Cuscinetti a rullini vs cuscinetti a sfere: quando lo spazio radiale e il caso di carico decidono

Escludere prima i rullini se la posizione sopporta carichi assiali o combinati

Iniziare dalla direzione del carico, non dall'ingombro. Un cuscinetto a rullini trasmette il carico attraverso il contatto lineare tra rullini sottili e pista, e nella maggior parte dei design questa geometria non lascia alcun percorso per il carico assiale attraverso il cuscinetto⁹.

Un cuscinetto a sfere a gola profonda accetta carico assiale in entrambe le direzioni con un angolo di contatto basso, e un cuscinetto a contatto angolare sopporta un carico assiale maggiore all'aumentare dell'angolo di contatto, con angoli più piccoli che favoriscono la velocità³¹.

Questa differenza è ciò che decide la famiglia: se la vostra posizione ha una spinta o un carico combinato significativo, un cuscinetto a rullini da solo non può sostituire un cuscinetto a sfere, e dovete specificare un cuscinetto a sfere o aggiungere una disposizione assiale separata⁹.

Una precisazione è importante prima di escludere la famiglia. Un fornitore descrive i suoi cuscinetti a rullini TA come cuscinetti radiali con altezza di sezione ridotta adatti a spazi radiali limitati e carichi assiali moderati²⁰.

Questa è un'affermazione specifica del tipo, non una proprietà generale dei rullini, e nessuna fonte in questo insieme quantifica il carico assiale ammissibile per alcun tipo di rullino²⁰.

Se la vostra posizione ha una piccola componente assiale, chiedete al fornitore la capacità assiale del tipo specifico di rullino che state considerando invece di presumere che la famiglia non possa sopportarla.

Confermare il caso spazio-carico: contatto lineare in una sezione sottile

Una volta che il carico è prevalentemente radiale, il caso dei rullini si basa su due fatti collegati.

I cuscinetti a rulli utilizzano il contatto lineare invece del contatto puntuale di una sfera, e il contatto lineare distribuisce lo stress su un'area maggiore, quindi per un dato foro e diametro esterno un cuscinetto a rulli ha tipicamente una capacità di carico dinamico di base superiore¹³.

I rullini spingono questo ulteriormente essendo lunghi e sottili, con una sezione molto piccola che consente un'elevata capacità di carico dove lo spazio radiale è ridotto — le posizioni compatte del cambio e del perno del bilanciere sono gli esempi standard^9,12. Ciò che non potete ottenere da queste fonti è un rapporto.

Nessuna fonte fornisce la capacità di carico radiale per unità di altezza di sezione o per unità di larghezza, quindi non c'è alcun vantaggio numerico da citare in una revisione di progetto^9,12,13,28.

Considerate il vantaggio come direzionale e ricavate i numeri effettivi dal catalogo: confrontate il coefficiente di carico dinamico (Cr) del cuscinetto a rullini candidato con un cuscinetto a sfere a gola profonda o a contatto angolare dello stesso foro e diametro esterno, e verificate entrambi rispetto al vostro carico dinamico equivalente²⁸.

Se il confronto a catalogo non mostra il cuscinetto a rullini in vantaggio su Cr per l'ingombro che avete, l'argomento dello spazio non è stato dimostrato.

Verificare velocità e tenute prima di impegnarsi sulla famiglia

La velocità è il vincolo che più spesso riporta una posizione con spazio limitato a un cuscinetto a sfere.

Il contatto puntuale genera meno attrito e calore in velocità, motivo per cui i cuscinetti a sfere hanno una velocità limite e un valore dN più elevati rispetto a un cuscinetto a rulli di dimensioni comparabili¹³.

I rullini sono ulteriormente limitati dalla loro stessa geometria: tipicamente funzionano più lentamente dei cuscinetti a rulli cilindrici, e una fonte li riporta come spesso limitati a meno di 5.000 rpm a seconda della lubrificazione e del design della gabbia¹².

