De la un mic cărucior de supermarket până la uriașe centrale electrice, un număr mare de echipamente ușoare și industriale nu ar putea funcționa fără utilizarea rulmenților sub o anumită formă.

Rulmenții sunt o componentă tribologică crucială a multor tipuri de utilaje și există într-o varietate de forme și forme. Ei pot fi definiți ca o componentă care susține/permite doar un anumit tip de mișcare (restricție a gradelor de libertate) într-un sistem care poate fi supus unei sarcini statice sau dinamice.

Un exemplu este o ușă glisantă. Ușa nu poate fi ridicată sau îndepărtată de la locul ei. Ea permite doar alunecarea pentru a o deschide. Mișcarea posibilă este limitată la mișcarea de alunecare de către rulmenți.

Care este scopul rulmenților?

Scopul principal al rulmenților este de a preveni contactul direct metal-metal între două elemente care se află în mișcare relativă. Acest lucru previne frecarea, generarea de căldură și, în cele din urmă, uzura pieselor. De asemenea, reduce consumul de energie, deoarece mișcarea de alunecare este înlocuită cu o rulare cu frecare redusă.

De asemenea, ei transmit sarcina elementului rotativ către carcasă. Această sarcină poate fi radială, axială sau o combinație a ambelor. Un rulment limitează, de asemenea, libertatea de mișcare a pieselor mobile la direcții predefinite, așa cum s-a discutat mai sus.

Rulmenți cu element de rostogolire

Rulmenții cu element de rostogolire conțin elemente de rostogolire în formă de bile sau cilindri. Știm că este mai ușor să rostogolești o roată decât să o faci să alunece pe sol, deoarece mărimea frecării de rulare este mai mică decât frecarea de alunecare. Același principiu funcționează și aici. Rulmenții cu element rulant sunt utilizați pentru a facilita mișcarea liberă a pieselor în mișcare de rotație.

Inclusiv atunci când avem nevoie de mișcare liniară în aplicații, este ușor să transformăm mișcarea de rotație în mișcare de alunecare. Luați în considerare o scară rulantă sau un transportor. Chiar dacă mișcarea este liniară, aceasta este acționată de role care sunt acționate de motoare.

Un alt exemplu este o pompă alternativă care poate converti energia de rotație de la un motor în mișcare de translație cu ajutorul unor legături. În fiecare dintre aceste aplicații, rulmenții cu bile sunt utilizați pentru a susține arborii motorului, precum și arborii altor role din ansamblu.

Elementele de rulare transportă sarcina fără prea multă frecare, deoarece frecarea de alunecare este înlocuită cu frecarea de rulare. Rulmenții cu element rulant pot fi subdivizați în două tipuri majore: rulmenți cu bile și rulmenți cu role.

Rulmenți cu bile

Rulmenții cu bile sunt unul dintre cele mai comune tipuri de clase de rulmenți utilizate. Acesta constă dintr-un rând de bile ca elemente de rulare. Acestea sunt prinse între două piese metalice în formă de inel. Aceste piese metalice sunt cunoscute sub numele de curse. Rasa interioară este liberă să se rotească, în timp ce rasa exterioară este staționară.

Rulmenții cu bile asigură o frecare foarte scăzută în timpul rulării, dar au o capacitate de încărcare limitată. Acest lucru se datorează zonei mici de contact dintre bile și curse. Ei pot suporta sarcini axiale în două direcții, pe lângă sarcinile radiale.

Rulmenții cu bile sunt utilizați pentru controlul mișcării oscilatorii și de rotație. De exemplu, în motoarele electrice în care arborele este liber să se rotească, dar carcasa motorului nu, rulmenții cu bile sunt utilizați pentru a conecta arborele la carcasa motorului.

În funcție de aplicație, sunt disponibile diferite tipuri de rulmenți cu bile din care se poate alege.

Avantajele rulmenților cu bile:

• Rezistență bună la uzură
• Nu au nevoie de prea multă lubrifiere
• Oferă o frecare redusă, prin urmare, pierderi mici de energie
• Viață lungă de funcționare
• ușor de înlocuit
• Dimensiuni generale mici
• Cu un preț relativ scăzut
• Poate suporta sarcini de împingere

Dezavantaje ale rulmenților cu bile:

• Se pot rupe din cauza șocurilor
• Pot fi destul de zgomotoase
• Nu pot suporta greutăți mari

Rulmenți cu bile cu canelură adâncă

Este cel mai utilizat tip de rulment cu bile. Prins între cele două curse se află un inel de bile care transmit sarcina și permit mișcarea de rotație între cele două curse. Bilele sunt ținute în poziție de un dispozitiv de reținere.

