84

6. PRECIZIA RULMEN ILOR

6.1 JOCUL DIN RULMEN I

Rulmen ii sunt organe de ma ini proiectate i executate independent de locul de

utilizare, având rolul de lag re de rostogolire. În principal ei sunt constitui i din dou inele

(exterior i interior), între care ruleaz mai multe bile sau role (corpuri de rulare), men inute la

distan e egale cu ajutorul unor colivii. În func ie de specificul utiliz rii, rulmen ii se execut

în diferite tipuri constructive (radiali, radiali-axiali, radial-oscilan i, axiali, etc.) i cu diferite

dimensiuni, Figura 6.1, [1-2], [6], [8-9], [11].

a) b) c) d) e)Figura 6.1 Tipuri de rulmen i

a) rulment radial cu bile; b) rulment radial cu role; c) rulment radial-oscilant cu bile pe dourânduri; d) rulment radial-oscilant cu role pe dou rânduri; e) rulment axial cu bile.

Între corpurile de rostogolire i c ile de rulare exist un joc care poate fi radial, RJ sau

axial, AJ . Acesta este definit ca media posibilit ilor de deplasare în direc ie radial ,

respectiv axial , a unuia din inelele rulmentului în raport cu cel lalt men inut fix, atunci când

axele lor geometrice sunt paralele, respectiv coincid, [1-2], [6], [8-9].

Valoarea jocului înainte de montarea rulmentului pe arbore sau în carcas se nume te

joc ini ial.

Dup montare, au loc deforma ii care mic oreaz jocul ini ial, jocul ob inut numindu-

se joc de montare.

85

În timpul func ion rii, inelul interior se înc lze te în general mai mult decât cel

exterior (din cauza unor condi ii mai defavorabile de transmitere a c ldurii) i, ca urmare,

valoarea jocului se schimb . De asemenea, datorit sarcinilor care ac ioneaz pe rulment au

loc deforma ii de contact între c ile i corpurile de rulare care modific valoarea jocului.

Jocul existent în stare de func ionare se va numi joc de func ionare.

Jocul de func ionare optim depinde de destina ia i condi iile de lucru ale rulmentului

(de exemplu, cu cât sarcina i precizia de func ionare trebuie s fie mai mari, cu atât jocul

trebuie s fie mai mic). M rirea jocului mic oreaz precizia de rotire i m re te

neuniformitatea repartiz rii for elor pe corpurile de rostogolire, m rind uzura i mic orând

durabilitatea rulmen ilor, iar mic orarea acestuia conduce la ridicarea temperaturii de

func ionare i mic orarea tura iei maxime. Pentru m rirea preciziei de rotire se poate

îmbun i rigiditatea rulmentului prin alegerea corespunz toare a ajustajelor de montare i

crearea unei comprim ri ini iale a corpurilor de rulare.

În cazul rulmen ilor radiali-axiali cu role conice, jocul radial necesar poate fi reglat la

montare, prin deplasarea inelului exterior al rulmentului. Iat de ce se va insista numai asupra

jocului radial al rulmen ilor cu bile i role cilindrice, [1-2], [6], [8].

Jocul radial ini ial teoretic se calculeaz cu rela ia:

mmcrccR d2dDJ . (6.1)

în care:

cD - diametrul c ii de rulare a inelului exterior;

cd - diametrul c ii de rulare a inelului interior;

crd - diametrul corpurilor de rulare.

Observa ie: În practic se consider jocul radial ini ial de control care este jocul

ob inut la înc rcarea rulmentului cu anumite sarcini:

3cr

2R5Rdz

0340JJ , ;

(6.2)

3cr

2R15Rdz

0700JJ , .

86

în care:

15R5R JJ ; - jocul radial ini ial de control ob inut prin înc rcarea rulmentului cu o sarcin de 5

sau 10 daN;

z – num rul corpurilor de rulare în rulment.

În ceea ce prive te jocul radial de montare, MJ , acesta are valoarea:

MRM JJJ , (6.3)

în care:

MJ - mic orarea jocului radial ca urmare a deform rii diametrului c ii de rulare a inelelor

datorit ajustajelor de montaj.

