Nella complessa area di macchinari e cuscinetti, la comprensione della capacità di carico dei cuscinetti è essenziale per il funzionamento efficiente e la durata a lungo termine dei macchinari. I carichi di cuscinetti errati possono portare a fallimenti catastrofici, pericoli per la sicurezza, costosi tempi di inattività, ecc. Il carico di cuscinetti troppo poco è in grado di portare a guasti precoci, tempi di inattività, riparazione e rischi di sicurezza, mentre troppo carico può portare a un surriscaldamento, usura e un aumento del consumo di energia.
Pertanto, quando le persone selezionano cuscinetti, è molto necessario considerare l'impatto della dimensione del carico del cuscinetto sulla durata della vita e le prestazioni in base alle condizioni di lavoro specifiche dell'attrezzatura meccanica e assicurarsi che il cuscinetto possa resistere al corrispondente carico radiale e assiale.
Quindi, Azienda di cuscinetti LNB approfondirà e introdurrà la conoscenza di base dei carichi dei cuscinetti in dettaglio per aiutare i clienti a scegliere meglio i cuscinetti giusti.
Qual è il carico del cuscinetto?
1. Definizione del carico del cuscinetto
Il carico del cuscinetto è la forza o la pressione che agisce sul cuscinetto. In particolare, è la forza che attraverso alcuni o tutti gli elementi rotolanti trasmette da un anello di cuscinetto a un altro anello del cuscinetto in generale, il carico agirà prima sull'albero, quindi verrà trasmessa sull'anello interno del cuscinetto e infine raggiungerà l'anello esterno.
I cuscinetti possono resistere a vari carichi, tra cui carichi radiali, carichi assiali, carichi compositi, carichi centrifughi, ecc. I due tipi più comuni sono carichi radiali e carichi assiali, che sono anche al centro di questo articolo.
Molti fattori possono influenzare l'entità e la direzione del carico, come la velocità dell'attrezzatura, il peso dell'attrezzatura, l'accelerazione e la decelerazione dell'attrezzatura, lo shock e la vibrazione dell'attrezzatura, ecc. Inoltre, la temperatura e la lubrificazione, l'allineamento, l'installazione o la manutenzione impropri possono anche influenzare lo stato di carico del cuscinetto.
2. Tipi di carichi del cuscinetto
(1) Carico radiale
Il carico radiale è un carico perpendicolare all'asse del cuscinetto, agisce sull'anello esterno del cuscinetto. I cuscinetti del carico radiale sono progettati per gestire le forze esterne che agiscono sull'apparecchiatura durante la rotazione. Queste forze possono provenire dal peso dell'attrezzatura stessa o dalle pressioni esterne che spingono dai lati.
(2) Carico assiale
Il carico assiale, noto anche come carico di spinta, è un carico che agisce lungo l'asse del cuscinetto. I cuscinetti di carico assiale sono principalmente usati per trasportare la spinta causata da forze assiali.
(3) Carico composito
Il carico composto è una combinazione di carico radiale e carico assiale. In condizioni di lavoro effettive, molti cuscinetti devono portare carichi in più direzioni.
(4) Carico dinamico
Carico dinamico significa un carico che cambia con la frequenza di rotazione o vibrazione. In generale, il carico del cuscinetto viene sempre cambiato con il tempo durante il movimento.
(5) Carico statico
Il carico statico deriva principalmente dal peso dell'attrezzatura stessa o dalla pressione statica. Il carico statico è il carico del cuscinetto quando è stazionario e non in movimento.
(6) carico di impatto
Il carico di impatto si riferisce a un carico enorme che viene improvvisamente applicato in un breve periodo di tempo. I cuscinetti del carico di impatto di solito hanno requisiti elevati per i materiali dei cuscinetti e le strutture per far fronte alle forze di impatto in rapido cambiamento.
(7) Carico centrifugo
Il carico centrifugo si riferisce alla spinta esteriore generata dalla rotazione. Quando l'anello interno ruota gli elementi rotolanti, si muovono tangenzialmente su un sentiero dritto, ma l'anello esterno deve costringerli a seguire l'arco del cuscinetto. Questa interazione produce carichi radiali centrifughi. La velocità massima dell'applicazione è talvolta limitata dai forti carichi centrifughi che genera.
3. Calcolo dei carichi dei cuscinetti
Di solito, le persone possono calcolare la capacità di carico del cuscinetto attraverso metodi tra cui cataloghi del produttore dei cuscinetti, calcolatori online, analisi degli elementi finiti (FEA), ecc. Per il processo di selezione dei cuscinetti, il calcolo dei carichi dei cuscinetti è una parte importante. Il calcolo del carico corretto può garantire che il cuscinetto abbia una durata e affidabilità sufficienti in uso.
