Rulmenți axiali cu bile versus cu role cilindrice versus conice: cum alegeți pentru o aplicație cu sarcină axială

Prima verificare: există o sarcină radială semnificativă?

Un rulment axial este construit pentru sarcini paralele cu axul. Rulmenții axiali cu bile sunt concepuți special pentru sarcini axiale unidirecționale²², iar regula generală de selecție este să folosiți un rulment axial când sarcina principală acționează paralel cu axul³.

Dacă sunt prezente atât sarcini radiale, cât și axiale, aplicația poate cere un rulment cu contact angular, un rulment cu role conice sau alt aranjament conceput pentru sarcini combinate³. Pentru o sarcină combinată grea, îndrumarea indică un rulment cu role conice²⁰.

Aceasta este verificarea care exclude un tip axial înainte ca capacitatea axială sau prețul să fie discutate. Un rulment axial ales doar după capacitatea axială, într-o aplicație care poartă și sarcină radială, va fi o achiziție greșită.

Sursele nu precizează dacă un rulment axial cu role cilindrice pur poate prelua sarcină radială și nu dau o valoare permisă de sarcină radială pentru vreun tip axial, deci dacă componenta radială nu este zero, confirmați direcția sarcinii cu furnizorul înainte de a trata vreun tip axial ca candidat.

Sarcină axială versus turație: tip axial cu bile sau cu role

Odată confirmată sarcina ca în principal axială, alegerea între un rulment axial cu bile și unul axial cu role depinde de raportul dintre mărimea sarcinii și turație.

Rulmenții axiali cu bile folosesc bile pentru sarcini axiale și se potrivesc sarcinilor mici și moderate și turațiilor mai mari; rulmenții axiali cu role, cilindrice sau conice, folosesc role și oferă o capacitate de sarcină axială mai mare, dar o turație mai mică¹⁷. Mecanismul din spatele diferenței de capacitate este geometria contactului.

Contactul liniar împrăștie tensiunea pe o suprafață mai mare decât contactul punctual, deci un rulment cu role are în general o capacitate dinamică de bază (C) mai mare decât unul cu bile de același alezaj și diametru exterior^1,9.

Formula de viață L10, L10 = (C/P)³ × 1,000,000 rotații, se aplică ambelor familii, astfel încât avantajul rolelor apare ca un C mai mare la același P: fie prelungește durata calculată la o sarcină dată, fie permite rulmentului să poarte mai multă sarcină la același obiectiv de viață¹.

Aceeași geometrie lucrează împotriva rolelor la turație: contactul liniar generează mai multă frecare și căldură pe rotație decât contactul punctual, deci rulmenții cu role au în general o turanță limită mai mică decât un rulment cu bile de dimensiune comparabilă¹.

Seria de selecție a unui furnizor spune regula fără ocol: la sarcini mici alegeți un rulment cu bile, la sarcini grele unul cu role¹. Este o poziție a furnizorului, nu un prag numeric.

Nicio sursă din acest set nu dă valori Ca sau C0a și nici turanțe limită pentru cele trei tipuri axiale, deci comparația de sarcină și turație trebuie făcută pe valorile nominale publicate de furnizor pentru alezajul concret pe care intenționați să îl cumpărați.

Precizia montării și nealinierea

Capacitatea rulmenților cu bile, conice și cu role cilindrice este calculată cu presupunerea că nealinierea nu va depăși 0,0005 radiani, adică 0,03°¹³. Nealinierea peste aceasta duce la durate de viață L10 mai mici decât cea calculată¹³.

Rulmenții axialii oscilanți sunt concepuți să acomodeze nealinierea, în intervalul de 1,0° până la 1,5°¹³. Acest decalaj este decizia.

Dacă carcasa poate fi prelucrată și calată astfel încât axul să stea perpendicular pe fața carcasei în cadrul presupunerii de 0,03°, un rulment axial standard cu bile, cu role cilindrice sau conic poate fi folosit conform valorilor nominale.

Dacă alinierea perfectă nu poate fi garantată, îndrumarea este să vă aplecați spre construcții oscilante sau să integrați un joc intern mai generos⁷.

Sursele nu dau valori concrete de perpendicularitate și planeitate ale axului sau carcasei pentru cele trei tipuri axiale, deci toleranța de montare trebuie specificată din catalogul furnizorului de rulmenți și confirmată față de desenul carcasei.

Regimul de lubrifiere și etanșare

Vaselina este lubrifiantul preferat în majoritatea aplicațiilor cu rulmenți, deoarece este ușor de folosit, rezistentă la scurgeri și relativ ieftină².

Temperaturile mari, turațiile mari sau contaminarea puternică o pot bate: căldura extremă poate „găti“ vaselina din rulment, provocând pierderea vâscozității, contact metal-metal și, în cele din urmă, gripare, iar creșterea turației produce același efect printr-o temperatură de funcționare mai mare². În aceste condiții este indicat trecerea la ulei².

Uleiul își câștigă locul prin disiparea căldurii în interiorul rulmentului, spălarea contaminanților precum murdăria, praful, umiditatea și metalele de uzură și remedierea problemelor legate de sarcină, precum alunecarea bilelor sau rolelor².

Contraprestația este comercială și operațională: sistemele cu ulei costă mai mult la investiția inițială și întreținere, duc probleme de scurgeri și eliminare și cer mai multă muncă pentru menținerea corectă a nivelurilor⁶.

Acolo unde trecerea este justificată, o baie statică de ulei este o primă opțiune ieftină, în special la turație mică sau moderată⁶.

Sursele nu dau intervale de relubrificare sau recomandări concrete de lubrifiant pentru cele trei tipuri axiale, deci specificația de vaselină sau ulei, cantitatea de umplere și intervalul de service trebuie cerute furnizorului pentru rulmentul selectat.

