DURABILITATEA RULMENu0162ILOR 2014.pdf

1

DURABILITATEA RULMENILOR

Cauzele ieCauzele ieirii din uzirii din uz

Determinarea durabilitDeterminarea durabilitiiii este instrumentul principal n optimizarea alegeriirulmenilor mainilor, nu numai datorit numrului mare de lagre solicitate de pia, dar i datorit rolului critic pe care aceste componente l joac n multiple aplicaii, inclusiv sigurana n funcionare.

Un lagr cu rostogolire modern este un organ de main precis, uzual produs n producia de mas, ce lucreaz la viteze mari i care pretinde dimensiuni i suprafee de contactprelucrate la grad de precizie ridicat.

Principalele fenomene de uzur ce apar n funcionarea lagrelor cu rostogolire sunt:

Cauzele ieCauzele ieirii din uzirii din uz

-uzura prin oboseal de contact, care se manifest prin apariia pe suprafeele de rulare a unor ciupituri. Acestea se datoreaz fie existenei punctelor slabe determinate de incluziuni microscopice de zgur, mici goluri sau neomogeniti ale materialului, care sub aciunea sarcinilor variabile determin microfisuri, fie punctelor de iniiere localizate pe suprafaa portant, cum ar fi zgrieturile, adncituri datorate finisrii incorecte sau ungerii srace, cnd corpurile n contact nu sunt separate complet de filmul de lubrifiant;- este principala cauz a ie irii din uz a cuplelor cinematice n care apar contacte hertziene (angrenaje, rulmeni etc.).

Cauzele ieCauzele ieirii din uzirii din uz- uzura abraziv , care este caracterizat de zgrieturi i detari de material datorate particulelor dure care impurific lubrifiantul i se manifest la contactul dintre corpurile de rostogolire, inele i colivii. Poate s apar i datorit unei ungeri insuficiente, cnd suprafeele n micare relativ nu sunt separate complet de filmul de lubrifiant;

- uzura de fretare, care apare la contactul dintre inelul interior i arbore sau inelul exterior i carcas;

- uzura de adeziune, care este datorat, de cele mai multe ori, de ungerea insuficient i care se manifest prin producerea i ruperea punilor de sudur ntre microzonele de contact a suprafeelor n micare relativ. Are un caracter cumulativ, deoarece odat aprut se dezvolt prin acumularea unor cantiti din ce n ce mai mari de material sudat, transferat de o suprafa pe alta, ceea ce conduce la fenomenul de gripaj.

- pete Brinell, care apar n timpul staionrii lagrelor cnd acestea sunt supuse la ncrcri mari, vibraii sau ocuri mecanice. Se manifest prin apariia de adncituri pe suprafeele cilor de rulare, la contactul cu corpurile de rostogolire, fenomenul fiind recunoscut ca ,,peteBrinell sau ,,Brinell fals. Se datoreaz deformrii plastice a inelelor.

Cauzele care conduc la defectarea prematur, anormal a lagrelor de rostogolire sunt:- defecte ascunse de material (poroziti, fisuri, incluziuni); - defecte de prelucrare i tratament termic (fisuri de rectificare, zgrieturi, pete moi); - deficiene de proiectare (interpretarea greit a recomandrilor de calcul, alegerea greit a ajustajelor de montare i a jocurilor interne, nerespectareadeformaiilor arborilor);- prelucrarea incorect a suprafeelor de montaj pe arbore i n carcas (ovaliti, abateri de poziie: coaxialitate, perpendicularitate etc.); - erori de montaj (strngeri axiale prea mari sau prea mici); - impurificarea lubrifiantului cu praf sau alte particule; - exploatare necorespunztoare ( ungere insuficient sau n exces, etanare necorespunztoare, ocuri mecanice, vibraii sau trepidaii n repaus).

Cauzele ieCauzele ieirii din uzirii din uz-- Contactul Contactul ntre corpuri cilindrice finit ntre corpuri cilindrice finit conduce la manifestarea aconduce la manifestarea aa numitului a numitului

efect de captefect de capt caracterizat caracterizat prin creprin creterea puternic a presiunii terea puternic a presiunii n n zona de captzona de capt. . -- DeDei i n zonele mediane ale n zonele mediane ale contactului presiunea maxim se contactului presiunea maxim se menmenine ine n limitele comportrii n limitele comportrii elasticeelastice, , n zonele de capt ca rezultat n zonele de capt ca rezultat al manifestrii al manifestrii efectului de captefectului de capt este este posibil ca starea de tensiuni creat s posibil ca starea de tensiuni creat s determine intrarea determine intrarea n n domeniul domeniul plasticplastic. . -- PrezenPrezena deformaa deformaiilor plastice va iilor plastice va determina determina n zonele respective n zonele respective reducerea nivelului maxim al reducerea nivelului maxim al presiunilor de pe suprafapresiunilor de pe suprafaa de contact.a de contact.

RelaRelaii cinematiceii cinematicePrincipala cauz a iePrincipala cauz a ieirii din uz a rulmenirii din uz a rulmenilor se datoreaz ilor se datoreaz solicitrilor periodicesolicitrilor periodice care iau nacare iau natere prin trecerea tere prin trecerea succesiv a corpurilor de rostogolire printrsuccesiv a corpurilor de rostogolire printr--un acelaun acelai punct al i punct al cilor de rulare cilor de rulare ((uzarea de oboseal de contactuzarea de oboseal de contact).).

