolamento for igual ou inferior a 0.625 pol., podem ser utilizados os seguintes valores: X = 0.56, Y = 2.10 e e = 0.16. Para rolamentos maiores que 0.625 pol. de diâmetro, consulte a tabela abaixo. O fator “e”, apresentado na última coluna da tabela abaixo, representa a relação Fa/VFr. Se Fa /VFr < e, então a fórmula (1) é usada; se Fa/VFr > e, então a fórmula (2) é usada.

Embora essas fórmulas ofereçam um bom ponto de partida, outros fatores também podem influenciar a vida útil efetiva do rolamento e as classificações de carga.

  • Em algumas aplicações, as cargas e a velocidade podem variar durante a operação. Isso pode ser levado em consideração nos cálculos de carga do rolamento se as variações de carga e velocidade forem variáveis ​​conhecidas.

  • A lubrificação é outro fator que pode ter um impacto significativo na vida útil do rolamento. Para rolamentos vedados, a vida útil do lubrificante geralmente determina a vida útil do rolamento.

  • As condições ambientais e a contaminação também podem afetar adversamente a vida útil do rolamento.

  • O material do rolamento também pode influenciar o desempenho. Por exemplo, as classificações de carga para o aço inoxidável 440C devem ser reduzidas em aproximadamente 20% em comparação com o aço para rolamentos 52100. A vida dos rolamentos não é uma ciência exata devido a esses e outros fatores; no entanto, o uso dessas fórmulas ajudará os engenheiros a desenvolver um projeto seguro e confiável para suas montagens.

Projeto de rolamento de esferas

As excelentes características dos rolamentos de esferas são o resultado de características de qualidade tecnicamente exigentes que atingem limites máximos de desempenho. Várias medidas no projeto, como pré-carga ou múltiplos arranjos de rolamentos, contrariam as limitações de desempenho e aumentam as capacidades de desempenho dos rolamentos.

PRÉ-CARGA DE ROLAMENTOS

A pré-carga é definida como uma força axial de ação constante em um rolamento de esferas que cria uma deformação elástica na área de contato das esferas e das pistas.

Efeito da força axial no rolamento
Efeito da força axial no rolamento
OTIMIZAÇÃO DE DESEMPENHO ATRAVÉS DE PRÉ-CARGA

A instalação de rolamentos de esferas com pré-carga rígida ou de mola otimiza muitas características de desempenho para a operação do rolamento.

  • A elasticidade reduzida garante a geração de uma rigidez radial e axial definível (ver diagrama)

  • Alta precisão de funcionamento e trabalhabilidade mesmo com cargas variáveis

  • Vibração e ruído reduzidos

  • Evite deslizamento e atrito no contato do corpo rolante em altas velocidades e altas acelerações

  • Peças de atrito deslizante reduzidas em altas velocidades (mudança reduzida do ângulo de contato entre o anel interno e externo)

  • Maior capacidade de carga (devido a cargas externas e velocidades de rotação) com longa vida útil

Par de rolamentos não pré-carregados
Par de rolamentos não pré-carregados
Par de rolamentos pré-carregados
Este é o título
RIGIDEZ

A rigidez define a quantidade de efeito de força axial [N] no rolamento de esferas, que causa um deslocamento no anel do rolamento em 1 μm.

A pré-carga adequada aumenta a rigidez do rolamento e suporta a capacidade de suporte de carga do rolamento contra forças operacionais.

Rigidez de pré-carga
Pré-carga, rigidez
FORÇA DE ELEVAÇÃO

A força de elevação é a força na qual o rolamento fica livre de carga através de uma carga axial central em um conjunto de rolamentos.
Se a carga axial externa exceder a força de elevação,…
… as esferas e as pistas do rolamento de esferas sem carga não estão mais em contato constante.
… o desgaste aumenta com o aumento do atrito de deslizamento.

PRÉ-CARGA DA MOLA

CARACTERÍSTICAS DO PROJETO:

  • O rolamento 1 (lado de trabalho) é fixado axialmente na carcaça, o rolamento 2 é disposto axialmente de forma móvel (assento fixo dos anéis internos no eixo)

  • A força da mola no anel externo do rolamento 2 garante uma pré-carga constante para ambos os rolamentos

  • A pré-carga necessária da mola é definida através do curso da mola (função trajetória-força de acordo com a curva característica da mola)

  • Para resultados de pré-carga perfeitos, é necessária uma mobilidade axial suficiente do anel externo do conjunto no rolamento flutuante

