LAGĂRE CU ROSTOGOLIRE. GHIDAJE

Lagărele au sarcina de a sprijini şi ghida componente aflate în mişcare relativă, în special cele aflate în mişcare de rotaţie, precum şi de a prelua forţe şi a le transmite între piesele în mişcare relativă. Frecarea, care apare în lagăr între părţile în mişcare sub sarcină este menţinută în limite reduse prin: suprafeţe de contact reduse şi ungere (la lagărele şi ghidajele cu rostogolire), suprafeţe de alunecare mari, separate prin lubrifianţi (la lagărele şi ghidajele cu alunecare) sau prin câmpuri magnetice, care menţin oarborele în stare de flotare, vezi figura 1.

Figura 1 Principii ale montajelor a) Distribuţia sarcinii la lagărele cu rostogolire, b) Repartiţia presiunii şi deformarea unui corp de

rostogolire, c) Repartiţia presiunii la un lagăr cu alunecare, d) Principiul construcţiei unui lagăr magnetic Rulmenţii sunt recomandaţi pentru: 1. lăgăruiri practic fără întreţinere şi sigure în condiţii normale de exploatare, de exemplu la cutii de

viteze, motoare, maşini unelte, maşini de transportat, autovehicule; 2. lăgăruiri care trebuie să funcţioneze în stare de repaus şi la turaţii reduse sub sarcini ridicate cu

frecare redusă, precum şi la turaţii variabile, de exemplu cârlige de macara, ghidaje de fusuri. Materiale

Căile de rulare şi corpurile de rostogolire care preiau sarcini punctiforme, respectiv distribuite, ridicate (presiuni herţiene până la 4600 MPa) sunt executate din oţel pentru rulmenţi (de exemplu 10Cr06). Căile de rulare, inelele, respectiv şaibele, sunt călite şi rectificate (zonele de rulare sunt lustruite). În cazuri speciale se utilizează oţeluri de cementare aliate, oţeluri nemagnetice sau inoxidabile, sau materiale ceramice. Oţeluri pentru rulmenţi, mai noi, sunt Low Nitrogen Steel (LNS) – oţeluri de cementare nitrurate sau carbonitrurate, care au straturi superficiale foarte dure, rezistente la oboseală şi uzare şi un miez moale şi tenace, precum şi Cronidur 30 (având o rezistenţă extremă la coroziune şi păstrarea durităţii la temperaturi ridicate).

Forme constructive speciale de rulmenţi, proprietăţi şi utilizare Rulmentul radial-axial cu bile, cu contact în patru puncte (fig. 2a) este o formă specială a rulmentului radial-axial cu bile, având α ≈ 35°. Căile de rulare constau din două arcuri de cerc, care se intersectează în mijloc, sub un unghi ascuţit, astfel încât bilele au cu acestea un contact în patru puncte. Inelul interior, divizat - demontabil, permite utilizarea mai multor bile, obţinându-se astfel, la o lăţime constructivă mai mică, o portanţă radială ridicată şi o portanţă axială foarte ridicată, în ambele sensuri. Utilizare: lăgăruiri ale fusurilor maşinilor unelte, transmisii de autovehicule, lăgăruiri de roţi şi role de cabluri.

Rulmentul cu bile şi umăr (fig. 2b) este dezasamblabil cu inelul exterior detaşabil cu un singur umăr. Inelul interior este asemănător constructiv celui al rulmentului radial cu bile. Chiar dacă se poate realiza cu un număr sporit de bile, capacitatea de încărcare este redusă, datorită condiţiilor de rulare, atât pe direcţie radială cât şi pe cea axială, într-un singur sens. Din acest motiv rulmenţii sunt standardizaţi numai până la un alezaj de 30 mm. Utilizare. Lagăre pentru aparate de măsură, maşini electrice mici, aparate casnice.

b) c) Figura 2 Alte tipuri de rulmenţi cu bile. a) Rulment radial-axial cu contact în patru puncte, b) Rulment cu bile şi umăr , c) Rulment radial

oscilant cu bile pe două rânduri Rulmentul radial oscilant cu bile, având α = 15º (fig. 2c), este un rulment cu două rânduri de bile, cu alezaj cilindric sau conic ( ), care, datorită căii de rulare sferice a inelului exterior, poate prelua dezaxări sau erori de aliniere ale arborilor de până la 4º; rulmentul poate fi încărcat radial şi axial în ambele sensuri, se utilizează preponderent în lagăre cu talpă sau tip flanşă, iar pentru montare şi demontare uşoară se foloseşte împreună cu bucşe de extragere.

