Rolamento de esferas angular do contato
Um rolamento de esferas é um tipo de rolamento do
rolamento-elemento que usa bolas para manter a separaço entre as
raças de carregamento.
A finalidade de um rolamento de esferas é reduzir o radial
rotatório da fricço e do apoio e cargas axiais. Consegue esta
usando pelo menos três raças para conter as bolas e para transmitir
as cargas através das bolas. Na maioria de aplicações, uma raça é
estacionária e a outro é unida ao conjunto de gerencio (por
exemplo, um cubo ou um eixo). Como uma das raças de carregamento
gerencie-a faz com que as bolas girem também. Porque as bolas esto
rolando têm um coeficiente de fricço muito mais baixo do que se
duas superfícies planas estavam deslizando entre si.
Os rolamentos de esferas tendem a ter uma mais baixa capacidade de
carga para seu tamanho do que outros tipos dos rolamentos do
rolamento-elemento devido área de contato menor entre as bolas e as
raças. Contudo, podem tolerar algum desalinhamento das raças
internas e exteriores.
Projetos comuns
Há diversos projetos comuns do rolamento de esferas, cada um vário
comércio-offs de oferecimento do desempenho. Podem ser feitos de
muitos materiais diferentes, incluindo: aço de aço inoxidável, de
cromo, e cermico (nitreto de silicone (Si3N4)). Um rolamento de
esferas híbrido é um rolamento com bolas e raças cermicas do metal.
Contato angular
Um rolamento de esferas angular do contato usa axialmente raças
assimétricas. Uma carga axial passa em uma linha reta através do
rolamento, visto que uma carga radial toma um trajeto oblíquo que
atue para separar axialmente as raças. Assim o ngulo do contato na
raça interna é o mesmo que aquele na raça exterior. Os rolamentos
angulares do contato melhoram para apoiar as cargas combinadas (que
carregam nos sentidos radiais e axiais) e o ngulo de contato do
rolamento deve ser combinado s proporções relativas de cada um.
Maior o ngulo de contato (tipicamente nos graus da escala 10 a 45),
mais altamente a carga axial apoiou, mas mais baixa a carga radial.
Em aplicações de alta velocidade, tais como turbinas, motores de
jato, e equipamento da odontologia, as forças centrífugas geradas
pelas bolas mudam o ngulo de contato na raça interna e exterior. A
cermica tal como o nitreto de silicone é usada agora regularmente
em tais aplicações devido a sua baixa densidade (40% do aço). Estes
materiais reduzem significativamente a força centrífuga e funcionam
bem em ambientes de alta temperatura. Igualmente tendem a vestir em
uma maneira similar a carregar o aço-um pouco do que rachando-se ou
quebrando-se como o vidro ou a porcelana.
A maioria de bicicletas usam os rolamentos do angular-contato nos
auriculares porque as forças nestes rolamentos esto no sentido
radial e axial.
Axial
Um rolamento axial ou da presso de esferas usa de lado a lado
raças. Uma carga axial está transmitida diretamente através do
rolamento, quando uma carga radial mal for apoiada e tende a
separar as raças, de modo que uma carga radial maior seja provável
danificar o rolamento.
Profundo-sulco
Em um radial do profundo-sulco que carrega, as dimensões da raça so
próximas s dimensões das bolas que correm nele. os rolamentos do
Profundo-sulco apoiam umas cargas mais altas do que um sulco mais
raso. Como os rolamentos angulares do contato, os rolamentos do
profundo-sulco apoiam cargas radiais e axiais, mas sem uma escolha
do ngulo de contato para permitir a escolha da proporço relativa
destas capacidades de carga.
Pares Preloaded
Os tipos básicos de rolamentos so aplicados acima tipicamente em um
método dos pares preloaded, onde dois rolamentos individuais so
prendidos rigidamente ao longo de um eixo de gerencio para se
enfrentar. Isto melhora o runout axial pegando (preloading) o leve
afastamento necessário entre as bolas de carregamento e as raças.