Se consider un rulment radial cu Se consider un rulment radial cu role. role. n cazul rostogolirii fr n cazul rostogolirii fr alunecare, viteza punctului A de pe alunecare, viteza punctului A de pe corpul de rostogolire va fi egal cu corpul de rostogolire va fi egal cu viteza periferic a unui punct de pe viteza periferic a unui punct de pe calea rulare de pe inelul interior.calea rulare de pe inelul interior.Similar se determin viteza punctului Similar se determin viteza punctului B de contact cu calea de rulare de pe B de contact cu calea de rulare de pe inelul exterior. inelul exterior.

ii

Ai nDV

60

ee

Bi nDV

60

Claudiu Ovidiu PopaStamp

2

RelaRelaii cinematiceii cinematiceCazul Cazul n care ambele inele se rotesc este rar n care ambele inele se rotesc este rar ntlnit. ntlnit. n cazul n cazul n n care inelul interior este rotitor, iar cel exterior este fix, care inelul interior este rotitor, iar cel exterior este fix, nnii = = nn,,nnee = 0= 0, tura, turaia coliviei ia coliviei nncici este:este:

cci D

dnn 12

n cazul n cazul n care inelul interior este fix, iar cel exterior este n care inelul interior este fix, iar cel exterior este rotitor, rotitor, nnii = 0= 0, , nnee = n= n, tura, turaia coliviei ia coliviei nncece este:este:

cce D

dnn 12

Comparnd cele dou relaComparnd cele dou relaii se observ c ii se observ c turaturaia coliviei este mai mare atunci cnd ia coliviei este mai mare atunci cnd

inelul exterior este rotitor.inelul exterior este rotitor.

Frecarea Frecarea n rulmenn rulmeniia)a) Frecarea Frecarea ntre corpurile ntre corpurile i cile de rularei cile de rulare. Este o frecare de . Este o frecare de rostogolire (de ex. la rulmenrostogolire (de ex. la rulmenii radiali cu role cilindrice), dar la unele ii radiali cu role cilindrice), dar la unele tipuri de rulmentipuri de rulmeni poate s apar i poate s apar i frecarea de alunecare (de ex. la i frecarea de alunecare (de ex. la rulmenrulmenii radiali cu bile). ii radiali cu bile).

b)b) Frecarea de alunecare Frecarea de alunecare dintre suprafedintre suprafeele laterale ele laterale ale rolelor ale rolelor i umerii de i umerii de ghidare ai inelelorghidare ai inelelor..

c)c) Frecarea de alunecare Frecarea de alunecare dintre corpurile de rulare dintre corpurile de rulare i colivie.i colivie.d)d) Frecarea cu elementele Frecarea cu elementele de etande etanare.are.

e)e) Frecarea datorit deplasrii elementelor mobile Frecarea datorit deplasrii elementelor mobile n n masa lubrifiantuluimasa lubrifiantului

Durata de viaDurata de viaUn Un rulmentrulment comcompletplet este un sistem este un sistem n care durata n care durata de viade via a fiecrui component al acestuia a fiecrui component al acestuia influeninflueneaz durata de viaeaz durata de via total a rulmentului total a rulmentului. .

n teorie,n teorie, durata de serviciu durata de serviciu optim este atins atunci cnd optim este atins atunci cnd

toate elementele componente au toate elementele componente au aceeaaceeai durat de viai durat de via..

Durabilitatea rulmenDurabilitatea rulmenilorilor

Durabilitatea rulmentuluiDurabilitatea rulmentului se exprim prin se exprim prin

numrul de rotanumrul de rotaiiii (sau (sau numrul de ore numrul de ore de funcde funcionareionare sub sarcin la tura sub sarcin la turaie ie

constant datconstant dat) efectuate de un rulment ) efectuate de un rulment nainte de aparinainte de apariia ia

primelor semne de obosealprimelor semne de oboseal a a materialului la unul din inele (materialului la unul din inele (aibe) sau aibe) sau

oricare din corpurile de rulare. oricare din corpurile de rulare.

La La ncercarea unui lot de rulmenncercarea unui lot de rulmeni aparent identici i aparent identici se constat c durabilitatea lor variaz se constat c durabilitatea lor variaz n limite n limite largi.largi.

Durabilitatea rulmenDurabilitatea rulmenilorilor

Faptul se explic prin Faptul se explic prin aceea c rulmenaceea c rulmenii, ii, n n aparenaparen identici identici, , sunt constituisunt constituii din i din elemente care elemente care nu pot fi nu pot fi realizaterealizate la dimensiuni la dimensiuni identice, din materiale identice, din materiale identice, cu tratamente identice, cu tratamente termice identice etc.termice identice etc.