1 : 12<

Utilizare: lăgăruiri la care pot să apară inexactităţi de montaj, respectiv săgeţi mai mari ale arborilor, de exemplu la transmisii, instalaţii de transport, maşini agricole ş.a.

Figura 3 a) Rulment cu ace şi inel interior, b) Rulment combinat cu ace şi axial cu bile, c) Colivie cu ace pe un singur rând, d) Bucşă cu ace, e) Bucşă cu ace cu capac

Rulmenţii cu ace sunt o formă specială a rulmenţilor cu role cilindrice. La execuţia cu colivie, acele sunt menţinute la distanţe egale şi cu axele reciproc paralele. Se livrează cu (fig. 3a) sau fără inel interior, sub formă de colivii cu ace (fig. 3c), bucşe cu ace (fig. 3d), bucşe cu ace şi capac (fig. 3e) sau construcţie hibridă între rulment axial cu bile şi rulment cu ace (fig. 3b). Rulmenţii cu ace pot transmite numai forţe radiale. Rulmenţii cu ace se disting prin dimensiuni radiale reduse (cele mai reduse dimensiuni se obţin cu colivii cu ace), rigiditate radială ridicată şi sensibilitate mai redusă la

şocuri, faţă de alte tipuri de rulmenţi. Dacă acele rulează direct pe arbore sau în carcasă, suprafeţele de rulare trebuie să aibă o duritate de 58…65 HRC, precum şi o exactitate şi o calitate a suprafeţei (Ra ≤ 0,2 μm ) corespunzătoare. Utilizare: de obicei la turaţii mici şi medii, la mişcări oscilante, de exemplu lăgăruirea bielelor, pârghiilor basculante, fusurilor, osii oscilante ş.a., în general dacă spaţiul de montaj este limitat radial. Rulmentul oscilant cu role butoi (fig. 4) are două rânduri simetrice de role butoi, este utilizat pentru preluarea sarcinilor radiale şi axiale mari. Datorită formei sferice a căii de rulare a inelului exterior, rulmentul permite deplasări unghiulare (0,5° la sarcini mici şi cu până la 2° în alte situaţii, faţă de poziţia medie), compensându-se astfel dezaxările unghiulare, precum şi erorile de aliniere ale locaşurilor de lăgăruire. Lagărele oscilante se livrează şi în execuţie întărită (literă caracteristică E: la aceasta, inelul interior nu are bordurare medie, astfel încât se pot utiliza role butoi mai lungi şi deci realiza o portanţă mai mare. Rulmenţii cu role butoi şi cei oscilanţi nu se pot dezasambla şi se livrează cu alezaj cilindric sau conic (< 1 : 12). Utilizare: role de cablu, arbori ai vapoarelor, arbori cotiţi şi alte lagăre cu solicitare mare.

Figura 4 Rulment oscilant cu role butoi

Rulmentul axial cu bile cu inele sferice (3) se utilizează împreună cu şaibe de aşezare suplimentare (4) şi, servesc la compensarea erorilor unghiulare (fig. 5a).

a) b)

Figura 5 Rulmenţi axiali oscilanţi: a) cu bile cu simplu efect şi şaibă de carcasă sferică (3) şi şaibă de aşezare sferică (4); b) cu role

Utilizare: în cazul forţelor axiale ridicate şi care nu mai pot fi preluate de rulmenţii radiali, precum şi la lăgăruiri cu forţe axiale ridicate şi forţe radiale reduse, la care un rulment radial nu are sens a fi utilizat, de exemplu la arborii maşinilor de găurit, transmisii cu şuruburi şi roţi melcate. Rulmenţi axiali oscilanţi cu role (fig. 5b) La aceste lagăre transmiterea forţei de apăsare are loc între şaibe şi role sub un unghi de α = 45º faţă de axa rulmentului, astfel încât, pe lângă forţe axiale ridicate, pot fi preluate, limitat, şi forţe radiale (Fr ≤ 0,55 Fa). Rulmentul se poate poziţiona oscilant şi prin aceasta poate compensa erori de aliniere (poziţie înclinată posibilă până la 2º). Utilizare: lagărele braţelor de macarale, lagăre de presiune la arbori cu roţi melcate şi elice de vapoare.

