Rodamiento de bolitas angular del contacto
Un rodamiento de bolitas es un tipo de transporte del
balanceo-elemento que utilice bolas para mantener la separación
entre los anillos de rodadura.
El propósito de un rodamiento de bolitas es reducir la parte radial
rotatoria de la fricción y de la ayuda y cargas axiales. Alcanza
esto usando por lo menos tres razas para contener las bolas y para
transmitir las cargas a través de las bolas. En la mayoría de los
usos, una raza está inmóvil y la otra se ata a la asamblea
giratoria (e.g., un eje o un eje). Como uno de los anillos de
rodadura lo gira hace las bolas girar también. Porque las bolas
están rodando tienen un coeficiente de fricción mucho más bajo que
si dos superficies planas resbalaban cara a cara.
Los rodamientos tienden a tener capacidad de carga más baja para su
tamaño que otras clases de transportes del balanceo-elemento debido
al área de contacto más pequeña entre las bolas y las razas. Sin
embargo, pueden tolerar un cierto desalineamiento de las razas
internas y externas.
Diseños comunes
Hay varios diseños comunes de rodamiento de bolitas, cada uno los
diversos equilibrios de ofrecimiento del funcionamiento. Pueden ser
hechos de muchos diversos materiales, incluyendo: acero inoxidable,
acerocromo, y de cerámica (nitruro de silicio (Si3N4)). Un
rodamiento de bolitas híbrido es un transporte con las bolas y las
razas de cerámica de metal.
Contacto angular
Un rodamiento de bolitas angular del contacto utiliza axialmente
las razas asimétricas. Una carga axial pasa en una línea recta a
través del transporte, mientras que una carga radial toma una
trayectoria oblicua que actúe para separar las razas axialmente. El
ángulo del contacto en la raza interna es tan lo mismo que ése en
la raza externa. Los transportes angulares del contacto mejoran
para apoyar las cargas combinadas (que cargan en las direcciones
radiales y axiales) y el ángulo de contacto del transporte se debe
hacer juego de las proporciones relativas de cada uno. Cuanto más
grande es el ángulo de contacto (típicamente los grados de la gama
10 a 45), cuanto más arriba la carga axial apoyó, pero más baja es
la carga radial. En usos de alta velocidad, tales como turbinas,
motores a reacción, y equipo de la odontología, las fuerzas
centrífugas generadas por las bolas cambian el ángulo de contacto
en la raza interna y externa. La cerámica tal como nitruro de
silicio ahora se utiliza regularmente en tales usos debido a su
baja densidad (el 40% de acero). Estos materiales reducen
perceptiblemente la fuerza centrífuga y funcionan bien en ambientes
des alta temperatura. También tienden a llevar de una manera
similar a llevar el acero-bastante que agrietándose o rompiendo
como el vidrio o la porcelana.
La mayoría de las bicicletas utilizan los transportes del
angular-contacto en las auriculares porque las fuerzas en estos
transportes están en la dirección radial y axial.
Axial
Un rodamiento axial o del empuje de bolitas utiliza de lado a lado
las razas. Una carga axial se transmite directamente a través del
transporte, mientras que una carga radial se apoya y tiende mal a
separar las razas, de modo que una carga radial más grande sea
probable dañar el transporte.
Profundo-surco
En una parte radial del profundo-surco que lleva, las dimensiones
de la raza están cercanas a las dimensiones de las bolas que corren
en ella. las rodaduras del Profundo-surco soporte cargas más altas
que un surco más bajo. Como los transportes angulares del contacto,
las rodaduras del profundo-surco soporte las cargas radiales y
axiales, pero sin una opción del ángulo de contacto para permitir
la opción de la proporción relativa de estas capacidades de carga.
