Care sunt utilizările rulmenților cu bile cu contact unghiular cu două rânduri din seria 33?

Înțelegerea designului seriei 33 și de ce se potrivește acestor aplicații

Înainte de a explora utilizările specifice ale aplicației, este important să înțelegeți ce distinge Rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri seria 33 din alte configurații de rulmenți și de ce aceste distincții îi fac potrivite pentru aplicațiile lor caracteristice.

Seria 33 aparține familiei de rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri, caracterizată prin două rânduri de bile dispuse simetric într-o singură unitate de rulment, fiecare funcționând la un unghi de contact definit — 30 de grade pentru seria 33 . Acest unghi de contact este mai abrupt decât unghiul de 15 grade al rulmenților cu bile adânci standard, ceea ce înseamnă că fiecare punct de contact al bilei rezolvă forța aplicată într-o componentă axială mai mare și o componentă radială mai mică în comparație cu un rulment cu unghi mai puțin adânc de aceeași dimensiune.

Implicația practică a acestei geometrii este un rulment care este optimizat în mod special pentru aplicațiile în care sarcinile axiale sunt substanțiale - fie ca sarcini primare, fie ca sarcini secundare semnificative alături de încărcarea radială. Unghiul de contact de 30 de grade oferă seria 33 de aproximativ Capacitate de încărcare axială cu 40 până la 60% mai mare per unitate de capacitate radială în comparație cu seria 32 (care folosește un unghi de contact de 15 grade), făcându-l alegerea corectă atunci când sarcinile de tracțiune sunt motorul dominant al designului. (Sursa: ISO 15:2017, Rulmenți de rulare — Rulmenți radiali — Dimensiuni limită, plan general)

Caracteristicile cheie de proiectare care conduc la adecvarea aplicației

• Două rânduri de bile într-o unitate: Combină capacitatea de încărcare a doi rulmenți cu un singur rând într-un singur ansamblu, eliminând nevoia de rulmenți perechi, distanțiere și reglarea preîncărcării în câmp, menținând în același timp suportul axial bidirecțional pe care îl oferă rulmenții perechi pe un singur rând.
• Unghi de contact de 30 de grade: Oferă o capacitate de încărcare axială substanțial mai mare decât echivalentele cu unghiuri mici, făcând din seria 33 specificația corectă atunci când împingerea angrenajului elicoidal, presiunea fluidului pe rotoarele pompei sau sarcinile de serviciu axiale domină cazul de sarcină.
• Preîncărcare setată din fabrică: Preîncărcarea internă este stabilită și blocată în faza de fabricație, eliminând cerințele de precizie a instalării pentru setarea preîncărcării pe teren, care necesită rulmenții cu un singur rând, reducând cerințele de abilități de instalare și erorile de asamblare
• Înveliș axial compact: O unitate cu un singur rând dublu este Cu 20 până la 35% mai scurtă axial decât doi rulmenți cu un singur rând care asigură o capacitate de încărcare echivalentă, permițând modele de arbore și carcasă mai compacte
• Aranjament interior de tip O: Standardul de aranjare spate-la-spate (DB) la rulmenții cu contact unghiular cu două rânduri creează o deschidere mare de sprijin efectiv în cadrul propriei lățimi a rulmentului, oferind rezistență la momentele de răsturnare pe care rulmenții cu un singur rând nu le pot egala

Utilizare în axe de mașini-unelte și echipamente de precizie

Axurile pentru mașini-unelte reprezintă una dintre cele mai solicitante și cele mai semnificative aplicații istorice ale rulmenților cu bile cu contact unghiular cu două rânduri, inclusiv seria 33. Centrele de prelucrare CNC, mașinile de șlefuit, morile de alezat și strungurile necesită toate aranjamentele lagărelor axului care îndeplinesc simultan trei cerințe conflictuale: rigiditate maximă (pentru a minimiza deformarea sculei și pentru a menține precizia de prelucrare), capacitate de viteză mare de rotație și durată lungă de viață sub sarcini de tăiere combinate.