Alte forme constructive

Forme constructive speciale În afara formelor standard, producătorii de rulmenţi oferă o multitudine de forme constructive speciale (de exemplu rulmenţii UFK, rulmenţi speciali radial-axiali cu bile). Din ce în ce mai mult rulmenţii sunt legaţi nemijlocit de aplicaţia concretă, de exemplu la osiile faţă ale autoturismelor. Frecvent producătorii de rulmenţi livrează subansamble de lăgăruire, la care rulmenţii sunt integraţi în componentele funcţionale corespunzătoare, de exemplu: lăgăruiri de roţi, pompe de apă, dispozitive de tensionare a curelelor. Acest fapt conduce la avantaje pentru utilizator, datorită unui număr de componente mai redus, simultan cu reducerea greutăţii, volum constructiv mai mic, precum şi economii de costuri de producţie, control şi montaj. Subansamblele de lăgăruire sunt prevăzute de producător cu etanşare şi ungere pe viaţă, astfel încât fiabilitatea şi durata de exploatare cresc. Unităţi de carcase de lagăre Cele mai utilizate sunt unităţile pentru lagăre cu talpă (fig. 6) şi cu flanşă (fig. 7). Carcasele în execuţie divizată, de cele mai multe ori din fontă cenuşie sunt destinate pentru lagăre oscilante, cu alezaj conic şi bucşă de tensionare, respectiv cu alezaj cilindric.

Figura 6 Lagăr cu talpă: a) vedere generală, b) cu rulment oscilant cu bile cu mobilitate axială, c) cu

rulment oscilant cu role fără mobilitate axială Ungerea se face în general cu unsoare. Etanşarea se face cu inel de pâslă, garnituri de etanşare, inele radiale cu labirint sau manşetă dublă. Lagărele cu talpă se pot livra ca lagăre de capăt (deschise numai spre o parte) sau ca lagăre de trecere (deschise la ambele părţi).

Lagărele tip flanşă (fig. 7) se livrează în diferite forme constructive. Execuţiile sunt analoge celor de tip cu talpă, fără a fi însă divizate.

Figura 7 Lagăr cu flanşă – exemple de execuţie: a) Cu 4 găuri de fixare şi rulment oscilant cu role ca lagăr

mobil, execuţie tip capăt de arbore, b) Cu 3 găuri de fixare şi rulment oscilant cu role ca lagăr fix,execuţie tip trecere de arbore

a)

b) Figura 8 Lagăr Y: a) cu talpă, execuţie tip trecere capăt de arbore, b) cu flanşă ca lagăr fix, execuţie tip

trecere de arbore

O unitate de lagăr asemănătoare, cu utilizare din ce în ce mai importantă este cea prezentată în fig. 8. Lagărul de tip Y este tot de tip oscilant dar foloseşte un rulment obişnuit cu bile, etanşat la ambele părţi, cu suprafaţă sferică pe exteriorul inelului exterior, conjugată cu o suprafaţă identică la alezajul din carcasă. Fiind un rulment oscilant pentru sarcini radiale mici – medii şi sarcini axiale comparative cu cele de la lagărele anterior prezentate, are domenii de utilizare specifice, la preţuri simţitor reduse.

Rulmenţi hibrizi, rulmenţi ceramici În cazul unor cerinţe foarte ridicate privind lăgăruirea, se folosesc rulmenţi cu corpuri de rostogolire ceramice (rulmenţi hibrizi), respectiv rulmenţi integral ceramici. Ca materiale, în prezent se utilizează nitrid de siliciu şi mai rar oxid de zirconiu. Rulmenţii hibrizi şi cei ceramici sunt utilizaţi, preponderent, la turaţii ridicate (forţe inerţiale reduse ale corpurilor de rostogolire, datorită densităţii reduse) şi în condiţiile unei ungeri dificile. Caracteristicile materialelor ceramice le fac recomandate pentru: temperaturi ridicate (rezistă şi îşi păstrează capacitatea până la 1000º C), coroziune (rezistenţă chimică la aproape toate substanţele), uzură (rezistenţă ridicată la uzare, datorită durităţii de 80 HRC), rulare uscată (moment de frecare cu 40% mai redus decât la rulmenţii din oţel), construcţii uşoare (greutatea specifică cu 60% mai redusă decât la cei din oţel), precum şi în cazul în care se cere izolare magnetică şi electrică. Într-o construcţie existentă nu se pot schimba pur şi simplu rulmenţii din oţel cu rulmenţi ceramici, dacă aceasta funcţionează la temperaturi înalte. Dilatarea termică, esenţial mai mică a ceramicii, necesită măsuri constructive corespunzătoare, pentru compensarea termică a modificărilor de lungime a celorlalte componente (de exemplu arbori, osii, carcase). Se va acorda atenţie faptului că portanţa statică şi dinamică, atât în cazul rulmenţilor hibrizi cât şi al celor ceramici, sunt mai reduse decât a celor din oţel. Lagăre combinate Lagărele se pot realiza prin doi rulmenţi diferiţi (gabarit mai mic, frecare şi încălzire prin frecare mai redusă). Preluarea şi repartizarea forţelor trebuie să fie clară. În figura 9a se prezintă, spre exemplu, un lagăr fix, care constă dintr-un rulment cu role cilindrice, pentru preluarea forţelor radiale şi un rulment cu bile cu contact în patru puncte, pentru preluarea forţelor axiale. Aceeaşi repartizare a forţelor se

poate realiza prin combinarea unui rulment radial şi a unuia axial (v. fig. 9b). Rulmentul axial trebuie să fie reglat (de exemplu prin inel de ajustare). Sunt posibile şi alte combinaţii.

