Cap.19 Rulmenti
-
Upload
mary-myhaela -
Category
Documents
-
view
215 -
download
28
description
Transcript of Cap.19 Rulmenti
-
LAGRE CU RULMENI
437
LAGRE CU RULMENI
CUPRINS
19.1. Consideraii generale ...................................... 441
19.2. Clasificarea rulmenilor.............. 442
19.3. Materiale............................. 443
19.4. Alegerea tipului de rulment........................ 444
19.5. Simbolizarea rulmenilor............................................................ 447
19.6. Montaje cu rulmeni 450
19.7. Calculul rulmenilor rotitori, care funcioneaz la sarcin i turaie constante (n > 10 rot/min)
459
19.8. Calculul rulmenilor rotitori care funcioneaz la sarcin i turaie variabile ............................
468
19.9. Calculul rulmenilor nerotitori 470
19.10. Alegerea ajustajului i toleranelor. 471
19.11. Ungerea rulmenilor 474
19.12. Sisteme de ungere 481
19.13. Sisteme de etanare 483
19.14. Proiectarea montajelor cu rulmeni 486
Aplicaii 488
-
ORGANE DE MAINI
438
-
LAGRE CU RULMENI
439
19.1. Consideraii generale.
Tendina de a nltura dezavantajele pe care le prezint lagrele cu alunecare i, n special, a pierderilor mari prin frecare, a dus la construcia lagrelor cu rulmeni, frecarea de alunecare fiind nlocuit cu frecarea de rostogolire, prin interpunerea ntre fusul arborelui i corpul lagrului a unui organ special denumit rulment. Rulmentul este partea principal a unui lagr cu rulmeni. Un rulment complet se compune din inelul interior (aiba de fus), inelul exterior (aiba de carcas), corpuri de rostogolire i colivia (fig. 19.1).
a
b Fig. 19.1
Inelele rulmentului transmit sarcinile prin intermediul corpurilor de rulare de la fus la carcas sau invers. La toi rulmenii prevzui cu inele, unul dintre acestea se monteaz pe fusul arborelui, iar cellalt n carcas. n unele cazuri, inelul montat
-
ORGANE DE MAINI
440
pe fus se rotete mpreun cu acesta, cellalt fiind fix n carcasa lagrului. n alte cazuri fenomenul este invers. Exist i cazuri cnd ambele inele sunt mobile, dar acestea sunt foarte rare n practic. Corpurile de rulare ale rulmentului transmit sarcinile de la un inel la cellalt i asigur micarea de rotaie relativ a elementelor lagrului. Avantajele lagrelor cu rulmeni constau n: pierderi prin frecare foarte mici, deci randament ridicat; capacitate de ncrcare foarte mare, pe unitatea de lungime, deci gabarit axial redus; consum de lubrifiant redus; ntreinere uoar; standardizare pe scar internaional, interschimbabilitate. Dezavantajele lagrelor cu rulmeni constau n: dimensiuni de gabarit mari n direcie radial; durat de funcionare redus n cazul vitezelor mari; comportare nesatisfctoare n cazul ocurilor i vibraiilor; necesitatea unei precizii de execuie ridicat i a unor condiii severe de montaj. Forma general a unui corp de rulare este elipsoid de rotaie din care deriv apoi formele cunoscute. Corpurile de rulare uzuale, n funcie de forma lor geometric se numesc: bile, cu form de sfer, role cilindrice, role conice, role butoiai, ace (cu form cilindric avnd diametrul sub 5mm i raportul ntre lungime i diametru de 4 10). Colivia rulmentului are rolul de a distana i centra corpurile de rulare ale rulmentului. Exist i construcii de rulmeni la care colivia lipsete, corpurile de rulare fiind montate liber ntre cele dou inele. n cazul n care dimensiunile de gabarit radiale sunt limitate, poate lipsi inelul interior sau ambele inele, cile de rulare fiind n acest caz suprafeele fusurilor i respectiv carcasei. Ansamblul lagrului cu rostogolire cuprinde pe lng rulment (rulmeni), fusul arborelui i carcasa i organe pentru fixarea axial a inelelor, precum i dispozitive de ungere i etanare.
19.2. Clasificarea rulmenilor
Clasificarea rulmenilor se face dup mai multe criterii. Cele mai importante sunt: a. Dup direcia sarcinii principale: - rulmeni radiali, destinai n special pentru a prelua sarcini radiale, cele care acioneaz perpendicular pe axa de rotaie a rulmentului; - rulmeni axiali, destinai pentru a prelua sarcini pur axiale; nu se poate face o distincie riguroas ntre aceste dou grupe, deoarece majoritatea rulmenilor radiali pot suporta i sarcini axiale, iar anumite construcii de rulmeni axiali pot suporta i sarcini radiale; - rulmeni radiali axiali, destinai a prelua simultan sarcini radiale i axiale (sarcini combinate) putnd predomina sarcinile radiale; - rulmeni axiali radiali, destinai a prelua n primul rand sarcini axiale dar pot suporta i sarcini radiale ntr-un procent mai mic.
-
LAGRE CU RULMENI
441
Direcia de preluare a sarcinilor dat de contactul corpurilor de rostogolire cu cle de rulare ale celor dou inele poate constitui un criteriu de caracterizare al tipului de rulment considerat mai sus. Astfel conform figurii 19.2, exist: - dac unghiul direciei de preluare a sarcinii cu perpendicular pe axa de rotaie a rulmentului, 00= , rulmentul este de tip radial; - dac 090= , rulmentul este axial; - dac este cuprins ntre 0 i 450, rulmentul este radial axial; - dac este cuprins ntre 450 i 900, rulmentul este axial radial. b. Dup forma corpurilor de rostogolire: - rulmeni cu bile, corpurile de rostogolire au form de sfer; - rulmeni cu role cilindrice, corpurile de rostogolire au form de cilindri, care la rndul lor, dup raportul ntre lungime i diametrul dw se impart n: - rulmeni cu role cilindrice scurte, cu dl ;
- rulmeni cu ace, =dl 4 10 i dw < 5mm.
- rulmeni cu role conice, corpurile de rostogolire avnd forma de conuri; - rulmeni cu role butoi, corpurile de rostogolire avnd forma de elipsoid de revoluie (butoi). Alte criterii de clasificare sunt: numrul rndurilor corpurilor de rulare forma alezajului, sistemul de fixare, construcia coliviei, clasa de precizie etc.
19.3. Materiale
Inelele i corpurile de rostogolire ale rulmenilor sunt supuse n timpul funcionrii la solicitri dinamice i la uzur. De aceea, materialul din care se construiesc trebuie s aib caliti mecanice superioare, structur uniform, compoziie chimic i caliti fizice constante. Dou categorii de oeluri s-au dovedit corespunztoare acestor condiii: oelurile aliate cu crom i oelurile de cementare. Oelurile aliate cu crom sunt considerate ca avnd cea mai veche tradiie n fabricarea de rulmeni. Indiferent de tipul oelului, duritatea minim acceptat este de 58 HRC. La noi n ar, STAS 1456 a stabilit dou mrci de oel: RUL 1 i RUL 2 cu compoziia chimic dat n tabelul 19.1.
Tabelul 19.1. Compoziia chimic a oelurilor pentru rulmeni, STAS 1456 Marca C
% Mn %
Si %
Cr %
S % max
P% Max
Ni %
Cu %
RUL 1 RUL 2
0.95 ... 1,10
0,95 ... 1,10
0,2 ... 0,45
0,9 ... 1,20
0,17...0,37 0,4 ... 0,65
1,3 ... 1,65
1,3 ... 1,65
0,020 0,020
0,027 0,027
0,30 0,30
0,25 0,25
-
ORGANE DE MAINI
442
Diferena dintre cele dou mrci de oel o constituie coninutul de mangan i siliciu. Creterea coninutului de mangan la marca RUL 2 mrete adncimea i viteza de clire, ceea ce face ca acest oel s fie utilizat pentru rulmeni mai mari. Rulmenii speciali folosii pentru condiii grele se realizeaz din oelurile RUL 1V i RUL 2V STAS 11250. Duritatea inelelor de rulmeni dup tratament se ncadreaz n limitele 623 HRC. Pentru rulmenii de uz general de dimensiuni mici, coliviile se execut din tabl ambutisat de oel carbon OL 34 sau OL 37 STAS 500/2. n cazul coliviilor executate din dou pri, cum este cazul majoritii rulmenilor radiali cu bile, asamblarea acestora se realizeaz prin nituire. Deasemeni pentru executarea coliviilor se folosete alama sau materialele plastice.
19.4. Alegerea tipului de rulment.
Fiecare tip de rulment are particularitile lui, care l fac adecvat pentru o anumit construcie a lagrului. Exist mai muli factori care intervin la alegerea lui, factori care implic anumite criterii importante la alegerea tipului de rulment. Spaiul disponibil. Dimensiunea cunoscut la alegerea rulmentului este alezajul lui, care rezult la proiectarea arborelui. Pentru diametre mici se folosesc rulmeni radiali cu bile iar pentru diametre mari, rulmeni cu role cilindrice, conice sau rulmeni oscilani cu role. Dac n direcie radial spaiul nu permite folosirea unor astfel de rulmeni, atunci se pot folosi rulmeni cu ace cu sau fr inel interior sau alt tip de rulment fr inelul interior sau exterior. La un spaiu axial limitat, se pot utiliza rulmeni radiali cu bile sau rulmeni cu role cilindrice (pentru sarcini radiale i combinate). ncrcarea. Mrimea sarcinii este hotrtoare pentru stabilirea mrimii rulmentului. La aceleai dimensiuni de gabarit, rulmenii cu role cilindrice suport sarcini mai mari dect rulmenii radiali cu bile. La sarcini mici i mijlocii, se utilizeaz rulmeni radiali cu bile, iar la sarcini mari i diametre mari numai rulmeni cu role. Direcia sarcinii. Rulmenii cu role cilindrice fr umeri la unul din inele (N sau NU) i rulmenii cu ace suport numai sarcin pur radial. Restul rulmenilor radiali suport i sarcin axial pe lng sarcin radial. Rulmenii axiali cu bile, cu role sau ace (cu simplu efect) suport numai sarcin pur axial i numai dintr-un singur sens. Rulmenii axiali cu dublu efect pot fi ncrcai din ambele sensuri. Rulmenii axiali - oscilani cu role suport sarcin combinat (radial ntr-o anumit proporie). La sarcin combinat, se utilizeaz de obicei, rulmeni radiali-axiali cu bile pe un rnd sau pe dou rnduri i rulmeni radiali-axiali cu role conice. De asemenea, sarcina combinat este suportat i de rulmenii oscilani cu bile sau cu role i de rulmenii cu role cilindrice n construcie NJ, NUP i NJ + HJ. n figura 19.2 sunt prezentate posibilitile de preluare a sarcinilor de ctre rulmeni.