De ce rulmenții cu contact unghiular cu două rânduri domină aplicațiile cu ax

În operațiunile de prelucrare, unealta de tăiere generează forțe care au componente atât radiale, cât și axiale ale căror mărimi și direcții se modifică continuu pe măsură ce traseul sculei se modifică. Un rulment cu ax trebuie să reacționeze la aceste sarcini combinate fără a permite nicio deviere la vârful sculei care depășește toleranța de prelucrare - pentru operațiuni de șlefuire de precizie, aceasta înseamnă rigiditate radială a arborelui de 50 până la 200 N/micron este necesar la punctul de montare a sculei. (Sursa: Fundamentals of Machine Tool Design, Klocke and Kuchle, Springer, 2011)

Geometria cu două rânduri spate la spate a rulmentului din seria 33 creează o deschidere mare de sprijin efectivă în lungimea axială a rulmentului, generând o rigiditate a momentului care rezistă la deformarea vârfului sculei sub sarcini de tăiere excentrice mult mai eficient decât alternativele cu un singur rând cu dimensiunea alezajului echivalentă. Rulmenții din seria 33 de grad de precizie (clasele ISO P5 și P4) sunt utilizați în poziția frontală a arborelui (la capătul de lucru) a centrelor de prelucrare CNC și a arborilor de șlefuit, unde cerințele de precizie sunt cele mai critice.

Aplicații specifice mașini-unelte

• Fusoare de frezare CNC: Poziția lagărului la capătul de lucru al axului în centrele de prelucrare CNC verticale și orizontale, unde forțele de tăiere cu trei axe necesită sprijin axial radial și bidirecțional simultan dintr-o singură poziție compactă a rulmentului
• Fusoare de șlefuire cilindrice: Axele capului roții la polizoare cilindrice și de suprafață, unde forța de șlefuire radială și masa roții se combină pentru a necesita o rigiditate radială mare, în timp ce direcția de avans a discului de șlefuit generează o forță axială care trebuie susținută
• Fusele mașinii de alezat: Operațiunile de găurire adânci generează simultan forțe radiale de tăiere și forță în direcția de avans a piesei de prelucrat, ceea ce face ca capacitatea de încărcare combinată a seriei 33 să fie direct aplicabilă
• Axe pentru instrumente de precizie: Capetele de sondă ale mașinii de măsurare a coordonatelor (CMM), mesele optice rotative și capetele de divizare de precizie utilizează rulmenți din seria 33 în intervale de dimensiuni miniaturale în care preîncărcarea din fabrică asigură o rotație constantă cu denivelare scăzută fără calibrare în câmp

Utilizare în aplicații auto și vehicule

Industria auto este unul dintre cei mai mari consumatori de rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri, iar seria 33 se adresează în mod specific mai multor aplicații ale vehiculelor în care capacitatea de încărcare axială mare este cerința de proiectare dominantă.

Unități de rulment pentru butucul roții

Unitățile moderne de rulmenți pentru butucul roții pentru vehicule de pasageri — modele de generația 1 și generația 2 — folosesc rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri ca inima structurală a ansamblului butucului. Mediul de încărcare la o roată a vehiculului este un caz de încărcare combinat clasic: sarcină radială din greutatea vehiculului care acționează prin geometria suspensiei, sarcină axială din forțele de viraj și cambra drumului care acționează lateral și sarcină momentă din cuplul de frânare și geometria suspensiei care creează un moment de răsturnare la linia centrală a roții.

Unghiul de contact de 30 de grade al seriei 33 este potrivit pentru acest profil de sarcină, deoarece forțele de viraj în timpul manevrelor dinamice de conducere generează sarcini axiale care se pot apropia. 0,8 până la 1,2 ori sarcina radială statică pe roata exterioară — un raport ridicat axial-radial pe care seria 33 îl gestionează mai eficient decât alternativele cu unghiuri mici. (Sursa: SAE International Journal of Passenger Cars — Mechanical Systems, Wheel Bearing Load Analysis, Vol. 5, 2012)

Aplicații de transmisie și cutie de viteze

Transmisiile manuale și automate ale vehiculelor generează sarcini pe arbore care combină forțele radiale ale angrenajului cu sarcinile de tracțiune a angrenajului elicoidal în ambele direcții axiale, pe măsură ce ciclurile de transmisie între cuplarea treptelor de viteză înainte și înapoi. Seria 33 oferă suportul axial bidirecțional pe care îl necesită aceste poziții de arbore în timp ce ocupă un spațiu axial mai compact decât alternativele cu un singur rând pereche - o considerație importantă în proiectele de transmisii compacte în care spațiul pachetului este sever constrâns.