Figura 9 Lagăre combinate: a) rulment cu role cilindrice şi rulment cu bile în patru puncte,

b) rulment cu role cilindrice şi rulment axial cu bile

Alegerea rulmenţilor Alegerea unui rulment adecvat pentru cerinţele şi condiţiile de exploatare impuse se poate face pe baza proprietăţilor şi caracteristicilor proprii rulmenţilor sau cerinţelor de execuţie din tabelul 1.

Tabelul 1 Forme constructive ale rulmenţilor Cerinţe de execuţie a b c d e f g h i k l m n o p q r

Sarcina radială 3 3 3 3 1 3 4 4 4 4 4 4 4 4 0 0 1 Sarcina axială 2 31) 3 3 3 1 0 21) 2 0 41) 4 2 3 3 31) 31)

Compensarea de lungime în lagăr 0 0 0 0 0 0 4 21) 0 2 0 0 0 0 0 0 0 Compensarea variaţiei lungimii prin ajustaj 2 22) 2 2 0 2 0 0 25) 0 0 2 2 2 0 0 0

Rulment nedemontabil, reglat j j j 0 0 j 0 0 0 0 0 0 j j 0 0 0 Lagăr fix 3 42) 4 3 3 2 0 22) 3 0 0 4 3 3 0 0 0 Lagăr mobil 2 22) 2 2 0 2 4 21) 1 4 0 1 2 2 0 0 0 Lăgăruire flotantă 4 4 0 j 0 3 0 2 0 0 4 0 2 2 31) 4 4 Reglarea jocului rulmentului 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 j j 0 0 j j j Compensarea erorilor de aliniere 1 0 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 4 4 26) 26) 4 Turaţii ridicate 4 43) 3 2 1 3 4 34) 34) 24) 2 1 2 2 2 1 1 Rigiditate ridicată 2 32) 3 3 2 1 3 3 3 3 2 4 3 3 2 2 3 Frecare redusă 4 3 2 2 2 3 3 34) 34) 34) 2 2 2 2 2 1 1 Rotaţie silenţioasă 4 3 2 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 Livrabil cu alezaj conic 0 0 0 0 0 x x 0 0 0 0 0 x x 0 0 0 a Rulment radial cu bile b Rulment radial-axial cu bile pe un rând c Pereche de rulmenţi radial-axiali pe un

rând d Rulment radial-axial cu bile pe două

rânduri e Rulment cu bile cu contact în patru puncte f Rulment oscilant cu bile

g Rulment cu role cilindrice N, NU h Rulment cu role cilindrice NJ i Rulment cu role cilindrice NUP k Rulment cu ace l Rulment radial-axial cu role conice m Pereche de rulmenţi cu role conice

n Rulment cu role tip butoi o Rulment oscilant cu role p Rulment axial cu bile pe un rând q Rulment axial cu bile pe două

rânduri r Rulment axial – oscilant cu role

4 foarte bun 3 bun 2 utilizabil 1 utilizare condiţionată

0 nu x posibil 1) numai într-o direcţie 2) montaj împerecheat

3) redus în cazul montajului împerecheat

4) în cazul sarcinii axiale reduse 5) numai pe inelul exterior 6) cu suprafeţe de sprijin sferice

Observaţie: Se vor alege cu precădere rulmenţi cu bile, datorită preciyiei ridicate a rotaţiei, costului scăzut şi spaţiului de montaj favorabil. Numai dacă cerinţele impuse lăgăruirii nu sunt satisfăcute de aceşti rulmenţi, se va apela la alţi rulmenţi.

Montaje cu rulmenţi

Principii de montare/demontare, reglarea jocului axial În cazul lagărelor demontabile şi care trebuie montate perechi, de exemplu rulmenţi radial-axiali cu bile sau cu role conice, precum şi la rulmenţi axiali cu bile, se impune o strângere axială corectă. Aceasta trebuie să fie nici foarte fermă nici foarte liberă. Exemplele de montaj din figura 14-30 arată condiţionarea (reglarea) iniţială şi ulterioară a unei perechi de rulmenţi cu role conice (lagărul unui arbore), precum şi a unui rulment axial cu bile, prin piuliţe (M). O asigurare a poziţiei piuliţei (L) este necesară (de exemplu cu şplinturi, adeziv în filet, şaibă specială din tablă pentru rulmenţi ş.a.). Măsuri constructive adecvate sunt necesare a fi luate şi în cazul montării şi demontării unui lagăr în scopul înlocuirii sale. Forma constructivă stabilită la proiectare trebuie să se adapteze acestor tehnologii individuale.

