Itinerar de calcul i alegere al rulmenilor

a) Calculul i alegerea rulmenilor ncrcai cu o sarcin pur radial 1. Dac dimensiunile arborelui pe care este montat rulmentul sunt determinate constructiv sau sunt impuse de STAS (de exemplul diametrele capetelor de arbori), etapele de calcul sunt:

se alege constructiv diametrul d al arborelui;n funcie de acest diametru din STAS sau din cataloagele de rulmeni se alege rulmentul pe ct posibil din clasa 1 de utilizare, rezultnd sarcina dinamic de baz a acestuia C;se alege din bibliografia de specialitate durabilitatea rulmentului n ore de funcionare, calculndu-se durabilitatea necesar n milioane de rotaii cu ajutorul relaiei:

cunoscnd reaciunea din lagrul respectiv se determin sarcina dinamic echivalent: P = Frn funcie de condiiile de funcionare ale rulmentului se corecteaz sarcina dinamic echivalent prin multiplicarea cu coeficienii care in seama de sarcinile dinamice introduse de transmisii, precum i de modul de lucru al utilajului: Pc = fP

cunoscnd sarcina dinamic de baz C i sarcina dinamic echivalent corectat Pc, se calculeaz durabilitatea efectiv a rulmentului n milioane de rotaii:

n final se verific condiia ca durabilitatea efectiv a rulmentului s fie mai mare dect durabilitatea necesar:

2. Dac dimensiunile arborelui pe care se monteaz rulmentul nu sunt impuse atunci se parcurg urmtoarele etape:se cunoate reaciunea din lagr adic sarcina radial Fr care acioneaz asupra rulmentuluise calculeaz sarcina dinamic echivalent P = Fr, precum i cea corectat PC = fP ca i n modelul de mai sus.

Se adopt durabilitatea necesar n ore de funcionare Lh i se calculeaz i cea n milioane de rotaii Lnec.Cunoscnd sarcina dinamic echivalent corectat precum i durabilitatea necesar, se calculeaz sarcina dinamic de baz a rulmentului C cu relaia:

se alege din STAS rulmentul care are o sarcin dinamic de baz mai mare dect cea calculat anterior pe ct posibil din clasa 1 de utilizare.

Corina - Observaie: se precizeaz c rulmenii sunt executai n dou clase de utilizare 1 i 2 iar din motive tehnico-economice se recomand folosirea cu precdere a rulmenilor din clasa 1 de utilizare

b) Calculul i alegerea rulmenilor radiali-axiali ncrcai cu o sarcin de direcie oarecareCazul prezentat este acela al arborilor rezemai pe doi rulmeni radiali axiali montai n X (fig.).Din motive de asigurare a preciziei de execuie i montaj (a coaxialitii alezajelor din carcas) necesare unei bune funcionri a rulmenilor, se recomand ca cei doi rulmeni s aib aceleai dimensiuni. i n acest caz exist dou situaii de calcul, i anume:

Dac dimensiunile arborelui pe care este montat rulmentul sunt determinate constructiv sau sunt impuse de STAS (de exemplul diametrele capetelor de arbori), etapele de calcul sunt:diametrul d al fusului pe care se monteaz rulmentul este ales constructivn funcie de d din STAS se alege rulmentul pe ct posibil din clasa 1 de utilizare, rezultnd sarcina dinamic de baz a acestuia C;

se alege durabilitatea rulmentului n ore de funcionare, calculndu-se durabilitatea necesar n milioane de rotaii;cunoscndu-se reaciunile din lagrele respective se calculeaz sarcinile dinamice echivalente P1 i P2 precum i forele axiale din rulmeni cu relaiile stabilite anterior pentru rulmeni radiali-axiali cu role conice i radiali-axiali cu bile pe un rnd n funcie de condiiile de ncrcare.

n funcie de condiiile de funcionare ale rulmentului se corecteaz sarcina dinamic echivalent prin multiplicarea cu coeficienii care in seama de sarcinile dinamice introduse de transmisii, precum i de modul de lucru al utilajului.P1, 2 c = f P1,2 cunoscnd sarcina dinamic de baz C i sarcina dinamic echivalent corectat P1,2c, se calculeaz durabilitatea efectiv a rulmentului n milioane de rotaii:

in final se verific condiia ca durabilitatea efectiv a rulmentului s fie mai mare dect durabilitatea necesar:

2. Dac dimensiunile arborelui pe care se monteaz rulmentul nu sunt impuse atunci se parcurg urmtoarele etape:se cunosc reaciunile din lagr adic sarcina radial Fr1,2 care acioneaz asupra rulmentuluise calculeaz sarcina dinamic echivalent P1,2 = Fr1,2, precum i forele axiale din rulmeni cu relaiile stabilite anterior pentru rulmeni radiali-axiali cu role conice i radiali-axiali cu bile pe un rnd n funcie de condiiile de ncrcare.

n funcie de condiiile de funcionare ale rulmentului se corecteaz sarcina dinamic echivalent prin multiplicarea cu coeficienii care in seama de sarcinile dinamice introduse de transmisii, precum i de modul de lucru al utilajului.P1, 2 c = f P1, 2Se adopt durabilitatea necesar n ore de funcionare Lh i se calculeaz i cea n milioane de rotaii Lnec.