3

Durabilitatea rulmenDurabilitatea rulmenilorilorSe defineSe definete ca te ca

durabilitate de bazdurabilitate de baz a unei grupe a unei grupe (lot) de rulmen(lot) de rulmeni aparent identici,i aparent identici,

numrul de rotanumrul de rotaiiii (sau (sau numrul de ore numrul de ore de funcde funcionareionare sub sarcin la o tura sub sarcin la o turaie ie constantconstant) e) efectuate sau depfectuate sau depite de ite de 9090%% din rulmendin rulmenii cuprinii cuprini i n grupn grup,,

nainte de aparinainte de apariia primelor semne ale uzrii ia primelor semne ale uzrii de oboseal pe elementele componentede oboseal pe elementele componente..

Se noteaz cu Se noteaz cu LL1010

Capacitatea de Capacitatea de ncrcare ncrcare

dinamic de bazdinamic de bazSe consider un grup Se consider un grup nn suficient de suficient de mare de mare de rulmenrulmeni aparent identicii aparent identici supusupui i unor condiunor condiii de ii de ncrcare identicencrcare identice::

1.1. Inelul interior este fix, iar cel Inelul interior este fix, iar cel exterior este rotitorexterior este rotitor;;

2.2. Sarcina este pur radialSarcina este pur radial;;3.3. Sarcina este constant ca Sarcina este constant ca

mrime mrime i direci direcie;ie;4.4. RulmenRulmenii sunt radialiii sunt radiali..

Capacitatea de Capacitatea de ncrcare ncrcare dinamic de bazdinamic de baz

Fiecare rulment al grupului a fost Fiecare rulment al grupului a fost ncrcat cu ncrcat cu aceeaaceeai sarcin ca i sarcin ca i restul rulmeni restul rulmenilor din grupilor din grup;;

Fiecare dintre grupurile de rulmenFiecare dintre grupurile de rulmeni analizate au i analizate au fost fost ncrcate cu sarcini diferitencrcate cu sarcini diferite;;

Fiecare experiment a fost oprit atunci cnd la 10Fiecare experiment a fost oprit atunci cnd la 10%%din rulmendin rulmenii aparii aparinnd aceluiainnd aceluiai grup au aprut i grup au aprut primele semne ale oboselii de contact;primele semne ale oboselii de contact;

Evident, durata de viaEvident, durata de via a fiecrui grup este L a fiecrui grup este L1010..


Se presupune c sSe presupune c s--au obau obinut urmtoarele inut urmtoarele rezultate:rezultate:

LL10_n10_nPPnnnn

LL10_210_2PP2222

LL10_110_1PP1111

Durabilitatea de Durabilitatea de baz obbaz obinutinut

SarcinaSarcinaNumrul Numrul grupuluigrupului

NotNot:: LL1010 se exprim se exprim n milioane de rotan milioane de rotaiiii


Se constat experimental o Se constat experimental o micmicorare a durabilitorare a durabilitii loturilor ii loturilor LL1010 ii cu cu crecretereaterea sarciniisarcinii..

Aceast dependenAceast dependen se exprim prin rela se exprim prin relaia:ia:1 1 1

1 10_1 2 10_2 1 10_1

0p p p

np

n C PL L LP P L P n care n care pp este un exponent avnd valoarea:este un exponent avnd valoarea:

3,3, pentru rulmenpentru rulmenii cu ii cu bilebile

10/310/3, , pentru rulmenpentru rulmenii cu ii cu rolerolepp ==


4


Rezult urmtoarea corelaRezult urmtoarea corelaie:ie:

CLP p 110n aceast relan aceast relaie ie CC reprezint reprezint

CAPACITATEA DINAMIC DE BAZCAPACITATEA DINAMIC DE BAZ


Capacitatea de Capacitatea de ncrcare dinamic de ncrcare dinamic de bazbaz a rulmena rulmenilor ilor RADIALIRADIALI (STAS 7160) este (STAS 7160) este sarcina pur radialsarcina pur radial, de valoare , de valoare i direci direcie ie constantconstant, l, la care o grup de rulmena care o grup de rulmeni aparent identici, i aparent identici, avnd inelul exterior fix iar inelul interior rotitor, atinge avnd inelul exterior fix iar inelul interior rotitor, atinge durabilitatea de 1 MILION ROTAdurabilitatea de 1 MILION ROTAIIII..


Capacitatea de Capacitatea de ncrcare dinamic de bazncrcare dinamic de baz a a rulmenrulmenilor ilor RADIALRADIAL--AXIALI cu bile pe un rnd AXIALI cu bile pe un rnd i la i la cei cu cei cu role conicerole conice (STAS 7160)(STAS 7160) este este componenta componenta radialradial a acelei sarcini care provoac deplasarea pur a acelei sarcini care provoac deplasarea pur radial a unuia din inelele rulmentului faradial a unuia din inelele rulmentului fa de cellalt de cellalt..Capacitatea de Capacitatea de ncrcare dinamic de bazncrcare dinamic de baz a a rulmenrulmenilor ilor AXIALI AXIALI (STAS 7160)(STAS 7160) este este sasarrcina cina central pur axialcentral pur axial de valoare de valoare i direci direcie constant ie constant la care o grup de rulmenla care o grup de rulmeni aparent identici atinge o i aparent identici atinge o durabilitate de 1 milion de rotadurabilitate de 1 milion de rotaii ale ii ale aibei de aaibei de arrborebore, , respectiv de carcasrespectiv de carcas..