Emparelhar-se igualmente fornece uma vantagem uniformemente de
distribuir as cargas, dobrando quase a capacidade de carga total
comparada a um único rolamento. Os rolamentos angulares do contato
so usados quase sempre em pares de oposiço: o projeto assimétrico
de cada rolamento apoia cargas axiais em somente um sentido, assim
que um par oposto é exigido se o apoio de procuras da aplicaço em
ambos os sentidos. A força preloading deve ser projetada e montado
com cuidado, porque deduz da capacidade de força axial dos
rolamentos, e pode danificar os rolamentos se aplicada
excessivamente. O mecanismo de emparelhamento pode simplesmente
enfrentar os rolamentos junto diretamente, ou separe-os com um
calço, uma bucha, ou uma característica do eixo.
Tipos de construço
Conrad
O rolamento de esferas do Conrad-estilo é nomeado após seu
inventor, Robert Conrad, que foi concedido a patente britnica
12.206 em 1903 e a patente 822.723 dos E.U. em 1906. Estes
rolamentos so montados colocando o anel interno em uma posiço
excêntrica relativo ao anel exterior, com os dois anéis no contato
a certo ponto, tendo por resultado uma grande diferença oposto ao
ponto do contato. As bolas so introduzidas com a diferença e ento
distribuídas uniformemente em torno do conjunto de carregamento,
fazendo com que os anéis tornem-se concêntricos. O conjunto é
terminado cabendo uma gaiola s bolas para manter suas posições
relativo a se. Sem a gaiola, as bolas derivariam eventualmente fora
da posiço durante a operaço, fazendo com que o rolamento falhe. A
gaiola no leva nenhuma carga e servir-la para manter somente a
posiço da bola.
Os rolamentos de Conrad têm a vantagem que podem suportar cargas
radiais e axiais, mas têm a desvantagem de uma mais baixa
capacidade de carga devido ao número limitado de bolas que podem
ser carregadas no conjunto de carregamento. Provavelmente o
rolamento de esferas industrial o mais familiar é o estilo de
Conrad do profundo-sulco. O rolamento é usado na maioria das
indústrias mecnicas.
Entalhe-suficiência
Em um radial da entalhe-suficiência que carrega, as raças internas
e exteriores so entalhadas em uma cara de modo que quando os
entalhes so alinhados, as bolas possam ser deslizadas no entalhe
resultante para montar o rolamento. Um carregamento da
entalhe-suficiência tem a vantagem que mais bolas podem ser
montadas (mesmo permitindo um projeto do complemento completo),
tendo por resultado uma capacidade de carga radial mais alta do que
um rolamento de Conrad das mesmos dimensões e tipo do material.
Contudo, um rolamento da entalhe-suficiência no pode levar uma
carga axial significativa, e os entalhes causam uma descontinuidade
nas raças que podem ter um efeito pequeno mas adverso na força.
Raça aliviada
Os rolamentos de esferas aliviados da raça ‘esto aliviados’
enquanto o nome sugere basicamente para ter pelo um ou outro o OD
do anel interno reduzido em um lado, ou a identificaço do anel
exterior aumentou em um lado. Isto permite que um número maior de
bolas seja montado na raça interna ou exterior, e ento no ajuste de
imprensa sobre o relevo. O anel exterior será aquecido s vezes para
facilitar o conjunto. Como a construço da entalhe-suficiência, a
construço aliviada da raça permite um número maior de bolas do que
a construço de Conrad, até e incluindo o complemento completo, e a
contagem extra da bola do a capacidade de carga extra. Contudo, um
rolamento aliviado da raça pode somente apoiar cargas axiais
significativas em um sentido (‘longe’ da raça aliviada).
Raça fraturada
Uma outra maneira de caber mais bolas em um rolamento de esferas
radial é radialmente ‘fraturando’ (cortando) um dos anéis por
completo, carregando as bolas dentro, remontando a parcela
fraturada, e ento usando um par de fitas de aço para manter as
seções fraturadas do anel unidas em alinhamento. Além disso, isto
reserva mais bolas, incluindo o complemento de bola completo,
contudo desigual com uma ou outra suficiência do entalhe ou
construções aliviadas da raça, pode apoiar a carga axial
significativa em um ou outro sentido.
Fileiras
Há dois projetos da fileira: rolamentos da único-fileira e
rolamentos da dobro-fileira. A maioria de rolamentos de esferas so
um projeto da único-fileira, que signifique que há uma fileira de
bolas de rolamento. Este projeto trabalha com cargas do radial e da
presso.