Figura 10 Reglajul jocului axial al rulmenţilor a) Pereche de rulmenţi cu role conice b) Rulment axial cu bile cu dublu efect

Ungerea rulmenţilor Ungerea trebuie să împiedice contactul metalic nemijlocit între corpurile de rostogolire, inele şi colivie şi să protejeze suprafeţele acestora de coroziune. Pentru a realiza aceasta, se impune ca în toate situaţiile de exploatare suprafeţele să primească suficient lubrifiant. Eficacitatea ungerii influenţează esenţial durata de exploatare a rulmenţilor. Rulmenţii pot fi unşi cu lubrifianţi lichizi, semisolizi sau solizi (cazuri de excepţie). Felul şi mijlocul de ungere se alege în funcţie de mărimea solicitării, turaţiei şi temperaturii de funcţionare a lagărului. Modalitatea ungerii trebuie să fie stabilită înainte de proiectarea formei constructive a lăgăruirii, deoarece forma carcasei şi în general alimentarea cu lubrifiant depind de tipul de lubrifiant, etanşarea lagărului şi intervalele de ungere. Un prim criteriu de selecţie este valoarea caracteristică a turaţiei n dm, în 106 mm/min, cu n turaţia de exploatare şi dm diametrul mediu al lagărului, ( )m / 2d D d= + . Se vor respecta turaţiile maxime de funcţionare ale diferiţilor rulmenţi.

Ungerea cu unsori consistente Unsorile consistente se utilizează la valori caracteristice ale turaţiilor 6m 0,5 10n d⋅ < ⋅ mm/min (până la 1,3 · 106 pentru unsori speciale). Această ungere necesită o întreţinere redusă şi de cele mai multe ori oferă o protecţie suficientă faţă de murdărie, astfel încât se poate configura o etanşare ieftină şi simplă a lagărului. Pentru ungerea rulmenţilor se utilizează cel mai frecvent unsori consistente cu săpunuri de calciu, natriu, aluminiu şi litiu. Alegerea unsorii se face în funcţie de temperatura de exploatare, comportamentul la umiditate, capacitatea de etanşare şi consistenţă (proprietate caracteristică a unsorii de a fi uşor deformabilă plastic şi de a putea fi întinsă, fără a se lipi), care depinde puternic de vâscozitatea uleiului de bază. Unsorile cu săpunuri de calciu şi litiu cu adaosuri EP (de cele mai multe ori pe bază de plumb) sunt utilizate la ungerea rulmenţilor puternic solicitaţi (vezi literatura de specialitate). Unsoarea cu săpunuri de litiu şi ulei siliconic are palierul de temperatură mai larg (valorile din paranteză), dar poate suporta sarcini mai mici.

Cantitatea de unsoare necesară ungerii se stabileşte în funcţie de turaţie. În principiu, rulmenţii trebuie umpluţi cu unsoare, pentru a gresa toate componentele funcţionale. Spaţiul din carcasă trebuie însă umplut diferit cu unsoare, pentru a evita un lucru mecanic de deformare, frecare şi încălzire. Se recomandă a se umple spaţiul din carcasă: la n/ng < 0,2 complet, la n/ng = 0,2… 0,8 la o treime, la n/ng > 0,8 nu se umple (ng turaţia limită de ungere cu unsori consistente, conform cataloagelor de rulmenţi). Întreţinerea naturală şi murdărirea unsorii impun împrospătarea acesteia la intervale de timp stabilite. Aceste intervale de timp depind esenţial de felul unsorii, construcţia lagărului, precum şi de condiţiile de exploatare. Intervalele de gresare în ore, pentru condiţii definite, pot fi calculate, de exemplu, din date ale producătorilor sau diagrame. Dacă intervalul de gresare este mai mare decât durata de viaţă a rulmentului sau mai mare decât durata de înlocuire a grupei funcţionale, se utilizează gresarea pe viaţă, adică lagărul primeşte la montaj o singură încărcătură cu lubrifiant, ca de exemplu rulmenţii cu bile care au capace de protecţie sau etanşare. Dacă este necesar a se repeta frecvent gresarea, de exemplu în cazul unei murdăriri puternice sau acţiunea apei, pe carcasa lagărului se prevede un orificiu de gresare şi un ungător în imediata apropiere a suprafeţei laterale a inelului exterior (fig. 11). Pentru ca la repetarea gresării să fie asigurată ieşirea unsorii, trebuie să se prevadă spaţii suficient de bine dimensionate în carcasă sau fante pentru ieşirea unsorii. Pericolul încălzirii lagărului datorită cantităţii prea mari de unsoare, în special la turaţii ridicate şi în consecinţă întreruperi în exploatare, poate fi evitat prin montarea unui regulator al cantităţii de unsoare (fig. 11b). Acesta constă dintr-o şaibă de reglaj R, care se roteşte împreună cu arborele şi care alcătuieşte faţă de carcasă o fantă radială îngustă. Unsoarea în exces sau cea uzată este antrenată de şaibă în fantă, centrifugată în canalul inelelor din capac şi presată spre jos în orificiul de evacuare A.