  • O ajuste da mola de ajuste ocorre na direção de ação da carga axial externa

  • Ao usar rolamentos simples: <~>, rolamentos não ajustados podem ser usados

  • Ao usar rolamentos em tandem (<< ~ >>), rolamentos do mesmo tipo (L, M ou S) garantem uma distribuição uniforme da carga

PRÉ-CARGA DA MOLA
CARACTERÍSTICAS:
  • A pré-carga – independente da velocidade e da temperatura – resulta exclusivamente da força da mola

  • A força da mola resulta em uma pré-carga igual do rolamento e do rolamento axial

  • A expansão térmica do eixo e da carcaça não influencia a pré-carga

  • Os sistemas de rolamentos com mola podem ter as velocidades mais altas

CONJUNTOS RÍGIDOS DE ROLAMENTOS DE PRÉ-CARGA

A disposição de vários rolamentos nos chamados conjuntos de rolamentos aumenta a capacidade de carga, a rigidez e a força de elevação.

Assim, a rigidez radial para todos os arranjos é:
em α = 15°: Crad ~ 6 · Cax
em α = 25°: Crad ~ 2 · Cax

Conjunto de rolamentos com 3 rolamentos em arranjo TBT

Exemplo: Conjunto de rolamentos com 3 rolamentos em arranjo TBT

projeto de rolamento

* Valores de referência para pares de rolamentos em disposição O ou X (ver dados de rolamentos).
Influências relacionadas à operação (como RPM, carga) não são consideradas.

DISPOSIÇÃO MÚLTIPLA COM 2 ROLAMENTOS (PAR DE ROLAMENTOS)

Com pré-carga de rolamento rígida, pares de rolamentos especificados em arranjos O, X ou tandem oferecem uma solução técnica, econômica e eficaz para muitas aplicações.

O ARRANJO (DB)

>As linhas de pressão divergem na direção do eixo do rolamento

>Grande base de apoio (H) e alta rigidez contra momentos de inclinação
Absorção de força axial em ambas as direções

Par de rolamentos em arranjo O

Par de rolamentos em arranjo O

ARRANJO X (DF)
As linhas de pressão convergem na direção do eixo do rolamento

>Insensível a erros de escape
>Tamanho da base de suporte reduzido e rigidez de inclinação
>Absorção de força axial em ambas as direções

Par de rolamentos em arranjo X

Par de rolamentos em arranjo X

ARRANJO TANDEM (DT)
Disposição paralela à direção da carga

>Maior capacidade de carga axial (fator 2) do que o rolamento único
>Ambos os rolamentos têm o mesmo ângulo de contato e são colocados contra um terceiro rolamento

Pares de rolamentos em conjunto

Pares de rolamentos em conjunto

ARRANJO MÚLTIPLO COM 3 OU ROLAMENTOS (CONJUNTO DE ROLAMENTOS)

Com requisitos máximos de rigidez do sistema ou cargas elevadas, os arranjos X, O ou tandem com 3 ou XNUMX rolamentos proporcionam excelentes características de desempenho.

ARRANJOS COM 3 ROLAMENTOS

ARRANJOS COM 3 ROLAMENTOS

ARRANJO COM 4 ROLAMENTOS

ARRANJO COM 4 ROLAMENTOS

ANÉIS INTERMEDIÁRIOS

OTIMIZAÇÃO DE DESEMPENHO ATRAVÉS DE ANÉIS INTERMEDIÁRIOS
É possível obter uma otimização diferenciada das características de qualidade individuais dos rolamentos emparelhados através da instalação de anéis intermediários (anéis distanciadores). A largura de um anel intermediário é pelo menos a largura de um rolamento individual.

CARACTERÍSTICAS:
>Aumentando a base de apoio (H) e aumentando a rigidez radial
>Otimização da dissipação de calor
>Melhor lubrificação dos rolamentos graças à alimentação e descarga de óleo otimizadas

Largura do anel intermediário ≥ Largura do rolamento único

Largura do anel intermediário ≥ Largura do rolamento único

CARACTERÍSTICAS DO PROJETO:

>Material: 100 Cr6, ou similar, endurecido (pelo menos 45 HRC)
>Deve-se ter cuidado para garantir um bom paralelismo plano entre os anéis intermediários (ver também a precisão dos componentes).
>O paralelismo necessário do anel intermediário externo e interno é garantido pela retificação plana de ambos os anéis em uma operação de fixação.
>No caso de conjuntos de rolamentos com anéis intermediários (por exemplo <||<||>||>), o anel espaçador entre os rolamentos é retificado com diferentes trajetórias da linha de pressão e, assim, o pré-tensionamento é coordenado.