Servodirecție și motoare electrice

Arborele motorului servodirecției electrice (EPS) și arborii de antrenare ai motoarelor de tracțiune pentru vehicule electrice necesită rulmenți care suportă sarcini radiale și axiale combinate de la transmisia forței antrenate de curea sau angrenaj, menținând în același timp zgomotul și vibrațiile reduse la viteze de la aproape zero la 15.000 rpm sau mai mult în arhitecturile moderne EV. Seria 33 în grad de precizie oferă combinația de funcționare cu zgomot redus, capacitate de încărcare combinată și precizie de preîncărcare din fabrică necesară pentru aceste aplicații de mare viteză și zgomot redus.

Utilizare în pompe și compresoare

Pompele centrifuge și compresoarele rotative reprezintă un domeniu natural de aplicare pentru Rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri seria 33 deoarece dinamica fluidelor acestor mașini generează sarcini de tracțiune axiale care trebuie suportate de sistemul de rulmenți ai arborelui alături de sarcinile radiale din greutatea arborelui și presiunea fluidului pe suprafețele rotorului sau rotorului.

Rulmenți pentru arborele pompei centrifuge

Într-o pompă centrifugă cu o singură etapă, diferența de presiune dintre intrarea și ieșirea rotorului creează o forță hidraulică axială de împingere care acționează în direcția de apropiere a fluidului de ochiul rotorului. Această sarcină de tracțiune este continuă în timpul funcționării și trebuie să fie reacţionată în întregime de sistemul de lagăr al arborelui pompei. Pentru pompele centrifuge de dimensiuni medii pentru tratarea apei, procesarea chimică și aplicațiile HVAC, forța de împingere axială poate reprezenta 20 până la 60% din sarcina radială de greutatea arborelui și sarcinile laterale ale curelei sau ale cuplajului.

Rulmentul din seria 33 se adresează direct acestui profil de sarcină: unghiul său de contact de 30 de grade oferă o capacitate axială mare pentru componenta hidraulică de împingere, în timp ce construcția cu două rânduri asigură capacitatea radială pentru greutatea arborelui și sarcinile curelei, iar geometria spate în spate oferă suport moment pentru sarcinile în consolă de la rotoarele suspendate. Această combinație face ca seria 33 să fie deosebit de valoroasă pentru pompele centrifuge cu aspirație finală în serviciul proceselor industriale. (Sursa: Pump Handbook, Karassik, Messina, Cooper and Heald, McGraw-Hill, Ediția a 4-a, 2008)

Suport arbore compresor

Compresoarele rotative cu șurub și scroll în aplicații de refrigerare, aer condiționat și aer comprimat industrial generează forțe axiale din geometria elicoidală a rotoarelor cu șurub sau din presiunea diferențială a gazului pe suprafețele plăcilor scroll. Aceste sarcini axiale sunt combinate cu sarcini radiale de la masa rotorului și forțele de gaz perpendiculare pe axa arborelui. Seria 33 oferă capacitatea de încărcare combinată necesară în anvelopa radială compactă a acestor mașini, unde adăugarea unui rulment axial separat ar crește dimensiunea și costul mașinii în mod semnificativ.