Cos'è il carico radiale?
1. Definizione del carico radiale
Il carico radiale è uno dei tipi di carico dei cuscinetti comuni. In generale, è una forza ortogonale per l'asse rotazionale dei cuscinetti, che di solito agisce al centro degli anelli interni ed esterni del cuscinetto. Sotto il carico radiale, gli anelli interni ed esterni di un cuscinetto si muovono l'uno rispetto all'altro, il che porta a rotolare l'attrito o l'attrito scorrevole all'interno dei cuscinetti.
Durante il processo di cuscinetto di un carico radiale, gli elementi di rotazione porteranno la forza dal lato. In tal caso, può portare alla flessione, alla deformazione o alla spostamento del cuscinetto. All'aumentare del carico radiale, anche lo stress in punti particolari. Se la forza è troppo grande, accelererà l'usura e la fatica dei cuscinetti, aumentando possibili guasti o danni ai cuscinetti.
Pertanto, nella progettazione e nel lavoro con i cuscinetti, è necessario prestare grande attenzione alla grandezza e alla distribuzione del carico radiale. La corretta selezione del tipo di cuscinetto adatto a qualsiasi dato carico può aiutare a garantire che i macchinari e le attrezzature funzionino in modo affidabile e fluido.
2. Applicazione di carico radiale
Il carico radiale viene solitamente utilizzato nella progettazione e funzionamento delle parti rotanti, che ha un'applicazione importante in molte apparecchiature meccaniche.
Ad esempio, ruote per auto, alberi a macchina, motori e generatori, cambi, sistemi di trasporto, sistemi di sospensione del veicolo, ecc. Il controllo dei carichi radiali in questi sistemi svolge un ruolo chiave nel migliorare le prestazioni delle attrezzature e estendendo la durata del servizio.
3. Calcolo del carico radiale
Consentono parti rotanti o in movimento per funzionare senza intoppi e con il controllo. Per assicurarsi che i cuscinetti durassero ed eseguiscano in modo affidabile, è importante calcolare i carichi che gestiranno in modo accurato. Ottenere questo diritto aiuta a prevenire l'usura prematura o il fallimento, mantenendo il funzionamento dei macchinari in modo efficiente.
Le seguenti sono le formule di base per il calcolo dei carichi radiali sui cuscinetti:
F_r = p_r + f_a
Nota:
F_R è il carico radiale (N o LBF)
P_R è il carico radiale puro (N o LBF)
F_A è il carico assiale (N o LBF)
Si noti che in alcuni casi, potrebbero essere necessari altri fattori quando si calcolano carichi radiali, come carichi dinamici, carichi statici e carichi di momento.
4. Tipi di cuscinetti adatti per carico radiale
Cuscinetti a sfera per scanalature profonde
Cuscinetti a sfera di contatto angolare
Cuscinetti a sfera autoallineanti
Cuscinetti a rulli cilindrici
Cuscinetti a rulli di ago
Cuscinetti a rulli sferici
Cuscinetti a sezione sottile
Cos'è il carico assiale?
1. Definizione del carico assiale
Il carico assiale, noto anche come carico di spinta o carico parallelo, è una forza che agisce parallela all'asse. Agisce sull'anello interno ed esterno del cuscinetto. Il caricamento assiale di solito deriva da spinta o tensione. Questa forza può essere unidirezionale o bidirezionale. In parole semplici, il carico assiale è una forza applicata lungo il centro o l'asse di qualcosa.
Il carico assiale viene trasmesso per mezzo di piste e elementi rotolanti del cuscinetto. La distribuzione del carico assiale deve essere bilanciata per la massima durata delle prestazioni e del servizio dal cuscinetto. Idealmente, il trasferimento di forza dai carichi assiali è distribuito uniformemente tra tutti gli elementi di rotolamento, esercitando così una distribuzione del carico bilanciata minimizzando così l'usura e massimizzando l'efficienza dei cuscinetti.
Tuttavia, per carichi assiali offset, fattori tra cui disallineamento o carico ineguale, che sconvolge l'equilibrio e aumenta lo stress che può causare la deformazione, la deformazione o il fallimento precoce della struttura del cuscinetto.
2. Applicazione di carico assiale
I carichi assiali sono anche prevalenti in molti campi, come assi automobilistici, motori a getto, motori dell'aeromobile, mandrini della macchina utensile, turbine eoliche, motori aeronautici, pompe, compressori, sistemi di trasmissione a vite, ecc.
