Ca componente de susținere a miezului în mașinile rotative, Rulmenți cu bilă din seria de inch din seria profundă Joacă un rol de neînlocuit în câmpuri cheie precum aerospațial, instrumente de precizie și echipamente speciale. În comparație cu rulmenții metrici, rulmenții de inch îndeplinesc cerințele stricte ale scenariilor industriale specifice cu sistemul lor de dimensiuni unice și caracteristicile performanței.
1.. Rolul și caracteristicile rulmenților cu bile de canelură adâncă de centimetru
Rulmenții cu bilă din seria Inch Series sunt rulante proiectate și fabricate în conformitate cu standardele de dimensiuni inch. Acestea completează rulmenții metrici comuni și ocupă o poziție importantă în domeniile industriale specifice și echipamentele tradiționale. Acest tip de rulment păstrează caracteristicile de bază ale rulmenților cu bile profunde, adaptându -se la cerințele sistemului de inch în ceea ce privește seriile de mărimi, potrivirea toleranței și detalii structurale, oferind o soluție standardizată de neînlocuit pentru întreținerea de pe piața nord -americană, aerospațială și întreținerea echipamentelor tradiționale.
Sistemul standard de mărime constituie cea mai semnificativă caracteristică externă a rulmenților de inch. Spre deosebire de rulmenții metrici, care folosesc milimetri ca unitate de bază, rulmenții imperiali folosesc centimetri fracționate sau zecimale ca specificații. Diametrele interioare obișnuite variază de la 1/8 inch (0,125 inch) la 6 inci, cu o secvență standard de creșteri de 1/16 inch. De exemplu, modelul de rulment R6 corespunde unui diametru interior de 0,375 inci (3/8 "), un diametru exterior de 0,875 inci și o lățime de 0,281 inci. Acest sistem de dimensiuni formează o potrivire naturală cu diametrul imperial și cu gaura scaunului de rulment, evitând eroarea de conversie atunci când rulmenții metrice sunt utilizate pe echipament imperial.
Caracteristicile de proiectare structurală reflectă adaptabilitatea rulmenților imperiali la scenarii specifice de aplicare. Un rulment tipic Imperial Deep Ball Ball este format din patru componente de miez: un inel exterior, un inel interior, o bilă de oțel și o cușcă, dar există diferențe de detalii în comparație cu produse metrice similare: inelul exterior nu are de obicei o canelură de reținere sau o canelură de instalare a capacului de etanșare pentru a menține o rezistență structurală mai completă; Înălțimea coastei inelului interior este relativ crescută cu 5-8% pentru a oferi o mai bună îndrumare axială; Numărul de bile de oțel este cu 1-2 mai mic decât cel al rulmentului metric de aceeași dimensiune, dar diametrul este crescut cu 3-5% pentru a compensa diferența de capacitate de încărcare. Aceste caracteristici de proiectare permit rulmenților imperiali să funcționeze bine în condiții de mare viteză. Unele modele speciale folosesc, de asemenea, un design cu bilă cu două rânduri (cum ar fi seria LL) pentru a obține o capacitate de încărcare mai mare într-un spațiu limitat și pentru a satisface cerințele compacte ale utilajelor de inginerie.
Procesul de tratare a materialului și a căldurii determină performanța rulmenților imperiali. Limita energetică. Rulmenții imperiali de calitate aerospațială folosesc tehnologia de topire de degazare în vid, incluziunile oxidului sunt controlate la DS ≤ 0,5, iar cantitatea totală de incluziuni nemetalice este ≤ 0,05%, ceea ce este mult mai mare decât standardul de puritate al rulmenților metrici obișnuiți. În ceea ce privește tratamentul termic, rulmenții imperiali folosesc, în general, un proces de stingere dublă: prima stingere obține o matrice martensitică cu granulație fină (duritate 62-64HRC), iar a doua stingere ajustează conținutul de austenit rezidual (controlat la 5-8%), ceea ce îmbunătățește stabilitatea dimensională cu mai mult de 50%. Pentru mediile corozive, seria Imperial a dezvoltat 440C arbori din oțel inoxidabil, conținutul de crom al rulmentului este de 16-18%. Prin tratament special de îmbătrânire, duritatea este menținută la 58-60HRC, care este atât rezistentă la coroziune, cât și rezistentă la uzură.
Caracteristicile aplicațiilor din industrie arată poziționarea pe piață a rulmenților imperiali. În sistemul industrial din America de Nord, rulmenții imperiali sunt în continuare alegerea dominantă pentru echipamentele tradiționale. De exemplu, sistemele de transmisie ale mașinilor agricole și vehiculelor de inginerie adoptă, în general, seria imperială. În câmpul aerospațial, unele proiecte moștenite de Boeing și Airbus folosesc în continuare standardul de rulment imperial. De exemplu, diametrul interior al rulmenților cu role mari, utilizate în angrenajul de aterizare a aeronavelor este adesea incrementat cu 1/8 inch.