-
LAGRE CU RULMENI
443
Dac predomin sarcina axial, se va utiliza rulmentul radial-axial cu patru puncte de contact sau rulmentul axial-oscilant cu role. Dac sensul sarcinii axiale se schimb, se monteaz doi rulmeni n acelai lagr n montaj X sau O. Pentru o sarcin axial mare, se poate monta un rulment axial pe lng un rulment axial pe lng un rulment radial n acelai lagr. Abaterea de la aliniament. Dac sub sarcin, arborele sufer o ncovoiere sau prelucrarea alezajului n carcas nu se face din aceeai prindere, atunci se vor utiliza rulmeni oscilani cu bile sau cu role sau rulmeni axial-oscilani cu role. Aceeai rulmeni se vor folosi i atunci cnd distana ntre lagre este mare. Valoarea maxim a unghiului de nclinare pentru fiecare rulment care permite o compensare a erorilor de aliniament este dat n prefaa tabelelor cu rulmeni [23], sau se poate lua din tabelul 19.2 [7, 8, 25].
=90
a b c d e
Fig. 19.2
Precizia de rotire. Rulmenii radiali cu bile pe un rnd, rulmenii radiali-axiali cu bile pe un rnd i rulmenii cu role cilindrice pe dou rnduri, se execut i n clase de precizie ridicat. n funcie de abaterile dimensionale i de precizia de rotire, prin STAS 4207 se stabilesc cinci clase de precizie pentru rulmeni: - clasa de precizie PO cu tolerane considerate normale; - clasa de precizie P6 cu tolerane mai strnse dect cele din clasa PO; - clasa de precizie P5 cu tolerane mai strnse dect cele din clasa P6; - clasa de precizie P4 cu tolerane mai strnse dect cele din clasa P5; - clasa de precizie P2 cu tolerane mai strnse dect cele din clasa P4; n clasa de precizie PO se execut, n general, toi rulmenii; n clasele de precizie superioare se execut unii rulmeni speciali. n unele cataloage de rulmeni, clasa de precizie a fiecrei tipo-dimensiuni de rulment, este indicat printr-un semn care figureaz n dreapta simbolului: - pentru rulmeni din clasa I, recomandai a fi folosii cu precdere;
-
ORGANE DE MAINI
444
- pentru rulmeni din clasa a II-a, care pot fi utilizai numai atunci cnd, din motive bine justificate tehnic, nu se pot utiliza rulmeni din clasa de utilizare I; - pentru rulmeni din clasa a III-a, care sunt recomandai i pot fi utilizai numai atunci cnd nu se pot utiliza rulmeni din clasele I sau II. Rulmenii care nu sunt ncadrai n aceste clase de utilizare (nu au nici un semn suplimentar lng simbol) pot fi utilizai n cazuri cu totul excepionale. Deplasarea axial. n general, lagrele unui arbore au un rulment conductor i unul liber (sau mai puin ncrcat). Rulmentul liber permite dilatarea, n direcie axial, a arborelui fa de carcas. Ca rulment liber, cel mai adecvat este rulmentul cu role cilindrice n construcie N, NU sau rulmentul cu ace. Dac se utilizeaz un alt tip de rulment, atunci unul din inelele acestuia s fie montat cu ajustaj intermediar.
Tabelul 19.2. Unghiurile de nclinare admise pentru diferite tipuri de rulmeni Tipul rulmentului Unghiul de
nclinare admis Rulmeni radiali, oscilani, cu bile 40
Rulmeni radiali, oscilani, cu role pe un rnd 40 Rulmeni radiali, oscilani, cu role pe dou rnduri 0,50 Rulmeni axiali, oscilani, cu role (ajustaj k5/J6) 30 Rulmeni radiali, cu bile, cu joc C3 (ajustaj k5/J6) 12' Rulmeni radiali, cu bile, cu joc C4 (ajustaj k5/J6) 16'
Rulmeni radiali cu role cilindrice, de construcie N i NU seriile 10, 2, 3 i 4
4' Rulmeni radiali cu role cilindrice, de alte construcii sau serii 2'
Rulmeni radiali-axiali cu role conice 2'
Alte cerine funcionale care se cer la alegerea tipului de rulment sunt: turaia, nivelul de vibraii, rigiditatea, montarea, demontarea. n construcia de rulmeni jocurile iniiale sunt normalizate i mprite pe grupe de jocuri. Exist ase grupe de jocuri, notate dup cum urmeaz: C1 - joc mai mic dect C2; C2 - joc mai mic dect cel normal; C0 - joc normal (pentru rulmeni de uz general); C3 - joc mai mic dect cel normal; C4 - joc mai mic dect C3; C5 - joc mai mic dect C4; O sintez a comportrii principalelor tipuri de rulmeni fa de cele mai importante cerine funcionale este dat n tabelul 19.3.
-
LAGRE CU RULMENI
445
Tabelul 19.3. Caracteristicile funcionale principale ale rulmenilor Tipul Factorii caracteristici funcionali
rulmentului Capacitatea de ncrcare Turaia Compensarea abaterilor
Rezistena la momente
Radial Axial Combinat de aliniere de rsturnare
Roment radial cu bile pe un rnd, cu cale de
rulare adnc
B B B FB S S
Rulment radial-axial cu bile pe un rnd
B FB FB FB N N
Rulment radial-axial cu bile pe dou
rnduri
FB B B S S FB
Rulment radial-oscilant cu bile
S N B S FB N
Rulment axial cu bile N FB N S S N Rulment radial cu
role cilindrice FB N N B S N
Rulment radial cu ace FB N N S N FB Rulment radial-axial
cu role conice FB S FB B S N
Rulment radial-oscilant cu role butoi
FB S S S FB N
19.5. Simbolizarea rulmenilor
Rulmenii se noteaz prescurtat prin simboluri, care se folosesc n desenele tehnice i n literature tehnic. ISO a stabilit iruri de valori pentru dimensiunile de gabarit ale rulmenilor, denumite dimensiuni de legtur exterioar deoarece ele se refer la suprafeele prin intermediul crora ei se asambleaz cu celelalte piese. n STAS 1679 se prevede simbolizarea rulmenilor care are ca scop notarea codificat i corespunde simbolizrii DIN. Dimensiunile au fost sistematizate n serii de diametre i serii de limi.
Prin definiie, rulmenii dintr-o anumit serie de diametre, cu acelai diametru interior, au acelai diametru exterior. n cadrul fiecrei serii de diametre se gsesc rulmeni de limi diferite. Combinaia dintre seria de diametre i seria de limi d natere seriilor de dimensiuni. Prin simbolizare se precizeaz:
a. Mrimea rulmentului caracterizat prin diametrul interior al rulmentului; b. Seria rulmentului care la rulmenii de aceeai construcie i diametru interior, depinde de diametrul exterior i de limea rulmentului;
Simbolul unui rulment cuprinde dou pri distincte: simbolul de baz i simbolurile auxiliare.
-
ORGANE DE MAINI
446
Simbolul de baz se separ de grupa simbolurilor suplimentare pe care o precede, printr-un interval de un semn.
Simbolul de baz cuprinde: simbolul seriei de rulmeni i simbolul alezajului rulmentului.
Simbolul seriei de rulmeni este format din simbolul tipului rulmentului i simbolul seriei de dimensiuni. Simbolul tipului rulmentului este format dintr-o cifr sau dintr-una sau mai multe litere (tabelul 19.4). Seria de dimensiuni se simbolizeaz cu dou cifre, n conformitate cu simbolurile seriilor de dimensiuni ISO din STAS 5919, 5975, 6112 i 6189, unde prima cifr este simbolul seriei de limi iar cea de-a doua simbolul seriei de diametre exterioare (fig. 19.3). Fa de aceste reguli se stabilesc urmtoarele excepii: 1. Dac notaia seriei de dimensiuni ncepe cu cifra zero, aceast cifr nu se nscrie n simbolul seriei de rulmeni, n afar de rulmenii radiali oscilani cu role butoi i rulmenii radiali axiali cu role conice.
Exemple: - Seria de rulmeni radiali cu bile din seria de dimensiuni 03 are simbolul:
simbolul tipului de rulment - 6 i 3 - simbolul seriei de dimensiuni - Seria de rulmeni radiali axiali cu role conice, din seria de dimensiuni 03 are simbolul 303; 2. Seria de dimensiuni cu simbolul 10 se noteaz n simbolul seriei de rulmeni radiali cu bile prin cifra 0. Exemplu:
- Seria de rulmeni radiali cu bile, din seria de dimensiuni 10, are simbolul 60. 3. Seria de dimensiuni cu simbolul 00 se noteaz n simbolul seriei de rulmeni prin cifra 1 adugat n faa simbolului tipului i cu cifra 0 adugat dup acest simbol. Exemplu: 160. 4. Simbolul rulmenilor de tip E sau Bo nu cuprinde simbolul seriei de dimensiuni. b. Simbolul alezajului rulmentului. Alezajul rulmentului se noteaz n simbolul rulmentului imediat dup simbolul seriei de dimensiuni, fiind ultimele dou cifre ale simbolului, astfel: - Simbolul alezajelor cu diametrul pn la 9 mm inclusiv este o cifr care reprezint diametrul n mm. Exemplu: rulmentul radial cu bile din seria de dimensiuni 02 cu diametrul interior de 7 mm se simbolizeaz cu simbolul 627. - Simbolurile alezajelor cu diametrul interior cuprins ntre 10 i 17 inclusiv sunt: 00, 01, 02 i 03 corespunztor diametrului interior 10 mm, 12 mm, 15 mm, respectiv 17 mm. Exemplu: rulmentul radial cu bile, din seria de dimensiuni 02, cu diametrul interior de 15 mm, se simbolizeaz 6202.
-
LAGRE CU RULMENI
447
- Simbolurile alezajelor cu diametrul cuprins ntre 20 i 495 mm inclusiv, este format din dou cifre obinute prin mprirea la 5 a mrimii diametrului, exprimat n mm. Exemplu: rulment radial cu bile, din seria 03, cu diametrul interior de 25 mm, se simbolizeaz 6305. - Simbolul alezajelor cu diametrul mai mare de 495 mm este un numr care reprezint diametrul n mm i se desparte de simbolul seriei printr-o linie oblic. Exemplu: rulmentul axial oscilant cu role butoi, din seria de dimensiuni 92, cu diametrul interior de 580 mm, se simbolizeaz 292/580. Simbolurile suplimentare se vor indica atunci cnd, caracteristicile care sunt definite de simboluri sunt cerute de condiiile de funcionare i montare. Dintre aceste simboluri se amintesc:
Simboluri referitoare la caracteristici speciale constructive. Aceste caracteristici i simbolurile respective sunt:
K pentru rulment radial cu alezaj conic; P rulment cu dou rnduri de corpuri de rostogolire i cu inelul exterior din
dou pri; V rulment fr colivie; N rulment radial cu canal pentru inel de oprire la inelul exterior; D rulment cu dou rnduri de corpuri de rostogolire, cu inelul interior din
dou pri. b. Simboluri referitoare la modul de etanare a rulmentului. Diferitele moduri
de etanare se simbolizeaz prin: RS rulment cu aib de etanare pe o parte; 2RS rulment cu aib de etanare pe ambele pri; Z rulment cu aib de protecie pe o parte; 2Z rulment cu aib de protecie pe ambele pri; RSN rulment cu aib de etanare pe o parte i canal pentru inelul de oprire
pe cealalt parte etc. c. Simboluri referitoare la poziia reciproc a rulmenilor perechi: WT montaj tandem; WB montaj spate n spate; WF montaj fa n fa. d. Simboluri referitoare la clasa de precizie. Clasa de precizie se simbolizeaz
cu: PO clasa de precizie cu tolerane considerate normale (nu se include n simbolul rulmentului); P6 (6206 P6), P5, P4, n ordinea toleranelor mai strnse dect cele anterioare.