Um projeto da dobro-fileira tem duas fileiras de bolas de
rolamento. Sua desvantagem é elas precisa o melhor alinhamento do
que os rolamentos da único-fileira.
Flangeado
Rolamentos com uma flange no anel exterior para simplificar o lugar
axial. O alojamento para tais rolamentos pode consistir em um
através-furo do dimetro uniforme, mas a cara da entrada do
alojamento (que pode ser a cara exterior ou interna) deve ser
verdadeiramente normal feito máquina linha central do furo. Contudo
tais flanges so muito caras fabricar. Um arranjo mais eficaz na
reduço de custos do rolamento exterior, com benefícios similares, é
um sulco de anel instantneo em ou ambas as extremidades do dimetro
externo. O anel instantneo supõe a funço de uma flange.
Prendido
As gaiolas so usadas tipicamente para fixar as bolas em um
rolamento de esferas do Conrad-estilo. Em outros tipos de construço
podem diminuir o número de bolas segundo a forma específica da
gaiola, e assim reduzir a capacidade de carga. Sem gaiolas a posiço
tangencial é estabilizada deslizando de duas superfícies convexas
sobre se. Com uma gaiola a posiço tangencial é estabilizada por um
deslizamento de uma superfície convexa em uma superfície côncava
combinada, que evite dentes nas bolas e tenha uma mais baixa
fricço. Os rolamentos de rolo prendidos foram inventados por John
Harrison nos mediados do século XVIII como parte de seu trabalho em
cronógrafos. [5]
Rolamentos de esferas híbridos usando bolas cermicas
As bolas de carregamento cermicas podem pesar até 40% menos as do
que de aço, segundo o tamanho e o material. Isto reduz o
carregamento centrífugo e derrapando, os rolamentos cermicos to
híbridos podem operar os rolamentos do que convencionais de 20% a
de 40% mais rapidamente. Isto significa que o sulco exterior da
raça exerce menos interno da força contra a bola como as rotações
de carregamento. Esta reduço na força reduz a fricço e a
resistência de rolamento. As bolas mais claras permitem que o
rolamento gire mais rápido, e usam menos energia para manter sua
velocidade.
As bolas cermicas so tipicamente mais duras do que a raça. Devido
vestir, com tempo formaro um sulco na raça. Isto é preferível a
vestir das bolas que os deixaria com os pontos lisos possíveis que
prejudicam significativamente o desempenho.
Quando os rolamentos híbridos cermicos usarem bolas cermicas no
lugar das de aço, esto construídos com anéis internos e exteriores
de aço; daqui a designaço híbrida. Quando o material cermico
próprio for mais forte do que de aço, é igualmente mais duro, que
resultados em esforços aumentados nos anéis, e na capacidade de
carga daqui diminuída. As bolas cermicas esto isolando
eletricamente, que podem impedir falhas ‘formando arcos’ se atual
devem ser passadas através do rolamento. As bolas cermicas podem
igualmente ser eficazes nos ambientes onde a lubrificaço no pode
estar disponível (como em aplicações do espaço).
Em alguns ajustes somente um revestimento fino de cermico é usado
sobre um rolamento de esferas do metal.
Rolamentos inteiramente cermicos
Estes rolamentos utilizam bolas cermicas e raça. Estes rolamentos
so impermeáveis corroso e exigem raramente a lubrificaço se de
todo. Devido rigidez e dureza das bolas e compita estes rolamentos
so ruidoso em altas velocidades. A rigidez do cermico faz estes
rolamentos frágeis e responsáveis rachar-se sob a carga ou o
impacto. Porque a bola e a raça so do desgaste similar da dureza
podem conduzir a se lascar em altas velocidades das bolas e a raça
isto pode causar o brilho.