5

SarcinaSarcina dinamicdinamicechivalentechivalent

Sarcina dinamic echivalent P Sarcina dinamic echivalent P a unui rulmenta unui rulmentRADIALRADIAL se definese definete ca fiind te ca fiind sarcina pur radialsarcina pur radial, de valoare , de valoare i i direcdirecie constantie constant, la care un rulment cu inelul interior rotativ , la care un rulment cu inelul interior rotativ i cel i cel exterior fix atinge aceeaexterior fix atinge aceeai durabilitate ca i durabilitate ca i i n condin condiiile reale de iile reale de ncrcare ncrcare realreal..

Sarcina dinamic echivalent P Sarcina dinamic echivalent P a unui rulmenta unui rulmentAXIALAXIAL se definese definete ca fiind te ca fiind sarcina central pur axialsarcina central pur axial, de , de valoare valoare i direci direcie constantie constant, la care un rulment cu , la care un rulment cu aiba de arbore rotativ aiba de arbore rotativ i cea de carcas fix atinge aceeai cea de carcas fix atinge aceeai durabilitate ca i durabilitate ca i i n condin condiiile reale de iile reale de ncrcare realncrcare real..

610

1010

60hLLn

10

pCLP

Durabilitatea de bazDurabilitatea de baz ((LL1010)) a unui a unui rulment, rulment, n concordann concordan cu cuISOISO 281:1990 281:1990 esteeste::

exponentul ecuaexponentul ecuaiei duratei de viaiei duratei de via==ppturaturaiaia, [r, [rot/ot/mminin]]==nnsarcina dinamic echivalentsarcina dinamic echivalent, [, [kNkN]]==PPcapacitatea dinamic de bazcapacitatea dinamic de baz, [, [kNkN]]==CCdurabilitatea de bazdurabilitatea de baz ((lala 9090 % % siguransiguran n funcn funcionareionare), [), [ore de funcore de funcionareionare]]==LL1010hh

durabilitatea de bazdurabilitatea de baz ((lala 9090 %% siguransiguran n funcn funcionare ionare ), [), [milioane de rotamilioane de rotaiiii]]==LL1010


Dac turaDac turaia esteia este constantconstant, , este de este de preferat a sepreferat a se calculacalcula durabilitatea durabilitatea nn

ore de funcore de funcionareionare, , cucu relarelaiaia::

Sarcina dinamic echivalentSarcina dinamic echivalentSarcina dinamic echivalent a unei Sarcina dinamic echivalent a unei sarcini combinate de direcsarcini combinate de direcie constantie constant

Se consider cazul de Se consider cazul de ncrcare a ncrcare a unui rulment unui rulment simultansimultan cu o cu o

sarcin radial sarcin radial FFrr i una axial i una axial total total (rezultan(rezultantt) ) FFaa din arbore (a din arbore (a nu se confunda cu fornu se confunda cu fora axial din a axial din angrenaj). angrenaj).


6

Sarcina dinamic echivalentSarcina dinamic echivalent

etg

CurbaCurba din din figurfigur reprezint locul geometric al extremit reprezint locul geometric al extremitii forii foreiei FF pentru pentru care se atinge aceeacare se atinge aceeai durabilitate. Curba si durabilitate. Curba s--a a nlocuit cu dou drepte care nlocuit cu dou drepte care se intersecteaz se intersecteaz n punctul 2, determinat de unghiuln punctul 2, determinat de unghiul 22..

RelaRelaiile depind de faptul dac unghiuliile depind de faptul dac unghiul format de rezultantaformat de rezultanta FF cu o cu o perpendicular pe axa rulmentului esteperpendicular pe axa rulmentului este 22..

UnghiulUnghiul depinde de depinde de construcconstrucia rulmentului. ia rulmentului. n n cataloagele de rulmencataloagele de rulmeni acest i acest unghi este implicat unghi este implicat ntrntr--o mrimeo mrime

ee, , astfel c situaastfel c situaiile de mai sus iile de mai sus se vor exprima sub forma:se vor exprima sub forma:

sausau etg

Sarcina dinamic echivalentSarcina dinamic echivalent

etg

eFF

r

a

rFP

Pentru cazul Pentru cazul n care n care

se mai poate scrie:se mai poate scrie:

n acest caz sarcina dinamic n acest caz sarcina dinamic echivalent esteechivalent este::

Pentru cazul Pentru cazul n care n care Sarcina dinamic echivalentSarcina dinamic echivalent

se mai poate scrie:se mai poate scrie:

etg e

FF

r

a

n acest caz sarcina dinamic echivalent esten acest caz sarcina dinamic echivalent este::

PP == XXVVFFrr ++ YYFFaaXX coeficientul sarcinii radialecoeficientul sarcinii radialeYY coeficientul sarcinii axialecoeficientul sarcinii axialeValorile se dau Valorile se dau n cataloagele de rulmenn cataloagele de rulmeniiV=1V=1 dac se rote dac se rotete inelul interior iar cel exterior este fix, te inelul interior iar cel exterior este fix, n rest n rest V=1,2V=1,2


7

Sarcina dinamic echivalentSarcina dinamic echivalentSarcina dinamic echivalent la rulmenSarcina dinamic echivalent la rulmenii ii radialradial--axiali axiali ncrcancrcai cu o sarcin combinat i cu o sarcin combinat de direcde direcie constantie constant

FFrr

FFaa

FFaa

La rulmenLa rulmenii radialii radial--axiali, datoraxiali, datorit apsrii oblice a corpurilor it apsrii oblice a corpurilor de rulare asupra inelelor ia nade rulare asupra inelelor ia natere o fortere o for axial interioar axial interioar proprie rulmentului (chiar proprie rulmentului (chiar dac asupra acestuia nu se exercit dac asupra acestuia nu se exercit o foro for axial exterioar axial exterioar) c) care tinde s are tinde s ndeprteze cile de ndeprteze cile de rulare.rulare.