-
ORGANE DE MAINI
448
B
10
0302
0012
13
2022
23
3032
33
023
1 2 3
d
D
0
Fig. 19.3
19.6. Montaje cu rulmeni.
Un montaj cu rulmeni trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: - s realizeze fixarea radial i axial, n ambele sensuri, a arborelui;
- s nu introduc fore suplimentare n rulmeni, atunci cnd arborele se dilat termic i/sau se ncovoaie sub aciunea forelor exterioare. Montajele cu rulmeni se realizeaz dup una din cele dou scheme de montare a rulmenilor: cu fixarea axial a arborelui, n ambele sensuri, ntr-un singur lagr (fig. 19.4), cellalt lagr fiind mobil n direcie axial i cu fixarea axial a arborelui n ambele lagre, fiecare lagr asigurnd fixarea axial n cte un sens (fig. 19.5). Prima variant permite dilataii termice mari ale arborelui i ncovoierea arborelui n limitele admise de rulmenii folosii. Este recomandat pentru arbori lungi, cnd sunt posibile erori de execuie i de montaj, pentru arbori care lucreaz la temperaturi ridicate i n cazul arborilor sprijinii pe mai multe lagre. De asemenea este recomandat ca lagrul care asigur fixarea axial a arborelui s aib cea mai mic ncrcare radial. Pentru preluarea solicitrilor care apar ca urmare al deplasarii axiale, n ambele sensuri, se recomand folosirea unui rulment radial cu bile, cu role cilindrice tip NUP sau a rulmenilor radiali-oscilani cu bile sau cu role. Varianta a doua se recomand n cazul arborilor scuri cu deformaii termice neglijabile. Montajul din fig. 19.5 a, realizat cu rulmeni radiali-axiali, este numit montaj n X , la care distana dintre centrele de presiune este mai mic dect distana dintre centrele corpurilor de rostogolire ale rulmenilor. Montajul din fig. 19.5 b, se recomand pentru arbori scuri i rigizi i care permit dilataii mici ale arborelui. Conform acestei scheme, rulmenii radiali-axiali se monteaz n O, montaj caracterizat printr-o distan mai mare ntre punctele de aplicaie ale reaciunilor dect distana dintre centrele corpurilor de rostogolire ale rulmenilor i de aceea se recomand n cazul unor restricii n direcie axial.
-
LAGRE CU RULMENI
449
Fig. 19.4.
Montajul rulmenilor n X se recomand n cazul arborilor scuri, cu deformaii termice neglijabile i deformaii de ncovoiere n limite nu prea mari (cu excepia rulmenilor oscilani).
a
-
ORGANE DE MAINI
450
b
Fig. 19.5.
Tipurile de rulmeni care se utilizeaz pentru cele dou scheme de montaj trebuie s rspund, individual sau n combinaie, cerinelor fixrii axiale. Astfel pentru prima variant de montaj se folosesc n funcie de mrimea sarcinilor radiale i axiale rulmeni radiali cu bile, cu role cilindrice de tip NUP sau NJ, rulmeni oscilani, doi rulmeni radiali axiali cu bile sau role conice (montaj n X sau O). Pentru cea de-a doua variant se folosesc rulmeni radiali-axiali, n funcie de tipul i mrimea sarcinilor care acioneaz n lagre. Fixarea axial a rulmenilor depinde de mrimea sarcinilor axiale care solicit rulmentul i inelul care se fixeaz. n absena forelor axiale, pentru fixarea rulmentului n direcie axial este suficient ajustajul cu strngere dintre inelul respectiv i piesa conjugat (fusul arborelui sau carcasa). n celelate cazuri, este necesar fixarea axial a inelelor rulmentului cu ajutorul unor piese suplimentare, ntr-un sens sau n ambele sensuri, n funcie de tipul montajului folosit.
Fig. 19.6.
-
LAGRE CU RULMENI
451
Fig. 19.7.
Fixarea axial a inelului interior, ntr-un sens, se obine cu ajutorul unui umr de sprijin, executat pe arbore, sau cu o buc distanier montat ntre inel i o alt pies de pe arbore. n partea opus umrului de sprijin, fixarea axial se poate realiza, dac este necesar, cu un inel elastic de rezemare pentru arbori (fig. 19.6, a), cu o piuli canelat (fig. 19.6, b), mai rar crenelat (fig. 19.6, c), cu plcu de fixare i urub (fig. 19.6, d) sau cu uruburi (fig. 19.6, e).
Fig. 19.8.
Inelele exterioare ale rulmenilor se fixeaz axial, ntr-un sens, cu ajutorul capacelor de nchidere (fig. 19.7 a i b), sau cu inele filetate, nurubaten carcas (fig. 19.7, c) sau n capacul de nchidere (fig. 19.7, d). n sens opus, fixarea axial se poate realize cu ajutorul unui umr de sprijin executat n carcas (fig. 19.8, a) sau n buca rulmentului (fig. 19.8, b), cu ajutorul unui inel de oprire (fig. 19.8, c) pentru carcase cu plan de separaie sau cu inel elastic de rezemare pentru alezaje (fig. 19.8, d) n cazul carcaselor fr plan de separaie.
-
ORGANE DE MAINI
452
Pentru fixarea axial, n ambele sensuri, se pot folosi rulmeni cu canal pe inelul exterior (fig. 19.9, a). Rulmenii cu role cilindrice de tip N sau NU, folosii n lagrele intermediare, se pot fixa axial, n ambele sensuri (inelul exterior), cu ajutorul inelelor elastice de rezemare pentru alezaje (fig. 19.9, b).
a b Fig. 19.9.
-
LAGRE CU RULMENI
453
Tabelul 19.4. Simbolurile seriilor de rulmeni (STAS 1679, DIN 623 T1) Nr. crt.