Utilizare în cutii de viteze industriale și sisteme de acționare

Cutiile de viteze industriale - în special reductoarele elicoidale, conice și melcate - generează sarcini pe arbore care sunt în mod inerent combinate în natură. Geometria de angrenare a angrenajelor elicoidale produce un vector forță arbore cu trei componente: tangențială (rotație), radială (separatoare) și axială (împingere din unghiul helixului). Toate trei trebuie să fie reacţionate de sistemul de lagăr al arborelui, iar componenta axială a angrenajelor elicoidale poate fi substanţială - reprezentând 30 până la 70% din forța tangențială în funcţie de unghiul helixului. (Sursa: Shigley's Mechanical Engineering Design, Budynas și Nisbett, ediția a 10-a, McGraw-Hill, 2014)

Arbori de ieșire ale reductorului de viteze elicoidale

Arborele de ieșire al unui reductor cu angrenaje elicoidale transportă cel mai mare cuplu și, prin urmare, cea mai mare forță de transmisie tangenţială în cutia de viteze. Împingerea axială simultană a angrenajului elicoidal face din această poziție a arborelui o aplicație naturală pentru seria 33. Un rulment cu un singur rând dublu la arborele de ieșire oferă suportul axial combinat radial și bidirecțional necesar - găzduind inversarea forței axiale atunci când angrenajul se rotește în ambele direcții în timpul ciclurilor de frânare sau inversare - într-o instalație compactă pe care un rulment cu un singur rând cu o șaibă de tracțiune separată nu poate fi egalat.

Arborii pinionului angrenajului conic

Arborele pinionului cu angrenaj conic din transmisiile cu angrenaje în unghi drept sunt aplicații deosebit de solicitante pentru rulmenți, deoarece geometria ochiurilor de viteză generează forțe mari de separare axiale care alternează direcția cu inversarea sarcinii. Seria 33, spate în spate, pe două rânduri, este potrivită în mod special pentru această aplicație, deoarece geometria sa simetrică reacționează la sarcinile axiale în mod egal în ambele direcții, fără a necesita ajustarea în câmp a preîncărcării atunci când direcția sarcinii se schimbă.

Acționări auxiliare pentru turbine eoliene

Dispozitivele de control al pasului, transmisiile de rotire și antrenările generatoarelor auxiliare în turbinele eoliene utilizează ansambluri compacte de cutii de viteze și motoare, în care seria 33 asigură sarcina combinată și suportul de tracțiune bidirecțională necesare în spațiul limitat de instalare al nacelei unei turbine eoliene. Aceste aplicații beneficiază și de variantele sigilate și umplute cu grăsime ale seriei 33, care asigură intervalele de întreținere extinse necesare pentru componentele montate la înălțimi de 80 până la 120 de metri deasupra solului.

Utilizare în motoare și generatoare electrice

Motoarele electrice cu putere medie până la mare - în special motoarele care antrenează ventilatoare axiale, sarcini cu angrenaje elicoidale sau echipamente cu curea - necesită rulmenți care suportă sarcini radiale și axiale combinate la pozițiile arborelui. Seria 33 este utilizată la poziția lagărului neîntrerupt (NDE) a motoarelor, unde este necesară poziționarea axială a rotorului și la poziția la capătul de antrenare (DE) unde sarcinile laterale ale curelei se combină cu forța transmisă de angrenaj sau de cuplare.

Aplicații ale motoarelor cu viteză variabilă

Motoarele operate de variatoare de frecvență (VFD) pot genera curent arborelui prin contactele lagărelor - un mecanism de defectare bine documentat în care arcul electric de curent electric prin zona de contact a rulmentului cauzează pitting și defecțiune prematură. În variantele de rulmenți izolați din seria 33, inelul exterior sau carcasa este acoperit cu ceramică izolatoare electric pentru a preveni trecerea curentului. Seria 33 în configurație izolată este selecția standard pentru motoarele acționate de VFD de mai sus Putere la arbore de 75 kW în poziția NDE, prevenind deteriorarea rulmentului indusă de curentul arborelui, care este o cauză principală a defecțiunii premature la acest tip de motor. (Sursa: IEEE Transactions on Industry Applications, Electric Motor Bearing Damage from Shaft Currents, Vol. 37, Issue 6, 2001)

Utilizare în utilaje agricole și de construcții

Aplicațiile pentru echipamentele agricole și de construcții plasează rulmenții în condiții de încărcare la șoc, contaminare, variații mari de temperatură și perioade extinse între întreținere, care provoacă proiectarea rulmenților standard. Seria 33 în variante sigilate și ranforsate este utilizată în mai multe poziții cheie în cadrul acestei categorii de echipamente.