Auto-alinhamento
Wingquist desenvolveu um rolamento de esferas dealinhamento
os rolamentos de esferas dealinhamento, tais como o rolamento de
Wingquist mostrado na imagem, so construídos com o anel interno e o
conjunto da bola conteve dentro de um anel exterior que tivesse um
canal adutor esférico. Esta construço permite que o rolamento
tolere um desalinhamento angular pequeno resultando das deflexões
do eixo ou do alojamento ou da montagem imprópria. O rolamento foi
usado principalmente em carregar arranjos com os eixos muito
longos, tais como eixos de transmisso em fábricas de matéria
têxtil. Um inconveniente dos rolamentos de esferas dealinhamento é
uma avaliaço da carga limitada, porque o canal adutor exterior tem
a osculaço muito baixa (o raio é muito maior do que o raio da
bola). Isto conduziu invenço do rolamento de rolo esférico, que tem
um projeto similar, mas usa rolos em vez das bolas. Igualmente o
rolamento de presso esférico do rolo é uma invenço que se derive
dos resultados por Wingquist.
Condições operacionais
Tempo
Informações adicionais: Rolamento-elemento que carrega o § que
carrega a falha
A vida calculada para um rolamento é baseada na carga que leve e
sua velocidade de funcionamento. O padro do setor que o tempo de
carregamento útil é inversamente proporcional carga de carregamento
cubou. [citaço necessária] a carga máxima nominal de um rolamento,
é para um tempo de 1 milho rotações, que em 50 hertz (isto é, 3000
RPM) está um tempo de 5,5 horários laborais. 90% dos rolamentos
desse tipo têm pelo menos que o tempo, e 50% dos rolamentos têm um
tempo pelo menos 5 vezes to por muito tempo.
O cálculo da vida do padro do setor é baseado no trabalho de
Lundberg e Palmgren executou em 1947. A fórmula supõe a vida a ser
limitada pela fadiga de metal e que a distribuiço da vida pode ser
descrita por uma distribuiço de Weibull. Muitas variações da
fórmula existem que incluem fatores para propriedades materiais,
lubrificaço, e carga. Fatorar para carregar pode ser visto como uma
admisso tácito que os materiais modernos demonstrem um
relacionamento diferente entre a carga e a vida do que Lundberg e
Palmgren determinaram.
Modos de falha
Se um rolamento no está girando, a carga máxima é determinada pela
força que causa a deformaço plástica dos elementos ou dos canais
adutores. Os recortes causados pelos elementos podem concentrar
esforços e gerar quebras nos componentes. A carga máxima para os
rolamentos no ou muito lentamente de gerencio é chamada carga
máxima “estática”.
Igualmente se um rolamento no está girando, as forças de oscilaço
no rolamento podem causar dano do impacto raça de carregamento ou
aos elementos de rolamento, conhecida como brinelling. Um segundo
pouco formulário chamado brinelling falso ocorre se o rolamento
gerencie somente através de um arco curto e empurra o lubrificante
para fora longe dos elementos de rolamento.
Para um rolamento de gerencio, a capacidade de carga dinmica indica
a carga a que o rolamento resiste 1.000.000 ciclos.
Se um rolamento está girando, mas o carga pesado das experiências
que dura mais curto de uma revoluço, a carga máxima estática deve
ser usada nas computações, desde que o rolamento no gerencie
durante a carga máxima.
Se um torque lateral é aplicado a um rolamento radial do sulco
profundo, uma força desigual na forma de uma elipse está aplicada
no anel exterior pelos elementos de rolamento, concentrando-se em
duas regiões em lados opostos do anel exterior. Se o anel exterior
no é forte bastante, ou se no está apoiado suficientemente pela
estrutura de apoio, o anel exterior deformar-se-á em uma forma oval
do esforço lateral do torque, até que a diferença esteja grande
bastante para que os elementos de rolamento escapem. O anel interno
estala ento para fora e o rolamento desmorona estruturalmente.
Um torque lateral em um rolamento radial igualmente aplica a presso
gaiola que guarda os elementos de rolamento em distncias iguais,
devido aos elementos de rolamento que tentam a toda a corrediça
junto no lugar do torque lateral o mais alto. Se a gaiola desmorona
ou quebra distante, os elementos de rolamento agrupam junto, o anel
interno perde o apoio, e pode estalar fora do centro.
Carga máxima
Geralmente, a carga máxima em um rolamento de esferas é
proporcional ao dimetro exterior dos tempos do rolamento a largura
do rolamento (onde a largura é medida no sentido do eixo).
