Există o oarecare confuzie în legătură cu relația dintre precizia rulmentului, toleranțele sale de fabricație și nivelul de joc intern sau „joc” dintre căile de rulare și bile. Aici, Wu Shizheng, directorul general al JITO Bearings, expert în rulmenți mici și miniaturali, aruncă o lumină asupra de ce persistă acest mit și la ce ar trebui să aibă în vedere inginerii.
În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, într-o fabrică de muniție din Scoția, un om puțin cunoscut pe nume Stanley Parker a dezvoltat conceptul de poziție adevărată, sau ceea ce știm astăzi ca Geometric Dimensionare și Toleranță (GD&T). Parker a observat că, deși unele dintre piesele funcționale fabricate pentru torpile erau respinse după inspecție, acestea erau încă trimise în producție.
La o inspecție mai atentă, el a constatat că de vină era măsurarea toleranței. Toleranțe tradiționale de coordonate XY au creat o zonă de toleranță pătrată, care exclude piesa chiar dacă ocupa un punct în spațiul circular curbat dintre colțurile pătratului. El a continuat să-și publice descoperirile despre cum să determine poziția adevărată într-o carte intitulată Desene și dimensiuni.
* clearance-ul intern
Astăzi, această înțelegere ne ajută să dezvoltăm rulmenți care prezintă un anumit nivel de joc sau slăbire, altfel cunoscut sub numele de joc intern sau, mai precis, joc radial și axial. Jocul radial este jocul măsurat perpendicular pe axa rulmentului, iar jocul axial este jocul măsurat în paralel cu axa rulmentului.
Acest joc este proiectat în rulment de la început pentru a permite rulmentului să suporte sarcini într-o varietate de condiții, luând în considerare factori precum expansiunea temperaturii și modul în care montarea dintre inelele interior și exterior va afecta durata de viață a rulmentului.
Mai exact, spațiul liber poate afecta zgomotul, vibrațiile, stresul termic, deformarea, distribuția sarcinii și durata de viață la oboseală. Un joc radial mai mare este de dorit în situațiile în care se așteaptă ca inelul interior sau arborele să devină mai fierbinți și să se extindă în timpul utilizării în comparație cu inelul exterior sau carcasă. În această situație, jocul lagărului se va reduce. În schimb, jocul va crește dacă inelul exterior se extinde mai mult decât inelul interior.
Un joc axial mai mare este de dorit în sistemele în care există o nealiniere între arbore și carcasă, deoarece nealinierea poate duce la defectarea rapidă a unui rulment cu un joc intern mic. Un joc mai mare poate permite rulmentului să facă față sarcinilor de tracțiune ușor mai mari, deoarece introduce un unghi de contact mai mare.
*Amenajări
Este important ca inginerii să atingă echilibrul corect al jocului intern într-un rulment. Un rulment prea strâns cu joc insuficient va genera exces de căldură și frecare, ceea ce va determina derapajul bilelor în calea de rulare și va accelera uzura. De asemenea, un spațiu prea mare va crește zgomotul și vibrațiile și va reduce precizia de rotație.
Degajarea poate fi controlată prin utilizarea diferitelor potriviri. Potrivirile tehnice se referă la distanța dintre două părți de împerechere. Acesta este de obicei descris ca un arbore într-o gaură și reprezintă gradul de etanșeitate sau slăbire dintre arbore și inelul interior și dintre inelul exterior și carcasă. De obicei, se manifestă printr-o potrivire slăbită, degajată sau o potrivire strânsă, prin interferență.
O potrivire strânsă între inelul interior și arbore este importantă pentru a-l menține pe loc și pentru a preveni curgerea sau alunecarea nedorită, care poate genera căldură și vibrații și poate induce degradarea.
Cu toate acestea, o potrivire prin interferență va reduce jocul într-un rulment cu bile, deoarece extinde inelul interior. O potrivire la fel de strânsă între carcasă și inelul exterior într-un rulment cu joc radial scăzut va comprima inelul exterior și va reduce jocul și mai mult. Acest lucru va duce la un joc intern negativ - făcând efectiv arborele mai mare decât gaura - și va duce la frecare excesivă și defecțiune timpurie.
Scopul este de a avea joc operațional zero atunci când rulmentul funcționează în condiții normale. Cu toate acestea, jocul radial inițial necesar pentru a realiza acest lucru poate cauza probleme cu derapajul sau alunecarea bilelor, reducând rigiditatea și precizia de rotație. Acest joc radial inițial poate fi eliminat folosind preîncărcarea. Preîncărcarea este un mijloc de a pune o sarcină axială permanentă pe un rulment, odată ce acesta este montat, prin utilizarea șaibe sau arcuri care sunt montate pe inelul interior sau exterior.
Inginerii trebuie să ia în considerare și faptul că este mai ușor să reduceți jocul într-un rulment cu secțiune subțire, deoarece inelele sunt mai subțiri și mai ușor de deformat. În calitate de producător de rulmenți mici și miniaturali, JITO Bearings își sfătuiește clienții că trebuie să se acorde mai multă atenție potrivirilor de la arbore la carcasă. Rotunjimea arborelui și a carcasei este, de asemenea, mai importantă în cazul rulmenților de tip subțire, deoarece un arbore deformat va deforma inelele subțiri și va crește zgomotul, vibrațiile și cuplul.
*Toleranțe
Neînțelegerea cu privire la rolul jocului radial și axial i-a determinat pe mulți să confunde relația dintre joc și precizie, în special precizia care rezultă din toleranțe de fabricație mai bune.
Unii oameni cred că un rulment de înaltă precizie ar trebui să aibă aproape niciun joc și că ar trebui să se rotească foarte precis. Pentru ei, un joc radial liber se simte mai puțin precis și dă impresia de calitate scăzută, chiar dacă poate fi un rulment de înaltă precizie proiectat în mod deliberat cu joc slab. De exemplu, i-am întrebat pe unii dintre clienții noștri în trecut de ce doresc un rulment de mai mare precizie și ne-au spus că vor să „reducă jocul”.
Cu toate acestea, este adevărat că toleranța îmbunătățește precizia. La scurt timp după apariția producției de masă, inginerii și-au dat seama că nu este nici practic, nici economic, dacă este chiar posibil, să fabricăm două produse care sunt exact la fel. Chiar și atunci când toate variabilele de producție sunt păstrate la fel, vor exista întotdeauna diferențe minime între o unitate și alta.
Astăzi, aceasta a ajuns să reprezinte o toleranță admisibilă sau acceptabilă. Clasele de toleranță pentru rulmenți cu bile, cunoscute sub denumirea de evaluări ISO (metrice) sau ABEC (inci), reglementează abaterea admisă și măsurătorile acoperirii, inclusiv dimensiunea inelului interior și exterior și rotunjimea inelelor și a canalelor de rulare. Cu cât clasa este mai mare și toleranța este mai strânsă, cu atât rulmentul va fi mai precis odată ce este asamblat.
Găsind echilibrul corect între montare și joc radial și axial în timpul utilizării, inginerii pot obține spațiul ideal de funcționare zero și pot asigura un zgomot redus și o rotație precisă. Procedând astfel, putem clarifica confuzia dintre precizie și joc și, în același mod în care Stanley Parker a revoluționat măsurarea industrială, putem schimba fundamental modul în care privim rulmenții.
Ora postării: Mar-04-2021