În cazul când inelul interior se introduce cu strângere pe arbore, diametrul c ii de

rulare a inelului interior se m re te cu 55 75% (în medie cu 65%) din strângerea calculat ,

CmaxS . Rezult :

Cmaxmax ,, S750550J i . (6.4)

În cazul când inelul exterior se introduce cu strângere în carcas , diametrul c ii de

rulare a inelului exterior se mic oreaz cu 50 60% (în medie cu 55%) din strângerea

calculat , CmaxS . Rezult :

Cmaxmax ,, S750550J e . (6.5)

Jocul radial de func ionare are valoarea, FJ :

CQMRCQMF JJJJJJJJ , (6.6)

în care:

QJ - mic orarea jocului radial în urma dilat rilor diferite care se produc la cele dou inele:

QcQ tdJ , (6.7)

unde:

- coeficientul de dilatarea termic liniar ;

87

cd - diametrul c ii de rulare a inelului interior;

Qt - diferen a dintre temperaturile celor dou inele;

CJ - m rirea jocului radial datorat deform rilor de contact:

CeCiC JJJ , (6.8)

unde:

CeCi JJ , - deforma iile de contact dintre corpurile de rulare i calea de rulare a inelului

interior, respectiv exterior, valori date în literatura de specialitate.

În ceea ce prive te jocul axial, AJ , al rulmen ilor cu bile, acesta depinde de jocul

radial, raza profilului transversal al c ii de rulare a inelelor i diametrul bilelor. Pentru un

rulment radial cu bile pe un singur rând, jocul axial teoretic are valoarea:

crRA dJ51J . (6.9)

Sub sarcin , valoarea jocului axial devine:

crCRA dJ2J51J . (6.10)

Simbolizarea jocurilor rulmen ilor se face conform Tabelului 6.1.

Tabelul 6.1

Observa ie: Jocul normal la rulmen ii nedemontabili nu se simbolizeaz .

88

6.2 CLASELE DE PRECIZIE ALE RULMEN ILOR

Pentru a asigura asambl rilor din care fac parte o precizie corespunz toare i condi ii

de func ionare normale (mai ales în ceea ce prive te centrarea i men inerea jocului radial i

axial între limitele prescrise) rulmen ii sunt executa i, în general, cu o precizie mai mare decât

a pieselor cu care se asambleaz , [1-2].

Odat montat, precizia rulmentului se consider sub dou aspecte, [1], [6]:

a) Precizia rotirii este determinat de b ile radiale i frontale ale c ilor de rulare, respectiv

ale fe elor frontale ale inelelor i de precizia jocurilor.

b) Precizia dimensiunilor de montaj se refer la diametrul exterior D, interior d, i l imea

B a rulmentului. Pentru diametrele D, d se prev d trei valori: maxim , medie i minim ,

justificate de faptul c inelele sunt sub iri i se deformeaz u or, luând la montare forma

alezajului carcasei sau arborelui. Ca urmare, ovalitatea în limitele admise, nu influen eaz

negativ calitatea rulmen ilor, cu condi ia ca:

2dd

2DD

Dmminmax

mminmax di , (6.11)

se încadreze în limitele toleran elor prescrise pentru mD i md .

În STAS sunt prev zute urm toarele clase de precizie, caracterizate prin abateri limit

dimensionale i precizii de rota ie distincte, [1], [3], [6], [9], [11]:

- clasa de precizie P0, cu toleran e considerate normale, utilizate pentru scopuri uzuale;

- clasa de precizie P6, cu toleran e mai mici decât P0;

- clasa de precizie P5, cu toleran e mai mici decât P6;

- clasa de precizie P4, cu toleran e mai mici decât P5;

- clasa de precizie P2, cu toleran e mai mici decât P4;

Mai exist clasele de precizie special SP i ultraprecis UP, utilizate în mod

excep ional.

Rulmen ii din clasele P2 i P4 se utilizeaz la sarcini i tura ii foarte mari, (v>50 m/s),

în ansambluri la care se cere o centrare foarte bun i un mers silen ios.

Rulmen ii executa i în clasa P5 asigur o centrare bun i lucreaz la v=20 60 m/s.

Rulmen ii executa i în clasa P6 lucreaz la sarcini mari i mijlocii i v<30 m/s.

În asambl ri mai pu in preten ioase, pentru v<10 m/s, se utilizeaz rulmen i din clasa

de precizie P0.

89

Rugozitatea suprafe elor de contact i de asamblare ale rulmen ilor are pentru aR

valori sub 1 m. Piesele componente ale rulmen ilor se execut separat, cu o precizie

convenabil din punct de vedere tehnologic i economic, dar precizia rulmen ilor, mai ales în

ceea ce prive te jocul radial i axial, se asigur prin sortarea prealabil în mai multe grupe,

dup diametrul c ilor i al corpurilor de rulare, dup care urmeaz asamblarea inelelor i

bilelor sau rolelor din aceea i grup , [1], [6].