Os rolamentos têm avaliações da carga estática. Estes so baseados
em no exceder uma determinada quantia da deformaço plástica no
canal adutor. Estas avaliações podem ser excedidas por uma grande
quantidade com certeza das aplicações.
Lubrificaço
Para que um rolamento opere-se corretamente, precisa de ser
lubrificado. O lubrificante é baseado na maioria dos casos no
efeito elastohydrodynamic (pelo óleo ou pela graxa) mas trabalhando
nos rolamentos lubrificados secos das temperaturas extremas esteja
igualmente disponível.
Para que um rolamento tenha seu tempo nominal em sua carga máxima
nominal, deve ser lubrificado com um lubrificante (óleo ou graxa)
que tenha pelo menos a viscosidade dinmica mínima recomende para
aquele que carrega.
A viscosidade dinmica recomendada é inversamente proporcional ao
dimetro do rolamento.
As diminuições recomendadas da viscosidade dinmica com frequência
de gerencio. Como uma indicaço áspera: para menos de 3000 RPM,
recomendou aumentos da viscosidade com fator 6 para uma diminuiço
do fator 10 na velocidade, e para mais de 3000 RPM, recomendou
diminuições da viscosidade com fator 3 para um aumento do fator 10
na velocidade.
Para um rolamento onde a média do dimetro exterior do rolamento e
do dimetro do furo do eixo seja 50 milímetros, e aquela está
girando em 3000 RPM, a viscosidade dinmica recomendada é 12
milímetros de ² /s.
Note que a viscosidade dinmica do óleo varia fortemente com
temperatura: um aumento da temperatura de 50-70 causas do °C a
viscosidade a diminuir pelo fator 10.
Se a viscosidade do lubrificante é mais alta do que recomendada,
tempo de carregar aumentos, aproximadamente proporcional raiz
quadrada da viscosidade. Se a viscosidade do lubrificante é mais
baixa do que recomendada, o tempo das diminuições de carregamento,
e por quanto depende de que tipo de óleo que está sendo usado. Para
óleos com os aditivos do EP (‘presso extrema "), o tempo é
proporcional raiz quadrada da viscosidade dinmica, apenas como era
para a viscosidade demasiado alta, quando para o tempo ordinário
dos óleos for proporcional ao quadrado da viscosidade se uma
viscosidade baixo-do que-recomendada está usada.
A lubrificaço pode ser feita com uma graxa, que tenha vantagens que
a graxa está guardada normalmente dentro do rolamento que libera o
óleo de lubrificaço enquanto é comprimida pelas bolas. Fornece uma
barreira protetora para o metal de carregamento do ambiente, mas
tem desvantagens que esta graxa deve ser substituída
periodicamente, e a carga máxima de carregar diminuições (porque se
carregar obtém demasiado morno, derretimentos da graxa e corridas
fora do rolamento). O tempo entre substituições da graxa diminui
muito fortemente com dimetro do rolamento: para um rolamento de 40
milímetros, a graxa deve ser substituída cada 5000 horários
laborais, quando para um rolamento de 100 milímetros dever ser
substituída cada 500 horários laborais.
A lubrificaço pode igualmente ser feita com um óleo, que tenha a
vantagem de uma carga máxima mais alta, mas precisa alguma maneira
de manter o óleo no rolamento, porque tende normalmente a correr
fora dela. Para a lubrificaço do óleo recomenda-se que para as
aplicações onde o óleo no se torna mais morno do °C 50, o óleo deve
ser substituído uma vez por ano, quando para as aplicações onde o
óleo no se torna mais morno do °C 100, o óleo dever ser substituído
4 vezes pelo ano. Para os motores de automóveis, o óleo
transforma-se o °C 100 mas o motor tem um filtro de óleo para
manter a qualidade do óleo; consequentemente, o óleo é mudado
geralmente menos frequentemente do que o óleo nos rolamentos.
Sentido da carga
A maioria de rolamentos so significados para as cargas de apoio
perpendiculares ao eixo (“cargas radiais”). Se podem igualmente
carregar cargas axiais, e em caso afirmativo, quanto, depende do
tipo de rolamento. Os rolamentos de presso (encontrou geralmente em
susans preguiçosos) so projetados especificamente para cargas
axiais.