Anel de distância entre diferentes caminhos da linha de pressão

Anel de distância entre diferentes caminhos da linha de pressão

MUDANÇA DE PRÉ-CARGA USANDO ANÉIS INTERMEDIÁRIOS

Os anéis intermediários proporcionam uma mudança no pré-tensionamento para rolamentos de esferas já coordenados.

Se a largura do anel intermediário do eixo for menor que a largura da caixa…

… a pré-carga no arranjo O aumenta

… a pré-carga na matriz X é reduzida

ÂNGULO DE CONTATO E PRECISÃO DE COORDENAÇÃO

ÂNGULO DE CONTATO ⍺0

O ângulo das linhas retas entre os pontos de contato: pista do anel interno – esfera – pista do anel externo e o nível radial define o ângulo de contato.

O ângulo de contato é determinado dependendo da folga radial do rolamento (folga do rolamento) e da oscilação das pistas.

As transferências de carga entre os dois anéis do rolamento são feitas sobre os pontos de contato das pistas com as esferas.

A distribuição uniforme da carga nos rolamentos individuais nos arranjos de rolamentos define o mesmo ângulo de contato em todos os rolamentos carregados.

Ângulo de contato padrão C 15° e E 25°

Ângulo de contato padrão C (15°) e E (25°))

O ÂNGULO DE CONTATO É ALTERADO DEPENDENDO DA OPERAÇÃO ATRAVÉS DE ...

… forças externas
… forças internas
(Força centrífuga do anel interno e das esferas em altas velocidades)
… o anel interno se encaixa
… diferenças de temperatura do anel interno para o anel externo.
Desvios do ângulo de contato causam alterações nas características do rolamento,
que influenciam a operação do rolamento.

Outros ângulos de contato estão disponíveis mediante solicitação.

Outros ângulos de contato estão disponíveis mediante solicitação.

PRECISÃO DAS PEÇAS DE CONVERSÃO

Valores de orientação para ajustes de eixo e tolerâncias de forma e posição (DIN EN ISO 1101)

1 2
2

OTIMIZAÇÃO DO AJUSTE COM ALTAS RPMS

Com o aumento das RPM (de cerca de n · Dm = 1.5 mm/min.), o aumento progressivo da força centrífuga pode causar um alargamento do anel interno e levar a impactos funcionais. Por exemplo:

>Deslizamento do anel interno no contato com o eixo e nas superfícies de contato
>Corrosão por fricção
>Vibrações

 Para neutralizar o levantamento do anel interno, recomenda-se um ajuste mais forte.

Fatores de correção para um projeto de rolamento e série de rolamentos superdimensionados:

SM 60..: 1
SM 619..: 1.10
KH 60..: 1.05
KH 619..: 1.15

Válido para eixos maciços

Válido para eixos sólidos. Para eixos ocos (50%): Fator de correção = 0.8

CONJUNTOS DE ROLAMENTOS DE TENSÃO JUNTOS

OTIMIZAÇÃO DE DESEMPENHO ATRAVÉS DE PORCAS DE PRECISÃO

O uso de porcas de precisão para fixar os rolamentos (conjuntos) permite uma utilização ideal da capacidade de desempenho dos rolamentos de esferas de alta precisão GMN.

Tensionando rolamentos usando porcas de precisão

PROJETO:

A instalação cuidadosa com porcas de precisão evita (interrupção, possivelmente acompanhamento com hífen: micromovimentos);
micromovimentos causam corrosão por contato.

>Afie as laterais da porca em ângulo reto com a rosca da porca e do eixo para evitar inclinação do rolamento ou flexão do eixo (tolerância de desvio máximo de 2 μm)
>Fixe a porca de precisão no eixo (contra afrouxamento)
>Arruelas e buchas intermediárias devem ser feitas paralelamente aos planos (máx. 2 μm)

Uma força de fixação axial suficientemente alta fixa os rolamentos na posição pretendida e garante a pré-carga, precisão e rigidez necessárias do rolamento.

INSTALAÇÃO:

>Lubrifique levemente a linha
>Aparafuse as porcas de precisão com 2 a 3 vezes o torque de aperto TARGET, depois solte-as novamente e aperte-as com o torque desejado (compensação de alterações dimensionais dependentes da temperatura dos anéis internos e sedes)
>A necessária prensagem de vários rolamentos (axial) e a necessária superação da resistência ao atrito quando os rolamentos são pressionados no eixo (radial) são garantidas pelo torque de aperto primário (de desagregação) de 2 a 3 vezes

Os valores das forças de fixação e dos torques de aperto são valores indicativos baseados na experiência e podem diferir dependendo da aplicação.

Os valores das forças de fixação e dos torques de aperto são valores indicativos baseados na experiência e podem diferir dependendo da aplicação.