Tipul rulmentului STAS, DIN
Simbolul de baz Schema constructiv
0 1 2 3 4 5 1 Rulment radial-axial cu
bile le dou rnduri STAS 3041 DIN 628 T1
0 0
32 33
32 33
2 Rulment oscilant cu bile STAS 6846 DIN 630 T1
1 1 1 1 1
02 03 10 22 23
12 13 10 22 23
3 Rulment oscilant cu bile cu inelul interior lat
DIN 630 T2
2 3
112 113
4 Rulment oscilant cu bile cu buc de fixare
DIN 630 T2
1 1
115 116
5 Rulment oscilant cu role butoi
STAS 11219 DIN 635 T1
2 2 2
02 03 04
202 203 204
6 Rulment oscilant cu role butoi pe dou rnduri
STAS 3918 DIN 635 T2
2 2 2 2 2 2 2 2
30 40 31 41 22 32 03 23
230 240 231 241 222 232 213 223
7 Rulment axial cu role butoi
STAS 7651 DIN 728 T1
2 2 2
92 93 94
292 293 294
-
ORGANE DE MAINI
454
0 1 2 3 4 5 8 Rulment radial-axial cu
role conice pe un rnd STAS 3920
DIN 720
3 3 3 3 3 3 3 3 3
20 30 31 32 02 03 13 22 23
320 330 331 332 302 303 313 322 323
9 Rulment radial cu bile pe dou rnduri
STAS 11952 DIN 625 T3
4 22 42
10 Rulment axial cu bile cu simplu efect STAS 3921
DIN 711
5 5 5 5 5 5 5
11 12 13 14 2 3 4
511 512 513 514 532 533 534
11 Rulment axial cu bile cu dublu efect STAS 3922
DIN 715
5 5 5 5 5 5
22 23 24 2 3 4
522 523 524 542 543 544
12 Rulment radial cu bile pe un rnd STAS 3041 DIN 625 T1
6 6 6 6
00 02 03 04 10 18 19
160 62 63 64 60
618 619
13 Rulment radial-axial cu bile pe un rnd STAS 7416/1 DIN 628 T1
7 02 03
72 73
173
-
LAGRE CU RULMENI
455
0 1 2 3 4 5 14 Rulment axial cu role
cilindrice STAS 11220
DIN 722
8 11 12
811 812
15 Rulment radial cu role cilindrice pe un rnd
STAS 3043 DIN 5412 T1
- fr umeri la inelul exterior
- fr un umr la inelul interior
- fr un umr la inelul interior i cu aib la
inelul interior
- fr umeri la inelul interior
- cu aib lateral la inelul interior
N N
NJ
NJP
NU
NUP
02 03
02 03 04 22 23
02 10 23
02 03 04 10 22 23
02 03 04 22 23
N2 N3
NJ2 NJ3 NJ4
NJ22 NJ23
NJP2 NJP10 NJP23
NU2 NU3 NU4
NU10 NU22 NU23
NUP2 NUP3 NUP4 NUP2
2 NUP2
3
-
ORGANE DE MAINI
456
0 1 2 3 4 5 16 Rulment radial cu role
cilindrice pe dou rnduri, STAS 6190
DIN 5412 T4 - fr umeri la inelul
exterior
- fr umeri la inelul interior
NN
NNU
30
49
NN30
NNU49
17 Rulment radial cu ace STAS 7016/1
DIN 617 - colivie cu ace
STAS 7417
NA
RNA
48 49
48 49
NA48 NA49
RNA48 RNA49
18 Rulment radial-axial cu contact n patru puncte cu
inelul interior din dou buci
STAS 7416 DIN 628 T1
- inel exterior din dou buci
QJ
UK UL UM
02 03
20 02 03
QJ2 QJ3
UK UL UM
19 Rulment radial cu bile pe un rnd demontabil tip
magneto STAS 7714
DIN 615
E Bo L M
E Bo L M
-
LAGRE CU RULMENI
457
19.7. Calculul rulmenilor rotitori, care funcioneaz la sarcin i turaie constante (n>>>>10 rot/min).
Sarcinile care ncarc de regul rulmenii au valori mult mai mici dect cele care ar putea produce ruperea unuia dintre elementele componente ale acestora. n practic, rulmenii se aleg astfel nct n condiiile de exploatare s funcioneze un timp destul de mare nainte de a se deteriora prin distrugerea suprafeelor de contact cile de rulare ns niciodat prin spargere. Distrugerea suprafeelor de contact a rulmenilor se poate produce din diferite cauze i anume: uzura datorat frecrilor, impuritilor cu caracter mai mult sau mai puin abraziv, execuia necorespunztoare a fusului sau alezajului n carcas, montarea defectuoas etc. Toate acestea sunt evitabile iar efectele lor nu pot fi prinse n calcul. Experimental s-a constatat c rulmenii de aceeai tipodimensiune ncercai n condiii absolut identice, au durate de funcionare foarte diferite, ca urmare a diferenelor dimensionale, macro i microgeometrice ale inelelor i corpurilor de rostogolire i a diferenelor dintre caracteristicile mecanice ale materialului. n cazul contactelor cu rostogolire, sarcina deplasndu-se, un punct din materialul corpurilor aflate n contact este supus unor tensiuni variabile care genereaz fenomenul de oboseal de contact. Pentru stabilirea unor relaii de calcul a durabilitii rulmenilor din punct de vedere al rezistenei la oboseala de contact a materialului a fost necesar definirea unor ipoteze privind tensiunile decisive n apariia i evoluia acestui fenomen. Ipoteza care consider ca tensiune decisiv tensiunea tangenial ortogonal maxim a fost emis de suedezii G. Lundberg i A. Palmgren. Aceast ipotez a fost adoptat la nceput de firma S. K. F. i apoi preluat de I. S. O., A. F. B. M. A. i A. S. A. Durabilitatea rulmenilor se exprim prin numrul de rotaii sau numrul de ore de funcionare sub sarcin la turaie constant dat, efectuate de un rulment pn la apariia primelor semne de oboseal a materialului la unul dintre inele sau corpuri de rostogolire. La ncercarea unui lot de rulmeni aparent identici, se constat c durabilitatea lor variaz n limite largi (fig. 19.10, a). Se definete durabilitatea de baz a unui lot de rulmeni aparent identici, numrul de rotaii sau ore de funcionare, sub sarcin la o turaie constant dat, efectuate sau depite de 90% din rulmenii lotului supus ncercrilor, fr s apar semne de oboseal a materialului. Se noteaz cu L10. Se observ c jumtate din rulmenii lotului ncercat pot atinge o durabilitate de 5 ori mai mare dect cea a lotului, iar 10% o durabilitate de 14 15 ori mai mare. La ncrcarea unor loturi de rulmeni identici, cu sarcini Pi (constante ca mrime i direcie pe durata ncercrii), se constat o dependen a durabilitii de baz cu sarcina de forma (fig. 19.10, b)
CconstLPLPLP piipp
==== ......
11
22
1
11 (19.1)
-
ORGANE DE MAINI
458
unde: p este un exponent, (p=3, pentru rulmeni cu bile i p=10/3 pentru rulmeni cu role). Forma general a acestei relaii este
pPLC1
10= (19.2) n relaia (19.2) C este capacitatea de ncrcare dinamic de baz.
a b Fig. 19.10.
Capacitatea de ncrcare dinamic de baz reprezint sarcina pur radial - n cazul rulmenilor radiali - sau pur axial - n cazul rulmenilor axiali - de valoare i direcie constante, care, acionnd asupra rulmentului i asigur durabilitatea de baz de un milion de rotaii, inelul interior fiind rotitor i cel exterior fix. Cunoscnd sarcina P care ncarc rulmentul, turaia n a inelului interior i durata de funcionare Lh, rulmentul se calculeaz dup capacitatea de ncrcare dinamic, cu relaia log10 cata
p CLPC = , (19.3) unde
610 1060 hnLL = . (19.4)
Pentru un rulment cu capacitatea de ncrcare C=Ccatalog, al crui inel rotitor are turaia n i este ncrcat cu o sarcin P, calculul se efectueaz dup criteriul durabilitii:
pcata
PC
L
=
log10 , (19.5)
i
hdath Ln
LL =60
10 106
. (19.6)
-
LAGRE CU RULMENI
459
n cazul rulmenilor ncrcai cu fore combinate, radiale i axiale, fora P se nlocuiete cu o sarcin dinamic echivalent (STAS 7160). Sarcina dinamic echivalent reprezint sarcina pur radial pentru rulmenii radiali i radiali-axiali, sau pur axial pentru rulmenii axiali, de valoare i direcie constante, sub aciunea creia un rulment cu inelul interior rotitor, atinge aceeai durabilitate ca i n condiiile reale de ncrcare i funcionale. Pentru determinarea sarcinii dinamice echivalente, se reduce problema la una cunoscut: sarcin pur radial sau pur axial de valoare i direcie constant, pentru care se poate aplica relaia (19.3) i, din cataloage, se poate alege rulmentul innd seama de capacitatea dinamic determinat.
Fig. 19.11.
n diagrama experimental din figura 19.11 s-a prezentat cazul de ncrcare a unui rulment simultan cu o for radial Fr i una axial total ce revine lagrului Fa (a nu se confunda cu fora axial din angrenaj) avnd rezultanta F. Curba din figur reprezint locul geometric al poziiilor extremitii forei F pentru care se atinge aceeai durabilitate. Pentru obinerea unei relaii simple ntre sarcina dinamic achivalent i componentele Fr i Fa ale forei F, s-a aproximat curba C cu dou drepte 1-2 i 2-3 care se intersecteaz n punctul D, determinat de unghiul 2. Relaiile depind de faptul dac unghiul format de rezultanta F cu o perpendicular pe axa rulmentului este 2. n cataloagele de rulmeni, acest unghi este implicat printr-o mrime e, astfel c situaiile de mai sus se vor exprima astfel:
a. etgFF
r
a = (19.7) Aceast zon se caracterizeaz prin fore axiale mici, comparative cu cele radiale, astfel nct la calculul rulmentului, sarcina dinamic echivalent este P = Fr (19.8)
-
ORGANE DE MAINI
460
b. etgFF
r
a >= (19.9) n acest caz forele axiale sunt mari comparativ cu cele radiale, deci ar YFXFP += (19.10) unde X (coeficientul forei radiale) i Y (coeficientul forei axiale) se dau n tabelele de rulmeni din catalog sau din STAS 7160 (v. tabelul 19.5). Pentru a se ine seama de faptul dac se rotete inelul interior sau cel exterior, relaia (19.10) are forma general ar YFXVFP += (19.11) unde V este coeficientul de rotaie: V=1, dac inelul interior este rotativ iar cel exterior fix; V=1,2, dac se rotete inelul exterior, iar cel interior este fix. innd seama de mai muli factori care influeneaz funcionarea unui rulment din ansamblul n care este folosit, se corecteaz sarcina dinamic echivalent, relaia (19.11) devenind )( arp YFVXFfP += (19.12) factorul de corecie fiind f f f f f fp z d v s t= 1 . (19.13) unde: fz este un factor suplimentar (tabelul 19.6), fd - factor de regim (tabelul 19.7), fv - factor suplimentar dat de modul de antrenare (tabelul 19.8), fs - factor de oc (tabelul 19.9) i ft - factor de temperatur (tabelul 19.10). La lagrele cu un rulment
C Ccata= log . (19.14) La lagrele cu doi sau mai muli rulmeni (i) montai ntr-un lagr n X, O sau n tandem (fig. 19.5), capacitatea lagrului este - contact punctual: C i Ccata= 0 7, log (19.15) - contact liniar: C i Ccata=
79 log (19.16)
Tabelul 19.6. Factorul suplimentar fz [3] Precizia danturii fz
Roi dinate de precizie (abaterea de divizare i form < 0,02mm) 1,05 ...1,1
Roi dinate obinuite 1,1 ...1,3
Tabelul 19.8. Factorul suplimentar dat de felul antrenrii, fv [3] Felul antrenrii fv
Curele trapezoidale 2... 2,5 Curele din piele cu rol de ntindere 2,5 ... 3,5
Curele textile 2 ... 3 Lan 1,1 ... 1,3
-
LAGRE CU RULMENI
461
Tabelul 19.7. Factorul de regim fd. [3] Felul ncrcrii fd
Maini electrice, turbine 1 ...1,1 Motoare de traciune 1,1 ...1,2
Transportoare cu band, pompe centrifuge 1 ...1,2 Turbocompresoare 1 ...1,25
Ascensoare, macarale 1,2 ...1,3 Mijloace de transport minier 1,5 ...1,8
Compresoare cu piston 1,2 ...1,5 Transportor vibrator 1,5 ... 2,5
Mori cu bile 1,5 ...1,7 Malaxoare 1,1 ...1,2
Concasoare, mori cu ciocan 1,5 ... 2 Excavatoare 1,5 ... 2,5
Mori cu valuri, instalaii de foraj 1,8 ... 2,2 Maini pentru industria lemnului 1,1 ...1,3
Ciocane de forj, ghilotine, tane, prese 1,3 ... 2 Maini-unelte pentru metale 1,4 ... 1,6
Laminoare de tabl 2 ... 4
Tabelul 19.9. Factorul de oc, fs [3] Felul autovehicolului fs
Motociclete, autoturisme 1,3 Autocamioane pn la 1,5t 1,1 Autocamioane peste 1,5t 1,5 ... 1,6
Tractoare 1,5 ... 1,7 Autocamioane pentru orice teren 1,5 ... 1,8
Vehicule cu arcuri pentru ci ferate 1,3 Autovehicule cu pneuri pline 1,7
Tabelul 19.10. Factorul de temperatur, ft [3] to C ft
-
ORGANE DE MAINI
462
Tabelul 19.5. Valorile coeficienilor X i Y Nr crt
Tipul rulmentului
o
a
CF
e
Rulmeni pe un rnd
eFF
r
a eFF
r
a >
X1 Y1 X2 Y2
Rulmeni pe dou rnduri
FF
ea
r
FF
ea
r
X1 Y1 X2 Y2 0 1 2 3 4 5 6 1 Rulmeni radiali inclusiv
rulmeni n tandem
Montaj n pereche n X sau O
0,014 0,19 0,028 0,22 0,056 0,26 0,084 0,28 0,11 0,30 0,17 0,34 0,28 0,38 0,42 0,42 0,56 0,44 0,03 0,36 0,10 0,40 0,25 0,44
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
0,56 2,3 0,56 1,99 0,56 1,71 0,56 1,55 0,56 1,45 0,56 1,31 0,56 1,15 0,56 1,04 0,56 1,00
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 2 1 1,55 1 1,3
0,56 2,3 0,56 1,99 0,56 1,71 0,56 1,55 0,56 1,45 0,56 1,31 0,56 1,15 0,56 1,04 0,56 1,00 0,75 2,8 0,75 2,2 0,75 1,85
2 Rulmeni radiali-axiali cu bile pe un rnd: seria 72B i 73B (=40o) - un rulment sau doi montai n tandem: - doi rulmeni montai n X sau O: seria 70C i 72C (=15o) - unul sau mai muli rulmeni montai n tandem:
seriile 719E, 70E, 72E (=25o) - un rulment - doi rulmeni n X sau O
1,14
1,14
0,025 0,40 0,04 0,42 0,07 0,44 0,13 0,48 0,25 0,53 0,50 0,56
0,68 0,68
1 0
1 0,55
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
1 0
0,35 0,57
0,57 0,93
0,44 1,42 0,44 1,36 0,44 1,27 0,44 1,16 0,44 1,05 0,44 1,0
0,41 0,87
1 0
1 0,55
1 1,6 1 1,5 1 1,4 1 1,3 1 1,2 1 1,2
1 0,92
0,35 0,57
0,57 0,93
0,72 2,3 0,72 2,2 0,72 2,1 0,72 1,9 0,72 1,7 0,72 1,6
0,67 1,41 3 Rulmeni radiali cu role:
- pe un rnd; - pe dou rnduri
0,5 0,5
1 0
1 0
1 0 1 0
1 0 0,92 0,53
4 Rulmeni radiali-axiali cu role conice: 30302, 30303, 32303. 30304, 30305, 32304, 32305. 30306, 30307, 32306, 32307. 30203, 30204, 33205..33208, 30308....30324. 30205..30208, 32206..32208, 33109, 33111. 30209, 32009, 32211..32213, 32209, 33209..33213, 32011, 30212, 33113.
