Che effetto ha il gioco interno dei cuscinetti a sfera di scanalatura profonda sulle prestazioni dei cuscinetti

Cuscinetti a sfera per scanalature profonde sono i cuscinetti rotanti più utilizzati nelle apparecchiature meccaniche. Le loro prestazioni influiscono direttamente sull'affidabilità, l'efficienza e la durata della vita dell'attrezzatura. Tra i molti fattori che influenzano le prestazioni dei cuscinetti, l'autorizzazione interna è senza dubbio uno dei parametri chiave che determinano le prestazioni dei cuscinetti. L'autorizzazione interna, nota anche come gioco radiale, si riferisce al massimo movimento radiale e assiale degli anelli interni ed esterni del cuscinetto quando non viene applicato carico. Questa spazio apparentemente semplice ha in realtà un profondo impatto su una serie di indicatori di prestazione, tra cui aumento della temperatura del cuscinetto, rumore, vibrazione, durata della vita e rigidità.

L'impatto della clearance sull'aumento della temperatura dei cuscinetti
Durante il funzionamento del cuscinetto, l'attrito di rotolamento e scorrevole tra gli elementi di rotolamento e le piste genera calore, causando un aumento della temperatura. L'autorizzazione interna ha un impatto cruciale sull'aumento della temperatura dei cuscinetti.
Se l'autorizzazione è troppo piccola, gli elementi rotolanti e le piste del cuscinetto sperimenteranno il precarico o una pausa. Ciò aumenta significativamente la coppia di attrito degli elementi di rotolamento, generando calore significativo. L'eccessivo aumento della temperatura non solo accelera l'invecchiamento e il fallimento del grasso, ma provoca anche l'espansione termica del materiale del cuscinetto. L'espansione termica non sincronizzata degli anelli interni ed esterni può ridurre ulteriormente o addirittura eliminare lo spazio, creando un ciclo vizioso che alla fine può portare a convulsioni o fallimenti prematuri. Quando l'autorizzazione è troppo grande, il movimento degli elementi rotolanti nelle piste portanti diventa instabile. Quando il cuscinetto è sotto carico, l'area di contatto tra gli elementi di rotolamento e le piste diminuisce, portando alla concentrazione di stress di contatto. Allo stesso tempo, aumentano lo scorrimento degli elementi di rotolamento e l'aumento dell'attrito. Sebbene non sia grave come l'attrito causato da una clearance troppo scarsa, può comunque causare un aumento della temperatura in condizioni ad alta velocità e ad alto carico. Inoltre, l'eccessiva spazio può causare shock durante il runout radiale, aumentando ulteriormente la temperatura.

Il gioco ideale è mantenere un leggero spazio positivo dopo l'installazione del cuscinetto e raggiunge l'equilibrio termico. Ciò garantisce un funzionamento regolare degli elementi di rotolamento riducendo efficacemente l'attrito, mantenendo così l'innalzamento della temperatura entro limiti accettabili.

L'impatto della clearance sul rumore e sulle vibrazioni dei cuscinetti
Il rumore e le vibrazioni del cuscinetto sono importanti indicatori di funzionamento regolare. L'autorizzazione interna influisce direttamente sulle prestazioni dinamiche di un cuscinetto.

L'autorizzazione eccessiva può far sì che gli elementi di rotolamento producano un suono "sbattendo" durante il funzionamento. Quando un cuscinetto è sottoposto a carichi fluttuanti, gli elementi rotolanti rimbalzano avanti e indietro tra gli anelli interni ed esterni. Questo movimento instabile può causare vibrazioni e rumore evidenti. Soprattutto in applicazioni ad alta velocità come motori e mandrini, l'autorizzazione eccessiva può causare gravi vibrazioni, influenzando l'accuratezza della lavorazione dell'attrezzatura e la stabilità operativa.