Figura 11 Exemple de ungere a) Alimentare cu unsoare cu ungător, b) Carcasă de lagăr cu regulator al cantităţii de unsoare

pentru arbori orizontali Ungerea cu ulei Rulmenţii sunt unşi cu ulei dacă turaţiile ridicate sau medii sau sarcinile ridicate, respectiv temperatura de exploatare nu mai permit ungerea cu unsori consistente sau dacă uleiul este utilizat şi pentru evacuarea căldurii (răcire) sau dacă ungerea unor componente învecinate se face tot cu ulei, de exemplu roţile dinţate din carcasele transmisiilor. Alegerea tipului de ulei se realizează funcţie de cerinţele componentelor, fără ca prin aceasta să rezulte dezavantaje pentru rulmenţi. Pentru ungerea rulmenţilor sunt adecvate uleiurile minerale. Ungerea în baie de ulei sau prin imersie în ulei (fig. 12a) este cea mai simplă ungere pentru arborii lăgăruiţi orizontal, la n · dm ≤ 0,5 · 106 mm/min şi n/ng < 0,4.

Uleiul este antrenat de părţile în rotaţie ale lagărului, distribuit în lagăr şi curge apoi înapoi în baie. În starea de repaus a lagărului, nivelul uleiului trebuie să fie aproximativ la mijlocul corpului de rostogolire cel mai de jos (în cazul transmisiilor se va acorda atenţie adâncimii de imersie a roţilor dinţate). La turaţii n > 5000 min–1, pentru a se evita încălzirea excesivă (> 80 ºC), se recomandă ungerea economică prin picurare de ulei (n/ng < 1) sau ungere prin stropire, respectiv împrăştiere (fig. 12b), cu şaibă de antrenare a uleiului.

Figura 12 Procedee de ungere a) Baie de ulei sau prin imersie în ulei b) Stropire (împrăştiere) (F şaibă de antrenare cu

orificiu de admisie; S fantă de a cărei dimensiune depinde cantitatea de ulei alimentată)

c) Ungere prin injecţie de ulei (D = duză)

Ungerea prin injecţie de ulei (fig. 12c) este deosebit de eficientă în condiţii de exploatare dificile (n · dm > 0,8 · 106 mm/min). Uleiul este injectat lateral de către duze, în interstiţiul dintre inelul interior şi colivie (viteza jetului ≥ 15 m/s). Ungerea prin circulaţie forţată a uleiului se utilizează dacă n⋅ dm ≤ 0,8 · 106 mm/min şi dacă trebuie evacuată căldura generată de lagăr sau în exteriorul său şi pentru a evita frecventa schimbare a uleiului. Circuitul de ulei este menţinut cu ajutorul unei pompe, lagărul trebuie însă menţinut parţial într-o baie de ulei pentru a se asigura ungerea la pornire sau în cazul defectării pompei. Uleiul parcurge lagărul, este curăţat în filtru şi revine la lagăr, eventual parcurgând un răcitor. Pe cât posibil uleiul care se întoarce va avea o temperatură θ ≤ 70 ºC. La ungerea cu ceaţă de ulei, uleiul este pulverizat în aer comprimat (0,5…1) bar şi apoi condus la lagăr. Procedeul permite dozarea cantităţii de ulei şi este frecvent folosit la lagăre care se rotesc cu turaţie ridicată n⋅ dm > 1 · 106 mm/min (de exemplu lagăre de fusuri). Ungerea cu unsori solide Se utilizează dacă ungerea cu unsori consistente sau cu ulei nu este posibilă sau inacceptabilă, de exemplu în cazul rulmenţilor funcţionând la temperaturi înalte sau joase, în vacuum, emisii