Mrimea forMrimea forei axiale interioare ei axiale interioare este:este:

YFF ra 5,0

FFrr -- componenta radial a sarcinii componenta radial a sarciniiY Y coeficientul sarcinii axialecoeficientul sarcinii axiale

Determinarea forDeterminarea forelor radialeelor radiale

FFrr

FFaaFFtt

FFrr

VVAA VVBB

FFtt

HHAA HHBB

AA

BBAA

AA

BB

BB

FFrr VV

HHFFrr = = H H 22 + V + V 22

FFaa

Determinarea forDeterminarea forelor axialeelor axiale propriiproprii

AA BB

FFaa AA FFaa BB

FFaa BB

FFr r

FFaa FFaa AA

Fr

FFrArA, , FFrBrB forforele radiale din lagreele radiale din lagre, , FFAA forfora axial din angrenaja axial din angrenajFF''aAaA, F, F''aBaB,, coeficientul sarcinii axialecoeficientul sarcinii axiale

Montaj Montaj n n

XX


8

Determinarea forDeterminarea forelor axialeelor axiale

FFaa AA

FFarborearbore

AA

FFaa AA FFaa BB

FFaa

(+)(+)

AA BB

BB

FFaa BBSS--a izolat arborele din montaj a izolat arborele din montaj i si s--au pus au pus n n evideneviden forforeleele care accare acioneaz asupra luiioneaz asupra lui..

SS--au reprezentat au reprezentat reacreaciunileiunile rolelorrolelor asupra asupra cilor de rulare ale inelelor rulmencilor de rulare ale inelelor rulmenilor.ilor.


FFarborearbore= = FFaa AA + + FFaa + + FFaa BB

Se alege un sens pozitiv al forSe alege un sens pozitiv al forelor care acelor care acioneaz ioneaz asupra arborelui.asupra arborelui.Se calculeaz rezultanta forSe calculeaz rezultanta forelor axiale care lucreaz elor axiale care lucreaz asupra arborelui:asupra arborelui:

Se presupuneSe presupune c c FFarborearbore>0>0, , decideci n sensul de pe n sensul de pe desen.desen.

Arborele are tendinArborele are tendina de a se deplasa de la dreapta la a de a se deplasa de la dreapta la stnga deci rulmentul stnga deci rulmentul AA are tendinare tendina de a se a de a se nchidenchide, iar cel din , iar cel din BB de a se de a se deschidedeschide..

Determinarea forDeterminarea forelor axialeelor axialeRulmentul Rulmentul AA va prelua va prelua i i forfora rezultanta rezultant din arbore din arbore ((FFarborearbore) iar rulmentul ) iar rulmentul BB va fi va fi ncrcat doar cu forncrcat doar cu fora a axial proprie axial proprie FFaBaB..ForForele axiale totale din rulmenele axiale totale din rulmeni sunt:i sunt:

aBaB

aaBarboreaAaA

FFFFFFF

Dac Dac FFarborearbore

9


Montaj Montaj n n

OOla c

FF''aBaB

FF''aAaA

AA

FFaa

FFrArA

FFrArAFFrBrB

FFrBrB

FF''aAaA FF''aBaB

BB

++

Modul de calcul este similar cu cel precedent.Modul de calcul este similar cu cel precedent.


DacDac:: 12 aaa FFF atunci rulmentul atunci rulmentul AA tinde s se tinde s se deschiddeschidiar rulmentul iar rulmentul BB s se s se nchidnchid..

aBaAaarbore FFFF

aaAarboreaBaB

aAaA

FFFFFFF

n caz contrar:n caz contrar:

aBaB

aaBarboreaAaA

FFFFFFF


10

ForFore suplimentaree suplimentarencrcarea real a rulmenncrcarea real a rulmenilor difer de cea nominal stabilit pe baza ilor difer de cea nominal stabilit pe baza valorilor nominale ale sarcinilor.valorilor nominale ale sarcinilor.Ei suport Ei suport ncrcri suplimentare datorate sarcinilor dinamice din angrenajencrcri suplimentare datorate sarcinilor dinamice din angrenaje, , transmisii prin curele ct transmisii prin curele ct i a particulariti a particularitilor funcilor funcionale a le utilajului.ionale a le utilajului.