Catalog standard sau personalizat: stabiliți calea comercială

Înainte ca comparația tehnică să fie finalizată, decideți dacă un rulment standard din catalog este suficient. Rulmenții standard din catalog sunt disponibili imediat, în timp ce rulmenții proiectați personalizat cer frecvent cantități minime de comandă de 500 până la 1,000 de unități și termene de livrare de 12 până la 16 săptămâni²⁹.

Aceste cifre vin de la o sursă de nivel de furnizor care descrie selecția rulmenților de motoare, deci tratați-le ca o indicare a formei comerciale a căii personalizate, nu ca o cotare pentru vreun tip axial.

Un furnizor de rulmenți afirmă că MOQ variază după tip, specificație și necesitatea personalizării și cere modelul, codul de joc, cantitatea și aplicația înainte de a cota²⁷. Secvența practică este să verificați disponibilitatea produsului standard din catalog înainte de a lua în considerare un design personalizat⁷.

Dacă există un rulment axial standard la alezajul și gabaritul cerut, termenul personalizat de 12–16 săptămâni este evitat. Dacă aplicația are nevoie de un gabarit, joc sau valoare nominală nestandard, MOQ și termenul de livrare devin parte din decizia de achiziție și ar trebui confirmate în scris odată cu oferta.

Nicio sursă nu dă prețuri unitare sau termene concrete de livrare pentru cele trei tipuri axiale.

Clasa de toleranță și documentele de inspecție

Clasele de toleranță, cunoscute ca ISO în sistemul metric și ABEC în sistemul în inci, reglează abaterea admisibilă a dimensiunilor inelului interior și exterior și rotunjimea inelelor și a căilor de rulare; cu cât clasa e mai mare, cu atât toleranța e mai strânsă și rulmentul asamblat mai precis⁸.

Rulmenții de clasa 0 oferă performanțe suficiente pentru aplicații generale, în timp ce pentru aplicații și condiții de funcționare exigente este necesară clasa 5 sau mai mare⁴. Toleranțele urmează normele ISO, iar pentru rulmenții axialii includ grosimea căii de rulare a rulmentului axial⁴.

Pentru o aplicație axială, clasa de toleranță stabilește limitele de bataie axială și grosime a căii de rulare pe care asamblarea le va vedea efectiv, deci aparține desenului și comenzii, nu valorii implicite a furnizorului.

Nicio sursă nu specifică o clasă de toleranță sau certificare cerută pentru cele trei tipuri axiale, deci clasa trebuie aleasă după cerința de precizie a aplicației și confirmată cu furnizorul. Cereți certificatul de inspecție care consemnează valorile măsurate față de clasa respectivă.

Sarcina minimă și valorile nominale de confirmat înainte de comanda de achiziție

Un rulment are nevoie de o sarcină aplicată minimă, pentru ca organele de rulare să ruleze, nu să alunece. Dacă alunecă, ele șterg uleiul lubrifiant și deteriorează suprafețele organului de rulare și ale căii de rulare, o stare numită ștergere care scurtează durata de viață a rulmentului¹⁶.

O bună aproximare a sarcinii minime este Pmin = 0,02 × C, unde C este capacitatea dinamică a rulmentului¹⁶. În majoritatea aplicațiilor greutatea axului, roților dințate și cuplajelor o depășește, dar la pornire accelerația unghiulară trebuie monitorizată și limitată, astfel încât rulmenții să înceapă imediat să ruleze¹⁶.

Deoarece nicio sursă din acest set nu dă C pentru cele trei tipuri axiale, verificarea nu poate fi finalizată până când furnizorul furnizează valoarea nominală.

• ✓Confirmați că sarcina axială este paralelă cu axul și că orice componentă radială este preluată de un rulment separat [S3].
• ✓Obțineți capacitatea de sarcină dinamică C a rulmentului axial candidat și calculați Pmin = 0,02 × C [S16].
• ✓Verificați că sarcina axială aplicată depășește Pmin, inclusiv la pornire [S16].
• ✓Cereți valoarea statică C0a pentru condiții de staționare sau sarcini de șoc [S1].
• ✓Cereți turanța limită pentru metoda de lubrifiere prevăzută [S1].
• ✓Confirmați că alezajul, diametrul exterior și înălțimea se încadrează în gabaritul disponibil [S7].
• ✓Confirmați clasa de toleranță și certificatul de inspecție care o documentează [S4].

Ce nu stabilesc sursele

• Nicio sursă nu oferă sarcinile nominale dinamice Ca sau statice C0a reale ale rulmenților axiali cu bile, cu role cilindrice sau conice
• Nicio sursă nu oferă un calcul complet al duratei L10 pentru sarcina axială, viteza și durata necesare reale ale vreunui tip axial
• Nicio sursă nu oferă viteze limite sau de referință numerice pentru cele trei tipuri axiale la lubrifiere cu ulei sau unsoare
• Nicio sursă nu afirmă dacă un rulment axial cu role cilindrice pur poate prelua sarcină radială, nici nu oferă valori de sarcină radială admisibilă pentru vreun tip axial
• Nicio sursă nu oferă valori concrete de perpendicularitate arbore/carcasă, planeitate sau unghi admisibil de dezaliniere pentru cele trei tipuri axiale
• Nicio sursă nu oferă date concrete de gabarit alezaj/diametru exterior/înălțime pentru cele trei tipuri axiale
• Nicio sursă nu oferă intervale de relubrifiere sau recomandări concrete de lubrifiere pentru cele trei tipuri axiale
• Nicio sursă nu oferă prețuri unitare sau termene concrete de livrare pentru cele trei tipuri axiale
• Nicio sursă nu specifică o clasă de toleranță sau certificare cerută pentru cele trei tipuri axiale