Pares cargados
Arriba los tipos básicos de transportes se aplican típicamente en
un método de pares cargados, donde dos transportes individuales se
sujetan rígido a lo largo de un eje de rotación para hacerse
frente. Esto mejora el agotamiento axial tomando (el cargar) la
liquidación leve necesaria entre las rodamientos de bolas y las
razas. El apareamiento también proporciona una ventaja
uniformemente de distribuir las cargas, doblando casi la capacidad
de carga total comparada a un solo transporte. Los transportes
angulares del contacto se utilizan casi siempre en pares de
oposición: el diseño asimétrico de cada rodadura soporte cargas
axiales en solamente una dirección, así que se requiere un par
opuesto si la ayuda de demandas del uso en ambas direcciones. La
fuerza que carga se debe diseñar y montar cuidadosamente, porque
deduce de la capacidad de fuerza axial de los transportes, y puede
dañar los transportes si está aplicada excesivamente. El mecanismo
de apareamiento puede hacer frente simplemente a los transportes
juntos directamente, o sepárelos con una cuña, un buje, o una
característica del eje.
Tipos de construcción
Conrado
El rodamiento de bolitas del Conrado-estilo se nombra después de su
inventor, Robert Conrad, que fue concedido la patente británica
12.206 en 1903 y la patente 822.723 de los E.E.U.U. en 1906. Estos
transportes son montados poniendo el anillo interno en una posición
excéntrica en relación con el anillo externo, con los dos anillos
en contacto en un punto, dando por resultado un hueco grande
enfrente del punto del contacto. Las bolas se insertan con el hueco
y después se distribuyen uniformemente alrededor del conjunto de
cojinetes, haciendo los anillos llegar a ser concéntricos. Cabiendo
termina a la asamblea una jaula a las bolas para mantener sus
posiciones en relación con uno a. Sin la jaula, las bolas
derivarían eventual fuera de la posición durante la operación,
haciendo el transporte fallar. La jaula no lleva ninguna carga y
sirve mantener solamente la posición de la bola.
Los transportes de Conrado tienen la ventaja que pueden soportar
cargas radiales y axiales, pero tienen la desventaja de una
capacidad de carga más baja debido al número limitado de bolas que
se puedan cargar en el conjunto de cojinetes. El rodamiento de
bolitas industrial más familiar es probablemente el estilo de
Conrado del profundo-surco. El transporte se utiliza en la mayor
parte de las industrias mecánicas.
Ranura-terraplén
En una parte radial del ranura-terraplén que lleva, las razas
internas y externas se hacen muescas en una cara para cuando se
alinean las muescas, poder deslizarse bolas en la ranura resultante
para montar el transporte. El llevar del ranura-terraplén tiene la
ventaja que más bolas se pueden montar (incluso permitiendo un
diseño del complemento completo), dando por resultado una capacidad
de carga radial más alta que un transporte de Conrado de las mismas
dimensiones y tipo del material. Sin embargo, un transporte del
ranura-terraplén no puede llevar una carga axial significativa, y
las ranuras causan una discontinuidad en las razas que pueden tener
un efecto pequeño pero nocivo sobre fuerza.
Raza aliviada
‘Se alivian’ los rodamientos aliviados de la raza mientras que el
nombre sugiere por básicamente para tener cualquier el OD del
anillo interno reducido en un lado, o la identificación del anillo
externo aumentó en un lado. Esto permite que un mayor número de
bolas sea montado en la raza interna o externa, y entonces el
ajuste de prensa sobre el alivio. El anillo externo será calentado
a veces para facilitar a la asamblea. Como la construcción del
ranura-terraplén, la construcción aliviada de la raza permite un
mayor número de bolas que la construcción de Conrado, hasta e
incluyendo el complemento completo, y la cuenta adicional de la
bola da capacidad de carga adicional. Sin embargo, un transporte
aliviado de la raza puede apoyar solamente cargas axiales
significativas en una dirección (‘lejos’ de la raza aliviada).
Raza fracturada
Otra manera de caber más bolas en un rodamiento de bolitas radial
está radialmente ‘fracturando’ (cortando) uno de los anillos
completamente, cargando las bolas adentro, volviendo a montar la
porción fracturada, y entonces usando un par de bandas de acero
para llevar a cabo las secciones fracturadas del anillo juntas
alineadas. Una vez más esto permite más bolas, incluyendo el
complemento de bola completo, al menos desemejante con cualquier
terraplén de la ranura o las construcciones aliviadas de la raza,
puede apoyar el cargamento axial significativo en cualquier
dirección.
Filas
Hay dos diseños de la fila: transportes de una sola fila y
transportes de la doble-fila. La mayoría de los rodamientos son un
diseño de una sola fila, que significa que hay una fila de las
rodamientos de bolas. Este diseño trabaja con las cargas de la
parte radial y del empuje.