Para os rolamentos de esferas do profundo-sulco da único-fileira, a
carga axial máxima é cerca de 50% da carga radial máxima, mas
igualmente diz que a “luz” e/ou os rolamentos “pequenos” podem
tomar as cargas axiais que so 25% da carga radial máxima.
Para os rolamentos de esferas do borda-contato da único-fileira, a
carga axial pode ser carga radial máxima de aproximadamente 2
vezes, e para os cone-rolamentos a carga axial máxima está entre a
carga radial máxima de 1 e 2 vezes.
Frequentemente os rolamentos de esferas do Conrad-estilo exibiro o
truncamento da elipse do contato sob a carga axial. Isso significa
que ou a identificaço do anel exterior é grande bastante, ou o OD
do anel interno é pequeno bastante, para reduzir a área de contato
entre as bolas e o canal adutor. Quando este é o caso, pode
significativamente aumentar os esforços no rolamento, invalidando
frequentemente regras gerais de polegar em relaço aos
relacionamentos entre a capacidade de carga radial e axial. Com
tipos de construço diferentes de Conrad, um pode mais diminuir a
identificaço exterior do anel e aumentar o anel interno OD para
guardar contra este.
Se as cargas axiais e radiais estam presente, podem ser adicionadas
vectorially, para conduzir carga total no rolamento, que em
combinaço com a carga máxima nominal pode ser usado para prever o
tempo. Contudo, a fim prever corretamente a vida de avaliaço dos
rolamentos de esferas o ISO/TS 16281 deve ser usado com a ajuda de
um software do cálculo.
Evitando a carga axial indesejável
A peça de um rolamento que gire (um ou outro furo do eixo ou
circunferência exterior) deve ser fixada, quando para uma peça que
no gire esta no for necessário (assim que ele pode ser reservada
deslizar). Se um rolamento é carregado axialmente, ambos os lados
devem ser fixados.
Se um eixo tem dois rolamentos, e a temperatura varia, o eixo
encolhe ou expande, consequentemente no é admissível para que ambos
os rolamentos sejam fixados em ambos seus lados, desde que a
expanso do eixo exerceria as forças axiais que destruiriam estes
rolamentos. Consequentemente, pelo menos um dos rolamentos deve
poder deslizar.
‘Livremente um deslizamento do ajuste’ é um onde há pelo menos um
afastamento de 4 µm, presumivelmente porque a superfície-aspereza
de uma superfície feita em um torno está normalmente entre o µm 1,6
e 3,2.
Ajuste
Os rolamentos podem suportar sua carga máxima somente se as peças
de acoplamento so feitas sob medida corretamente. Carregando os
fabricantes fornecem tolerncias para o ajuste do eixo e do abrigo
de modo que este possa ser conseguido. O material e a dureza podem
igualmente ser especificados.
Os encaixes que no so permitidos deslizar so feitos aos dimetros
que impedem deslizar e consequentemente as superfícies de
acoplamento no podem ser trazidos na posiço sem força. Para os
rolamentos pequenos isto está feito melhor com uma imprensa porque
batendo com os danos rolamento e eixo de um martelo, quando para os
grandes rolamentos as forças necessárias forem to grandes que no há
nenhuma alternativa ao aquecimento de uma parte antes de caber, de
modo que a expanso térmica permita um ajuste deslizante provisório.
Evitando cargas de torço
Se um eixo está apoiado por dois rolamentos, e as linhas centrais
da rotaço destes rolamentos no so as mesmas, a seguir as grandes
forças esto exercidas no rolamento que pode o destruir. Alguma
pequena quantidade mesma de desalinhamento é aceitável, e quanto
depende do tipo de rolamento. Para os rolamentos que so feitos
especificamente ‘auto-alinhar’, o desalinhamento aceitável está
entre 1,5 e 3 graus de arco. Os rolamentos que no so projetados
auto-alinhar podem aceitar o desalinhamento de somente 2-10 minutos
de arco.
Aplicações:Agricultura
Produto químico
Indústria geral
Utilidades
Eixo da máquina-instrumento
Máquina-instrumento para fazer máquina de alta velocidade da
preciso (centro Inline de alta velocidade)
Apoio do eixo da preciso