Aplicații pentru mașini agricole

• Arborele tamburului de batere a combinelor de secerat: Tamburele de treierat din combinele de recoltat se confruntă cu sarcini radiale impulsive de la angajarea materialului de recoltă, combinate cu sarcini axiale din geometria tamburului elicoidal și variațiile de sarcină laterală. Construcția cu două rânduri a seriei 33 oferă marja de capacitate de încărcare necesară pentru aceste condiții de șoc
• Arbori PTO (priza de putere) a tractorului: Arborele cardanic transmit puterea motorului la uneltele remorcate prin cuplaje cu articulații universale care generează sarcini combinate radiale, axiale și momente pe măsură ce tractorul manevrează pe terenuri denivelate. Rulmenții etanșați din seria 33 din trenul de acționare a prizei de putere oferă intervale de service extinse adecvate pentru programele de întreținere pe teren
• Arbori de antrenare a semănătoarei: Arborele de transmisie de dozare și distribuție a semințelor la plantatoarele de precizie suportă sarcini combinate de la forțele de antrenare a angrenajului și sarcinile de vibrație transmise de la sistemele de brăzdar care lucrează cu solul

Aplicatii pentru echipamente de constructii

• Acționări tamburului betonierei: Arborele de antrenare al unui tambur al betonierei suportă sarcina radială din greutatea tamburului și sarcina axială din geometria șurubului elicoidal din interiorul tamburului care creează forță în timpul amestecării. Seria 33 gestionează eficient această sarcină statică și dinamică combinată într-o unitate de antrenare compactă
• Arbore vibrator echipament de compactare: Compactoarele vibratoare și rolele de drum folosesc mase rotative excentrice pentru a genera forțe de compactare a solului. Lagărele arborelui acestor excitatoare de vibrații suportă sarcini radiale dinamice foarte mari combinate cu sarcini axiale de la poziționarea arborelui. Seria 33 în calități grele se ocupă de aceste condiții de încărcare dinamică ridicată în limitele de spațiu ale echipamentelor compacte de compactare

Utilizare în instrumente de precizie și echipamente de măsurare

La capătul opus al spectrului de aplicații față de mașinile industriale grele, Rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri seria 33 în clasele de precizie (clasele de precizie P5, P4 și P2 conform ISO 492) sunt utilizate în aplicații în care precizia de rotație, vibrațiile scăzute și frecarea minimă sunt criteriile de selecție primare, mai degrabă decât capacitatea de încărcare.

Axe rotative ale mașinii de măsurat coordonate (CMM).

Modulele cu axă rotativă din sistemele CMM necesită rulmenți cu deformare mai jos 0,5 microni la fața de montare a arborelui și derularea axială de mai jos 0,3 microni pentru a menține precizia măsurării la vârful sondei. Rulmenții de precizie din seria P4-clasa 33 cu preîncărcare din fabrică și selecție cu bile cu grad redus de zgomot îndeplinesc aceste cerințe, oferind în același timp suportul axial bidirecțional necesar atunci când axa de rotație este încărcată din direcții de contact diferite ale sondei.

Mese rotative de precizie și unități de indexare

Mesele rotative de pe mașinile de șlefuit, mașinile EDM și centrele de prelucrare CNC cu mai multe axe folosesc rulmenți de precizie din seria 33 pentru a oferi combinația de precizie de poziționare radială și axială și rigiditatea momentului necesară pentru indexarea precisă a piesei de prelucrat. Preîncărcarea setată din fabrică a unității cu două rânduri elimină necesitatea de a reseta preîncărcarea rulmentului atunci când masa rotativă este repoziționată sau întreținută - un avantaj practic de întreținere în mediile de producție.