0,28 0,30 0,31
0,35
0,37
0,40
1 0 1 0 1 0
1 0
1 0
1 0
0,4 2,1 0,4 2 0,4 1,9
0,4 1,7
0,4 1,6
0,4 1,5
-
LAGRE CU RULMENI
463
32005, 32006, 30210, 32210, 32010, 32012, 32014, 32016, 32018, 32022, 32026, 32044, 30214..30230, 33215..33217, 3221432230. 32013, 32015, 32020, 32024 3202832032. 32019, 32034, 32038. 31305...31319.
0,43
0,46 0,44 0,83
1 0
1 0 1 0 1 0
0,4 1,4
0,4 1,3 0,4 0,4 1,35 0,72
5 Rulmeni radiali-axiali cu bile pe dou rnduri: - seriile 32 i 33; - seriile 33D.
0,95 1,33
1 0,66 1 0,47
0,6 1,07 0,54 0,89
6 Rulmeni radiali-axiali cu contact n patru puncte
0,95
1 0,66
0,6 1,07
7 Rulmeni radiali cu ace 1 0 8 Rulmeni axiali cu bile pe
un rnd
0 1
9 Rulmeni axiali cu role cilindrice
0 1
10 Rulmeni axiali-oscilani cu role butoi asimetrice
1,2 1
11 Rulmeni radiali-oscilani cu role butoi pe dou rnduri: 22215..22217,23024, 23028.. 23032. 22214, 22218, 23022, 23026, 23034. 22210..22213, 22220, 22219, 23036. 22209, 2222622232, 22236.. .22240, 22222, 22224, 22208, 23124....23128, 22234. 23120, 23122, 24024, 2402824032,
23130....23136. 22207, 23218, 24026, 24038, 23138, 23140, 22206, 22317, 23220, 23222, 23226, 23228, 24024, 24034, 22334, 24040. 22205,2231322316, 22318... 22332, 23224, 24126..24128, 23230..23240, 22336. 22308..22312, 24122, 24124. 24130, 24134, 24136,24132.
0,22
0,23
0,24
0,26
0,25 0,28 0,27
0,30
0,31
0,33
0,35
0,37 0,40
1 3
1 3
1 2,8
1 2,6
1 2,7 1 2,5 1 2,4
1 2,3
1 2,2
1 2,0
1 1,9
1 1,8 1 1,7
0,67 4,6
0,67 4,4
0,67 4,2
0,67 3,9
0,67 4,0 0,67 3,7 0,67 3,6
0,67 3,4
0,67 3,3
0,67 3,0
0,67 2,9
0,67 2,7 0,67 2,5
n cazul prezenei unei fore axiale exterioare Ka care acioneaz pe direcia axei arborelui, este necesar s se determine sensul forei i rulmentul asupra cruia acioneaz. n consecin, rulmenii vor fi supui la sarcini axiale diferite. n tabelul 19.11 sunt prezentate relaiile de calcul pentru toate posibilitile
-
ORGANE DE MAINI
464
de ncrcare la un arbore susinut pe doi rulmeni n montaj X sau O pentru forele axiale din relaia de calcul a sarcinii dinamice echivalente.
Tabelul 19.11. Expresiile forelor axiale din lagre pentru fore combinate. Rulmeni cu role
KaKa
BAAB
rAF rBFrAFrBF
Cazuri posibile Fora axial total din lagrul A Fora axial total din lagrul B
B
rB
A
rA
YF
YF
B
rBaaA Y
FKF 5,0+= B
rBaB Y
FF 5,0=
B
rB
A
rA
YF
YF
YF
-
YF
B
rB
A
rAaK
B
rBaaA Y
FKF 5,0+=
B
rBaB Y
FF 5,0=
B
rB
A
rA
YF
YF
YF
-
YF
B
rB
A
rAaK
A
rAaA Y
FF 5,0=
a
A
rAaB KY
FF = 5,0
KaKaFrB FrA FrBFrA
B A A B
-
LAGRE CU RULMENI
465
Cazuri posibile Fora axial total din lagrul A Fora axial total din lagrul B
B
rB
A
rA
YF
YF
A
rAaA Y
FF = A
rAaaB Y
FKF 5,0+=
B
rB
A
rA
YF
YF
YF
-
YF
A
rA
B
rBaK
A
rAaA Y
FF =
A
rAaaB Y
FKF 5,0+=
B
rB
A
rA
YF
YF
YF
-
YF
A
rA
B
rBaK
a
B
rBaA KY
FF = 5,0
B
rBaB Y
FF 5,0=
Rulmeni cu bile
KaFrB FrA FrBFrA
Ka
B A A B
Cazuri posibile Fora axial total din lagrul A Fora axial total din lagrul B
rBBrAA FeFe 0AK
rAAaA FeF = aAaaB FKF +=
rBBrAA FeFe rAArBBa FeFeK
rAAaA FeF = aAaaB FKF +=
rBBrAA FeFe rAArBBa FeFeK
arBaA KFF = rBBaB FeF =
KaKa
BAAB
rAF rBFrAFrBF
-
ORGANE DE MAINI
466
Cazuri posibile Fora axial total din lagrul A Fora axial total din lagrul B
rBBrAA FeFe 0AK
aBaaA FKF += rBBaB FeF =
rBBrAA FeFe rBBrAAa FeFeK
aBaaA FKF += rBBaB FeF =
rBBrAA FeFe rBBrAAa FeFeK
rAAaA FeF = aaAaB KFF =
19.8. Calculul rulmenilor rotitori care funcioneaz la sarcin i turaie variabile.
Forele care solicit rulmenii n timpul exploatrii sunt, n cele mai multe cazuri, variabile. n funcie de modul de variaie n timp, se calculeaz o for medie care, n condiiile date de variaiile din figura 19.12, este a. variaia sarcinii dup o funcie F(t): ( )F
TF t dtm p
Tp
= 1
0, (19.17)
sau la ( )n t i ( )F t ,
( ) ( )( )
Fn t F t dt
n tm
pT
o
Tp=
0
. (19.18)
b. variaia sarcinii n trepte la turaie constant:
Fq F q F q F
m
p pi i
pp
=
+ + +1 1 2 2100
. . .
, (19.19)
unde qt
Tii
=
.100 .
c. variaia sarcinii n trepte la turaii constante diferite:
Fq n F
q nmi i i
p
i
i ii
p=
. (19.20)
d. variaie liniar a sarcinii:
FF F
m =+min max23
. (19.21) Dac asupra unui montaj cu rulmeni acioneaz ntr-un interval de timp T, forele F1, F2, ...Fk, de componente F1r, F2r, ...., F1a, F2a, ..., la turaiile n1, n2, ..., nk,
-
LAGRE CU RULMENI
467
se calculeaz sarcinile dinamice echivalente P1, P2, ..., Pk, cu relaia (19.11), iar n final sarcina dinamic echivalent medie, cu relaia
Pq n P q n P
q n q nmp
k k kp
k k
p=
+ +
+ +1 1 1
1 1
. . .
. . .
. (19.22)
Capacitatea de ncrcare a unui rulment, n acest caz este C P Lm p= 10 . (19.23)
a b c Fig. 19.12.
Turaia medie de funcionare a unui rulment se calculeaz n funcie de modul de variaie. Pentru o variaie n timp n(t), rezult ( )n
Tn t dtm
T=
10
. (19.24) Pentru ni n intervalele ti, rezult
nq n q n q n
mi i
=
+ + +1 1 2 2100
. . .
. (19.25) Durabilitatea de baz a rulmentului devine
Ln Lm h
10 660
10= , (19.26)
sau:
L C Pm
p
10 =
. (19.27)
Valori orientative ale duratei de funcionare a rulmenilor pentru principalele aplicaii practice sunt date n tabelul 19.12.
-
ORGANE DE MAINI
468
Tabelul 19.12. Durata de funcionare normal a lagrelor cu rulmeni de la diferite maini.
Felul mainii Lh [.103 ore] Maini cu timp de funcionare scurt sau cu ntreruperi: maini-unelte,
maini agricole, macarale pentru ateliere de reparaii sau turntorii
4 ... 8 Maini cu funcionare intermitent: motoare electrice, motoare electrice
pentru agricultur, transportoare cu band, ascensoare, maini-unelte folosite rar
8 ... 12
Maini cu program zilnic de 8 ore care nu sunt exploatate la maxim: angrenaje pentru scopuri generale, motoare electrice staionare
12 ... 24 Maini-unelte, maini pentru prelucrarea lemnului, maini pentru fabricaia
de serie mare, suflante
20 ... 30 Maini cu funcionare continu: compresoare, pompe, maini electrice,
ascensoare pentru mine
50 ... 80
19.9. Calculul rulmenilor nerotitori.
n cazul cnd rulmentul se afl n repaus, execut oscilaii lente sau se rotete cu o turaie n 10 rot/min, ncrcarea rulmentului nu este limitat de oboseala de contact a materialului, ci de deformaiile remanente la contactul corpurilor de rostogolire cu cile de rulare. n acest caz, determinarea mrimii rulmenilor se face pe baza capacitii statice de ncrcare necesare.