De aceea pentru determinarea capacitDe aceea pentru determinarea capacitii dinamice, forii dinamice, forele cu ele cu care se calculeaz sarcina echivalent trebuie multiplicate cu care se calculeaz sarcina echivalent trebuie multiplicate cu coeficiencoeficieni care i care in seama de sarcinile suplimentare:in seama de sarcinile suplimentare:ffkk -- Coeficientul forCoeficientul forei suplimentare la transmisii ei suplimentare la transmisii prin angrenaje;prin angrenaje;ffcc -- Coeficientul forCoeficientul forei suplimentare la transmisii ei suplimentare la transmisii prin curele;prin curele;ffdd -- Coeficientul forCoeficientul forei suplimentare dependent de ei suplimentare dependent de tipul matipul mainii.inii.

dck ffff

ForFore suplimentaree suplimentareCoeficientul forCoeficientul forei suplimentare la ei suplimentare la

transmisii prin angrenajetransmisii prin angrenajeffkk

1,5...2Angrenaje turnate, neprelucrate (eroarea de divizare i de form > 0,1 mm)

1,1...1,3Angrenaje de precizie normal (eroarea de divizare i de form 0,02...0,1 mm)

1,05...1,1Angrenaje de precizie ridicat (eroarea de divizare i de form < 0,02 mm)

fkPrecizia angrenajului

ForFore suplimentaree suplimentare

Coeficientul forCoeficientul forei suplimentare la ei suplimentare la transmisii prin cureletransmisii prin curele

ffcc

4...5Simple2,5...3Simple, cu rol de ntindere2...2,5Trapezoidale

fcTipul curelelor

ForFore suplimentaree suplimentareCoeficientul forCoeficientul forei suplimentare ei suplimentare dependent de tipul madependent de tipul mainiiinii ffdd

Materiale. Clase de utilizareMateriale. Clase de utilizare

Din motive tehnico Din motive tehnico -- economice economice rulmenrulmenii sunt ii sunt ncadrancadrai i n dou n dou clase clase de utilizarede utilizare: clasa de utilizare : clasa de utilizare 11 i i clasa de utilizare clasa de utilizare 22 (STAS 5115).(STAS 5115).Standardul prevede utilizarea cu Standardul prevede utilizarea cu precdere a rulmenprecdere a rulmenilor din clasa 1. ilor din clasa 1. RulmenRulmenii din clasa 2 pot fi utilizaii din clasa 2 pot fi utilizai i numai cnd, din motive bine numai cnd, din motive bine justificate, nu se pot utiliza cei din justificate, nu se pot utiliza cei din clasa 1.clasa 1.


11

ItinerarItinerar de calculde calcul

1.1. Se Se predimensioneazpredimensioneaz arborele arborele , d, de e unde rezult diametrul necesar al unde rezult diametrul necesar al fusului;fusului;2.2. Se alege rulmentul din catalogul de Se alege rulmentul din catalogul de rulmenrulmeni, astfel i, astfel nct se cunosc: nct se cunosc: dd, , DD, , XX, , YY, e, , e, CC;;3.3. Se determin for Se determin for a radial din a radial din condicondiia de rezistenia de rezisten::

FFrr = = H H 22 + V + V 22

4.4. Se determin for Se determin fora axial total a axial total FFaa;;5.5. Se calculeaz Se calculeaz sarcina dinamic sarcina dinamic echivalentechivalent innd cont de:innd cont de:


eFF

r

a rFP

eFF

r

a PP == XXFFrr ++ YYFFaa

DacDac atunciatunci

DacDac atunciatunci


6.6. Se determin factorii for Se determin factorii for elor elor suplimentare suplimentare ff == ffkkffccffdd ii se corecteaz se corecteaz sarcina dinamic echivalentsarcina dinamic echivalent::

PfPc 7.7. Se stabileSe stabilete te durabilitatea necesardurabilitatea necesar, , LLnecnec


12

8.8. Se calculeaz durabilitatea efectiv Se calculeaz durabilitatea efectiv::


10

pCLP

610

1010

60hLLn

9.9. Se face verificareaSe face verificarea::

necefectiv LL ObsObs. . Dac inelul exterior este rotitorDac inelul exterior este rotitor, atunci se , atunci se mai introduce un coeficient V=1,2, deci mai introduce un coeficient V=1,2, deci FFcc calculcalcul=V=VFFrr

RulmenRulmeni montai montai perechei pereche

STAS

STAS

FFrr/2/2 FFrr/2/2

FFrr/2/2 FFrr/2/2

FFaaFFaa

FFaa

(+)(+)11 22

2211

FFrr/2/2 FFrr/2/2

FFrr

Se presupune c fiecare rulment preia Se presupune c fiecare rulment preia din din sarcina radial din lagrsarcina radial din lagr. Rulmen. Rulmenii sunt ii sunt aparent identici aparent identici i au aceeai au aceeai capacitate de i capacitate de ncrcare dinamic de baz Cncrcare dinamic de baz C11

Capacitatea Capacitatea TOTALTOTAL a perechii de rulmena perechii de rulmeni este:i este:

1715,1 CC n calcule se va considera c cei doi rulmenn calcule se va considera c cei doi rulmeni au fost i au fost nlocuinlocuii cu un rulment i cu un rulment ECHIVALENTECHIVALENT ((ncrcat cu ncrcat cu forfora radial total a radial total FFrr) ) i avnd capacitatea de i avnd capacitatea de ncrcare dinamic de baz ncrcare dinamic de baz C=1,715C=1,715CC11 i factorul i factorul forforei radiale ei radiale X=0,67X=0,67, iar factorul for, iar factorul forei axiale ei axiale Y=YY=Y11..