radioactive, sau dacă poate să apară pericolul murdăririi prin evacuarea uleiului, de exemplu la sisteme optice. Cei mai importanţi lubrifianţi solizi sunt: grafitul, bisulfitul de molibden (MoS2) şi politetrafluoretilen (PTFE). Acestea sunt aplicate ca strat uscat. Pentru a lega mai bine stratul, suprafeţele lagărului sunt băiţuite sau fosfatate. O altă posibilitate o constituie peliculele subţiri de 2…4 �m, gresate şi care conţin o cantitate de lubrifiant solid, întâlnite la lagărele ce funcţionează la turaţie redusă. Dacă la lăgăruire nu se pot aplica legităţile teoriei hidrodinamice a ungerii, se recurge la lubrifianţi solizi sub formă de suspensii (combinaţie între pulberi şi uleiuri, respectiv unsori purtătoare). Acestea se aplică la rulmenţi încărcaţi cu sarcini ridicate, în special rulmenţi cu role şi care funcţionează la turaţii scăzute.

Exemple de montaje cu rulmenţi

Montajul unei roţi libere pentru sarcini radiale mari (fig. 13) Forţe: radiale mari, axiale mici (datorate muchiilor, forţelor de frânare şi accelerare ale căruciorului). Execuţie: doi rulmenţi oscilanţi cu role în montaj flotant, prin joc axial S pe inelul interior. Ungere: magazie cu unsoare, reumplere cu ungător şi orificiu de aducţiune. Etanşare: la pătrunderea murdăriei şi împotriva pierderii unsorii, se realizează o etanşare cu fantă; în cazul unei murdăriri mai mari şi a umidităţii se foloseşte o etanşare radială cu capace.

Figura 13 Lăgăruirea unei roţi libere pentru sarcini mari

Lagăr inferior pentru o coloană rotitoare de macara (fig. 14) Forţe: forţe axiale foarte mari, datorită greutăţii proprii a macaralei şi masei care trebuie să fie ridicată, forţe radiale foarte mari, datorită momentului de răsturnare provocat de masa ce trebuie ridicată, precum şi masei proprii a macaralei. Execuţie: combinaţie între un rulment radial oscilant cu role şi un rulment axial oscilant cu role. Constructiv se va acorda atenţie faptului că intersecţia dintre liniile de presiune ale rulmentului radial oscilant cu role să fie simultan centrul razei suprafeţei de rulare a rulmentului axial oscilant cu role (se va alege un inel distanţier adecvat ca dimensiuni !). Ungere: cu unsoare consistentă – magazie de unsoare. Etanşare: în cazul macaralelor din hale industriale se prevede un inel de pâslă (eventual o garnitură de etanşare pentru caneluri) ca protecţie împotriva pătrunderii murdăriei. La macaralele care lucrează în aer liber se prevede o garnitură V, suplimentară, împotriva pătrunderii umidităţii (apei de ploaie).

Figura 14 Lăgăruirea unei coloane de macara

Lăgăruirea unei transmisii cu roţi melcate (fig. 15) Forţe: arborele cu melc este solicitat, în principal, axial şi, prin comparaţie, radial relativ puţin, iar arborele cu roata melcată este solicitat preponderent radial. Execuţie: lagărul fix al arborelui cu melc este alcătuit din doi rulmenţi radial-axiali cu bile dispuşi în X, ceea ce permite realizarea jocului funcţional (sarcină punctiformă); montajul este mai puţin rigid şi mai insensibil la erori de aliniere. Lagărul mobil este un rulment cu role cilindrice seria NU. Arborele cu roată melcată are ca lagăr fix un rulment cu bile şi ca lagăr mobil un rulment cu role cilindrice. Ungere: prin imersie în ulei, nivelul uleiului fiind până la diametrul de divizare al melcului. Etanşare: garniturile de etanşare radiale pe arbore împiedică ieşirea uleiului şi pătrunderea impurităţilor.

Figura 15 Transmisie melc - roată melcată

Lăgăruirea unei roţi de autovehicul greu (fig. 16) Forţe: forţe radiale mari, forţe axiale medii până la mari (mers în curbă).

Execuţie: doi rulmenţi cu role conice dispuşi în oglindă şi care pot fi reglaţi prin intermediul piuliţei crenelate K. Ungere: unsoare consistentă – magazie de unsoare. Etanşare: la pătrunderea apei şi murdăriei (murdărie şi pulberi de frânare) şi împotriva pierderii de unsoare se utilizează garnitură de etanşare radială şi capac de protecţie.