Cunoscnd sarcina dinamic echivalent corectat precum i durabilitatea necesar, se calculeaz sarcina dinamic de baz a rulmentului C cu relaia:

se alege din STAS rulmentul care are o sarcin dinamic de baz mai mare dect cea calculat anterior C1,2 pe ct posibil din clasa 1 de utilizare.

c) Calculul i alegerea rulmenilor radiali-axiali montai pereche (fig)

n cazul rulmenilor montai pereche n O sau n X (fig. a, b) n vederea calcului lor se consider c n cazul respectiv exist un singur rulment avnd sarcina dinamic de baz calculat cu relaia anterior prezentata. Exist i n acest caz dou metode de calcul care pot fi aplicateObservatie: se calculeaz sarcina dinamic de baz C pentru perechea de rulmeni i n continuare se consider c exist un singur rulment a crui sarcin dinamic de baz este egal cu C

Proiectarea lagrelor cu rulmeni

Alegerea tipului rulmenilor depinde de o multitudine de factori i anume:a) direcia i mrimea forei care acioneaz asupra lagrului;b) turaia; c) temperatura de lucru;d) condiiile de montaj i de exploatare; e) abaterile de la coaxialitate a lagrelor i rigiditatea construciei; f) precizia de rotire necesar

Precizia de rotire a arborelui se determin n primul rnd de precizia rulmentului. n majoritatea cazurilor, n construcia de maini se utilizeaz rulmeni de precizie normal (clasa P0). Pentru lagrele arborilor principali ai mainilor unelte se utilizeaz rulmeni din clasele de precizie P6, P5 i P4.Rigiditatea lagrelor se asigur att prin utilizarea unor rulmeni corespunztori (de exemplu: rulmeni radiali cu role cilindrice pe dou rnduri i alezaj conic, rulmeni cu role conice pe dou rnduri) ct i prin mrirea rigiditii carcasei (prin nervurarea ei, prin adoptarea unor perei de aceeai grosime pentru a nu se produce dilatri diferite).

Coaxialitatea alezajelor carcasei se poate realiza n urmtorul mod: Executarea lor n carcase neseparabile. La carcase separabile trebuie asigurat centrarea lor cu tifturi de centrare; Finisarea alezajelor are loc la o singur prindere pe maina unealt.

Rulment (lagr) conductor. Rulment (lagr) liber.Rulmentul conductor asigur poziionarea axial a arborilor n carcas. Acesta este fixat att axial n carcas ct i n arbore. El preia sarcini combinate. Cellalt rulment (rulmeni) preia numai sarcina radial i se poate deplasa axial (fie prin deplasarea lui n carcas, fie prin deplasarea unor elemente componente ale lui fa de celelalte - la rulmenii cu role cilindrice). Acesta se numete rulment liber.Observaie: dac pe arbore se gsete un rulment axial, acesta va fi ntotdeauna rulmentul conductor.

Exemple

La rezemarea arborilor pe rulmeni radiali-axiali, n opoziie, acetia pot fi montai n O sau n XSe observ c distana dintre centrele de presiune S (poziionate prin cotele a care se dau n catalog) este mai mare la montajul n O, ceea ce face ca acest montaj s preia momente de rsturnare mari chiar la distane mici ntre cei doi rulmeni. La aceste montaje este exclus utilizarea rulmentului ca rulment liber.

Posibilitatea de dilatare liber a arborelui se poate asigura pe dou ci: - se prevede un joc mrit la montaj care se va reduce la o valoare corespunztoare n urma dilatrii arborelui datorit nclzirii din timpul funcionrii i situaia n care rulmentul radial-axial nu este fixat direct n capac ci printr-un element elastic deformabil

Etanarea rulmenilor

Etanarea rulmenilor are ca obiective: a) mpiedicarea scurgerii lubrifiantului din carcas i b) mpiedicarea ptrunderii n rulment a impuritilor, apei, gazelor, prafului, acizilor, etc. Prin ptrunderea acestora se produce degradarea proprietilor de ungere ale lubrifiantului, corodarea elementelor rulmentului, deterioararea cilor de rulare, deci scoaterea rapid din uz a rulmentului. Ieirea lubrifiantului din rulment poate provoca uneori, funcionarea necorespunztoare a unor organe (de exemplu ntre elementele frnelor care lucreaz prin friciune).