Un diseño de la doble-fila tiene dos filas de las rodamientos de
bolas. Su desventaja es ellas necesita una mejor alineación que los
transportes de una sola fila.
Ensanchado
Transportes con un reborde en el anillo externo simplificar la
ubicación axial. La vivienda para tales transportes puede consistir
en un por-agujero del diámetro uniforme, pero la cara de la entrada
de la vivienda (que puede ser la cara externa o interna) debe ser
verdaderamente normal trabajado a máquina al eje del agujero. Sin
embargo tales rebordes son muy costosos fabricar. Un arreglo más
rentable del anillo exterior de cojinete, con las ventajas
similares, es un surco del anillo de retención en cualquier o ambos
extremos del diámetro exterior. El anillo de retención asume la
función de un reborde.
Enjaulado
Las jaulas se utilizan típicamente para asegurar las bolas en un
rodamiento de bolitas del Conrado-estilo. En otros tipos de
construcción pueden disminuir el número de bolas dependiendo de la
forma específica de la jaula, y reducir así la capacidad de carga.
Sin las jaulas la posición tangencial es estabilizada resbalando de
dos superficies convexas respecto a uno a. Con una jaula la
posición tangencial es estabilizada por un desplazamiento de una
superficie convexa en una superficie cóncava hecha juego, que evita
abolladuras en las bolas y tiene fricción más baja. Los rodamientos
de rodillos enjaulados fueron inventados por John Harrison en los
mediados del siglo XVIII como parte de su trabajo sobre los
cronógrafos. [5]
Rodamientos híbridos usando bolas de cerámica
Las rodamientos de bolas de cerámica pueden pesar el hasta 40%
menos las que de acero, dependiendo de tamaño y del material. Esto
reduce la carga centrífuga y patinando, los transportes de cerámica
tan híbridos pueden actuar los transportes que convencionales del
20% a del 40% más rápidamente. Esto significa que el surco externo
de la raza ejerce menos interior de la fuerza contra la bola como
las vueltas que llevan. Esta reducción en vigor reduce la fricción
y la resistencia rodante. Las bolas más ligeras permiten que el
transporte haga girar más rápido, y utilizan menos energía para
mantener su velocidad.
Las bolas de cerámica son típicamente más duras que la raza. Debido
llevar, con tiempo formarán un surco en la raza. Esto es preferible
a llevar de las bolas que las dejaría con los puntos planos
posibles que dañan perceptiblemente funcionamiento.
Mientras que los transportes híbridos de cerámica utilizan bolas de
cerámica en lugar las de acero, se construyen con los anillos
internos y externos de acero; por lo tanto la designación híbrida.
Mientras que el material de cerámica sí mismo es más fuerte que de
acero, es también más tieso, que los resultados en tensiones
crecientes en los anillos, y la capacidad de carga por lo tanto
disminuida. Las bolas de cerámica están aislando eléctricamente,
que pueden prevenir fracasos de ‘formación de arcos’ si es actual
se deben pasar a través del transporte. Las bolas de cerámica
pueden también ser eficaces en los ambientes donde la lubricación
puede no estar disponible (por ejemplo en usos del espacio).
En algunos ajustes solamente una capa fina de cerámica se utiliza
sobre un rodamiento de bolitas de metal.
Transportes completamente de cerámica
Estos transportes hacen uso de bolas de cerámica y de la raza.
Estos transportes son impermeables a la corrosión y requieren
raramente la lubricación si en absoluto. Debido a la tiesura y a la
dureza de las bolas y compita con estos transportes son ruidoso en
las velocidades. La tiesura de cerámica hace estos transportes
frágiles y obligados agrietarse bajo carga o impacto. Porque la
bola y la raza están de desgaste similar de la dureza pueden llevar
a saltar en las velocidades de las bolas y la raza esto puede
causar el encendido.
Autoalineador
Wingquist desarrolló un rodamiento de bolitas autoalineador
Los rodamientos autoalineadores, tales como el transporte de
Wingquist mostrado en la imagen, se construyen con el anillo
interno y el montaje de la bola contuvo dentro de un anillo externo
que tiene una alcantarilla esférica. Esta construcción permite que
el transporte tolere un pequeño desalineamiento angular resultando
de desviaciones del eje o de la vivienda o del montaje incorrecto.