6.3 CAZURILE DE ÎNC RCARE A INELELOR RULMEN ILOR

Se deosebesc trei cazuri de înc rcare a inelelor rulmen ilor, conform STAS 6671-77:

a) Înc rcare local (cu sarcin fix ), când sarcina (rezultanta) este orientat continuu spre

acela i punct de pe calea de rulare. Acest tip de solicitare apare atunci când între sarcina i

inelul respectiv nu exist mi care relativ . Se recomand ca inelul supus unei sarcini fixe s

se monteze cu ajustaj cu joc deoarece, în timpul func ion rii, inelul respectiv se poate roti pe

arbore sau în carcas , aducând pe direc ie de ac ionare a for ei por iuni mai pu in uzate de pe

calea de rulare, m rind în acest fel durabilitatea rulmentului, Figura 6.2.

a) b)

Figura 6.2 Înc rcarea rulmen ilor cu o for de direc ie constant :a) înc rcare local pe inelul interior; b) înc rcare local pe inelul exterior

b) Înc rcare circulant (cu sarcin rotitoare), când sarcina (rezultanta) este suportat

succesiv pe toat circumferin a c ii de rulare sau pe o por iune din aceasta. Acest tip de

solicitare apare când între inel i sarcin exist mi care relativ . Inelul solicitat cu sarcin

rotitoare trebuie montat cu ajustaj cu strângere, Figura 6.3.

c) Înc rcare nedeterminat , când sarcina are fa de inele direc ii variabile nedefinite ( ocuri,

vibra ii). În acest caz se recomand ca ambele inele s se monteze cu strângere.

90

a) b)

Figura 6.3 Înc rcarea rulmen ilor cu o for rotitoare:a) înc rcare local pe inelul interior i înc rcare circulant pe inelul exterior; b) înc rcare

local pe inelul exterior i înc rcare circulant pe inelul interior.

6.4 INDICA II PRIVIND ALEGEREA AJUSTAJELOR DE MONTAJ

ALE RULMEN ILOR

Inelul interior se monteaz pe arbore în sistemul alezaj unitar, iar cel exterior în

carcas în sistemul arbore unitar. Ca urmare, pentru ob inerea diferitelor ajustaje la montare,

se ac ioneaz asupra diametrului arborelui, respectiv al carcasei (rulmentul r mânând la

dimensiunile sale de execu ie).

Alegerea ajustajelor de montaj ale rulmen ilor depinde de tipul i m rimea

rulmentului, felul i m rimea sarcinilor, cazurile de înc rcare ale inelelor, condi iile de

exploatare, etc, [3], [8-9].

Din punct de vedere al tipului rulmentului, se alege un ajustaj cu strângere mai mare

pentru rulmen ii cu role decât pentru cei cu bile, la aceea i m rime a rulmentului.

Din punct de vedere al rimii rulmentului, se alege un ajustaj cu strângere mai

mare pentru rulmen ii mai mari decât pentru cei mai mici, la acela i tip de rulment.

Din punctul de vedere al cazurilor de înc rcare, se alege un ajustaj cu joc pentru

inelul înc rcat cu sarcin fix i un ajustaj cu strângere pentru inelul înc rcat cu sarcin

rotitoare sau nedeterminat (sarcin variabil ). De asemenea, cu cât sarcinile sunt mai mari i

cu ocuri pe inelul cu înc rcare circulant , cu atât ajustajul trebuie s fie cu strângere mai

mare.

Condi iile de exploatare influen eaz , de asemenea, alegerea ajustajelor de montaj: la

carcasele cu pere i sub iri i la arborii tubulari se aleg ajustaje cu strângeri mai mari decât

pentru carcase masive i arbori plini. Pentru montarea i demontarea u oar a rulmen ilor se

91

alege un ajustaj cu strângere numai pe inelul cu sarcin rotitoare. La ajustajele cu strângere pe

ambele inele se aleg rulmen i demontabili sau rulmen i cu alezaj conic.

În STAS 6671-77 sunt date câmpurile de toleran recomandate pentru arbori sau

carcase. Câmpurile de toleran utilizate pentru arbori permit ob inerea la nivelul diametrului

d a unor ajustaje intermediare sau cu strângere, iar cele utilizate pentru carcase permit

ob inerea la nivelul diametrului D a unor ajustaje cu joc, intermediare sau cu strângere.