DacDacrFP atunciatunci

DacDac eFF

r

a

eFF

r

a

atunciatunci PP == 0,670,67FFrr ++ YYFFaa

RulmenRulmeni montai montai perechei pereche


13

ExExempluemplu

2

1 2

2278 211 1202211 189

rA

K lHl l

FFrr

FFaaFFtt

BBAA

30206 J2/Q *32007 X/Q * CC6060=ttopop

1.441.44=ff

rpmrpm36003600=nn

mmdww

211211

189189

22782278

32153215

12741274

mmmm=ll22

mmmm=ll11

NN=FFrr

NN

NN

=

=

FFtt

FFaa

Date iniDate iniialeiale::FFrr

VVAA VVBB

FFtt

HHAA HHBB

A B

A B

ll11 ll22

Fa ddww22

N

lldFlF

V warA

1482189211

1765,012742112278

5,0

21

2

N

lldFlF

V warB

796189211

1765,012741892278

5,0

21

1

NlllFH tA 1696189211

2113215

21

2

NlllF

H tB 15191892111893215

21

1

N

VHF AArA

225214821696 22

22

N

VHF BBrB

17157961519 22

22

Montarea rulmenMontarea rulmenilorilor

Dac strngerea din Dac strngerea din ajustaj nu este mare, ajustaj nu este mare, rulmentul se poate rulmentul se poate monta prin baterea monta prin baterea inelului interior pe inelului interior pe tronsonul arborelui. tronsonul arborelui. Se foloseSe folosete o bucte o buc intermediarintermediar..

Dac rulmentul Dac rulmentul neseparabilneseparabiltrebuie montat simultan pe trebuie montat simultan pe arbore arbore i i n carcas este n carcas este necesar aplicarea fornecesar aplicarea forei ei de montaj asupra ambelor de montaj asupra ambelor inele (interior inele (interior i exterior).i exterior).

n cazul rulmenn cazul rulmenilor separabili, ilor separabili, inelul interior se monteaz inelul interior se monteaz separat faseparat fa de cel exterior de cel exterior. L. La a asamblare trebuie avut asamblare trebuie avut n n vedere alinierea corect a vedere alinierea corect a elemntelorelemntelor..

Fa

A B

A B

d = 176 mm


14

Demontarea rulmenDemontarea rulmenilorilor

Demontare cu Demontare cu extractor de rulmenextractor de rulmenii

Demontare cu Demontare cu elemente filetateelemente filetate

n cazul aparin cazul apariiei coroziunii de iei coroziunii de fretare este indicat injecfretare este indicat injecia de ia de ulei pentru uulei pentru uurarea demontriiurarea demontrii

Nu se admite ca forNu se admite ca fora de depresare s se transmit prin corpurile de a de depresare s se transmit prin corpurile de rulare. Rulmenrulare. Rulmenii se extrag mai ii se extrag mai nti de pe suprafenti de pe suprafeele cu ajustaj mai ele cu ajustaj mai pupuin strns (din strns (deci prima dat din carcas eci prima dat din carcas i apoi de pe arbore).i apoi de pe arbore).

EfectulEfectul de etande etanare, la dispozitive are, la dispozitive de etande etanare fr contact se are fr contact se realizeaz prin existenrealizeaz prin existena uneia a uneia sau a mai multor fante sau a mai multor fante ntre ntre piesele piesele n rotan rotaie ie i cele i cele stastaionare sau prin inelele de ionare sau prin inelele de centrifugare. centrifugare. Deoarece nu exist frecare Deoarece nu exist frecare ntre ntre piesele care particip la etanpiesele care particip la etanare, are, aceste dispozitive aceste dispozitive se aplic la se aplic la turaturaii mariii mari..

EtanEtanri fr ri fr contactcontact(STAS 7297)(STAS 7297)

Fantele, canalele Fantele, canalele i i labirinlabiriniiiitrebuie trebuie umpluumplui cu unsoarei cu unsoare..Viteza periferic trebuie s fie Viteza periferic trebuie s fie vv>>5 5 m/sm/s..

EtanEtanareaarea rulmenrulmenilorilor

EtanEtanareaarea rulmenrulmenilorilorEtanEtanri cu ri cu

contactcontactSe realizeaz prin contactul elastic Se realizeaz prin contactul elastic al elementelor de etanal elementelor de etanare pe are pe suprafasuprafaa de etana de etanare.are.

EtanEtanarea cu area cu manmanete de ete de rotarotaieie cu buz de etan cu buz de etan are are (STAS 7950) executate din cauciuc (STAS 7950) executate din cauciuc rezistent la uleiuri se utilizeaz rezistent la uleiuri se utilizeaz pentru lagre unse att cu unsori pentru lagre unse att cu unsori consistente ct consistente ct i uleiuri,i uleiuri, la viteze la viteze periferice de pn la periferice de pn la 10...15 10...15 m/sm/s..