El transporte fue utilizado principalmente en llevar arreglos con
los ejes muy largos, tales como ejes de transmisión en fábricas de
la materia textil. Una desventaja de los rodamientos
autoalineadores es un grado de la carga limitada, pues la
alcantarilla externa tiene osculación muy baja (el radio es mucho
más grande que radio de la bola). Esto llevó a la invención del
rodamiento de rodillos esférico, que tiene un diseño similar, pero
utiliza los rodillos en vez de bolas. También el cojinete de empuje
esférico del rodillo es una invención que deriva de los hallazgos
por Wingquist.
Condiciones de funcionamiento
Vida útil
Información adicional: Balanceo-elemento que lleva el § que lleva
fracaso
La vida calculada para un transporte se basa en la carga que lleva
y su velocidad de funcionamiento. El estándar industrial que la
vida útil que lleva usable es proporcional a la carga que lleva
cubicó inverso. [citación necesaria] la carga máxima nominal de un
transporte, está para una vida útil de 1 millón de rotaciones, que
en 50 herzios (es decir, 3000 RPM) está una vida útil de 5,5 horas
de trabajo. los 90% de transportes de ese tipo tienen por lo menos
que la vida útil, y los 50% de transportes tienen una vida útil por
lo menos 5 veces tan de largo.
El cálculo de la vida del estándar industrial se basa sobre el
trabajo de Lundberg y Palmgren se realizó en 1947. La fórmula asume
la vida que se limitará por cansancio de metal y que la
distribución de la vida se puede describir por una distribución de
Weibull. Muchas variaciones de la fórmula existen que incluyen los
factores para las propiedades materiales, la lubricación, y el
cargamento. El descomponer en factores para cargar se puede ver
como admisión tácita que los materiales modernos demuestren una
diversa relación entre la carga y la vida que Lundberg y Palmgren
determinaron.
Modos de fallo
Si un transporte no está girando, la carga máxima es determinada
por la fuerza que causa la deformación plástica de elementos o de
alcantarillas. Las muescas causadas por los elementos pueden
concentrar tensiones y generar las grietas en los componentes. La
carga máxima para los transportes no o muy lentamente giratorios se
llama carga máxima “estática”.
También si un transporte no está girando, las fuerzas oscilantes en
el transporte pueden causar daño del impacto al anillo de rodadura
o a los elementos rodantes, conocidos como brinelling. Un segundo
poca forma llamada el brinelling falso ocurre si el transporte gira
solamente a través de un arco corto y empuja el lubricante hacia
fuera lejos de los elementos rodantes.
Para un transporte giratorio, la capacidad de carga dinámica indica
la carga a la cual el transporte aguanta 1.000.000 ciclos.
Si un transporte está girando, pero la carga pesada de las
experiencias que dura más corto de una revolución, la carga máxima
estática se debe utilizar en cómputos, puesto que el transporte no
gira durante la carga máxima.
Si un esfuerzo de torsión oblicuo se aplica a un transporte radial
del surco profundo, una fuerza desigual en la forma de una elipse
es aplicada en el anillo externo por los elementos rodantes,
concentrando en dos regiones en lados opuestos del anillo externo.
Si el anillo externo no es bastante fuerte, o si no es apoyado
suficientemente por la estructura portante, el anillo externo
deformará en una forma oval de la tensión oblicua del esfuerzo de
torsión, hasta que el hueco sea bastante grande para que los
elementos rodantes se escapen. El anillo interno entonces hace
estallar hacia fuera y el transporte se derrumba estructural.
Un esfuerzo de torsión oblicuo en un transporte radial también
aplica la presión a la jaula que lleva a cabo los elementos
rodantes en las distancias iguales, debido a los elementos rodantes
que intentan a toda la diapositiva junto en la ubicación del
esfuerzo de torsión oblicuo más alto. Si la jaula se derrumba o se
rompe aparte, los elementos rodantes agrupan juntos, el anillo
interno pierde la ayuda, y puede hacer estallar fuera del centro.