Acestea au o frecare de rulare foarte scăzută și sunt optimizate pentru zgomot și vibrații reduse. Acest lucru le face ideale pentru aplicațiile de mare viteză.

Ele sunt relativ ușor de instalat și necesită o întreținere minimă. Trebuie să se aibă grijă în timpul instalării pentru a se evita denaturarea pistelor, deoarece acestea trebuie să fie montate prin împingere pe arbori.

Rulmenți cu bile cu contact unghiular

În acest tip de rulment cu bile, cursele interioare și exterioare sunt deplasate una față de cealaltă de-a lungul axei rulmentului. Acest tip este conceput pentru a suporta cantități mai mari de sarcini axiale în ambele direcții, în plus față de sarcinile radiale.

Datorită deplasării curselor interioare și exterioare, sarcina axială poate fi transferată prin rulment către carcasă. Acest rulment este potrivit pentru aplicații în care este necesară o ghidare axială rigidă.

Rulmenții cu contact unghiular sunt utilizați pe scară largă în echipamente agricole, automobile, cutii de viteze, pompe și alte aplicații de mare viteză.

Rulmenți cu bile cu autoaliniere

Acest tip de rulment cu bile este imun la dezalinierea dintre arbore și carcasă, care poate apărea din cauza devierii arborelui sau a erorilor de montare.

Inelul interior are caneluri adânci, similare rulmenților cu bile cu canelură adâncă, urmate de două rânduri de bile și de inelul exterior. Inelul exterior are o formă concavă și acest lucru acordă inelului interior o anumită libertate de a se rearanja în funcție de dezaliniere.

Rulmenți axiali cu bile

Rulmenții axiali cu bile sunt un tip special de rulmenți cu bile concepuți special pentru sarcini axiale. Ei nu pot susține deloc sarcini radiale.

Rulmenții axiali cu bile prezintă un zgomot redus, o funcționare lină și sunt capabili de aplicații de mare viteză.

Ei sunt disponibili ca rulmenți cu o singură direcție sau cu două direcții, iar selecția se bazează pe faptul că sarcina este unidirecțională sau bidirecțională.

Când să folosim rulmenți cu bile?

Să prezentăm câteva dintre condițiile de lucru care pot necesita un rulment cu bile.

1. Sunt prezente sarcini de tracțiune. Designul rulmenților cu bile îi face capabili să reziste la sarcini axiale.
2. Nu există sarcini grele. Datorită faptului că au elemente rulante în formă de bilă, rulmenții concentrează toată forța pe câteva puncte de contact. Acest lucru poate duce la o defecțiune timpurie cu sarcini mari.
3. Viteze mari. Faptul că rulmenții cu bile au puncte de contact mici înseamnă, de asemenea, mai puțină frecare. Deci există mai puțină rezistență de învins și astfel este mai ușor să se atingă viteze mari cu aceste tipuri de rulmenți.

Rulmenți cu role

Rulmenții cu role conțin elemente cilindrice de rulare în loc de bile ca elemente de susținere a sarcinii între curse. Un element este considerat rulment dacă lungimea sa este mai mare decât diametrul său (chiar dacă numai puțin). Deoarece sunt în contact liniar cu cursele interioare și exterioare (în loc de contact punctual ca în cazul rulmenților cu bile), pot suporta sarcini mai mari.

Rulmenții cu role sunt, de asemenea, disponibili în diferite tipuri. Tipul adecvat poate fi selectat după ce se iau în considerare tipul și magnitudinea sarcinii, condițiile de serviciu și posibilitatea de dezaliniere, printre alți factori.

Avantajele rulmenților cu role:

• Întreținere ușoară
• Frecare redusă
• Poate suporta sarcini radiale mari
• Rulmenții cu role conice pot suporta sarcini axiale mari
• Precizie mare
• Utilizați pentru a regla deplasarea axială
• Vibrații reduse

Dezavantaje ale rulmenților cu role:

• Zgomotos
• Destul de scump

Rulmenți cu role cilindrice

Aceștia sunt cei mai simpli din familia rulmenților cu role. Acești rulmenți pot face față provocărilor unei sarcini radiale grele și unei viteze mari. Ei oferă, de asemenea, o rigiditate excelentă, o transmisie a sarcinii axiale, o frecare redusă și o durată lungă de funcționare.

Capacitatea de încărcare poate fi mărită și mai mult prin evitarea utilizării cuștilor sau a dispozitivelor de reținere, care sunt de obicei amplasate pentru a menține rolele cilindrice. Acest lucru permite montarea mai multor role pentru a suporta sarcina.