Sebbene il gioco eccessivamente ridotto riduca il runout degli elementi di rotolamento, genera anche vibrazioni ad alta frequenza e rumore acuto a causa dell'aumento della coppia di attrito. Questo rumore è spesso direttamente correlato al precarico del cuscinetto: maggiore è il precarico, maggiore è il rumore. Ad esempio, nelle applicazioni che richiedono un'elevata rigidità e precisione, come i mandrini della macchina utensile di precisione, vengono spesso scelti cuscinetti con spazio basso o addirittura negativo, ma il precarico deve essere controllato con precisione per bilanciare la rigidità e il rumore.

L'autorizzazione adeguata garantisce un rotolamento regolare e continuo degli elementi di rotolamento nelle piste, riducendo l'impatto e lo slittamento, riducendo così al minimo le vibrazioni e il rumore. Ciò è fondamentale per le attrezzature che richiedono un funzionamento estremamente fluido, come elettrodomestici e dispositivi medici.

L'impatto della clearance sulla vita e sulla rigidità

La vita portante è generalmente determinata dalla vita a fatica e la clearance è uno dei fattori chiave che influenzano la vita a fatica.

L'autorizzazione eccessiva aumenta significativamente lo stress di contatto tra gli elementi rotolanti e le piste. Secondo la teoria dei contatti Hertz, lo stress da contatto eccessivo può causare affaticamento prematuro dei materiali, accorciando la vita a fatica del cuscinetto. Inoltre, l'aumento della temperatura causato da un eccessivo spazio può accelerare l'insufficienza di grasso, accorciando ulteriormente la vita.
L'autorizzazione eccessiva può anche abbreviare la vita portante. Quando vengono applicati i carichi dei cuscinetti, l'eccessiva spazio riduce il numero di elementi di rotolamento, concentrando il carico su alcuni. Ciò provoca un forte aumento dello stress da contatto su questi elementi di rotolamento, portando a affaticamento localizzato e riducendo la vita complessiva.
L'autorizzazione adeguata può distribuire uniformemente il carico attraverso più elementi di rotolamento, riducendo efficacemente lo stress da contatto e massimizzando la vita a fatica del cuscinetto.
La rigidità del cuscinetto è un indicatore importante della sua resistenza alla deformazione. L'autorizzazione ha un impatto diretto sulla rigidità. Più piccola è la clearance, minore è la deformazione che il cuscinetto sperimenta a carico, con conseguente maggiore rigidità. Nelle applicazioni che richiedono un'elevata rigidità, come i mandrini della macchina utensile e i mozzi delle ruote automobilistiche, i cuscinetti a basso gioco o persino il gioco negativo (precarico) sono spesso selezionati per migliorare la rigidità complessiva del sistema.

Selezione dei voti di autorizzazione
Per soddisfare diversi requisiti di applicazione, i cuscinetti a sfera di scanalature profonde offrono in genere più gradi di gioco, come C2, CN (o C0), C3, C4 e C5. La CN rappresenta la clearance standard, C3, C4 e C5 rappresentano un elevato gioco e C2 rappresenta un basso gioco.

L'autorizzazione standard (CN) è adatta per la maggior parte delle applicazioni industriali generali, come motori elettrici e pompe.

L'elevato gioco (C3 e C4) è adatto per applicazioni con grandi interferenze di montaggio e drastiche fluttuazioni della temperatura, come i rondine e ventilatori ad alta temperatura, per compensare la riduzione dello spazio causato dall'espansione termica.

Il basso gioco (C2) è adatto per applicazioni che richiedono una precisione operativa elevata e un basso rumore, come strumenti di precisione e piccoli motori.

Pertanto, quando si selezionano cuscinetti a sfera per scanalature profonde, concentrarsi esclusivamente su dimensioni e modello è insufficiente. Una comprensione approfondita dell'impatto completo dell'autorizzazione interna sulle prestazioni dei cuscinetti e nella selezione del grado di autorizzazione appropriato in base a condizioni operative specifiche sono la chiave per garantire un funzionamento stabile e affidabile a lungo termine dell'attrezzatura. La selezione corretta massimizza le prestazioni dei cuscinetti, estende la sua durata di servizio e alla fine riduce i costi di manutenzione.