Capacitatea de ncrcare static de baz a rulmenilor radiali (respectiv axiali) este sarcina static pur radial (sau pur axial) care provoac o deformaie permanent de 0,0001 din diametrul corpului de rulare n locul de contact cel mai ncrcat dintre corpul de rulare i calea de rulare. Relaia dintre capacitatea static de ncrcare Co i sarcina static echivalent Po este C s Po0 0= . (19.28) unde Po este sarcina static echivalent i se calculeaz cu relaia P X F Y Fo o r o a= + . (19.29) Coeficienii Xo i Yo au aceeai semnificaie i sunt dai n tabelul 19.13, so este factorul de siguran static cu urmtoarele valori:
- so = 0,5 ... 0,8 pentru mers linitit, fr vibraii; - so = 1 pentru condiii de exploatare normal, fr precizii la rotire; - so = 1,5 ... 2 pentru sarcini dinamice; - so = 2 pentru condiii precise de rotire; - so > 2 pentru rulmeni cu ace, role i oscilani cu role.
Se recomand: - pentru lagre cu doi rulmeni axiali: Co = 2 Co,catalog, - pentru verificare: C P s
o
oo ,
-
LAGRE CU RULMENI
469
- pentru alegere: C s Po o o . Tabelul 19.13. Valorile coeficienilor Xo, Yo.
Tipul rulmentului X0 Y0 Rulment radial cu bile: - pe un rnd, tandem i pe dou rnduri:
Fa/Fr>0,8 - Fa/Fr0,8
0,6 1
0,5 0
Rulment radial-axial cu bile: - pe un rnd i tandem (72B, 73B): 9,1/ ra FF
- pe un rnd i tandem (719C, 70C, 72C): 09,1/ ra FF - pe un rnd i tandem (719E, 70E, 72E): 3,1/ ra FF
- 3,1/09,1/9,1/ ra FF - montaj ntr-un lagr n X sau O (serii 72B, 73B) - montaj ntr-un lagr n X sau O (serii 72C, 73C)
0,5
0,5
0,5
1 1 1
0,26
0,46
0,38
0 0,52 0,92
Rulment radial-axial cu bile pe dou rnduri - seria 33D
1 1
0,58 0,46
Rulment radial-oscilant cu bile 1 tab. Rulment radial cu role cilindrice 1 0
Rulment radial cu ace 1 0 Rulment oscilant cu role butoi pe dou rnduri:
22205, 22308...22316, 22318...22330 22206, 22317, 23222, 23220, 23222
22207, 23218, 23120, 23122, 24024...24032 22208, 22209, 22222...22252, 23124...23128
22210...22220, 23022...23034
1 1 1 1 1
1,8 2,0 2,2 2,5 2,8
Rulment radial-axial cu role conice:- Po < Fr - Fa / Fr 1 / (2Y0) i o pereche de rulmeni
30203...30206, 32206...32208, 30308..30330, 32308...32390 30209...30230, 32209...32230 30302...30307, 32303...32307
31305...31319 32020, 32024, 32028
1
0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0
0,9 0,8 1,1 0,4 0,7
Rulment axial cu bile pe un rnd i pe dou rnduri 0 1 Rulment axial cu role i ace 0 1
Rulment axial cu role butoi pentru Fr 0,55 Fa 2,7 1 Rulment radial-axial cu bile, cu contact n patru puncte 1 0,58
19.10. Alegerea ajustajului i toleranelor.
Un ajustaj corect ales pentru fixarea unui rulment pe arbore i n carcas are aceeai importan pentru buna funcionare a rulmentului ca i alegerea tipului i mrimii acestuia. n funcie de condiiile de exploatare, ntre inelul interior i arbore se poate realiza un ajustaj cu joc, intermediar sau cu strngere. Acelai lucru este valabil i pentru ajustajul inelului exterior n carcas. Caracterul solicitrilor n punctele de contact din interiorul rulmentului este de cele mai multe ori diferit
-
ORGANE DE MAINI
470
pentru inelul interior i cel exterior. De aici rezult c ajustajele vor fi diferite pentru fiecare inel. Pentru determinarea tipului de ajustaj este necesar s se in seama i de diferena de temperatur care ar putea aprea ntre inelul interior i cel exterior n timpul funcionrii rulmentului. De asemenea, mrimea strngerii va depinde de dimensiunile i tipul rulmenilor. Pentru alegerea corect a cmpului de tolerane al arborelui i cel al carcasei, este necesar definirea condiiilor n care sarcina este considerat fix sau rotitoare fa de cele dou inele ale rulmentului. Din acest punct de vedere se disting dou situaii, i anume: - sarcin rotitoare fa de inelul rotitor i fix fa de inelul exterior; aceast situaie are loc atunci cnd inelul interior este mobil, cel exterior este fix iar sarcina are o direcie constant (fig. 19.13, a) sau atunci cnd inelul interior este fix, iar sarcina se rotete o dat cu inelul exterior (fig. 19.13, b). n acest caz se alege un ajustaj cu strngere pentru inelul interior i alunector pentru inelul exterior.
a b
Fig. 19.13.
a b
Fig. 19.14.
- sarcin fix fa de inelul interior i rotitoare fa de inelul exterior; aceast situaie are loc atunci cnd sarcina este constant (fig.19.14, a) sau sarcina se rotete o dat cu inelul interior (fig.19.14 b). n acest caz ajustajul este cu strngere pentru inelul exterior i alunector pentru inelul interior. n tabelul 19.14 sunt date recomandri privind alegerea cmpurilor de tolerane pentru arbori, iar n tabelul 19.15 pentru alezajele carcaselor de rulmeni.
-
LAGRE CU RULMENI
471
Tabelul 19.14. Alegerea cmpului de tolerane pentru arbore la rulmeni Felul sarcinii Tipul
rulmentului d [mm] Condiiile de
lucru Cmpul
de toleran
Fix pe inelul interior
Cu bile, cu role, cu ace
Toate mrimile
Rulment liber, inelul interior
deplasabil Rulment radial-axial demontabil
g6, (g5)
h5, (h6)
Rotativ pe inelul interior
sau nedeterminat
Cu bile
Cu role i ace
40 100
200
> 200
60
200
500
> 500
P/C < 0,10 P/C < 0,08 P/C > 0,08 P/C < 0,1 P/C > 0,1 P/C < 0,1 P/C > 0,1
P/C < 0,08 P/C > 0,08 P/C < 0,1
P/C = 0,1...0,15 P/C > 0,15 P/C < 0,15 P/C > 0,15 P/C< 0,2 P/C > 0,2
j5 j6
k5, (k6) k6 m6 m6 n6 j6
k5, (k6) k6
m6, (m5) n6, (n5) m6, (n6)
p6 n6, (p6)
r6 Axial Cu simplu
efect Cu dublu efect
Toate mrimile
Toate mrimile
j5, (j6)
k6
Axial i radial Axial oscilant cu role
Toate mrimile
200 > 200
Sarcn fix pe arbore
Sarcin rotitoare pe arbore
j6
k6 m6
Rulmeni cu role cilindrice fr inel interior g6, (h5) Rulmeni cu ace fr inel interior h5, (f6)
-
ORGANE DE MAINI
472
Tabelul 19.15. Cmpuri de tolerane recomandate pentru carcase. Felul sarcinii Tipul
rulmenilor Condiiile de lucru Cmpul
de toleran
Fix pe inelul
exterior
Radiali cu bile sau cu role
Rulmeni cu inelul exterior deplasabil
Cmpul de tolerane se va lua funcie de precizia de rotire
H6 H7 H8
Radiali-axiali cu bile sau role
Inel exterior deplasabil Rulmeni
demontabili
Precizia de rotaie mare
Precizie normal
J6
J7
Rotativ pe inelul
exterior sau nedetermina-
t
Radiali cu bile sau cu role
n cazul preciziei de
rotaie mari se vor lua
indicaiile din parantez
P/C < 0,15 P/C < 0,15 oc P/C > 0,15 oc
Fore mari, ocuri, grosime mic a pereilor
carcasei
K7, (K6) M7, (M6) N7, (N6)
P7, (P6)
Axial Axiali Axiali cu bile Axiali-radiali
cu bile
Precizie de rotaie normal Precizie de rotaie mare Precizie de rotaie mare
E8 H6 G6
Axial i radial
Axial oscilani cu role
Sarcin fix pe inelul din carcas Sarcin rotitoare pe P/C 0,2
J7 K7 M7
19.11. Ungerea rulmenilor
Creterea duratei de funcionare a rulmenilor este asigurat de o ungere corespunztoare cu lubrifiani. Folosirea lubrifianilor la ungerea rulmenilor are ca scop micorarea frecrii dintre corpurile de rulare i cile de rulare, protejarea anticoroziv, uniformizarea i cedarea cldurii i reducerea zgomotului. Lubrifianii lichizi prezint urmtoarele avantaje: stabilitate fizico-chimic, posibilitatea utilizrii la turaii i temperaturi ridicate ct i la temperaturi sczute, evacuarea mai uoar a cldurii, o nlocuire mai uoar, posibilitatea de dozare a ungerii i altele. Ca dezavantaje se pot aminti: o etanare mai dificil, pierderi prin scurgere n timp, nevoia unui control periodic etc. Ungerea cu unsoare consistent este avantajoas prin: etanare mai simpl, protecie mai bun a rulmentului contra agenilor externi, pierderi de lubrifiant mai mici etc.
-
LAGRE CU RULMENI
473
Alegerea tipului de lubrifiant se face n funcie de produsul dm n (dm - diametrul mediu al rulmentului, n mm; n - turaia n rot/min.), conform recomandrilor din tabelul 19.16.
Tabelul 19.16. Alegerea tipului de lubrifiant. dm n, mmrot/min Tipul lubrifiantului i sistemul de ungere i rcire
50000 Orice fel de unsoare consistent 50000 300000 Uleiuri minerale, unsori consistente
300000 600000 Uleiuri minerale cu vscozitate redus, cu fitil sau ungere cu cea
600000 1200000 Uleiuri minerale, ungere sub presiune; la sarcini mici, ungere cu cea; rcire artificial
> 1200000 Rcire artificial obligatorie
n figura 19.15 se prezint o nomogram pentru alegerea vscozitii uleiului n funcie de diametrul fusului, turaie i temperatura de funcionare. n nomogram este prezentat un exemplu de alegere a vscozitii pentru d = 340 mm, n = 500 rot/min i t = 700C. Din tabelul 19.17 sau 19.18 se alege uleiul cu vscozitatea cerut i determinat din nomogram (la 500C). Un criteriu cu o fundamentare teoretic mai riguroas consider condiiile de asigurare a peliculei de lubrifiant, n regim EHD prin parametrul adimensional , calculat cu o relaie simplificat [6]: ( ) = +h R Ra amin ,111 12 22 , (19.30) sau
( ) = Kd n Pm p 0 73 0 0 09, , (19.31) n care: hmin este grosimea minim a peliculei de lubrifiant, n m; Ra1,2 - rugozitatea suprafeelor n contact, n m; K - constant n funcie de tipul rulmentului (tabelul 19.19); - vscozitatea dinamic a uleiului, n Pa.s; p - coeficientul de variaie a vscozitii cu presiunea, n 1/Pa; n - turaia, n rot/min; P0 - sarcina static echivalent, n N; dm - diametrul mediu al rulmentului, 0,5(d+D) n m. Valorile produsului ()0,73 n funcie de vscozitatea cinematic, la temperatura de regim se pot determina din nomograma din figura 19.16. Pentru n 1000 rot/min la fiecare 30 de zile se verific nivelul uleiului i se procedeaz la completarea lui, iar la fiecare 6 luni uleiul se nlocuiete. La turaii mari aceste intervale se scurteaz. Uleiurile pot fi aditivate cu lubrifiani solizi (bisulfur de molibden, grafit) sau cu alte substane de aditivare, a cror aciune se manifest pozitiv n condiii de ungere parial EHD, n evitarea oxidrii, spumrii, reducerii vscozitii cu temperatura etc.