Quel valore è il tetto tipico riportato da una fonte, non un limite standard, quindi usatelo come spunto per verificare il catalogo piuttosto che come specifica¹². La tenuta interagisce con lo stesso limite.

Una variante schermata funziona più lentamente della versione aperta perché la tenuta aggiunge resistenza, mentre un cuscinetto aperto con grasso o olio può raggiungere velocità limite molto elevate¹⁴.

Se il vostro servizio si avvicina al tetto del cuscinetto a rullini, la scelta tra aperto e schermato fa parte del calcolo della velocità, non è una decisione separata sulla contaminazione.

Chiedete al fornitore la velocità limite del componente esatto nella configurazione di lubrificazione e tenuta che intendete acquistare, e confrontatela con la vostra velocità operativa prima di emettere la RFQ²².

Decidere se l'albero può essere la pista interna

Un cuscinetto a rullini può essere acquistato senza anello interno, nel qual caso l'albero stesso diventa la pista. Questo elimina un componente e altezza di sezione, ma sposta il requisito della pista sul disegno dell'albero, quindi le verifiche seguenti sono una decisione di costo e tempo di consegna oltre che di progetto^9,12.

• ✓Confermare che la durezza dell'albero sia adeguata a fungere da pista — le fonti richiedono durezza adeguata ma non pubblicano un valore.
• ✓Confermare che la finitura superficiale dell'albero sia adeguata per una pista — anche in questo caso, non viene fornito un limite numerico.
• ✓Se l'albero non può soddisfare entrambi, valutare il prezzo della versione con anello interno e della sua sezione radiale extra.
• ✓Chiedere al fornitore i valori richiesti di durezza e finitura per il tipo specifico di cuscinetto a rullini.

Scegliere lubrificazione e tenuta, poi ricontrollare il limite di velocità

Il grasso è la scelta predefinita per la maggior parte delle posizioni con cuscinetti volventi perché è facile da applicare, resiste alle perdite ed è economico, ed è il lubrificante usuale nei cuscinetti schermati^6,29.

Smette di essere la scelta predefinita quando la posizione funziona a caldo, veloce o sporca: alta temperatura, alta velocità o forte contaminazione possono degradare il grasso, e l'olio è quindi consigliabile perché dissipa il calore e espelle i contaminanti dal cuscinetto⁶.

L'olio si adatta anche al funzionamento ad alta velocità con basso attrito, e i cuscinetti aperti lo usano più comunemente perché il design aperto consente all'olio di circolare²⁹.

Per una posizione con rullini la sequenza pratica è scegliere la lubrificazione e la tenuta richieste dall'ambiente, quindi confermare che il limite di velocità risultante superi ancora il vostro servizio — perché entrambe le scelte spostano quel limite^14,29.

Se la versione schermata e lubrificata a grasso del cuscinetto a rullini non supera la vostra velocità operativa, le opzioni oneste sono passare a una disposizione aperta o lubrificata a olio, oppure riconsiderare la famiglia.

Trattare il gioco interno come una fase di selezione a catalogo per entrambe le famiglie

Il gioco non è un motivo per preferire una famiglia all'altra. Esistono tabelle standard di gioco radiale interno per cuscinetti a rullini con anello lavorato così come per cuscinetti a sfere a gola profonda e a contatto angolare, e il gioco operativo che si ottiene è determinato dal materiale dell'albero e dell'alloggiamento¹⁹.

Quindi, qualunque famiglia scegliate, selezionate una classe di gioco da una tabella invece di accettare quello con cui arriva il componente. Dove le famiglie differiscono è nelle opzioni relative al gioco.

I cuscinetti a sfere offrono inoltre precarico e gioco non standard come scelte di personalizzazione — i cuscinetti a contatto angolare offrono precarico, i cuscinetti a gola profonda offrono gioco interno²⁷.