Ele sunt disponibile ca tipuri cu un singur rând, cu două rânduri și cu patru rânduri. De asemenea, sunt disponibile în variante divizate și etanșate.

Variantele divizate sunt utilizate pentru zonele greu accesibile, cum ar fi arborele cotit al motorului. În variantele etanșate, contaminarea rulmentului este împiedicată, iar lubrifiantul este păstrat, ceea ce face ca aceasta să fie o opțiune care nu necesită întreținere.

Rulmenți cu role sferice

Carcinile radiale și axiale grele pot fi o provocare mai mare atunci când arborele este predispus la dezaliniere.

Această situație poate fi gestionată foarte bine de rulmenții cu role sferice. Aceștia au o capacitate mare de încărcare și pot gestiona dezalinierea dintre arbore și carcasă. Acest lucru reduce costurile de întreținere și îmbunătățește durata de viață.

Căile de rulare ale rulmenților cu role sferice sunt înclinate la un unghi față de axa rulmentului. În loc de laturi drepte, rolele au laturi sferice care se potrivesc pe căile de rulare sferice și acomodează micile dezalinieri.

Rulmenții cu role sferice au o gamă largă de cazuri de utilizare. Aceștia sunt utilizați în aplicații în care apar sarcini grele, viteze moderate sau mari și posibile dezalinieri. Câteva exemple de utilizări sunt vehiculele de teren, pompele, ventilatoarele mecanice, propulsia marină, turbinele eoliene și cutiile de viteze.

Rulmenți cu role conice

Rulmentul cu role conice conține secțiuni ale unui con ca element purtător de sarcină. Aceste role se potrivesc între cele două curse care sunt, de asemenea, secțiuni ale unui con gol. Dacă cursele și axele rolelor ar fi prelungite, ele s-ar întâlni toate într-un punct comun.

Curenții cu role conice sunt proiectați pentru a suporta sarcini axiale mai mari pe lângă cele radiale. Cu cât mai mare este semicercul acestui con comun, cu atât mai mare este sarcina axială pe care o poate susține. Astfel, ei funcționează atât ca rulmenți axiali, cât și ca rulmenți cu sarcină radială.

Rulmenți cu role cu ace

Rulmentul cu role cu ace este un tip special de rulmenți care are role cilindrice care seamănă cu acele datorită diametrului lor mic.

Normal, lungimea rolelor din rulmenții cu role este doar puțin mai mare decât diametrul său. Când vine vorba de rulmenții cu ace, lungimea rolelor depășește diametrul lor de cel puțin patru ori.

Ca urmare a faptului că rulmenții cu ace au un diametru mai mic, mai multe role pot fi încadrate în același spațiu, ceea ce mărește suprafața de contact cu cursele. Astfel, ei sunt capabili să suporte sarcini mari. Dimensiunile mici se pot dovedi, de asemenea, utile în aplicațiile în care spațiul este limitat, deoarece necesită jocuri mai mici între axă și carcasă.

Rulmenții cu ace sunt utilizați în componentele automobilelor, cum ar fi pivoții de transmisie și de balansier. Ei sunt, de asemenea, utilizați în compresoare și pompe.

Când să folosiți rulmenți cu role?

Rulmenții cu role sunt cea mai comună alternativă la rulmenții cu bile. Deci, haideți să determinăm ce fel de condiții de lucru sunt cele mai potrivite pentru acest tip de rulmenți.

1. Sarcini grele. Rulmenții cu role oferă o suprafață de contact considerabil mai mare, distribuind sarcina mai uniform. Astfel, aceștia sunt mai puțin predispuși la defecțiuni și pot rezista la forțe mari.
2. Viteze mai mici. Acest lucru, din nou, se reduce la zona de contact. Există mai multă frecare, ceea ce poate duce la generarea unei temperaturi mai ridicate și la o uzură mai rapidă.

Cuciucuri plane

Un rulment plan este cel mai simplu tip de rulment. De obicei, este format doar dintr-o suprafață de sprijin. Nu există elemente de rulare.

Rulmentul este practic un manșon montat pe arbore și montat în alezaj. Rulmenții simpli sunt ieftini, compacți și ușori. Ei au o capacitate mare de încărcare.

Rulmenții simpli sunt utilizați pentru mișcări de rotație, alunecare, reciproce sau oscilatorii. Rulmentul rămâne fix, în timp ce butucul alunecă pe suprafața interioară a rulmentului. Pentru a facilita o mișcare lină, sunt selectate perechi de materiale cu coeficienți de frecare mici. Diferite tipuri de aliaje de cupru, de exemplu, sunt destul de comune.