Utilizare în mașini de prelucrare a alimentelor și de ambalare

Industria de prelucrare a alimentelor impune cerințe exigente privind materialele pentru rulmenți și lubrifiere - rezistență la coroziune, compatibilitate cu lubrifianții de calitate alimentară și rezistență la curățarea prin spălare - în același timp necesită aceleași caracteristici combinate de capacitate de încărcare care se aplică în aplicațiile industriale generale. Variantele din oțel inoxidabil și versiunile sigilate umplute cu grăsime alimentar ale seriei 33 sunt utilizate în:

• Mixere și echipamente de amestecare: Lagărele arborelui agitatorului din mixerele industriale suportă sarcini radiale combinate de la rezistența la fluid pe paletele agitatorului și sarcini axiale din geometria agitatorului elicoidal, în medii corozive în contact cu alimentele care necesită oțel inoxidabil sau inele de rulment acoperite.
• Capete de antrenare a transportorului: Rulmenții arborelui de transmisie de pe sistemele de transport pentru alimente suportă sarcini radiale combinate de la tensiunea benzii și sarcini axiale de la rolele transportoare încoronate care creează forță laterală ca șinele benzii. Rulmenții etanșați din seria 33 de calitate alimentară asigură intervalele de întreținere extinse necesare în instalațiile de producție continuă
• Sisteme de antrenare a mașinii de ambalat: Mașinile de ambalare de mare viteză cu axe acţionate cu came sau servo-acționate utilizează rulmenți din seria 33 în arborele cu came și pozițiile de antrenare în care sarcinile radiale și axiale combinate din geometria camei și forțele de inerție sunt prezente la viteze de până la 2.000 până la 4.000 rpm

Rezumatul aplicației: Unde sunt utilizați rulmenții din seria 33

Selectarea rulmentului potrivit pentru seria 33 pentru aplicația dvs

Gama largă de aplicații a Rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri seria 33 înseamnă că detaliile specificațiilor contează la fel de mult ca și denumirea seriei în sine. Când selectați pentru o anumită aplicație, confirmați acești parametri:

1. Calculați sarcina dinamică echivalentă (P). Folosind componentele de sarcină radială (Fr) și axială (Fa) cu factorii X și Y pentru seria 33 la raportul Fa/Fr aplicabil conform ISO 281, confirmați că cota de sarcină dinamică C a rulmentului selectat asigură durata de viață L10 necesară la viteza și temperatura de funcționare.
2. Confirmați cerințele privind gradul de precizie. Aplicațiile industriale generale folosesc clasa P0 (Normală). Axurile de mașini-unelte și instrumentele de precizie necesită clasa P5, P4 sau P2. Fiecare pas în grad de precizie crește costul; specificați doar nota pe care o cere aplicația
3. Selectați configurația corectă de lubrifiere. Pentru poziții inaccesibile sau cu întreținere limitată, specificați variante sigilate (2RS) unse din fabrică. Pentru aplicații de mare viteză care depășesc limita de viteză a grăsimii, specificați rulmenți deschisi cu baie de ulei sau lubrifiere cu jet
4. Verificați potrivirea arborelui și a carcasei. Confirmați toleranța recomandată a arborelui (de obicei k5 sau m5 pentru inelul interior rotativ) și toleranța alezajului carcasei (de obicei H6 sau J6 pentru inelul exterior staționar) conform ISO 286. Potrivirea incorectă prin interferență este o cauză principală a defecțiunii premature a rulmentului, indiferent de sarcina nominală a rulmentului
5. Luați în considerare variantele izolate pentru aplicațiile VFD. Dacă rulmentul este într-un motor electric acționat de un variator de frecvență peste 75 kW, specificați varianta de inel exterior izolat pentru a preveni deteriorarea rulmentului indusă de curentul arborelui

The Rulmenți cu bile cu contact unghiular cu două rânduri seria CNCJ 33 sunt fabricate conform standardelor ISO dimensionale și de toleranță în întreaga gamă de dimensiuni ale alezajului și clase de precizie necesare pentru aplicațiile descrise în acest articol. Gama lor de produse acoperă gradul standard P0 pentru uz industrial până la gradul de precizie P4 pentru aplicații de mașini-unelte și instrumente, cu configurații sigilate și deschise, mai multe opțiuni de degajare și suport de inginerie a aplicațiilor pentru asistență pentru calcularea sarcinii și a duratei de viață.