Abbinamento di cuscinetti a contatto obliquo: scegliere DB, DF o DT e una via di precarico prima della RFQ

Escludere le disposizioni che non possono sostenere la direzione del carico assiale

Partite dalla direzione della spinta, perché elimina opzioni prima ancora che inizi ogni argomento di rigidezza. Un cuscinetto a contatto obliquo a una corona ha le piste di rotolamento sfalsate lungo l'asse, e proprio tale sfalsamento gli permette di sostenere carico assiale in una sola direzione⁹.

Se la vostra applicazione inverte lo sforzo — un mandrino che lavora in entrambi i versi, un albero da vincolare assialmente in entrambe le direzioni — un solo cuscinetto non può fare il lavoro. La disposizione deve essere una coppia⁹.

Nemmeno il tandem (DT) è la risposta a un carico invertito. In DT i due cuscinetti condividono il carico nello stesso verso, il che aumenta la capacità assiale monodirezionale, ma non aggiunge capacità nel verso opposto⁸⁹.

Dove si usa una coppia in tandem, la spinta opposta deve comunque essere presa da altro sull'albero³. Il primo taglio è semplice: il carico assiale bidirezionale indica DB o DF, e DT è riservato a un'applicazione pesante in una sola direzione.

DB o DF: rigidità flettente contro tolleranza al disallineamento

Sia DB che DF sostengono carico assiale bidirezionale, quindi la scelta riguarda momento e allineamento, non la capacità di spinta. Nella disposizione in O (dorso a dorso), i vertici degli angoli di contatto puntano verso l'esterno, dando alla coppia un'ampia luce efficace.

È questa luce a produrre un'elevata rigidità flettente e resistenza al ribaltamento¹². DF inverte la geometria, accorciando la luce efficace e abbassando la capacità di momento.

Ma la luce più corta tollera meglio il disallineamento angolare tra albero e sede⁸¹². La pratica di montaggio aggiunge una seconda condizione.

Dove serve interferenza tra anello interno e albero ed è possibile un errore di montaggio, la disposizione faccia a faccia semplifica l'assemblaggio¹³. Dove il requisito è un'elevata rigidezza sotto precarico, la disposizione in O è quella raccomandata¹³.

Per questo DB è descritto come la disposizione più comune e versatile per i mandrini delle macchine utensili¹². Ciò che questa evidenza non dà è un numero.

Nessuna fonte fornisce una soglia di rigidezza o di carico di momento che dica dove DB cessa di bastare e DF diventa necessario⁸¹²¹³. Trattate la scelta come qualitativa e mettete davanti al fornitore il carico di momento e il budget di allineamento.

Set duplex accoppiato o coppia non accoppiata con distanziatori rettificati

Il precarico di una coppia si ottiene il più delle volte ordinando un duplex accoppiato¹². In un set accoppiato in fabbrica, il precarico o il gioco assiale interno è già definito dagli anelli distanziali forniti con la coppia.

La messa a punto è fatta prima che i cuscinetti vi raggiungano⁴. Abbinare cuscinetti non accoppiati sposta quel lavoro in azienda.

Richiede una misurazione preliminare delle quote assiali pertinenti dei cuscinetti e, ove applicabile, della sede; una decisione sul gioco assiale obiettivo. E, per una disposizione in O (DB), la realizzazione di un distanziatore interno oltre a quello esterno, rettificato con la precisione che le condizioni di servizio esigono⁴.

Se una coppia precaricata deve essere vincolata rigidamente in disposizione in O attraverso la sede, va determinata anche la larghezza della sede per ricavare la lunghezza efficace del distanziatore⁴. La larghezza del distanziatore non è un dettaglio neutro una volta assemblata la coppia.

Se il distanziatore dell'albero è più stretto di quello della sede, il precarico aumenta nella disposizione in O (DB) e diminuisce nella X (DF)²². Quell'asimmetria è la leva con cui regolate il precarico di una coppia non accoppiata.

Ed è il motivo per cui un set accoppiato, la cui geometria il fornitore ha già fissato, rimuove una variabile dalla vostra linea di montaggio.

Scegliere una classe di precarico o un valore di forza discreto

Il precarico si indica o come classe o come forza discreta, a seconda del sistema di specificazione seguito dal vostro disegno. La via ISO usa GA, GB e GC per precarico leggero, medio e pesante; la via statunitense usa codici suffisso legati a una forza dichiarata in newton³.

Il precarico elimina il gioco interno, aumenta la rigidezza e impedisce lo scivolamento delle sfere, quindi la classe che indicate definisce il comportamento della coppia¹⁸. Ciò che la tabella non dà è il valore per la vostra dimensione di cuscinetto.

La forza sottesa a una classe GA, GB o GC, e lo spostamento assiale o la variazione di angolo di contatto che ciascuna produce, non sono pubblicati in questa evidenza³¹⁸. Indicate la classe o la forza discreta, quindi chiedete al produttore la cifra per la vostra dimensione e lo spostamento risultante.