Se la vostra posizione richiede precarico o una classe di gioco non standard, quella è una strada da cuscinetto a sfere, e dovreste confermare con il fornitore se il cuscinetto a rullini che state considerando può essere fornito in quel modo²⁷.

Nessuna fonte in questo insieme fornisce valori di rigidità o confronta intervalli di gioco e precarico tra cuscinetti a rullini e a sfere, quindi se la deflessione radiale sotto carico è un fattore di progetto, quel confronto deve venire dal catalogo^19,27.

Chiarire le questioni di costo, disponibilità e intercambiabilità prima della RFQ

Le fonti stabiliscono la logica della famiglia ma non il confronto commerciale, quindi queste verifiche sono ciò che vi impedisce di emettere una RFQ su una scelta non verificata.

I cuscinetti a sfere a gola profonda sono descritti come il tipo di cuscinetto volvente più economico per uso generico grazie alla produzione di massa e alla standardizzazione, e sono prodotti in migliaia di dimensioni — il che stabilisce la base di costo e disponibilità che qualsiasi specifica di cuscinetto a rullini deve superare^8,14.

• ✓Ottenere il prezzo unitario per il cuscinetto a rullini e l'alternativa a sfere al vostro volume annuale effettivo — nessuna fonte fornisce dati sui costi.
• ✓Ottenere il tempo di consegna per entrambi, inclusa la versione con anello interno se l'albero non può essere la pista.
• ✓Confermare che il cuscinetto a rullini esista nel foro e nella larghezza consentiti dal vostro ingombro — nessuna fonte fornisce la copertura dimensionale.
• ✓Confermare la capacità assiale dell'alternativa a sfere se è presente una spinta, poiché i rullini potrebbero non sopportarla.
• ✓Chiedere se il cuscinetto a rullini può essere fornito con precarico o gioco non standard se ne avete bisogno.
• ✓Convalidare entrambi i candidati rispetto a Cr e velocità limite di catalogo prima di emettere la RFQ.

Dove le fonti discordano: capacità assiale dei cuscinetti a sfere a gola profonda

L'unico punto in cui queste fonti riportano cifre diverse per la stessa grandezza è la capacità assiale dei cuscinetti a sfere a gola profonda, espressa come percentuale del coefficiente di carico statico radiale.

È importante perché quella cifra è ciò che usereste per giudicare se un cuscinetto a sfere può assorbire la spinta che vi ha allontanato dai rullini — quindi prendete il numero dal catalogo, non da un articolo.

Prima di richiedere un preventivo

• nessun coefficiente di carico radiale per unità di altezza di sezione o per unità di larghezza per i cuscinetti a rullini rispetto a cuscinetti a sfere a gola profonda o a contatto angolare di foro e diametro esterno comparabili.
• nessun valore minimo di altezza di sezione o larghezza assiale per cuscinetti a rullini rispetto a cuscinetti a sfere dello stesso foro, e nessun confronto delle dimensioni tra gabbia a rullini, anello lavorato e gruppo rullini e gabbia.
• Chiedete le destinazioni di esportazione pertinenti, riferimenti in esercizio e contatti con clienti comparabili.
• nessuna tolleranza di disallineamento quantificata, e nessun valore richiesto di durezza e finitura superficiale dell'albero o del supporto, per i cuscinetti a rullini (incluso il gruppo rullini e gabbia) rispetto ai cuscinetti a sfere.
• nessun valore di rigidezza radiale (deflessione sotto carico) e nessun confronto tra gamme di gioco o precarico per cuscinetti a rullini rispetto a cuscinetti a sfere.
• nessun valore di coppia di attrito e nessun requisito di lubrificazione specifico per i cuscinetti a rullini.
• nessun dato sui costi unitari o sul costo totale di proprietà per cuscinetti a rullini rispetto a cuscinetti a sfere, a qualsiasi volume.
• nessun dato su tempi di consegna, copertura delle dimensioni standard di catalogo o intercambiabilità per cuscinetti a rullini rispetto a cuscinetti a sfere.