-
ORGANE DE MAINI
474
Tabelul 19.17. Vscozitatea unui lubrifiant de bun calitate Temperatura de
funcionare a rulmentului [0C]
Vscozitatea la 500C
cSt
0E 30 7 1,52 40 8,5 1,70 50 12 2,06 60 17 2,65 70 25 3,65 80 35 4,96 90 50 6,96
100 70 9,67
Fig. 19.15 Tabelul 19.18. Vscozitatea uleiurilor pentru diferite temperaturi de exploatare
Simbolizarea cifric Temperatura de exploatare
Vscozitatea recomandat
1 a 1 b
t < 500C 2,0 8,0, pentru 50
2 50 t < 80 5,0 10,0, pentru 10
-
LAGRE CU RULMENI
475
3 80 t < 120 > 10, pentru 50 4 120 t < 150 30, pentru 50
Tabelul 19.19. Valori pentru constanta K. Tipul rulmentului K 106 Tipul rulmentului K 106
Radial cu bile 2,2 Radial cu role cilindrice 2,31 Radial oscilant cu bile 2,2 Radial axial cu role conice 2,2
Radial axial cu bile 2,45 Axial cu bile 1,95 Radial oscilant cu role 2,7 Axial oscilant cu role butoi 2,8
n cazul ungerii lichide, pentru turaii medii i mici, nivelul uleiului trebuie s asigure aproximativ pn la centrul bilei sau rolei inferioare a rulmentului.
Fig. 19.16.
Uleiurile minerale uzuale pentru ungerea rulmenilor sunt indicate n tabelul 20. Dintre caracteristicile fizico-chimice ale uleiurilor sunt de menionat urmtoarele dou caracteristici: - densitatea , n kg/m3, la o temperatur dat; - vscozitatea, n legtur cu frecrile interne din lubrifiant. Vscozitatea absolut dinamic se exprim n SI n Pas iar, n sistemul MKfS, n cP, existnd relaia de transformare 1 cP = 10-3 Pas. Vscozitatea absolut cinematic se exprim n sistemul SI n m2/s iar, n sistemul MKfS, n cSt, 1 cSt = 10-6 m2/s. Pentru o temperatur dat, = (19.32)
-
ORGANE DE MAINI
476
n condiii normale de exploatare pentru ungere se folosesc unsori consistente. n tabelul 7.7 [2] sunt prezentate informativ proprietile unor unsori utilizate pentru ungerea rulmenilor iar n tabelul 19.21 se prezint unsorile consistente folosite pentru rulmeni. Cantitatea de unsoare necesar ungerii unui lagr cu rulmeni, n general depinde de turaia arborelui. Practic spaiul liber din rulment se umple complet cu unsoare consistent, iar spaiul din lagr parial funcie de raportul n/nmax (nmax - turaia maxim a rulmentului din catalog). Deci: n/nmax < 0,2 - spaiul este umplut complet; 0,2 n/nmax < 0,8 - spaiul se umple n proporie de 1/3; n/nmax > 0,8 - spaiul rmne liber. Cantitatea de unsoare necesar pentru ungerea iniial la rulmenii uzuali se poate determina cu relaiile 9005,2dG = [g], pentru d n mm i rulmeni cu bile, (19.33) 3505,2dG = [g], pentru d n mm i rulmeni cu role. (19.34) Pentru determinarea intervalelor de ungere este hotrtoare evoluia fenomenului de mbtrnire a unsorii n funcie de temperatura de lucru, sarcin, turaie etc. n acest sens se propune relaia 321
6
0 41014 fffddn
Khu
= . (19.35)
n care: hu este intervalul de ungere sau durata unsorii n ore de funcionare; Ko - coeficient (tabelul 19.22); n - turaia, n rot/min; d - diametrul interior al rulmentului, n mm; f1, f2, f3 - factori dependeni de condiiile de exploatare (tabelele 19.23 i 19.24).
Tabelul 19.22. Valori pentru factorul K0 Tipul rulmentului K0, pentru:
Intervalul de ungere
Durata unsorii
Radial-oscilant cu role butoi 1 2 Radial-axial cu role conice 1 2
Axial cu bile 1 2 Radial cu role cilindrice 1 2
Radial cu ace 5 15 Radial cu bile 10 24 ... 40
Tabelul 19.23. Valori pentru factorul f1 Temperatura, [0C] 70 85 100
f1 1 0,5 0,25
-
LAGRE CU RULMENI
477
Tabelul 19.24. Valori pentru factorii f2 i f3 Condiii de lucru Favorabil
e Moderate Grele Foarte grele
f2 (cu praf), f3 (vibraii) 1 0,7 ... 0,9 0,4...0,7 0,1 ... 0,4
Tabelul 19.21. Unsori consistente pentru rulmeni (extras din STAS 1608) Simbol Baz
de saponi-ficare
Caracteristici tehnice Indicaii de utilizare
Utilajul la care se folosete
RUL 100 Ca 3
Ca Punct de picurare, min 1000C
Ap, min 2,5% Alcalii libere, max
0,2% Rezist la coroziune
Rezist min. 72 ore la 600C
Rulmeni cu sarcin i
turaie mijlocie la temperaturi
de 650C maximum
Maini agricole, maini de ridicat, reductoare, lagre pentru laminoare la rece,
maini din industria lemnului, compresoare, ventilatoare, motoare
electrice de putere mai mare, poduri rulante.
RUL 145 Na 3
Na Punct de picurare, min 1450C
Alcalii libere, max 0,2%
Rezist la coroziune Rezist min. 72 ore la
1000C
Rulmeni cu sarcin i
turaie mijlocie i mare, la
temperaturi de lucru de 1000C
maximum
Maini agricole, maini pentru industria hrtiei,
motoare cu ardere intern, pompe compresoare,
turbogeneratoare, vehicule pentru ci ferate,
concasoare, motoare electrice i ventilatoare
mari. RUL 165 Na 4
Na Punct de picurare, min 165
Alcalii libere, max 0,2%
Rezist la coroziune Rezist min. 72 ore la
1000C
Rulmeni cu sarcin mare i turaie mijlocie, la temperaturi
de lucru de 1200C
maximum
Lagre pentru laminoare la cald, crucioare pentru
cuptoare de uscat pn la 1200C, ventilatoare mari
pentru gaze fierbini, motoare electrice de traciune, concasoare
RUL S 140
Na Ca 3
Na + Ca
Punct de picurare, min 140
Alcalii libere, max 0,2%
Rezist la coroziune Rezist min. 72 ore la
1000C
Rulmeni cu sarcin i
turaie mijlocie i mare, la
temperaturi de lucru de 800C
maximum
Lagre pentru tractoare inaccesibile pentru stropii
de ap, la roile tramvaielor i troleibuzelor
-
ORGANE DE MAINI
478
-
LAGRE CU RULMENI
479
19.12. Sisteme de ungere
Sistemele de ungere cu ulei dup felul n care asigur lubrifierea rulmenilor se realizeaz: prin baie de ulei, prin circulaia exterioar, prin barbotare, prin picurare din rezervor, cu cea prin barbotare, prin injecie. Se prezint n continuare cteva dintre sistemele de ungere cu ulei. Ungerea n baie (fig. 19.17) se realizeaz prin scufundarea rulmentului n ulei pn la mijlocul celui mai de jos corp de rulare pentru arbori orizontali i pn la 70 - 80% din limea rulmentului pentru arbori verticali. Se aplic n industria de autovehicule, la maini-unelte, pentru d = 4 ... 200 mm, n = 60 ... 2400 rot/min, ulei cu 500C = (12,5 ... 180)10-6 m2/s. Ungerea prin barbotare (fig. 19.18) folosete uleiul vehiculat de organe de maini n micare de rotaie, care este colectat i dirijat prin canale adecvate, ctre locurile de ungere. Se aplic n domeniul autovehiculelor, reductoarelor etc. pentru d = 15 ... 420 mm, n = 390 ... 7000 rot/min, ulei cu 500C = (12 ... 90)10-6 m2/s. Ungerea n baie de ulei cu circulaie exterioar (fig. 19.19) este recomandat pentru viteze mari, mai ales n cazul mai multor locuri identice de ungere. Sistemul presupune intrarea uleiului n lagr la o presiune de 0,15 Mpa dintr-un rezervor exterior i evacuarea sub presiune natural cu diametrul conductei de aproximativ 10 ori mai mare dect al conductei de alimentare. Se recomand n construcia mainilor-unelte, laminoarelor, pentru d = 30 ... 300 mm, n = 200 ... 20000 rot/min, ulei cu 500C = (30 ... 120)10-6 m2/s.
Fig. 19.17.
-
ORGANE DE MAINI
480
Fig. 19.18. Fig. 19.19.
Ungerea cu unsoare influeneaz favorabil comportarea i durabilitatea rulmenilor. Unsoarea este introdus n spaiul disponibil n proporie de (30 ... 50)% n funcie de cantitatea minim necesar pentru ungere dar i de cldura produs n rulment i dificultile de evacuare a acesteia n exterior. Carcasa lagrului trebuie s fie astfel conceput nct unsoarea s ajung la rulment (fig. 19.20). Pentru a elimina pericolul antrenrii unsorii n micare de rotaie, volumul liber n capac se mparte cu nervuri radiale n sectoare (fig. 19.20).
Fig. 19.20.
Introducerea unsorii se poate face i cu ungtoare de tip pahar prin nurubarea capacului, la care se poate aduga apsarea unui arc (fig. 19.21).
-
LAGRE CU RULMENI
481
a b
Fig. 19.21.