Carga máxima
En general, la carga máxima en un rodamiento de bolitas es
proporcional al diámetro externo de los tiempos del transporte la
anchura del transporte (donde la anchura se mide en la dirección
del árbol).
Los transportes tienen grados de la carga estática. Éstos se basan
en no exceder una determinada cantidad de deformación plástica en
la alcantarilla. Estos grados se pueden exceder por una gran
cantidad con certeza de los usos.
Lubricación
Para que un transporte actúe correctamente, necesita ser lubricado.
En la mayoría de los casos el lubricante es basado en efecto
elastohidrodinámico (por el aceite o la grasa) pero trabajando en
los transportes lubricados secos de las temperaturas extremas esté
también disponible.
Para que un transporte tenga su vida útil nominal en su carga
máxima nominal, debe ser lubricado con un lubricante (aceite o
grasa) que tenga por lo menos la viscosidad dinámica mínima
recomendó para ése que lleva.
La viscosidad dinámica recomendada es inverso proporcional al
diámetro del transporte.
Las disminuciones recomendadas de la viscosidad dinámica con
frecuencia giratoria. Como indicación áspera: para menos de 3000
RPM, recomendó aumentos de la viscosidad con el factor 6 para una
disminución del factor 10 de la velocidad, y para más de 3000 RPM,
recomendó disminuciones de la viscosidad con el factor 3 para un
aumento del factor 10 en velocidad.
Para un transporte donde está 50 milímetros la media del diámetro
externo del transporte y del diámetro del agujero del árbol, y ésa
está girando en 3000 RPM, la viscosidad dinámica recomendada es 12
milímetros de ² /s.
Observe que la viscosidad dinámica del aceite varía fuertemente con
temperatura: un aumento de la temperatura de 50-70 causas del °C la
viscosidad a disminuir por el factor 10.
Si la viscosidad del lubricante es más alta que recomendada, vida
útil de llevar aumentos, áspero proporcional a la raíz cuadrada de
la viscosidad. Si la viscosidad del lubricante es más baja que
recomendada, la vida útil de las disminuciones que llevan, y por
cuánto depende de qué tipo de aceite que es utilizado. Para los
aceites con los añadidos del EP (‘presión extrema "), la vida útil
es proporcional a la raíz cuadrada de la viscosidad dinámica,
apenas como estaba para demasiado de gran viscosidad, mientras que
para la vida útil ordinaria de los aceites es proporcional al
cuadrado de la viscosidad si se utiliza una viscosidad
bajo-que-recomendada.
La lubricación se puede hacer con una grasa, que tiene ventajas que
la grasa está sostenida normalmente dentro del transporte que lanza
el aceite lubricante mientras que es comprimida por las bolas.
Proporciona una barrera protectora para el metal que lleva del
ambiente, pero tiene desventajas que esta grasa se debe substituir
periódicamente, y carga máxima de llevar disminuciones (porque si
el llevar consigue demasiado caliente, los derretimientos de la
grasa y los funcionamientos fuera del transporte). El tiempo entre
los reemplazos de la grasa disminuye muy fuertemente con el
diámetro del transporte: para un transporte de 40 milímetros, la
grasa se debe substituir cada 5000 horas de trabajo, mientras que
para un transporte de 100 milímetros debe ser substituida cada 500
horas de trabajo.
La lubricación se puede también hacer con un aceite, que tiene
ventaja de una carga máxima más alta, pero necesita una cierta
manera de mantener el aceite el transporte, pues tiende normalmente
a correr de ella. Para la lubricación del aceite se recomienda que
para los usos donde el aceite no llega a ser más caliente del °C
50, el aceite se debe substituir una vez al año, mientras que para
los usos donde el aceite no llega a ser más caliente del °C 100, el
aceite se debe substituir 4 veces por año. Para los motores de
coche, el aceite se convierte en el °C 100 pero el motor tiene un
filtro de aceite para mantener calidad del aceite; por lo tanto, el
aceite se cambia generalmente menos con frecuencia que el aceite en
transportes.
Dirección de la carga
La mayoría de los transportes se significan para las cargas
favorables perpendiculares al árbol (“cargas radiales”). Si pueden
también llevar cargas axiales, y si es así cuánto, depende del tipo
de transporte. Los cojinetes de empuje (encontró comúnmente en
susans perezosos) se diseñan específicamente para las cargas
axiales.