2. Principiul de lucru și proprietățile mecanice
Comportamentul mecanic și principiul de lucru al rulmenților cu bile de canelură profundă din seria Inch se bazează pe teoria de bază a rulmenților, dar sistemul lor de dimensiuni speciale și designul structural le oferă caracteristici unice de performanță. Înțelegerea acestor proprietăți mecanice este crucială pentru selectarea și dezvoltarea corectă a potențialului rulmenților de inch. De la mecanica de contact la cinematică, de la distribuția sarcinii până la mecanismul de defecțiune, principiul de lucru al rulmenților cu bile de canelură adâncă de centimetru este un sistem complex de cuplare cu câmpuri multi-fizice.
Caracteristicile cinematice determină limita de viteză a rulmenților de inch. Când rulmentul se rotește, componentele prezintă o stare de mișcare complexă: bila de oțel există în același timp cușca menține distanța dintre bile în timpul rotației (în jurul propriului axă) și revoluție (în jurul axei rulmentului). Coordonarea cinematică a rulmentului imperial este reflectată în cele ce urmează: Proiectarea cuștii ghidate de inel interior face ca viteza de revoluție a bilei ω_cage = ω_ arbore × d/(d d), unde D este diametrul bilei și D este diametrul pasului (ambele în centimetri). Deoarece raportul (d/d) dintre rulmenții imperiali este de obicei 0,25-0,3 (puțin mai mare decât metrica 0,22-0,25), viteza sa critică este mai semnificativ afectată de forța centrifugă, iar factorul de corecție a unității imperiale trebuie introdus în timpul calculului: n_max = k × (d)/(d^1,5), unde k este constanta materială (aproximativ 3.5 × 10^6 ) Aceasta explică de ce viteza de limitare a rulmentului imperial de aceeași dimensiune este de obicei cu 5-10% mai mică decât cea a rulmentului metric, dar, în aplicarea reală, garda mai mare compensează o parte din pierderea de viteză.
Legea distribuției încărcăturii reflectă caracteristicile purtătoare de încărcare ale rulmenților imperiali. Sub acțiunea sarcinii radiale FR, nu toate bilele de oțel împărtășesc sarcina în mod egal, ci formează o zonă purtătoare de încărcare de 120-150 °. Deoarece rulmentul imperial are o gardă mai mare (clearance-ul gradului CN este de aproximativ 0,001 inci), unghiul său de distribuție a sarcinii este cu 10-15 ° mai lat decât cel al rulmenților metrici, iar forța maximă de contact Q_MAX = 4,37 × FR/Z (z este numărul de bile de oțel). Atunci când este supusă unei sarcini combinate (FR FA), capacitatea de încărcare axială a rulmentului imperial este relativ remarcabilă din cauza flanșei sale mari. Gradul de creștere (aproximativ 5-8%) poate rezista la o componentă axială mai mare. Formula imperială este utilizată pentru a calcula sarcina nominală axială: FA_MAX = 0,6 × Z × D^2 × Sinα, unde α este unghiul de contact (aproximativ 5-10 ° pentru rulmenții cu bile de canelură adâncă). Practica a arătat că durata de viață a rulmentului Imperial L4549 (diametrul interior de 1-1/2 inci) sub sarcină axială pură este cu 20-25% mai mare decât cea a rulmentului metric 6306, ceea ce o face avantajoasă în aplicațiile de tracțiune.
Parametrii de performanță dinamică sunt cheia pentru evaluarea stării de lucru a rulmenților imperiali. Valoarea RMS a vitezei de vibrație a rulmentului (inch/sec) este un indicator important de calitate al seriei imperiale. Valoarea vibrației a rulmenților ABEC7 de înaltă calitate este controlată la 0,05- în intervalul 0,12in/s, este 20% mai strictă decât rulmentul metric P5. Un alt parametru important este caracteristica de rigiditate. Rigiditatea radială a rulmentului imperial este K_R = 1000 × Z × D × COSα (lb/in), iar rigiditatea axială este K_A = 800 × Z × D × Sinα (lb/in). Deoarece numărul de bile de oțel din rulmenții imperiali este de obicei mai mic (cu 1 Analiza modală arată că frecvența naturală de prim ordin a rulmentului Imperial R8 (diametrul interior de 1/2 inci) este de aproximativ 3500-4000Hz, care este cu 15% mai mică decât cea a rulmentului metric 6201, iar rezistența la impact este relativ mai bună.