RulmenRulmenii cu ii cu autoetanautoetanareare pot fi pot fi protejaprotejai (fig. a) sau etani (fig. a) sau etanaai (i (fig. b)fig. b). . Protejarea se realizeaz cu inele de Protejarea se realizeaz cu inele de tabltabl, iar etan, iar etanarea cu inele area cu inele executate din materiale elastice.executate din materiale elastice.


15

AjustajeleAjustajele de de montajmontaj

AlegereaAlegerea ajuajustajuluistajului este determinat de o serie de factori este determinat de o serie de factori::-- modul de modul de ncrcare a inelelorncrcare a inelelor;;-- felul felul i mrimea sarciniii mrimea sarcinii;;-- tipul tipul i mrimea rulmentuluii mrimea rulmentului;;-- condicondiiile de temperaturiile de temperatur;;-- cerincerinele pentru precizia de rotire;ele pentru precizia de rotire;-- construcconstruc ia ia i materialele pieselor conjugate;i materialele pieselor conjugate;-- cerincerine legate de montareae legate de montarea--demontarea rulmendemontarea rulmenilor;ilor;-- asigurarea posibilit asigurarea posibilitii deplasrii axiale a rulmentului liberii deplasrii axiale a rulmentului liber

Deoarece Deoarece abaterileabaterile alezajuluialezajului rulmentului precum rulmentului precum i ale i ale diametrului exteriordiametrului exterior sunt sunt IMPUSEIMPUSE, stabilirea unui , stabilirea unui anumit ajustaj anumit ajustaj ntre inelele rulmentului ntre inelele rulmentului i piesele conjugate i piesele conjugate (arbore, (arbore, carcascarcas) c) const onst n fixarea abaterilor acestora din n fixarea abaterilor acestora din urmurm..


Inelul este supus unei Inelul este supus unei sarcini rotitoaresarcini rotitoare atunci cnd la o atunci cnd la o rotarotaie complet a luiie complet a lui, fiecare punct de pe calea de rulare a , fiecare punct de pe calea de rulare a inelului inelului trece o dattrece o dat prin prin dreprtuldreprtul suportuluisuportului (direc(direciei) iei) sarciniisarcinii i i unei unei sarcini fixesarcini fixe atunci cnd aceasta atunci cnd aceasta ncarc continuuncarc continuu acelaacelaiipunct de pe calea de rulare.punct de pe calea de rulare.


Cmpurile de toleranCmpurile de toleran ale ale arborilorarborilor pe care pe care se monteaz rulmense monteaz rulmenii ii cu bile sau cu role cu bile sau cu role (STAS 6671)(STAS 6671)

Alezajul rulmenAlezajul rulmenilor are ilor are cmpul de tolerancmpul de toleran sub sub linia zero, cu linia zero, cu abaterea abaterea superioar zerosuperioar zero, iar inelul , iar inelul exterior are cmpul de exterior are cmpul de tolerantoleran sub linia zero sub linia zero, , cu abaterea superioar cu abaterea superioar zerozero


16


Cmpurile de toleranCmpurile de toleran ale ale alezajelor carcaseloralezajelor carcaselorn care se monteaz n care se monteaz rulmenrulmenii cu bile sau cu ii cu bile sau cu role role (STAS 6671)(STAS 6671)

Ungerea rulmenUngerea rulmenilorilorPrin ungerea rulmenPrin ungerea rulmenilor se urmreilor se urmrete te n primul rnd n primul rnd micmicorarea frecriiorarea frecrii i i protecprotecia ia anticorozivanticoroziv..LubrifianLubrifianii utilizaii utilizai sunt uleiurile, unsorile consistente i sunt uleiurile, unsorile consistente i, i, n unele cazuri, lubrifiann unele cazuri, lubrifian ii solizi (sii solizi (sub form de aditiviub form de aditivi). ). Avantajele uleiurilorAvantajele uleiurilor: : stabilitate mai mare, pot fi utilizate stabilitate mai mare, pot fi utilizate ntrntr--un un domeniu larg de temperaturi (domeniu larg de temperaturi (--5555...+220...+220 la uleiuri sintetice)la uleiuri sintetice), opun rezisten, opun rezisten mai mic la deplasarea corpurilor de rularemai mic la deplasarea corpurilor de rulare, f, fac posibil dozarea ungerii etcac posibil dozarea ungerii etc..Dezavantajele uleiurilorDezavantajele uleiurilor: : etanetanare mai dificilare mai dificil, n, necesit uneori ecesit uneori instalainstalaii de ungereii de ungere

Avantajele unsorilor consistenteAvantajele unsorilor consistente: : construcconstrucie mai simpl a ie mai simpl a lagruluilagrului, etan, etanare mai simpl are mai simpl i mai siguri mai sigur..DezavantajeDezavantaje: : unsorile au o stabilitate mai micunsorile au o stabilitate mai mic, dau na, dau natere unor frecri tere unor frecri mai mari la deplasarea elementelor mobile.mai mari la deplasarea elementelor mobile.

Ungerea rulmenUngerea rulmenilorilor

Ungere din Ungere din baia de uleibaia de ulei

Ungere prin Ungere prin stropirestropire

Ungere prin Ungere prin injecinjecieie


DURABILITATEA RULMENu0162ILOR 2014.pdf

Documents

Transcript of DURABILITATEA RULMENu0162ILOR 2014.pdf