19.13. Sisteme de etanare
Etanarea organelor de rezemare a arborilor transmisiilor mecanice are n vedere att etanarea interioar prin meninerea lubrifiantului (ulei sau unsoare) n zona de ungere, ct i evitarea ptrunderii din exterior a impuritilor i umiditii. La transmisiile mecanice de uz general se recomand utilizarea etanrilor cu contact, deoarece acestea pot asigura excluderea total a scurgerilor pentru majoritatea mediilor etanate, dar o folosire incorect poate duce la ieirea prematur din uz a etanrii. Pentru alegerea orientativ a dispozitivelor de etanare se poate folosi diagrama N. A. Spin (fig. 19.22). Dintre etanrile cu contact cele mai utilizate soluii constructive de etanri sunt: cu inel O, cu inel de psl i cu manete de rotaie cu buz de etanare. Alegerea uneia sau alteia din aceste soluii are n vedere criteriul vitezei periferice a suprafeei de etanat, precum i mediul de etanat: - pentru viteze periferice mai mici de 0,5 m/s i temperaturi pn la 80 100 0C, se pot utiliza etanri cu inele O tip arbore (locaul pentru inel este practicat n alezaj), STAS 7320-83; - pentru viteze periferice mai mici de 9 m/s i n special pentru etanarea unsorilor consistente se pot utiliza etanrile inel de psl; viteza maxim admis, exprimat prin produsul dn (d- diametrul arborelui n mm, n- turaia n rot/min) este: dn 100000 mm rot/min, pentru rugoziti Ra 6,3 m; dn 150000 mm rot/min, pentru rugoziti Ra 1,6 m; n lucrarea [30] se prezint dimensiunile canalelor pentru inelele din psl i dimensiunile inelelor. Frecarea dintre inelul din psl i arbore este important, coeficientul de frecare al pslei - mbibat n ulei mineral - fiind = 0,15. Se recomand ca suprafaa arborelui - n contact cu inelul din psl - s aib o duritate de min. 45 HRC i btaia radial s nu depeasc: 0,1 mm la viteze periferice pn la 5 m/s inclusiv i 0,06 mm la viteze periferice peste 5 m/s pn la 9 m/s.
-
ORGANE DE MAINI
482
Fig. 19.22
-
LAGRE CU RULMENI
483
nainte de montare, inelele din psl se impregneaz - la temperatura de 70 ... 80 0C - cu o soluie de 2/3 ulei mineral i 1/3 parafin n care se poate introduce i grafit coloidal, pentru a reduce coeficientul de frecare. Alegerea manetei de rotaie cu buz de etanare se face utiliznd diagrama din figura 19.22 i recomandrile din figura 19.23, corelnd rugozitatea arborelui cu diametrul i turaia. Dimensiunile de etanare a manetelor de rotaie sunt indicate n lucrea [30]. Dac etanarea are ca scop s nu permit ptrunderea n carcas a impuritilor, buza de etanare va fi ndreptat spre exterior. Pentru etanarea uleiului, buza va fi ndreptat spre interiorul carcasei.
Fig. 19.23
n [30] sunt prezentate dimensiunile nominale ale etanrilor cu labirini utilizate cu precdere n cazurile n care viteza periferic sau temperatura din timpul funcionrii nu permit folosirea etanrilor cu contact.
-
ORGANE DE MAINI
484
19.14. Proiectarea montajelor cu rulmeni
La proiectarea unui montaj cu rulmeni se pornete de la urmtoarele date de proiectare:
- felul i mrimea sarcinilor din lagre; - turaia subansamblului arbore rulmeni roi dinate; diametrul nominal al lagrului; - durata de funcionare a ansamblului din care face parte subansamblul; - precizri privind mrimea dilataiilor termice, precizia de execuie i montaj, rigiditatea arborelui, abateri de la coaxialitate a alezajelor carcasei, temperature de funcionare a lagrelor, construcia carcasei etc.; - condiiile de funcionare ale mainii, instalaiei sau mecanismului din care face parte montajul (ncrcare constant, variabil). Proiectarea montaului cu rulmeni se efectueaz dup urmtoarele faze:
1. Alegerea sistemului de montaj. 2. Alegerea tipului de rulmeni din fiecare lagr, n funcie de natura i mrimea forelor, de rigiditate, de mrimea abaterilor de la coaxialitate ale carcaselor i de sistemul de montaj ales. Alegerea tipului de rulmeni se face innd seama de urmtoarele recomandri: - n cazul sarcinilor radiale mici i medii i a unor sarcini axiale mici, se aleg rulmeni radiali cu bile pe un rand; - n cazul sarcinilor radiale mari i fr ncrcri axiale se pot allege rulmeni radiali cu role cilindrice; - n cazul sarcinilor combinate, de valori medii, se aleg rulmeni radiali axiali cu bile, iar la sarcini combinate mari, se aleg rulmeni radiali axiali cu role conice; - n cazul sarcinilor radiale, cnd se impugn dimensiuni de gabarit radiale reduse, se aleg rulmeni cu ace; - n cazul unor arbori elastici i/sau a unor abateri mari de la coaxialitate a alezajelor carcasei, se aleg rulmeni oscilani cu bile sau role, cnd forele din lagre sunt mici sau medii i, respectiv, foarte mari. 3. Alegerea seriei i a caracteristicilor rulmentului. Alegerea tipodimensiunii rulmentului dintr-un lagr se face dup o apreciere a forelor n funcie de mrimea raportului P/C, dup cum urmeaz:
07,0CP
- fore mici;
1,0CP
- fore medii;
1,0>CP
- fore mari.
Din catalogul de rulmeni se adopt d, D, B, T, e, C, Co, simbolul rulmentului, nlim, schema de montaj. 4. Verificarea rulmentului ales.
-
LAGRE CU RULMENI
485
a. Dup capacitatea dinamic de ncrcare: - se calculeaz durabilitatea nominal;
610 1060 hnLL =
- se calculeaz sarcina dinamic echivalent P;
( )arp YFXFfP += - se calculeaz capacitatea de ncrcare dinamic necesar Cnec i se compar cu capacitatea de ncrcare a rulmentului ales; cat
pnec CLPC = 10
b. Dup durabilitate: - se calculeaz sarcina dinamic echivalent P; - se calculeaz durabilitatea rulmentului ales;
pcat
PCL
=10
- se calculeaz durata de funcionare a rulmentului ales i se compar cu cea impus;
hdath Ln
LL =60
10610
Dac rulmenii alei nu verific sau sunt supradimensionai, exist urmtoarele posibiliti: se alege un rulment cu acelai diametru interior dar din alt serie de dimensiuni; se alege alt tip de rulment cu capacitatea de ncrcare mai mic sau mai mare, se monteaz doi rulmeni n lagr, sau un rulment pe dou rnduri, se modific durata de funcionare sau se modific diametrul fusului. 5. Se aleg soluiile de fixare axial ale inelelor rulmenilor. 6. Se aleg ajustajele de montaj, toleranele de execuie i rugozitile pentru fus i alezaj. 7. Se alege lubrifiantul i sistemul de ungere. 8. Se alege sistemul de etanare al lagrelor cu rulmeni.
-
ORGANE DE MAINI
486
Aplicaii 1. O pereche de rulmeni cu role conice montai pe un arbore este solicitat la urmtoarele ncrcri : Fr1 = 10000 N ; Fr2 = 7500 N ; Fa = 5000 N (1 2). Rulmentul din lagrul 1 este un rulment 30310 (Cd = 110 kN; e1 = 0,31; X1 = 0,4; Y1 = 1,8), iar rulmentul din lagrul 2 este un rulment 30307 (Cd = 63 kN; e2 = 0,31; X2 = 0,4; Y2 = 1,9). Se cere durabilitatea rulmenilor. Rezolvare: Considerm rulmenii montai n X. Se calculeaz forele axiale proprii ale rulmenilor, '1aF i
'
2aF
7,27778,1
100005,05,01
1'1 === Y
FF ra N i 7,19739,175005,05,0
2
2'2 === Y
FF ra N.
Fa 21
Fr1
F'a1
rF2
F'a2
Fig. 19.24
Se constat c rezultanta forelor axiale are sensul ctre rulmentul 2 i valoarea: 5804'2'1 =+= aaa FFFR N Forele axiale care solicit rulmenii sunt: 7,2777'11 == aa FF N 3,3830' 22 == aa FRF N Sarcinile dinamice echivalente ale rulmenilor sunt: 2,12,12,1 ar YFXFP +=
11
1 27,010000
7,2777e
FF
r
a == 4,02 =X ; 9,12 =Y .
6,102773,38309,175004,02 =+=P N. Se calculeaz durabilitatea rulmenilor:
- rulmentul 1:
5,2936)11(10000
110000 310
310
310
1
110 ==
=
=
PCL d mil. rotaii
-
LAGRE CU RULMENI
487
- rulmentul 2:
4196,10277
63000 310
310
2
210 =
=
=
PCL d mil. rotaii
2. S se stabileasc care este rulmentul radial cu bile pe un rnd care asigur o durat de funcionare Lh = 7500 ore, la turaia n = 750 rot/min. Regimul de funcionare al rulmentului este: P1 = 2500 N, la Lh1 = 1500 ore; P2 = 4500 N, la Lh2 = 1800 ore; P3 = 3000 N, la Lh3 = 2200 ore i P4 = 1500 N, la Lh4 = 2000 ore. Diametrul fusului este d = 40 mm.
Rezolvare :
Se calculeaz sarcina medie,
N8,3255100261500
1007,293000
100244500
1003,332500
100100100100
3 3333
3 434
333
232
131
=+++=
=+++=qPqPqPqPPm
unde:
%3,3310033,010011 ===h
h
LLq ; %2410024,010022 ===
h
h
LLq :
%7,2910033 ==h
h
LLq ; %2610044 ==
h
h
LLq .
Se determin durabilitatea nominal :
22510
75050006010
606610 =
=
=nLL h mil. rot.
Se calculeaz capacitatea dinamic: 198023 10 == LPC m N. Din STAS 3041 la diametrul de d = 40 mm se adopt rulmentul 6208 cu C = 24 kN.
3. Asupra rulmentului 6305 acioneaz urmtoarele fore: Fr = 2500 N, Fa = 800 N. S se determine care este durabilitatea rulmentului dac n = 750 rot/min.
Rezolvare: Din STAS 3041, Cd = 16,6 kN, Co = 10,4 kN. Se determin raportul Fa/Co pentru determinarea lui e, X i Y.
077,010400
800==
o
a
CF
, pentru care din tabelul 19.5, e = 0,28 i pentru Fa/Fr >e;
X = 0,56; Y = 1,55. Pentru Fa/Fr
-
ORGANE DE MAINI
488
Se calculeaz raportul Fa/Fr
28,032,02500800
=>== eFF
r
a
Se calculeaz sarcina dinamic 264080055,1250056,0 =+=+= ar YFXFP N. Se calculeaz durabilitatea L10
6,2482640
16600 3310 =
=
=
PCL d mil.rot.
Durata de funcionare, n ore, este: 552575060
106,24860
10 6610=
=
=
n
LLh ore.