3. Calcolo del carico assiale
Per calcolare la capacità di carico assiale, le dimensioni del cuscinetto, il materiale e la geometria, nonché la direzione e la grandezza del carico, devono essere considerati e i produttori devono essere valutati per valutare i cuscinetti secondo formule e test standardizzati.
Il carico assiale (F_A) può essere calcolato usando la seguente formula:
F_a = p_a + f_r
Nota:
F_A è il carico assiale (N o LBF)
P_A è il carico assiale puro (N o LBF)
F_R è il carico radiale (N o LBF)
Allo stesso modo, come per i carichi radiali, potrebbero essere necessari altri fattori durante il calcolo dei carichi assiali.
Osservazioni:
Va sottolineato che queste formule sono semplificate in modo da poter fornire stime approssimative per alcune situazioni, mentre situazioni più complesse in generale. Nelle applicazioni reali, il calcolo dei carichi dei cuscinetti è generalmente molto complicato, soprattutto quando si considera il disallineamento, i cuscinetti di contatto angolare o i carichi variabili.
Ingegneri e progettisti, quindi spesso rientrano su software o strumenti specifici che considerano una serie di fattori tra cui distribuzione del carico, geometria dei cuscinetti, lubrificazione e vita a fatica per calcolare accuratamente i carichi dei cuscinetti e selezionare il giusto cuscinetto per la loro applicazione.
Inoltre, i produttori di cuscinetti forniscono di solito i dati di valutazione del carico e le linee guida di raccomandazioni per aiutare i clienti a selezionare il giusto cuscinetto per un'applicazione specifica.
4. Tipi di cuscinetti adatti a carichi assiali
Cuscinetti a sfera di spinta
Cuscinetti a rulli di spinta
Cuscinetti a sfera di contatto angolare (a condizione che il componente assiale sia grande)
Conclusione
Infine, esaminiamo le principali differenze tra carico radiale e carico assiale. La seguente tabella può darci un confronto più intuitivo di carichi radiali e assiali.
| Articolo |
Carico radiale |
Carico assiale |
Direzione della forza |
Perpendicolare all'asse |
Parallelo all'asse |
Forza |
Principalmente forze radiali |
Principalmente forze assiali |
Distribuzione del carico |
Distribuisce la forza attraverso la circonferenza del cuscinetto |
Distribuisce la forza lungo l'asse del cuscinetto |
Applicazioni tipiche |
Ruote automobilistiche, macchinari rotanti, cinture del trasportatore, motori elettrici, cambio, ecc. |
Trasmissioni, elicotteri, turbine eoliche, ingranaggi elicoidali, ecc. |
Esempi portanti |
Cuscinetti a sfera per scanalature profonde, cuscinetti a rulli di ago, cuscinetti a rulli cilindrici, ecc. |
Cuscinetti a sfera di spinta, cuscinetti a rulli di spinta, cuscinetti a sfera di contatto angolare, ecc. |
Principio di lavoro |
Restringe le forze verticali e le forze di attrito che agiscono dall'esterno |
Restringe le forze di estrusione nella direzione parallela all'asse |
Vale la pena notare che molti sistemi meccanici funzionano con carichi radiali e assiali contemporaneamente nella pratica ingegneristica. Ci sono anche cuscinetti adatti a quelle situazioni. Ad esempio, i cuscinetti di contatto angolare possono sopportare sia il carico radiale che quello assiale e adattarsi a un ambiente di rotazione ad alta velocità. I cuscinetti a rulli affusolati possono anche sopportare entrambi i carichi contemporaneamente e trovare un'applicazione diffusa nei sistemi di trasmissione automobilistica, mandrini della macchina utensile, ecc.
Il carico radiale e assiale si riferisce a concetti importanti utilizzati per comprendere gli effetti meccanici nel sistema. I due rappresentano, rispettivamente, la forza verticale e la forza lungo l'asse che agiscono su cuscinetti e altre parti meccaniche. Nella progettazione o selezione di cuscinetti o altre parti rotanti, è necessario selezionare in base al tipo appropriato di condizioni di carico se il sistema deve garantire operazioni stabili a lungo termine.
A cuscinetti LNB, possiamo aiutare i nostri clienti con diversi tipi di cuscinetti per varie esigenze di carico. Le nostre conoscenze professionali e l'impegno dei cuscinetti di alta qualità garantiscono prestazioni ottimali e durata della macchina estesa.