Angolo di contatto e tetto di velocità prima di bloccare la disposizione

L'angolo di contatto è l'altra metà della decisione carico-contro-velocità, e si fissa all'ordine, non al montaggio. Un angolo più ripido aumenta capacità e rigidezza assiali; uno più piatto sostiene velocità più alte e più carico radiale⁸⁹¹⁸.

I cuscinetti ad alta precisione e alta velocità usano tipicamente 15°, mentre 40° massimizza la capacità assiale⁸⁹. La velocità condiziona poi la gabbia e la lubrificazione.

Quando un cuscinetto è selezionato per funzionare entro l'80 % della sua velocità limite, l'ufficio tecnico del produttore deve esaminare l'applicazione e raccomandare lubrificazione e gabbia¹⁰. Quando la velocità di esercizio supera di molto la velocità limite, è necessaria una costruzione di gabbia più robusta per le sollecitazioni centrifughe in gioco¹⁰.

Un fornitore dichiara che cuscinetti a piccolo angolo da 15° possono superare 30,000 RPM con lubrificazione a olio per certe dimensioni. Ma è una cifra specifica del fornitore per dimensioni particolari, non un limite applicabile alla vostra selezione¹⁸.

Prima di bloccare la disposizione, confrontate quindi la velocità di esercizio con la velocità limite della dimensione che intendete acquistare, e rimettete la decisione su lubrificazione e gabbia al fornitore invece di darla per scontata.

Se i fattori di carico equivalente pubblicati valgono per la vostra coppia precaricata

Se intendete calcolare da voi la vita L10, la disposizione scelta cambia il calcolo. I fattori di carico dinamico equivalente X e Y differiscono tra una disposizione a una corona o in tandem e una coppia DB o DF, e dipendono inoltre dall'angolo di contatto e dal rapporto tra carico assiale e radiale²⁵.

Con un angolo di contatto di 15° e Fa/Fr sopra e, per esempio, Y è 1.47 per una disposizione a una corona o in tandem contro 2.39 per una coppia in O o in X²⁵. Usare la colonna sbagliata sposta il carico equivalente, e quindi la vita calcolata.

C'è un'ulteriore condizione da verificare. Le equazioni di carico equivalente per le disposizioni abbinate sono dichiarate valide quando gioco interno e precarico in esercizio sono nulli¹⁵.

Una coppia precaricata non soddisfa quell'ipotesi, quindi i fattori pubblicati sono un punto di partenza e non la risposta finale per un set precaricato. Chiedete al fornitore su quale base di carico equivalente ha calcolato la cifra di vita che cita, e se tiene conto del precarico che avete specificato.

Cosa ottenere dal fornitore prima che la RFQ parta

L'evidenza pubblicata nomina i requisiti di precarico e montaggio, ma si ferma prima dei numeri contro cui dovete acquistare. Questi punti vanno richiesti, non dati per scontati.

• ✓Valore di precarico per dimensione per la classe o la forza discreta specificata, più lo spostamento assiale e la variazione di angolo di contatto risultanti
• ✓Classe di tolleranza di precisione che il fornitore propone per disposizione e precarico, e la norma di riferimento dichiarata
• ✓Quote di spalla e raccordo, e dati di filettatura del dado di bloccaggio, per l'albero e la sede che intendete usare
• ✓Se la coppia è fornita come set duplex accoppiato con anelli distanziali predefiniti, o come cuscinetti imballati singolarmente da abbinare e calzare voi
• ✓Se i cuscinetti sono universalmente abbinabili, così che due qualsiasi a magazzino possano essere montati insieme
• ✓Variazione termica del precarico sul vostro intervallo di temperatura di esercizio — alcuni fornitori offrono un calcolatore a tal fine
• ✓Vita L10 per il vostro spettro di carico reale e la combinazione disposizione/precarico, non una capacità di catalogo

Dove le fonti discordano o lasciano una cifra aperta

Alcune grandezze compaiono in più di una forma tra le fonti, e le differenze contano quando scrivete la specifica.

Ciò che le fonti non stabiliscono

• Nessun valore di precarico per dimensione, né spostamento assiale o variazione di angolo di contatto risultante, per alcuna classe o forza discreta.
• Nessuna classe di tolleranza di precisione (ABEC/ISO P4, P2) legata a un precarico o a una disposizione particolare.
• Nessuna soglia quantitativa di rigidezza o di carico di momento per decidere tra DB e DF.
• Nessuna quantificazione della variazione termica del precarico e nessuna tabella di velocità limite per disposizioni specifiche.
• Nessuna quota di spalla o raccordo, dato di filettatura del dado, né informazione di abbiniabilità universale.
• Nessun risultato di vita L10 per combinazioni specifiche di disposizione e precarico o spettri di carico.
• Nessun costo unitario, MOQ o dato di disponibilità di coppie accoppiate specifici dei cuscinetti a contatto obliquo.
• Il precarico a molla e i metodi con spessori o dado sono nominati nel requisito ma non descritti sostanzialmente nell'evidenza, quindi non possono essere confrontati qui con il precarico da set accoppiato.