Para los rodamientos de una sola fila del profundo-surco, la carga
axial máxima está circa el 50% de la carga radial máxima, pero
también dice que la “luz” y/o los “pequeños” transportes pueden
tomar las cargas axiales que son los 25% de la carga radial máxima.
Para los rodamientos de una sola fila del borde-contacto, la carga
axial puede ser carga radial máxima de cerca de 2 veces, y para los
cono-transportes la carga axial máxima está entre la carga radial
máxima de 1 y 2 veces.
Los rodamientos del Conrado-estilo exhibirán a menudo el
truncamiento de la elipse del contacto bajo carga axial. Eso
significa que o la identificación del anillo externo es bastante
grande, o el OD del anillo interno es bastante pequeño, para
reducir el área del contacto entre las bolas y la alcantarilla.
Cuando éste es el caso, puede aumentar perceptiblemente las
tensiones en el transporte, invalidando a menudo reglas de pulgar
generales con respecto a relaciones entre la capacidad de carga
radial y axial. Con los tipos de construcción con excepción de
Conrado, uno puede disminuir más lejos la identificación externa
del anillo y aumentar el anillo interno OD para guardar contra
esto.
Si las cargas axiales y radiales están presentes, pueden ser
añadidas vectorially, para dar lugar a la carga total en el
transporte, que conjuntamente con carga máxima nominal se puede
utilizar para predecir vida útil. Sin embargo, para predecir
correctamente la vida de clasificación de rodamientos el ISO/TS
16281 se debe utilizar con la ayuda de un software del cálculo.
Evitar la carga axial indeseable
La pieza de un transporte que gire (cualquier agujero del árbol o
circunferencia externa) se debe fijar, mientras que para una pieza
que no gire esto no es necesario (así que él se puede permitir
resbalar). Si un transporte se carga axialmente, ambos lados deben
ser fijados.
Si un árbol tiene dos impactos, y la temperatura varía, el árbol se
encoge o se amplía, por lo tanto no es admisible para que ambos
transportes sean fijados en ambos sus lados, puesto que la
extensión del árbol ejercería las fuerzas axiales que destruirían
estos transportes. Por lo tanto, por lo menos uno de transportes
debe poder resbalar.
‘Libremente deslizar ajuste’ es uno donde hay por lo menos una
liquidación de 4 µm, probablemente porque la superficie-aspereza de
una superficie hecha en un torno está normalmente entre el µm 1,6 y
3,2.
Ajuste
Los transportes pueden soportar su carga máxima solamente si las
piezas de acoplamiento se clasifican correctamente. Llevando los
fabricantes suministran las tolerancias para el ajuste del eje y de
la vivienda para poder alcanzar esto. El material y la dureza
pueden también ser especificados.
Las colocaciones que no se permiten deslizarse se hacen a los
diámetros que evitan el deslizarse y por lo tanto las superficies
de ajuste no se pueden traer en la posición sin fuerza. Para los
pequeños transportes esto se hace mejor con una prensa porque
golpea ligeramente con los daños transporte y eje de un martillo,
mientras que para los transportes grandes las fuerzas necesarias
son tan grandes que no hay alternativa a calentar una porción antes
de caber, de modo que la extensión termal permita un ajuste de
desplazamiento temporal.
Evitar cargas torsionales
Si un eje es apoyado por dos transportes, y las líneas centrales de
la rotación de estos transportes no son lo mismo, después las
fuerzas grandes se ejercen en el transporte que puede destruirlo.
Una cierta misma pequeña cantidad de desalineamiento es aceptable,
y cuánto depende del tipo de transporte. Para los transportes que
se hacen específicamente para ser ‘autoalineadores’, el
desalineamiento aceptable está entre 1,5 y 3 grados de arco. Los
transportes que no se diseñan para ser autoalineadores pueden
aceptar el desalineamiento de solamente 2-10 minutos del arco.
Usos:Agricultura
Sustancia química
Industria general
Utilidades
Eje de la máquina-herramienta
Máquina-herramienta para trabajar a máquina de alta velocidad de la
precisión (centro en línea de alta velocidad)
Ayuda del eje de la precisión