La alegerea unei soluii optime pentru etanare se au n vedere urmtorii factori: tipul lubrifiantului, viteza periferic a arborelui, poziia arborelui (vertical, orizontal), temperatura, spaiul disponibil, aspectul economic. Etanarea se poate realiza n dou moduri: a) fr contact sau b) cu contact. Prin utilizarea simultan a acestora rezult o etanare combinat.

Etanri fr contactn acest caz efectul de etanare se realizeaz prin existena uneia sau a mai multor fante ntre piesele n rotaie i cele staionare, sau prin inele de centrifugare.Deoarece nu exist frecare ntre piesele care particip la etanare, aceste dispozitive se utilizeaz cu succes la turaii mari. n figura sunt prezentate dispozitive de etanare fr contact (a) etanare cu fant simpl; b) etanare simpl cu canale circulare; c) etanare simpl cu canale elicoidale; d) etanare cu labirint axial)Fantele canalele i labirinii trebuie umplui cu unsoare. Pentru ca inelele centrifugare s fie eficiente trebuie ca viteza periferic s aib o valoare v 5 m/s

Etanri cu contactEtanarea are loc prin contactul elastic dintre elementul de etanare i suprafaa de etanare. La alegerea unei anumite soluii se ine cont de: temperatur, presiunea din interiorul incintei etanate, viteza periferic a arborelui, lubrifiantul utilizat. Ca materiale pentru etanare se utilizeaz cauciucul, psla, azbestul, grafitul, masele plastice, pielea.

Etanarea cu inele de psl (STAS 6577-70). Este o etanare cu contact simpl, ieftin, eficace la ungerea cu unsoare. Se poate utiliza la viteze periferice v 7m/s i temperaturi t 70oC. Rugozitatea arborelui este Ra = 0,4m, iar duritatea suprafeei de contact este de 45 HRC. n figura (a) cu inel de psl i (b) cu dou inele sunt prezentate cteva exemple de etanri cu inele de psl.Dimensiunile canalelor sunt date n STAS 6577

Etanarea cu manete de rotaie cu buz de etanare (STAS 7950/2-72).Manetele de rotaie sunt executate din cauciuc rezistent la uleiuri, se pot utiliza att pentru lagre unse cu unsori ct i cu uleiuri, la viteze periferice pn la 10 15 m/s. n figura sunt prezentate cteva exemple de astfel de etanri cu manete, cu observaia c pe poriunea de etanare arborele trebuie s fie rectificat.Manetele se execut n dou forme: forma A i forma B (fig. b - cu buz auxiliar contra prafului).

Rulmenii cu autoetanare se realizeaz n dou tipuri constructive: rulmeni protejai i rulmeni etanati. Protejarea se realizeaz cu inele de tabl (fr contact) iar etanarea cu inele executate din materiale elastice (cu contact).

Ungerea rulmenilorPrin ungerea rulmenilor se urmrete micorarea frecrii i protecie anticoroziv precum i uniformizarea repartiiei i cedrii cldurii, micorarea n anumite limite a zgomotului, etanarea. Lubrifiani utilizai sunt: uleiurile, unsorile consistente i, n anumite cazuri lubrifiani solizi (sub form de aditivi).Avantajele uleiurilor sunt: stabilitate mai mare, pot fi utilizai ntr-un domeniu mai larg de temperaturi ( -55o +220o la uleiurile sintetice), opun o rezisten mai mic la deplasarea corpurilor de rostogolire i a coliviei, permit nlocuirea lor fr a demonta ansamblul, fac posibil dozarea ungerii, la ungerea cu circulaie asigur transportul cldurii din lagr.

Avantajele ungerii cu unsoare consistent sunt: construcie mai simpl a lagrului, etanare mai simpl i mai sigur. Printre dezavantaje enumerm: au o stabilitate mai mic, dau natere unor frecri mai mari la deplasarea elementelor mobile.Sistemele de ungere cu ulei sunt:ungere n baie de ulei la turaii mici i sarcini mari. Corpul de rostogolire nu trebuie s intre n baie dect pn la nivelul centrului su.

Ungere prin stropire. aiba care trece prin baia de ulei, asigur accesul uleiului la rulment. La angrenajele nchise (la reductoare), roile dinate proiecteaz uleiul pe pereii carcasei de unde acesta se scurge pe rulmeni.Ungere cu circulaie de ulei asigur o rcire mai eficient a lagrului.Ungere prin injecie de ulei este indicat la turaii ridicate. Uleiul este injectat cu presiune mare print-o diuz, asigurnd rcirea eficient a lagrului.

Ungerea datorit forelor centrifugeUngerea prin picurare (uleiul este transportat prin capilaritate, de ctre un fitil, la locul de ungere).Sisteme de alimentare cu unsori consistente. Lagrul trebuie prevzut cu un dispozitiv de ungere astfel construit nct unsoarea prospt s ajung efectiv n rulment i s expulzeze unsoarea veche din rulment. Unsorile consistente pentru rulmeni sunt prevzute n STAS 1608-72, STAS 9874-74.