Acest rulment poate acomoda o anumită dezaliniere, mișcări multidirecționale și este potrivit atât pentru sarcini statice, cât și dinamice. Este utilizat pe scară largă în aplicațiile din agricultură, industria auto, industria navală și industria construcțiilor.

Pivotul care leagă pistonul de bielă în motoarele diesel este conectat printr-un rulment simplu.

Rulmentul sferic este, de asemenea, un rulment simplu, deși este format din 2 părți – inelul interior și inelul exterior. Deși seamănă din start cu rulmenții cu bile și cu role, aceștia nu au elemente de rulare între cele două inele.

Rulmenți cu lichid

Rulmentul cu lichid este un tip special de rulment care se bazează pe gaz sau lichid sub presiune pentru a transporta sarcina și a elimina frecarea. Acești rulmenți sunt utilizați pentru a înlocui rulmenții metalici în aplicații în care aceștia ar avea o durată de viață scurtă, pe lângă nivelurile ridicate de zgomot și vibrații.

De asemenea, aceștia sunt din ce în ce mai mult utilizați pentru a reduce costurile. Rulmenții cu fluid sunt utilizați în mașinile care lucrează la viteze și sarcini mari. Deși costurile inițiale sunt mai mari, durata de viață mai mare în condiții dificile compensează pe termen lung.

Când mașina este în funcțiune, există un contact zero între cele două elemente (cu excepția pornirii și opririi) și, prin urmare, este posibil să se obțină o uzură aproape zero cu rulmenții cu fluid.

Rulmenții cu fluid sunt clasificați în două tipuri: rulmenți hidrostatici și rulmenți hidrodinamici.

Rulmenți hidrostatici

În acest tip, un fluid presurizat din exterior este forțat între două elemente care se află în mișcare relativă. Fluidul presurizat formează o pană între elementele în mișcare și le menține separate. Stratul de fluid poate fi foarte subțire, dar atâta timp cât nu există un contact direct, nu va exista uzură.

Fluidul este pus în circulație cu ajutorul unei pompe. Diametrul orificiului de ieșire poate fi reglabil pentru a se asigura că fluidul este întotdeauna sub presiune la toate vitezele și sarcinile arborelui. Astfel, este posibil un control precis al distanței.

Rulmenți hidrodinamici

Acest tip de rulment utilizează mișcarea butucului pentru a forța fluidul între arbore și carcasă. Mișcarea butucului aspiră fluidul de lubrifiere între piesele în mișcare, creând o pană constantă.

Aceasta înseamnă însă că în timpul pornirii-opririi, precum și la sarcini și viteze mici, formarea penei poate să nu fie suficient de bună pentru a preveni uzura. Numai la viteze proiectate sistemul va funcționa exact așa cum este necesar.

Cuciucuri magnetice

Cuciucurile magnetice folosesc conceptul de levitație magnetică pentru a menține arborele în aer. Deoarece nu există contact fizic, rulmenții magnetici sunt rulmenți cu uzură zero. De asemenea, nu există nicio limitare în ceea ce privește valoarea maximă a vitezei relative pe care o poate suporta.

Curenții magnetici pot, de asemenea, acomoda unele neregularități în proiectarea arborelui, deoarece poziția arborelui este reglată automat pe baza centrului său de masă. Astfel, acesta poate fi decalat într-o parte, dar va funcționa la fel de satisfăcător.

Ei sunt clasificați în linii mari în două tipuri: Rulmenți magnetici activi și pasivi.

Rulmenți magnetici activi

Rulmenții magnetici activi folosesc electromagneți în jurul arborelui pentru a-i menține poziția. Dacă o modificare a poziției este captată de senzori, sistemul ajustează cantitatea de curent alimentat și readuce rotorul în poziția inițială.

Cuplul magnetic pasiv

Cuplul magnetic pasiv utilizează magneți permanenți pentru a menține un câmp magnetic în jurul arborelui. Acest lucru înseamnă că nu este necesară nicio intrare de putere. Cu toate acestea, sistemul este dificil de proiectat din cauza limitărilor, deoarece această tehnologie se află încă în stadii incipiente.

În multe cazuri, cele două tipuri de rulmenți magnetici pot fi utilizate în tandem, în care magneții permanenți se ocupă de sarcina statică, în timp ce electromagneții sunt utilizați pentru a menține poziția cu un grad ridicat de precizie.

.