Figura 16 Lăgăruirea roţii unui autovehicul

Subansamble cu rulmenţi

În afară de rulmenţii propriu zişi, producătorii de rulmenţi oferă şi o mare varietate de subansamble în construcţia cărora intră rulmenţi; în cele ce urmează se prezintă câteva exemple.

Role (fig. 17) Rolele de alergare au construcţia internă a rulmenţilor, dar au inelul exterior întărit. Acesta poate fi cilindric (fig. 17a), sferic (nu este reprezentat), cu canal de ghidare (fig. 17b) sau cu coroană de ghidare (fig. 17c). Se livrează în construcţii cu căi de rulare simple (fig. 17c) sau duble (fig. 17a şi b), precum şi cu bolţuri de diferite feluri, ca de exemplu în figura 17a, sau fără bolţuri, ca în figura 17b şi c.

Figura 17 Role: a) Cu inel exterior cilindric şi bolţ , b) Cu inel exterior şi canal conducător,

c) Inel exterior cu coroană de ghidare

Lăgăruiri de rotaţie (fig. 18) Lăgăruirile de rotaţie sunt utilizate în cazul preluării unor momente de răsturnare (basculare) mari (de exemplu la coloane de macarale) sau dacă, constructiv, se impun diametre de lăgăruire mari. Aceste lăgăruiri se livrează gata de montaj, cu flanşe, inel de centrare şi alezaj de cuplare.

Figura 18 Lăgăruiri de rotaţie: a) cu rulment cu inele înguste , b) cu rulment cu role încrucişate

Bucşe cu bile (fig. 19) Bucşele cu bile servesc ghidării longitudinale, cu frecare redusă şi mişcare liberă de stick-slip a unor corpuri cilindrice. Corpurile cilindrice pot fi chiar elementul deplasat, dar pot fi utilizate şi ca elemente purtătoare ale ghidajului (arbori, osii, bare de ghidare). Ghidajul prin rostogolire se realizează prin mai multe unităţi cu bile, care permit rotaţia şi translaţia elementului mobil.

Figura 19 Bucşe cu bile

Ghidaje liniare cu corpuri de rostogolire (fig. 20) Servesc la ghidarea longitudinală, cu frecare redusă şi fără stick – slip, a unor componente prismatice. Corpurile de rostogolire pot fi bile, role cilindrice sau ace. Avantajele acestor ghidaje liniare cu corpuri de rostogolire, faţă de cele de alunecare, constau în: pierderile prin frecare reduse, viteze de translaţie ridicate şi uzură foarte redusă. Se deosebesc două principii de bază ale execuţiei şi anume: cu corpuri de rostogolire cu recirculare totală (fig. 20a) şi altele cu rostogolire propriu-zisă (fig. 20b).

a) b)Figura 20 Ghidaje liniare cu corpuri de rostogolire: a) cu recirculare, b) fără recirculare

Unităţi liniare de acţionare (fig. 21) Aceste unităţi liniare servesc la realizarea unei mişcări de translaţie, având cuprinsă, constructiv, şi acţionarea. În aceste unităţi liniare de acţionare sunt înglobate cele mai variate elemente constructive cu corpuri de rostogolire, cum ar fi: rulmenţii liniari (2) pentru ghidajul longitudinal, rolele de sprijin (3) pentru ghidajul transversal, lăgăruirile rolei de antrenare sau de schimbare de sens (6) sau ale arborelui de antrenare (9). În figura 21a se reprezintă o acţionare cu curea dinţată (4), iar în figura 21b o acţionare cu cremalieră, care constă dintr-o roată dinţată de antrenare (7) şi o cremalieră (8). În figură s-a reprezentat cu (1) placa de montaj a organului de maşină în mişcare, iar cu (5) profilul de sprijin.

Figura 21 Unităţi de acţionare liniară: a) cu curea dinţată, b) cu cremalieră

Şurub cu bile (fig. 22) Acţionarea cu şurub cu bile aparţine, ca element constructiv, şuruburilor de mişcare. Frecarea de alunecare din filete este înlocuită cu o frecare prin rostogolire, cauzată de ghidarea bilelor. Profilul şurubului şi al piuliţei este realizat ca şi căi de rulare, iar interiorul piuliţei este umplut cu bile. La capetele piuliţei, spirele rotunde ale filetului se racordează cu orificii tangenţiale prin care pot fi recirculate bilele. Acţionările cu şurub cu bile se disting prin lipsa jocurilor la inversarea sensului mişcării, precum şi prin uniformitatea mişcării (lipsa stick – slip-ului). Utilizare: la mecanismele de direcţie ale autovehiculelor, la acţionarea avansului maşinilor unelte şi alte ghidaje de fus la care nu se cere autoblocarea.

Figura 22 Şurub cu bile